廚房里的天文學

如果我說，從廚房里可以學到天文學知識，你或許會覺得不可思議。廚房是平凡的、接地氣的場所，宇宙是深邃的、神秘的遙遠空間，二者看起來好像毫無關聯。但事實上，廚房里的不少生活現象都和天文學現象共用著同樣的原理。從一個小小的食材、小小的儀器中，我們就能窺見宇宙的秘密。

烤面包和宇宙的起源

關于宇宙的起源一直是個大秘密，你一定聽過“宇宙大爆炸”這個詞，它是1932年由比利時宇宙學家喬治·愛德華·勒梅特首次提出的理論，是目前公認的最可靠的宇宙起源說，指出宇宙是膨脹的。

你想象中的爆炸應該是電視劇里那樣“轟”的一聲，宇宙中的各種物質好像手榴彈的碎片一樣從中心點迸裂開，散射到各個地方，形成了各個天體。但事實上，宇宙大爆炸的過程完全不是這樣的。讓我們用廚房愛好者最喜歡的甜蜜烘焙來解釋一下大爆炸的經過。

假如你要烘焙一個美味的葡萄干面包，首先要在一個揉好的面團上點綴一些葡萄干。此時，黑紫色的葡萄干代表宇宙中的物質，面團代表宇宙的空間。當你把它們放進烤箱，在一旁觀察等待的時候，你會發現隨著烘烤的進行，面團會不斷地膨脹，而葡萄干之間的距離也隨之拉開，變得越來越遠，但它們的整體分布依舊是均勻的。

這個烤面包的膨脹過程其實就是宇宙大爆炸的過程。在最初的時候，宇宙是一個極小的空間，所有的物質都聚集在里面，就像未烘烤過的面團和葡萄干一樣。然后，宇宙開始從這個小空間不斷地膨脹，于是各個天體之間的距離越來越遠，就像烘烤過程中的葡萄干一樣。這樣的過程經歷了大約137.8億年，才形成今天的宇宙。

所以現在，你應該理解了宇宙大爆炸的過程。和所有的物理爆炸與化學爆炸都不一樣，宇宙大爆炸指的是宇宙從一個極小的空間開始在極短的時間內極速膨脹的過程。所以，用廚房中一個最常見的烘焙方法就可以解釋深奧的宇宙起源理論，是不是很有趣呢？

雞蛋和星球旋轉的秘密

雞蛋是廚房里常見的食材之一，它可以出現在大部分的菜肴里，但你有沒有遇到過一個困擾：如何分辨生雞蛋和熟雞蛋？最簡單的辦法當然是剝開看看，但是這樣會破壞外殼。有一個好辦法就是把雞蛋放在光滑的平面上旋轉，幾秒鐘后用手指輕觸蛋殼，如果它立刻停下來就說明這是熟雞蛋，如果它還要繼續旋轉幾秒，那就是生雞蛋。

為什么可以通過旋轉來區分生雞蛋和熟雞蛋呢？這背后有一條物理學定律——角動量守恒定律。角動量是物理學中用來描述一個物體旋轉時的動量，所以簡單來說，角動量守恒定律就是：物體總是傾向于保持原來的運動狀態，除非對它施加外力。當我們轉動雞蛋時，雞蛋旋轉而有了角動量，用手指觸碰雞蛋，就是用外力改變了雞蛋的運動狀態。熟雞蛋里面已經凝固了，手指的外力讓它停下來時，整個雞蛋就停止轉動了。而生雞蛋里面還有可以自由晃動的蛋液，當手指讓蛋殼停下來時，外力沒有完全作用到里面的蛋液，因此蛋液仍然維持一些角動量，就會帶動著雞蛋繼續旋轉一會兒。

角動量守恒定律不僅適用于雞蛋，還適用于遙遠而神秘的星球。你有沒有思考過一個問題：為什么宇宙中的星球都在不停地旋轉呢？比如恒星、行星都在不停地旋轉，其中一個主要原因就是角動量守恒，而這個角動量就來自地球形成初期的動量。46億年前形成地球的原始太陽系星云一邊旋轉一邊聚集收縮，當地球形成時，自然就“分享”了一部分它的角動量，因此地球開始旋轉，到目前為止，還沒有出現足夠強的外力作用使得它停止轉動，所以地球不僅在幾十億年里不停地旋轉，之后還會繼續保持自轉和公轉。

沒想到吧，通過廚房里常見的一枚雞蛋，你可以窺見宇宙天體旋轉的秘密。

脫脂牛奶和航天員的“魔鬼訓練”

除了雞蛋，牛奶也是廚房必備物品。很多健身的人為了降低熱量的攝入，喜歡喝脫脂牛奶。要想把脂肪從牛奶中分離出去，我們需要一個神奇的東西——離心機，把牛奶放進離心機中高速旋轉，強大的離心力會使得牛奶受到向外的加速度影響，所以在短短幾秒鐘內就能把普通牛奶分離為脫脂牛奶和奶油。這樣，你就可以喝到一杯健康的牛奶，同時享用美味的奶油了。

離心技術在廚房或者說在食物界應用相當廣泛，分離果汁和果渣也往往要用到離心式榨汁機。但是，你知道嗎，去太空出差的航天員也離不開離心機。這是怎么一回事呢？

目前，火箭是人類進入太空的方式之一，火箭發射升空的時候會向上做加速運動，在幾百秒內把航天器從地面靜止狀態加速到宇宙第一速度。這時候，航天員處于超重狀態，感受到的加速度相當于自身四五倍的重量壓在身上，身體會產生缺氧、視線模糊、呼吸困難等不適癥狀。為了應對這種情況，航天員都需要經歷一個魔鬼訓練——離心機訓練，以提高自己的超重耐力。離心機有一個長長的臂膀，通過做圓周運動可以產生向心加速度來模擬航天員感受到的加速度。離心機的轉速不同，航天員感受到的加速度就不同。航天員通過這種方式來慢慢訓練，提高耐力。

看來，小小的廚房里藏著很多宇宙奧秘。從此，你不再會小瞧這個充滿煙火氣的地方，因為通過它，你可以學習到許多天文學知識。

（摘自《知識窗》2024年第8期，小黑孩圖）