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美食物理学将整个宇宙带入你的厨房

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(图片来自Shutterstock/Wikimedia)

在厨房中你能学到整个宇宙

Stephen Hughes 

   这个标题可能会让你感到惊讶。天体物理学关注的是大尺度的空间,时间和能量方面的内容;而厨房相对来说空间狭小,平凡而家常。
    所以天体物理学和厨房之间要如何联系起来呢?
    你是否曾经将一瓶刚打开的牛奶或者果汁掉落到厨房的台面上,然后让里面的液体溅了一脸?我就曾经有过。并且当它发生时,我突然意识到这与二型超新星爆发(type II supernova explosions)有着理论方面的联系。
    当一颗大质量的恒星(大约为太阳质量的十倍或者更多)到达了它生命的终点,便会发生毁灭性的大爆炸,形成二型超新星(type II supernova)。
    这一爆炸是由恒星中心的铁核的突然坍缩(collapse)触发的。恒星的其他部分紧随其后撞向坍缩后开始反弹 (rebound)的核心,这一过程造成的冲击波在整个恒星中传播开来,最后传回恒星的表面。当冲击波到达表层时,便没有更多的物质可以被它继续推动,于是恒星最外层的物质就被暴力地喷入宇宙空间。
    在厨房台面上,掉落的塑料瓶导致了瓶底弯曲从而将液体往上推,这造成了一个冲击波。当冲击波到达瓶子最顶端时,没有更多的液体让冲击波去推动,于是液体喷流而出。

烘烤出整个宇宙
    当你进行烘焙活动时也能看到宇宙的进化。
    天体物理学家经常用“葡萄干面包”来形象地解释宇宙的膨胀。面团代表宇宙空间而葡萄干代表一个个星系。
想象一下你坐在烤箱中那面团中心的一颗葡萄干上。当面包变大时,我们将看到所有其他的葡萄干正在远离我们。当我们看向整个“宇宙”,(几乎)每一个星系都正在远离我们的银河系家园。
    在家时,我经常制作一个被我称作“哈勃阻尼器”(Hubble Damper)的美食,这是为了纪念Edwin Hubble,是他首次证实各个星系正在远离地球。他也证明了越远的星系其远离速度越快。

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美味并且极具教育意义 (Stephen Hughes,作者提供)


    为了更加真实,我加入的是蔓越莓干而不是葡萄干。因为蔓越莓干是红色的——而星系存在着红移现象(redshift)。
    如果你有兴趣制作自己的“哈勃阻尼器”,下面是食谱。将如下材料混合:
    ? 450g 自发粉
    ?少许盐
    ? 80g 切丁的冷黄油
    ?185ml水
    ? 170g 蔓越莓干
    在两百度烘30分钟。轻敲面包的下部;如果听起来是空的,就做好了。

杯中的日落
    孩子们经常问及的第一个“科学”问题是:“天空为什么是蓝色的?”同时这也是一个令父母十分害怕的问题,因为他们不知该如何向他们解释。
    如果你的孩子也这样问起,那么你可以在厨房中做些事情来解释为什么天空是蓝色的。弄一杯水,最好杯子的壁是直的。在水中加入一滴牛奶并且搅拌。
    用一个LED灯从一边照这杯水。当你从另一边看这束光的时候你会发现光点是黄色的,如果你看不见LED灯的光点,稀释一下牛奶水。手电的光束变成了黄色说明蓝光被从光束中“拿走”了,这便是所谓的散射。
    如果你在晚上进行这项试验,关掉厨房的灯,从侧边看这杯水。你会发现蓝色的光晕。这便是被牛奶散射掉的光。    恭喜你,你在厨房刚刚制造了属于你自己
    大气中的分子相对于红光更容易散射蓝光(因为波长的缘故)。蓝光便从各个方向进入我们的眼睛,这就是为什么天空是蓝色的。当太阳接近地平线,太阳光需要穿过厚得多的大气层,更多的蓝光被散射走了,使得太阳看起来像是红色的。        
    在牛奶瓶掉落的灵光一现之后,我决定进一步探索天体物理学与烹饪中的物理现象以及厨房用具之间的关系。在这三年中,我写了一本电子书叫做美食物理学(Gastrophysics),探索了它们之间的关系,同时也学到了一些烹饪技巧。

翻译:王晶璇

审校:李桂林

链接:http://www.theage.com.au/queensland/kitchen-science-gastrophysics-brings-the-universe-into-your-kitchen-20160501-gojjde.html

 

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