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每个摊煎饼的大妈,都是隐藏的流体力学专家

2023-06-14

新传奇 2023年20期
关键词:模拟出煎饼果子利尔

每一张形状正圆、厚薄均匀、没有破洞的煎饼,都凝聚了制作者对面糊流体力学的深入理解。近日,两位物理学家通过数学建模,找到了摊出一张好煎饼的方法,并将这些发现写进了论文中。

煎饼果子是许多中国人喜爱的点心,人们热衷于按自己的口味给煎饼加上各种丰富的配料。但是好吃的煎饼一定有一个共同的特点:厚薄均匀、火候恰到好处、没有破洞。说起来容易做起来难。别看楼下卖早餐的大妈两分钟摊一张漂亮的饼,如果自己上手做,多半会发现——咦,怎么不是圆的?怎么这里这么厚?怎么翻个面就破了?

为了做出完美的煎饼,法国巴黎综合理工学院的爱德华·布卓和新西兰坎特伯雷大学的马修·塞利尔研究了一番,终于找到了其中的奥义,并发表了一篇论文。

把煎饼摊匀有多难

摊煎饼方法可以简单分为两大流派:用推子之类的工具把面糊快速推开,或转动平底锅让面糊自己摊开。或许是想让大多数非专业人士做起来更简单,两位物理学家把目光聚焦在第二种方法上。

煎饼在制作过程中会发生一个重要的变化:水分随加热流失,导致面糊的黏度逐渐增加。如果在面糊刚刚下锅的时候没有及时把它摊平,它就会很快凝固,再也摊不平了。但是动作太快也不行,容易把饼弄破。要摊一张厚薄均匀的圆形煎饼,难道只能“凭感觉”吗?

如何科学地摊一张饼

作为流体力学领域的科学家,塞利尔和布卓决心利用数学建模计算,他们尝试了两种方法。

第―种叫做蒙特卡洛方法,这是―种尽可能地把所有因素及其组合考虑在内,然后利用计算机模拟出最佳组合的方法。两位物理学家把面糊黏度、面糊密度、锅倾斜时的角度和锅的半径等10个参数代入了蒙特卡洛方法当中。这个方法的计算量是巨大的,不过利用蒙特卡洛方法摊的煎饼果子的均匀度确实提高了40%。

第二种叫做伴随优化的数学算法。在这个方案里,塞利尔和布卓只需要考虑少数几个关键参数就可以,计算机也模拟出了最佳摊饼公式:往锅中心倒足量的面糊,然后按照设定的方向顺序摊开。结果显示,用这个摊饼公式摊出的煎饼果子的均匀度比自然流动的要高83%。

總而言之,在充分比较了两种方法的最终结果后,两位物理学家找到了一个实用的摊煎饼方法:将摊一张饼所需的面糊一次性倒入平底锅,然后迅速将锅倾斜一个角度。面糊会流向锅的边缘,接着顺时针或逆时针将锅转动一到两圈,使未凝固的面糊自然流动、成形。随着面糊逐渐受热凝固,平底锅的倾角应该逐渐减小,转动速度也要放慢。在理想情况下,当倾角减小到零,也就是锅处于水平位置的时候,面糊刚好完全覆盖锅底。需要注意的是,一定要始终沿着同一个方向转动锅,切忌在转动过程中变换方向。

这种方法有一个酷炫的名字:重力驱动液态膜的最优控制。这一技术不仅能用来做早餐,还能应用到巧克力制造、涂层工艺和弹性薄壳制造等领域,而弹性薄壳在航空航天、船舶制造等方面都有重要应用。谁能想到,对美好早餐的追求也能推动工程技术的小小进步呢?

(《大科技·科学之谜》)

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