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摊饼里的航天物理学

2021-01-03

科学之谜 2021年10期

摊煎饼怎么跟航空航天扯上关系呢?这得从一个故事说起。

新西兰坎特伯雷大学的马修·塞利尔和法国巴黎综合理工学院的爱德华·布乔都是物理学教授,也是经常相互联系的同行,而且他们都非常喜欢印度的煎饼果子,一种较大且薄的鸡蛋摊饼。虽然这两位物理学家极其喜爱煎饼果子,可以说到了无“果”不欢的地步,但是他们一点也不会摊煎饼果子。

有一天,塞利尔的妻子嘲讽了他,说尽管他是物理学家,结果却没办法用物理学来摊煎饼果子。或许因为在自己的专业领域受到了挑战,塞利尔于是就找到布乔,合计用物理学的实验方法,来找出能摊出好煎饼果子的物理规律。

但首先,他们需要给完美的煎饼果子下一个可以观察得到的定义:分布均匀、薄厚适合、形状可观和没有破漏。接下来,他们就使用计算机来模拟两种方案。第一种叫做蒙特卡洛方法。简单些讲,这是一种尽可能地把所有因素考虑及其组合在内,然后利用计算机模拟出最佳组合(也就是问题答案)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。可想而知,这个方法的计算量是巨大的。最后计算机还是模拟出了一个在蒙特卡洛方法的条件下,最佳的摊饼公式:往锅中心倒足量的面糊,然后尽快、依次地往右上、左上、右下、左下摊开,紧接着再重新进行这一顺序一次。跟面糊倒在锅的中心,然后自然地向周围流动的摊饼相比,用蒙特卡洛方法摊的煎饼果子的均匀度提高了40%。……

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