在厨房里烹出宇宙

杨广宇

厨房是家中狭小的弹丸之地，宇宙则是浩瀚无边的时空，两者能有什么关联呢？澳大利亚天体物理学家斯蒂芬·休斯就找到了一种关联，他通过烹饪，用食物来模拟形形色色的宇宙现象。休斯戏称，自己已经将天体物理学引入了厨房，因此这种厨技被称为“美食物理学”。

掉落的牛奶产生“超新星”

在厨房工作时，你是否曾经失手掉落刚刚开瓶的牛奶或者果汁，瓶中的牛奶随后从瓶口喷出，溅了你一脸？休斯就曾有过这样的经历，但他瞬间意识到，这可以和天体物理学中的Ⅱ型超新星爆发联系起来。

当一颗大质量恒星——大约10倍于太阳或者更大——来到了“生命”的尽头，它就会发生惨烈的爆炸，即产生Ⅱ型超新星。爆炸由恒星铁核的突然塌缩引发，恒星的其余部分随之塌缩，猛烈撞到铁核后反弹，这一过程产生的冲击波从恒星内部向表层传播。当冲击波到达表层时，那里已经没有可以再用来冲击的星体物质了，所以恒星的外层就猛烈地喷入太空。

相同的道理，牛奶瓶掉落后会导致瓶底受到挤压（即瓶底“塌缩”），然后会将牛奶向上冲击，也形成一股冲击波。当这股冲击波到达瓶口的时候就没有可以用来冲击的牛奶了，所以牛奶被喷向空中，溅了你一脸。

烘焙一个小宇宙

在烘焙食物时，你同样也能看到宇宙的演变过程。

天体物理学家常常用“葡萄干面包”的比喻来解释宇宙的膨胀。其中，面包中的面团代表宇宙中的空间，葡萄干则代表宇宙中的星系。

想象一下，当葡萄干面包被放到烤箱中烘焙的时候，你正坐在面团中的一个葡萄干上，你可以看到，面团正在膨胀，其他的葡萄干正在远离你。同样，我们在银河系中观察宇宙，会发现几乎所有的星系都在远离我们。

于是在厨房里，休斯常常烘焙一种他戏称为“HubbleDamper”的面包，以此来纪念美国天体物理学家埃德温·哈勃。因为哈勃首次明确证实了“星系正远离我们”这一宇宙现象，而且他还发现，星系越远，退行的速度就越快。

玻璃杯中的日落

“为什么天是蓝的？”这是孩子们最常问到的一个天文学问题，而许多父母却不知怎么回答。如果你遇到这样的问题，不要慌张，你可以在厨房里做点事情来解释“蓝天”。

找一个直线侧壁的玻璃杯，用它装一杯水，向水中滴一滴牛奶并搅拌。找一个LED手电筒向水中照射。当你从光束的发起端望向末端（顺着手电筒的方向看），你会发现光束的末端是黄色的。如果你在杯中看不到LED的光束，那么加水稀释一下。

LED的光束有一个黄色的末端，这意味着蓝光已经被分离出去了，这就是所谓的“散射”。如果你在夜间进行实验，关掉厨房的灯，从侧面观察这杯水。你会看到蓝色的辉光，这就是被牛奶散射的光。恭喜你，你已经在厨房里创造了属于你的“日落”和“蓝天”。

在现实中，太阳光通过大气层到达地面。相比较于红色波段的光来说，大气层空气中的分子更喜欢散射蓝光。在白天，蓝光从各个方向到达我们的眼中，相当于我们从侧面看水杯，这让天空看起来是蓝色的。当太阳接近地平线时，阳光需要透过更厚的大气层，相当于我们以端对端的方向看水杯，此时蓝光因散射所受损失较多，日落变成了红色。

怎么樣？斯蒂芬·休斯的“美食物理学”是否打动了你？那么，大胆实验吧，在你改进厨艺的同时，没准还会学到许多新的物理知识呢！

秋水长天//摘自《大科技·科学之谜》

2016年第12期，令山/图