如何快速吃麪還不濺湯？_風聞

大家好

我是超愛吃拉麪的小蝦

一碗拉麪🍜

熱氣騰騰，湯汁濃郁

麪條Q彈爽滑

👇總能帶來無比的幸福👇

日本博多拉麪

中國蘭州拉麪

○圖片來源：左，南昌吃貨；右，舊金山灣區消費指南。

👇恨不得一口把它吸乾👇

○好好吃！

唯一阻止我這樣做的原因就是

會濺湯！

👇

吃麪慢不爽

吃麪快濺湯

那麼問題來了

如何快速吃完一碗湯麪，

並且不把湯汁濺到身上？

我們先看看

麪條是如何濺湯的

前方低能

戰鬥人員請直接跳過

👇

○3！2！1——！吃——！！！視頻中吃麪過程為8倍慢放（每秒240幀）。吃麪者為小蝦本蝦。

再看一下

關鍵時刻的慢動作

👇

○吸面瞬間16倍慢放

我們可以清楚地看到：麪條並非直直地吸入口中，而是向着自己狠狠地甩了一下。麪條帶起的湯汁隨之飛濺，一滴不落地被衣服接住。

如果慢動作看着還不過癮，看下圖詳解👇

○吸面過程詳解。麪條的姿態以彩虹色呈現，順序從1到6；麪條末端軌跡以灰色虛線示出；從姿態3到姿態4的過程中，麪條末端達到最大速度，用白色發光箭頭表示；濺出的湯汁用金色圓圈標出位置，並用金色箭頭標出速度的方向和大小。此圖中麪條處在姿態6。

仔細分析慢慢動作視頻可知，麪條在姿態3附近劇烈加速，湯汁主要是在此時脱離麪條，飛濺出來的。

通過計算還可以得出，麪條末端的最大速度約為24km/h，約為麪條被吸入的平均速度（6km/h）的4倍之多！

到底是何種神秘力量讓麪條甩到這麼快的速度呢？

為了更清楚地解釋，我們先來看一種外觀與麪條差不多的物品，類似的原理讓它輕易地超過音速（340m/s，或1224km/h），它就是：

鞭子

○尼龍傘繩牛鞭，圖片來自Matthew Hrncir。鞭子有很多種，本文討論的鞭子的共同點是：形如一根長長的繩子，從根部到末端越來越細，不可拉伸，並且彎折時有一定韌性。

形如上圖👆的鞭子被正確揮動時，會發出**“啪!”**的巨大響聲，在驅趕牲口和武術表演中有廣泛的應用，如果在室內揮動，甚至會讓不明真相的鄰居以為是槍擊，慌忙報警。

而發出響聲的原因是：鞭子的末端（又叫鞭鞘，或鞭梢）的運動速度超過了音速，釋放出衝擊波。

當然，衝擊波只產生一瞬間。最終傳到我們耳朵裏的不是衝擊波本身而是衝擊波激發的普通聲波。

衝擊波也是一種特殊的聲波。聲波就是振動在空氣中的傳播，可以類比平靜湖面上的水波。

“蜻蜓點水”會在水面上的一點引起振動，振動向周圍傳播，就產生了一系列同心圓形的水波。

○蜻蜓點水，圖片來自豬友之家。

而“小船兒推開波浪”就是不一樣的故事了：船的前進速度超過了水波的傳播速度，於是從船頭往後拖出一系列水波，組成一個錐型。這就是衝擊波的一種，叫做“艏波”，或“首波”。船的速度越快，首波的錐角越小。

○首波，圖片來自析易船舶。

同樣的道理，物體在空氣中超音速運動也會放出錐型的首波，但是空氣的波動是看不見的。無法看到空氣中的衝擊波，就無法證明鞭子的末端是超音速的。

但是好在這件事已經有科研人員在做了。

美國阿拉巴馬大學亨茨維爾分校的博士研究生，YouTube 科普頻道 Smarter Every Day 的主播 Destin 老哥，邀請著名甩鞭藝術家 April Choi 來到實驗室，用高科技手段詳細記錄甩鞭的全過程。

○April Jennifer Choi，大師級甩鞭藝術家、專家級吞火表演者、多項吉尼斯世界紀錄保持者、卡特彼勒（Caterpillar，CAT）公司分析工程師，可謂“文體兩開花”。圖片來自Smarter Every Day。

研究人員藉助高速攝像（每秒拍攝5000幀，播放效果相當於167倍慢放）和**“紋影法”**捕捉鞭鞘超音速運動發出的衝擊波。

當空氣的温度、密度不均勻時，通過空氣的光線會發生微小的偏折。紋影法，是通過光學手段，讓光線的偏折反映在圖像的明暗上，從而實現空氣波動的可視化。

不多説，上動圖：

○用紋影法觀察到鞭鞘超音速時產生的衝擊波。圖片來自Smarter Every Day。

為了研究鞭鞘超音速的動力學原因，研究人員還使用了紅外線動作捕捉技術。

在鞭子和甩鞭者的手臂上每隔一段距離就固定一個反光片，天花板上有多個自帶光源的紅外攝像頭，每秒500次閃光並捕捉反光片反射的光，定位每一個反光片的三維位置，最終效果就像這樣：

○甩鞭的三維動作捕捉，來自Smarter Every Day。

emmm……這個看看就好了……我們正常人類還是觀看正常的高速攝像吧👇

○這是一次比較完美的甩鞭操作。紅色短線標示了鞭子運動部分和靜止部分的分界。圖片來自Smarter Every Day。

從上面的動圖可以看出，鞭子被甩出之後形成了一個圓環，並向末端傳播，快要傳播到末端時，圓環打開，鞭鞘急劇加速，超過音速。

運動的物體攜帶着能量。當圓環攜帶着能量向左傳播時，它經過的那一部分鞭子（紅線右側）卻不再運動了。

而能量是守恆的。這就意味着整條鞭子上一定量的能量，被逐漸聚集到紅線左側越來越短，也越來越細，質量越來越小的一段鞭子上。

於是它的速度變得越來越快。最終，這一段鞭子小到質量等於零，理論上速度可以達到無窮大，但是當它達到音速時會放出衝擊波，將能量釋放掉。

○同一次甩鞭操作，圖中箭頭指示速度。圖片來自Smarter Every Day。

現在我們把目光移回麪條。

現在我們知道：麪條末端的速度能達到吸面速度的4倍，也是因為能量被逐漸集中到越來越短的一段麪條上。

但是由於吸面這一動作本身輸入的能量很小；而且麪條不像鞭子一樣越到末端越細，能量聚集效果沒那麼明顯；再加上沒有人為了讓麪條末端速度更大而進行過專門的訓練（畢竟我們的目標與之恰恰相反，是吃麪不濺湯）所以麪條沒能超音速，有點可惜。

但是，超音速其實是比吃麪還簡單的一件事。

如果認為鞭子是人類發明的第一個能超音速的東西，那就太naive了。因為人類根本不需要任何發明就能實現超音速。

如果感到好奇

你就拍拍手吧**👏**

沒錯，拍手時兩隻手之間被擠出去的空氣超音速了。拍手的“啪啪”聲正是來自超音速氣流產生的衝擊波。

○用紋影法觀察到拍手時發出的聲波從手掌右側發射出去。激發那些聲波的衝擊波極其微小，無法觀察到。圖片來自NPR。

當兩隻手以恆定的速度互相靠近，空氣被擠出的速度就會越來越快地增大，直到達到音速。

這和甩鞭子、吃麪條是完全不同的事情，但也是同樣的道理：把雙手具有的有限大的能量，集中在雙手之間非常薄的空氣層裏，讓微乎其微的那一點點空氣超過了音速。

既然連拍手都是超音速

那麼

自然界一切**“啪啪啪”**的聲音

似乎都是超音速的結果

如果感覺學到了點什麼

你就拍拍手吧👏

現在我們知道了：**當有限大的能量集中在很小很小的物體上，一定會發生很厲害的事情。**而這些事情在日常生活中一般是有害的，比如高樓頂端在大風中劇烈振動、拉屎濺水花……

emmm……

所以説，要想快速吃麪還不濺湯，就只能智取了。

那麼，在文章的最後，讓我來推薦3種吃麪不濺湯又不影響速度的方法（不接受“把面放在勺子裏再吃”之類的文明吃法！）：

1. 貼着碗邊吃，讓麪條甩不起來。

○請原諒我的靈魂P圖

2. 把頭伸到碗的前面吃，讓麪條往前甩，湯往前濺，不會濺到自己身上。

○請再次原諒

3. 一刀兩斷吧！

在此特別感謝北京大學物理學院的劉樹新老師。

劉老師曾經在他主講的《力學》課上留過一道思考題：“如何快速吃完一碗湯麪並且不把湯濺到身上”，並且宣稱：誰能做到並拍下視頻發給我，這門課的總成績加10分！

在場的同學們十分配合，嗯，十分配合地實現了老師一貫擅長的冷場效果……

其實老師是為了讓我們明白能量守恆。不過我相信老師出這個題是認真的，不是真的想冷場，哈哈。

不知道當年的《力學》課有沒有人加上那10分。但總之這個問題成了我這篇文章的靈感。

參考資料：

Smarter Everyday 甩鞭實驗視頻：

https://www.youtube.com/watch?v=AnaASTBn_K4

NPR拍手視頻：

https://www.youtube.com/watch?v=px3oVGXr4mo

甩鞭理論計算文章：

Goriely, A., & McMillen, T. (2002). Shape of a cracking whip. Physical Review Letters, 88(24), 244301. doi:10.1103/PhysRevLett.88.244301

拍手文章：

Fletcher, N. H. (2013). Shock waves and the sound of a hand-clap–a simple model. Acoustics Australia, 41(2), 165-168.