為什麼品客薯片不容易碎，但樂事薯片容易碎？_風聞

【本文由公眾號“把科學帶回家”提供，ID：steamforkids】

來源 WSJ等

編譯 七君

吃過薯片的吧，吃過品客薯片的吧？

沒有打廣告，不要打我，要打也請打我賬户上，謝謝。

所以問題就來了，為什麼品客家的薯片是這種奇怪的形狀呢，這樣子在桶裏還留下了很多空間，不是很浪費嗎？

其實吧，品客薯片長成這樣有一千個理由，而這一千個理由可以匯成一句話——

品客薯片是雙曲拋物面。

品客薯片是雙曲拋物面

常吃薯片的你肯定能發現，品客薯片和樂事袋裝薯片長得很不一樣，樂事薯片是各種橢圓形的變異，而品客的形狀非常統一，它們的形狀，就叫做雙曲拋物面。

為什麼要用雙曲拋物面？

如果你注意觀察，你會發現，品客薯片很少會整一罐子都碎了，而且，品客薯片從來也不會碎成對稱的兩瓣。

這，就是幾何之神賦予品客的超能力。

是這樣的，雙曲拋物面長得像個馬鞍。

普通薯片容易碎成2大片，因為它們容易形成長長的應力線。

雙曲拋物面的幾何特徵讓它具有奇怪的力學特性，比如無法形成一條應力線，也就是説，小裂縫很難擴大成一長條裂縫嘩啦一下子擴散開來。

所以，雙曲拋物面的薯片碎掉，就只能碎成一小塊一小塊的，很難碎成一大塊的，更無法碎成對稱的。

這種心機設計，既保證了品客薯片不容易在包裝運輸過程中大面積地碎掉，還可以保證“只碎於口，不碎於手”的鬆脆感。

另外，雙曲拋物面不僅能承受拉扯，還能承受推擠。

因為在受到張力時雙曲拋物面的凹面受力，而在被擠壓時凸面部分可以承受拉扯，所以雙曲拋物面的薯片才不容易像袋裝薯片那樣碎成粉末。馬鞍長成馬鞍的形狀，也是利用了雙曲拋物面能承受你的大屁股不斷擠壓拉扯的能力。

建築學家早就知道雙曲拋物面的這種承重抗壓的性質，所以經常把這個形狀設計到屋頂中。

比如，2012倫敦奧運會的室內自行車館（The London Velodrome）、加拿大豐業銀行馬鞍體育館（the Scotiabank Saddledome）, 還有瑞典的斯堪的納維亞體育館（the Scandinavium）都採用了雙曲拋物面的設計。

2012倫敦奧運會的室內自行車館是品客薯片形狀的。

知道自然界最強的物理和魔法拳擊高手——皮皮蝦（蝦蛄）（O. scyllarus）吧？

皮皮蝦可以產生超過自身體重2500倍的力量。你要是有皮皮蝦的能力，你基本上可以舉起一頭藍鯨，還不帶喘氣的。

它們敲人頭的時候，其速度和力量可以讓拳頭周圍的水沸騰。杜克大學的生物學教授 Sheila Patek 發現，它們的拳頭之所以這麼厲害，是因為它的拳頭裏也有一個雙曲拋物面。

這個雙曲拋物面可以承受巨大的能量，然後釋放出來。

箭頭所指的地方就是雙曲拋物面

有人要説了，亂講吧，樂事後來也出了樂無限這種桶裝薯片啊，難道樂無限不是雙曲拋物面？

樂無限（左）是拋物柱面，屁股比較平；品客（右）是雙曲拋物面，所以屁股比較翹。

不不不，樂事家的樂無限還真不是雙曲拋物面，而屬於拋物柱面。你把一張紙卷一下，就是一個拋物柱面。

樂無限（左）是拋物柱面，品客（右）是雙曲拋物面。

澳洲新南威爾士大學數學系教授 Chris Tisdell 説，樂事樂無限的高斯曲率和品客並不一樣。用數學家的行話説，品客家的薯片是正半定二次型形式，樂事是不確定雙線性形式。

啥叫高斯曲率呢？

假設你是這個圓柱上的一隻螞蟻，你沿着圓柱走，你找到2條差異最大的路線，把它們的曲率乘起來，就是圓柱的高斯曲率。

直線的曲率是0，所以很顯然，圓柱的高斯曲率是0。同理，作為一個拋物柱面，樂事薯片的高斯曲率就是0。

用人話説，（高斯散度定理決定了）雙曲拋物面比拋物柱面要高級多了，樂無限的形狀可以用一張紙拗出來。但是品客家的不行，因此品客家的薯片無法用一張紙模擬。

有人可能要問了，這麼高級的雙曲拋物面薯片，要怎麼做啊？

IBM 的副主席 Dave Turek 曾經在接受美國有線電視新聞網（CNN）採訪時表示，品客家薯片的設計靠的是超級計算能力，“品客薯片是用超級計算能力實現的，計算機會評估薯片的空氣動力學，這樣在製造的時候，它們就不會翩翩飛走。”

什麼樣的操作還能讓薯片在製造過程中飛走？

這就要看薯片很有意思的製造過程了，我們最後來看一下普通桶裝薯片是如何誕生的。

首先，廠家會用這些牛皮紙和鋁箔紙製造薯片的紙筒。鋁箔紙的功能是為薯片保鮮。

紙會圍住一根軸子轉成筒。如果你曾經把桶裝薯片外面的包裝紙撕掉，就會發現裏面是螺旋狀的。原因就在此。

紙筒經過一個皮帶，它可以把紙上的膠水和紙壓在一起。

接着，外包裝紙也被這樣一圈一圈地繞上去。

你曾經注意過嗎，一些桶裝薯片的外包裝通常有白色的條紋，那是包裝紙的邊緣。為什麼廠家不裁掉它們呢？

這是因為，薯片外包裝的白色邊緣有定位的作用。

攝像機會追蹤包裝紙的白色邊緣，然後把它們的位置傳輸給圓刀，這些刀片會根據白色邊緣下刀，保證每個桶的外觀一致。

接着，這些紙筒就會進入一個翻轉裝置。

在這個翻轉裝置裏面。所有的紙筒都會被調成同一個方向的，這就是所有桶裝薯片的方向都和外包裝統一的原因。

從這個地方出來以後，有一個滾燙的金屬裝置會把紙筒的邊緣燙卷。

現在，紙筒還有一面沒有封住，這是為裝薯片而預留的。

所有的紙筒的屁股被倒過來，等待薯片插入。

桶裝薯片的配方一般是1份水兑2份薯片粉。對了，桶裝薯片裏其實還有玉米粉一類的成分，不僅僅是土豆。

攪拌好的麪糰被運輸到螺旋喂送器這裏，然後掉到下面的壓片區域。

在這裏，4噸重的壓片機會把麪糰壓成一張巨大而緻密的土豆片。

模印機會在這張土豆片上切出橢圓形的薯片。

另外有一個裝置把多餘的土豆麪餅扯掉，只留下薯片。

這個過程看起來莫名舒爽。

接着，薯片就被模印機拗出拋物柱面的形狀。

然後，有了造型的薯片就在油炸機的熱油裏炸11秒。

一個吹風機會把薯片上面過多的油吹走。

然後呢，薯片就被撒上了一層調味粉。

所以問題就來了，粉只能撒一面對吧，所以薯片為什麼兩面都有調味粉呢？

這就要靠下面這步關鍵操作了。

在傳送帶的末端，薯片會被被風吹一下，接着翻個面，掉入下一個傳送帶。

這個步驟主要是為了把薯片做成薯形蜈蚣碼放在一起。但因為這個翻身的操作，薯片的另一面也蘸上了後面排隊的薯片身上的調味粉。所以有時候你覺得薯片一面的味道比較淡，你的感覺沒有錯哦。

接着，它們進入另一個碼片傳送帶，被抖松。

被稱重後，它們就被傳送到紙筒前面。

薯片這樣被推入橫着的紙筒裏。

還有一個機械手會推一推薯片，把它們擠進去。

最後再加個底，就這樣，一桶薯片就做好了，總共花了20分鐘。

對了，發明品客薯片製造機的人，是一個科幻小説家。

設計品客製造機器的人，叫做吉恩·沃爾夫（Gene Wolfe），他是一位星雲獎獲獎科幻小説家，剛好在今年4月份去世。他在成為科幻小説家之前，曾經做過機械工程師，也是在那個時候發明了品客薯片製造機。

最後再告訴你一件你肯定猜不到的事實——品客薯片，以前是寶潔公司的哦！就是那個做佳潔士、海飛絲的寶潔。

60年代的時候，寶潔公司委託化學家 Fredric Baur 和 Alexander Liepa 設計出了不容易碎的品客薯片。在2011年4月的時候，寶潔公司把品客薯片賣給了加州的戴蒙德食品公司（Diamond Foods）。

總之看完品客薯片的故事我們明白了一個道理，鞋拔子臉都是掉落凡間的天使，他們的雙曲拋物面臉型一定是為了預防臉先着地時壓扁變形。