數學家教你烤肉餅：按最佳時機翻面可節省近1/3烹飪時間_風聞

　　萬博 發自 凹非寺

　　量子位 | 公眾號 QbitAI

　　不得了！現在連烤個肉餅都需要數學加持了。

　　最近，一位等離子體物理學博士用三大偏微分方程中的熱方程 （The Heat Equation）證明：

　　在烤肉的過程中，多次反轉肉餅使其兩面多次加熱，可以加快肉餅烤制的速度，最佳策略下能節省29%的烹飪時間。

　　而且，翻轉肉餅的最佳時機也暗藏玄機：

　　前幾次翻轉間隔時間要大概一致，而最後一次，則需要等久一點再翻面。

　　相關論文已上傳到arXiv上。

　　這個方法要是被漢堡大户KFC們知道了，還不笑開花？

　　不僅節省燃料成本，出菜速度也提上來了，妥妥降本增效小妙招啊。

　　不過，也有網友表示，一般情況下我都會遵從科學指示，不過吃這件事上還是烤肉的品質更重要：

　　還有網友表示，想拿着這篇論文去應聘漢堡王的大廚了：

　　多次翻面烤肉熟得快

　　在此之前，科學食品作家哈羅德-麥基 （Harold McGee）已經提出：

　　如果在烤肉的過程中，通過多次快速翻轉肉餅，就能讓肉餅的兩面同時加熱，這種操作相比烤完一面再烤另一面的常規烹飪方式，烹飪時間更短。

　　但是這種猜想，並沒有在理論層面進行證實。

　　於是，來自威斯康星大學麥迪遜分校的數學家：讓-呂克-蒂菲奧特 （Jean-Luc Thiffeault），用一個基於熱方程的數學模型，讓這一猜想得到實錘。

　　整個證明過程，是這樣的：

　　首先，蒂菲奧特設想了一個場景：

　　對一個厚度為1釐米，面積無限大的肉餅進行烤制，温度設定為200⁰C。

　　烤制過程中，肉餅的厚度設定為z˜=0到z˜=L，温度變化滿足熱方程Te t˜= κTez˜z˜，0 < z < L，˜ t >˜ 0。

　　方程的初始條件為Te(˜z, 0) = Te0(˜z)，邊界設定為牛頓冷卻定律− k Tez˜(0,t˜) = h˜ 0 (TH − Te(0,t˜)), k Tez˜(L,t˜) = h˜ 1 (TC − Te(L,t˜)。

　　（這裏的熱方程理論，是19世紀由約瑟夫·傅立葉提出的，主要作用是模擬熱定在給定區域的擴散過程。）

　　當肉餅加熱到70⁰C度時，證明肉餅可以出爐了。

　　之後，在滿足上述模型和設定條件下，蒂菲奧特模擬了肉餅只翻動一次和多次翻動情境下的烤制時間。

　　結果表明，烤制過程中多次翻動肉餅，的確可以達到類似同時雙面烤制的效果，大大縮短烤制的時間。

　　將翻面時的受熱狀況用圖表示出來就是這樣的：

　　麥基的猜想得到證實，接下來的一個問題就是：

　　如何翻轉肉餅時間才是最短的？

　　蒂菲奧特模擬不同的翻轉次數和翻轉的間隔時間，同時用數學軟件MATLAB對模擬過程進行了優化。

　　通過不斷調整翻轉次數和間隔時間，蒂菲奧特有了3大發現：

　　首先，在最優翻轉次數——20次——情況下，最佳烹飪時間趨近於63秒，而單次翻轉時間為80.5秒，相比之下可以將烤制時間減少29%。

　　其次，烤制時間的數值曲線表明，隨着翻轉次數的增加，烤制時間優化水平會逐漸收斂。

　　也就是説，隨着翻轉次數的增加，對於烤制時間的優化效應會逐漸減少，無論翻轉次數如何增加，最多也只能節省29%的烤制時間。

　　最後，蒂菲奧特表示，烤制肉餅時翻轉的間隔時間也有秘訣：

　　從函數曲線來看，前面若干次的翻轉間隔時間應該大致相同，到了最後一次翻轉時，間隔時間應該長一點，這樣更有利於熱量在肉餅中擴散。

　　總結一下就是，想要烤肉熟得快，翻個20次也就夠了，最後一次翻轉的時候，記得時間間隔長一點。

　　各位看官，學會了嗎？

　　論文作者介紹

　　這位教人烤肉的數學家讓-呂克-蒂菲奧特 （Jean-Luc Thiffeault），等離子體物理學博士，現任威斯康星大學麥迪遜分校的應用數學教授。

　　研究領域主要涉及應用數學以及流體動力學等。

　　迄今為止，在相關領域發表155部著作，被引用超過2500次。

　　參考鏈接：

　　[1]https://arxiv.org/pdf/2206.13900.pdf

　　[2]https://www.discovermagazine.com/the-sciences/how-mathematics-solved-the-burger-flipping-problem