物理學的視角看《舌尖上的中國》_風聞

**生命的最底層邏輯是獲取足夠的食物。**作為文明的起點，人類學會了用火，從灰燼中發現了熟食，進而一步步地發展出了博大精深的飲食文化。飲食文化是中華文化的一面瑰寶。中華飲食文化在世界飲食文化中，就多樣性、獨特性以及所浸透的思想性之深刻而言，絕對是首屈一指的。《舌尖上的中國》從不同角度表現中華飲食文化，為我們奉上了一場同時刺激視覺與味蕾的文化盛宴，是近年來眾人矚目的文化現象。

一、新手教程：文明的第一把火

飲食文化不止反映一方的自然地理風土人情，它本質上也是一種科技現象。**關注飲食文化中的科學要素，會為我們理解中華飲食文化提供一個額外的維度。**在今天這個科技昌明的時代，關注飲食文化中的科學元素，有利於飲食文化的傳播、繼承與開拓。各種五花八門的美食竅門，是廚師們或仰賴前人經驗或依靠自己摸索得來的，但從根本上説還是因為最終科學地把事情做對了，即它所藉助的工具以及採用的流程“合理”了。物理學提供了一個獨特的欣賞《舌尖上的中國》的視角；反過來，畫面美輪美奐的《舌尖上的中國》又何嘗不是一個難得的講述物理學的課堂，嗯，還兼作演示實驗室。追捧《舌尖上的中國》的過程讓筆者有機會從物理學的角度理解了一些美食學 (gastronomy)的奧秘。

 把生食做成熟食，籠統地説是給食物提供熱****的過程。然而，這其中要考慮的因素不同，實現的方式不同，最後形成的食品製作 (用烹飪這個動詞就太偏頗)方式就不同。中華飲食文化表現出的製作方式包括製作設施的多樣性，不如説反映的是我國勞動人民對這背後科學道理理解之通透與利用之充分。

二、技能面板：物理傳熱介質

向食物提供熱的方式，僅從物理傳熱介質的角度考慮，利用的介質包括光子氣 (黑體輻射、單色的微波)、固體熱接觸、液體 (水、油) 熱接觸以及氣體 (水蒸汽、燃燒空氣、燃燒的油氣混合物)傳熱等， 且有時候是某種巧妙的組合。以烤包子、打燒餅的烤爐為例，爐膛裏是近似可看作黑體輻射的寬譜電磁輻射(好的爐壁是黑色的，那不只是湊巧)，這些熱輻射被食物中的水所吸收，讓食物變熟。由於黑體輻射的漫散射特性，包子或燒餅面向爐膛的裸露部分一般會熟得均勻。

[舌尖4-絕活，大爐燒餅]

與此同時，貼在壁上的麪食底部是由熱的固體爐壁通過機械振動傳熱的，一旦由於氣泡產生造成傳熱面的不均勻，就會造成烘烤效果的不均勻。當代的微波爐使用的是單一頻率的電磁波 (2.45 GHz), 其被水吸收後帶來升温，因此更適合加熱水熟食物。最能表現出固體傳熱問題的製作方式是炒，用大鍋炒花生、炒栗子、炒香榧。這種固體對固體的傳熱方式的缺點是， 炒貨與鍋的接觸幾乎是點式的因而會造成傳熱的極度不均勻。此處勞動人民的智慧就在於在鍋中加入固體顆粒如沙子、鐵屑、食鹽等形成三維的導熱流體，讓花生、栗子、香榧等與這些顆粒狀物質實現面接觸，就會比較均勻地被炒熟，避免了炒糊的問題。

液體傳熱的特點是全方位接觸，均勻傳熱，帶來的烹飪方式是煮。常壓下水的沸點不過100℃，對於某些食物的製作這個温度可能偏低，油這種高沸點液體就能提供更高的温度。基於用油的烹、炸等方式，不僅適於製作需要高温變熟的食物，更重要的是大的温差導致的極速傳熱容易獲得外焦裏嫩的效果，特別適於魚、肉類食品的製作。

由於**熱油温度遠高於水的沸點，**水會迅速沸騰汽化，才有“炸”的效果，此過程中食物更多地是從內部蒸熟的。高温油-水混合蒸汽是可燃的，這提供了一類比較特別的高温介質，帶來了爆炒一類的烹調方式，讓食物能保持飽滿、鮮嫩的特點。

舌尖4-絕活，10秒爆炒腰花

高温蒸汽製作食物利用的是水蒸汽充滿整個空間包括食物內部的特點，這樣容易讓食物均勻變熟，特別適合於表面開放、有孔隙的食物。此外， 由於常温常壓的蒸汽溶解能力還很差，這有利於保持食物的原味，因此蒸是特別普適的一種食物製作方式。對封閉的容器加熱，隨着温度的升高蒸汽壓力也會升高。對容器快速泄壓，食物內的氣體向外部衝擊，就造成了類似爆米花的效果。

舌尖4-風物，蒸菜

火苗是一類混合的傳熱介質**，包括寬譜的光以及高温氣體。**利用火苗的食物製作方式有燒烤、熏製等，都是非常古老的方法。

舌尖4-煥發

火苗這樣的高温氣體作為載體，有極強的輸運能力，可以捎帶着把木材香味或者辣椒等調料的味道送進肉類食品中去 ，讓熏製食物別有風味。

三、裝備鍛造：食物抗性結構

決定食物製作過程的因素説到底還是食物本身。從食物的角度來看，考慮到食物自身的物質構成、結構形式、導熱能力以及加熱對它帶來的動態影響，對製作方式的選擇就會有不同的考量，那些最終行之有效的製作方式也都透着科學性。試舉兩例。蒸窩頭兒利用高温蒸汽進入麪糰內加熱將食物弄熟，但是由於窩頭的圓錐形幾何，從其表面算起，深度是不同的。為了儘可能同步地把窩頭兒蒸熟， 窩頭兒會從底部掏個眼兒。過去人們常把飯店在窩頭兒底下掏眼兒理解為店家減料，有點兒冤枉，自家蒸窩頭兒也要這樣幹。烙餅，如果是麪糰從一面加熱，結果很可能是深度烤糊內裏還是夾生的。將麪糰疊成多層的，用空氣夾層部分地阻斷它的導熱，用蒸汽從內部蒸熟，就能達到外焦裏嫩的效果。

四、自帶技能：水的物理性質

論及食物，各種食物的關鍵成份都離不開水， 因此可以説理解水的物理性質是理解烹調藝術的關鍵。然而，一個可能令廚師朋友們始料不及的是，水所有的性質都是反常的，筆者建議廚師朋友們適當多瞭解一些水的性質。水對電磁波基本上是全譜吸收的，這也是用各種加熱方式都能把飯菜做熟的根本原因， 也是廚師朋友顯露廚藝時要格外關注水這個因素的根本原因。蒸煮或者烹炸食物時，被封閉的水蒸汽讓食物的平均比重低於水或油**，**因此食物會浮起來，如果不予干預就會造成夾生。煮餃子就會發生這樣的問題。建議煮餃子在水開時加入涼水再煮，就是為了將餃子內部的水蒸汽冷卻，讓餃子完全沒入水中被全面地煮熟。

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水是萬能溶劑，且在常壓下升温至100℃，這是它能溶解出骨頭、堅果之類食物中營養元素的關鍵。故而熬湯是烹調藝術中的一大分支，裏面精彩多多。高壓高温的水蒸氣會獲得極大的溶解能力，對於需要從中溶解出營養物質的食物來説，使用高壓蒸汽的製作方法便是正確的選擇，比如汽鍋雞之類的。

另一方面，使用煎炸、燒烤類製作方式，如何保持住食物內的水分又成了問題。一個有趣的策略是加保護層。炸制食物時的裹麪糊，做叫花雞時在外面裹上泥巴，都是採用的這種策略。這裏要注意的要點是，欲形成封閉的殼層，初始時温度要足夠高讓外面的麪糊或者泥巴迅速固化形成保護層，而形成的保護層導熱能力要差，保護層裏面封閉的水分因高温變成水蒸氣後將食物蒸熟，這樣得到的食物會非常鮮嫩。提醒一句，對於容易形成緻密保護層的一些食物的烹飪，比如炸牛肉丸，即便冷卻後裏面的氣壓也可能高於外部大氣壓。一旦殼層被咬破，就從裏面噴出汁水，因此食用時要特別注意。此外， 水結冰後體積會膨脹約10%，進入細胞內的水結冰會刺破動植物的細胞，這對於水果保鮮不是好事兒，但是對於一些用於炸制的肉類來説，不妨利用一下水的這個特性。讓肉類吸收足夠的水，降温至結冰後裹麪糊炸制，這樣的肉會更鬆軟。

五、秘技：火候掌控

食物製作這門藝術， 一言以蔽之，是針對含水物質的火候掌控藝術。火候一詞掩蓋了太多的不同內容。温度的絕對值、温差、傳熱體 (水、油、蒸汽、火苗、顆粒物質、固體表面)的選擇、食物結構及其隨温度如何變性等等問題定義了一道具體美食的製作過程中火候的具體操作參數，這裏面滿滿地都是科學。我們的祖先在長期的實踐中積累了豐富的經驗，表現出了令人歎為觀止的智慧，最終形成了今天我們引以為傲的飲食文化。央視《舌尖上的中國》將天南地北各有千秋的飲食文化呈現在大眾面前，若我們僅僅引以為視覺和味蕾的享受未免可惜了。在觀看《舌尖上的中國》給我們呈現的水火之上的精美畫面時，若我們也適度調用一些基礎物理知識，必會對人類在方寸廚房之間所展現的藝術成就有別樣的理解，也因而會更加讚賞。

我想強調一句，《舌尖上的中國》還能提供極好的基礎物理教育素材，這大概是創作者們當初沒想到的。

作者：曹則賢 | 央視《加油向未來》節目科學顧問、駐場嘉賓

注：本文圖片與動圖，若無備註“圖源網絡”，則均來源於央視《舌尖上的中國（第四季）》宣傳圖/片。