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  不知道你平常喫不喫麥片,喫不喫帶果仁果乾的麥片。

  如果你經常喫的話,你可以注意一下,一盒麥片裏一般喫到最後是麥片多,還是果仁果乾多?你發現沒,一盒麥片裏,總是果仁/果乾先被倒完?

  總之呢,果仁麥片是不可以喫前搖一搖的,搖多了只會讓以後的你喫不到裏面的果仁而已。

  薯片也是一樣,買回家的薯片,總是大片的在上面,小片的在下面。如果你不想喫到最後都是小的碎的薯片,最好不要搖。知道爲什麼麼?

  

  關鍵概念

  巴西果效應

  材料和操作

  一盒含果仁/乾果的麥片

  或者大小不同的薯片

  或者一罐咖啡粉/鹽罐子

  或者2種不同大小的珠子,一個透明的管子(如試管、筆筒)

  操作很簡單啊,像英國諾丁漢大學的天文學教授 Roger Bowley這樣猛搖麥片盒子,看看本來均勻的麥片,是不是會逐漸分層?更大的果仁是不是會上升?

  一碗不同大小的薯片,搖了以後,大的薯片就會上升。

  如果你家有咖啡粉(或者是鹽罐子,最好是粗鹽),也可以這樣搖一搖試一試,你會發現,咖啡粉表面的顆粒總是比下面的要大一些、粗一些。

   把不鏽鋼球放到沙子裏搖一搖, 不鏽鋼球也會上升。

  原理

  實際上我們觀察到的現象,在物理學中有個正式的名字,就是巴西果效應(the brazil nut effect)。物理學家和食品工程學家在很早以前就注意到這個奇怪的現象了。

  造成這個現象的原因,當然就是因爲麥片盒子被搖晃了。實際上在搖晃的過程中,麥片裏的果仁和果乾會“上浮”,而更小的麥片卻會相對“下沉”。

  具體來看,當你搖晃麥片盒的時候,果仁下方會出現微小的間隙,而更小的麥片此時會趁虛而入,霸佔這個間隙,從而把果仁往上推。就這樣,果仁慢慢地浮到了上方,就像油從水裏浮上來一樣。

  不僅是麥片,所有粉狀顆粒狀的東西都有這個性質。比如咖啡罐裏總是更大的顆粒浮在表面。

  因爲巴西果效應的存在,久而久之,一盒麥片裏上方的果仁就首先被倒完。

  比大顆粒上浮更奇怪的是,大顆粒還會聚在一起。

  2004年,英國諾丁漢大學的物理學家 Duncan A. Saunders 發現,大顆粒就像具有“社會性”一樣,在“動盪不安”的情況下“抱團取暖”,聚在一起。

  

  在震動時,大顆粒會聚在一起。

  @DOI: 10.1103/PhysRevLett.93.208002

  

  如果你有2種大小不同的珠子,也可以做這個實驗。像下面這樣放到試管裏,然後加一點水搖一搖,就會發現2種珠子會分層,大珠子會抱團。

  其實吧,巴西果效應是奇特的顆粒材料(granular materials,小顆粒物質組成的材料)的一種性質之一。在自然界中,雪花和沙粒都是典型的顆粒材料材料。從材料學的角度看,顆粒材料同時有固體、液體和氣體的性質,它們沒有單一的相(phase of matter)。

  物理學家們到目前爲止尚未找到所有影響巴西果效應的因素。一些研究發現,2種顆粒物質的密度比、氣壓、重力都會影響巴西果效應。

  雖然我們對巴西果效應瞭解得並不透徹,但它在工業上有很多應用啊,比如篩選不同大小的顆粒什麼的。

  雪崩時,也是大塊的雪球在上。在泥石流來襲時,也會觀察到大規模的巴西果效應,沉積物會發生分層。

  

  泥石流過後,沉積岩上方的石頭更大,就是因爲巴西果效應。

  DOI: 10.1016/S1876-3804(17)30023-X

  

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