本文由公衆號“把科學帶回家”提供

　　給孩子最好的科學教育

　　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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