珍妮佛·庫爾利特+彭舉云

兩年前，一位攝影記者與普林斯頓大學(xué)的物理學(xué)家合作研究一滴威士忌干燥后留下的一個個形狀非常一致的環(huán)形圖案。如今，那些物理學(xué)家已經(jīng)在《物理評論快報》上發(fā)表了他們的研究結(jié)果。

攝影師厄尼·巴頓受妻子喜愛威士忌的啟發(fā)，開始拍攝各種威士忌樣品——值得注意的是，酒蒸發(fā)后在玻璃杯底部形成的圖案錯綜復(fù)雜，令人迷惑。他用不同顏色的光來突顯這些圖案。一段時間后，他發(fā)現(xiàn)只有某些威士忌會留下那些表明跡象的環(huán)形圖案（陳年威士忌、美國或愛爾蘭威士忌）。于是他聯(lián)系了普林斯頓大學(xué)物理學(xué)家霍華德·司頓，調(diào)查這種現(xiàn)象為什么會發(fā)生。

你可能注意過那些馬虎的客人忘記用杯墊時在你的咖啡桌上留下的不均勻的污漬。這就是所謂的“咖啡環(huán)效應(yīng)”：當(dāng)一滴液體蒸發(fā)，液體之前溶解過的顆粒物質(zhì)會留下一個環(huán)形圖案。若是咖啡，之前溶解的顆粒物便是咖啡渣。環(huán)形圖案的形成是因?yàn)橐后w的邊緣比中心蒸發(fā)更快。于是，在中心的剩余液體將向外流動到邊緣，以填補(bǔ)空白，拖動如咖啡渣一樣的顆粒隨著它移動。

威士忌是一種所謂的“二元液體”，它大約有60%的水和40%的乙醇。科學(xué)家已經(jīng)知曉，將水和酒精混合可以減少咖啡環(huán)效應(yīng)，但這通常只對很小的液滴才起作用。

威士忌不同，巴頓的照片顯示，你可以從更大的威士忌酒滴中得到均勻的痕跡?？Х拳h(huán)邊緣的顏色比中間深，而威士忌在玻璃杯底部干燥后形成復(fù)雜的脊?fàn)顖D形。

司頓和他的同事進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有兩種分子在這里起作用：一種是表面活性劑，另一種屬于聚合物，使顆粒吸附在表面而不是隨著液體流動。正如邁克爾·斯格博指出的物理重點(diǎn)：

當(dāng)一滴液體蒸發(fā)，表面活性劑就聚集到邊緣，形成一個張力梯度，將液體向內(nèi)拉動（所謂的馬朗戈尼效應(yīng)）。此外，植物衍生的聚合物沾到玻璃杯上，促使顆粒物通向底層，使其緊貼底層。為了證實(shí)這一描述，研究人員表明，缺乏任何聚合物或表面活性劑的威士忌樣的液體沒有產(chǎn)生均勻的痕跡。

“酒淚”現(xiàn)象的背后也有馬朗戈尼效應(yīng)——靠近玻璃杯頂部，即酒的表面以上，形成一個透明液體環(huán)。

司頓的研究小組在2014年物理學(xué)會議上匯報了他們的初步研究成果，“但我們花了不少時間來完成詳細(xì)的測量、編寫及出版報告并保證它通過審查”。司頓承認(rèn)，他們不能夠識別威士忌里與這些表面活性劑和聚合物效應(yīng)相關(guān)的確切成分——威士忌的化學(xué)成分是相當(dāng)復(fù)雜的——但他們確實(shí)發(fā)現(xiàn)了一些可疑成分。

有一些對這項(xiàng)功能的實(shí)際應(yīng)用，即提高應(yīng)用于各種工業(yè)的涂層均勻性，如3D 打印機(jī)。它使用的是一種被稱為液體沉積的技術(shù)，用于打印過程中層層堆積。

“我們弄清了使顆粒物達(dá)到近乎均勻涂層的最小成分。”司頓說。也就是說，在用于涂料的混合物中要使用盡可能少的成分。

通常，科學(xué)和藝術(shù)在共生關(guān)系上的結(jié)合是個迷人的例子，各方從互動中均有所獲。對司頓和他的同事來說，這是一個耐人尋味的科學(xué)問題，結(jié)果帶來最近發(fā)表的論文。巴頓學(xué)到了一點(diǎn)有用的科學(xué)知識，拍出了一些真正觸人眼目的照片，從中你可以查出威士忌啟發(fā)的整個系列。