攤餅里的航天物理學(xué)

攤煎餅怎么跟航空航天扯上關(guān)系呢？這得從一個故事說起。

新西蘭坎特伯雷大學(xué)的馬修·塞利爾和法國巴黎綜合理工學(xué)院的愛德華·布喬都是物理學(xué)教授，也是經(jīng)常相互聯(lián)系的同行，而且他們都非常喜歡印度的煎餅果子，一種較大且薄的雞蛋攤餅。雖然這兩位物理學(xué)家極其喜愛煎餅果子，可以說到了無“果”不歡的地步，但是他們一點也不會攤煎餅果子。

有一天，塞利爾的妻子嘲諷了他，說盡管他是物理學(xué)家，結(jié)果卻沒辦法用物理學(xué)來攤煎餅果子?；蛟S因為在自己的專業(yè)領(lǐng)域受到了挑戰(zhàn)，塞利爾于是就找到布喬，合計用物理學(xué)的實驗方法，來找出能攤出好煎餅果子的物理規(guī)律。

但首先，他們需要給完美的煎餅果子下一個可以觀察得到的定義：分布均勻、薄厚適合、形狀可觀和沒有破漏。接下來，他們就使用計算機(jī)來模擬兩種方案。第一種叫做蒙特卡洛方法。簡單些講，這是一種盡可能地把所有因素考慮及其組合在內(nèi)，然后利用計算機(jī)模擬出最佳組合（也就是問題答案）的方法。

兩位物理學(xué)家把面糊黏度、面糊密度、鍋傾斜時的角度和鍋的半徑等10個參數(shù)代入了蒙特卡洛方法當(dāng)中?？上攵?，這個方法的計算量是巨大的。最后計算機(jī)還是模擬出了一個在蒙特卡洛方法的條件下，最佳的攤餅公式：往鍋中心倒足量的面糊，然后盡快、依次地往右上、左上、右下、左下攤開，緊接著再重新進(jìn)行這一順序一次。跟面糊倒在鍋的中心，然后自然地向周圍流動的攤餅相比，用蒙特卡洛方法攤的煎餅果子的均勻度提高了40%。

不過這還不夠好，于是他們就轉(zhuǎn)向另一個叫做最優(yōu)控制理論的方案。

在利用最優(yōu)控制理論的方案里，塞利爾和布喬只需要考慮少數(shù)幾個關(guān)鍵參數(shù)就可以了，例如傾斜鍋的角度和傾斜速度，等等。同樣的，計算機(jī)也模擬出了利用最優(yōu)控制理論得出的最佳攤餅公式：往鍋中心倒足量的面糊，然后很快、依次地往右邊、正下方、左上方（此時面糊會來到鍋的正左邊）、右上方（此時面糊會來到鍋的正上方）、右下方、正左偏下、正上偏左攤開。結(jié)果顯示，用這個攤餅公式攤出的煎餅果子的均勻度比自然流動的要高83%！

塞利爾和布喬將利用最優(yōu)控制理論得出的最佳攤餅公式及其背后的原理稱為：重力驅(qū)動液膜的最佳控制。下面我們就來看看如何用重力驅(qū)動液膜的最佳控制來攤煎餅，以及重力驅(qū)動液膜的最佳控制還有哪些應(yīng)用吧。

首先，我們要準(zhǔn)備一個品質(zhì)不錯的平底鍋。然后，開火加熱，待鍋變得溫?zé)釙r，在平底鍋的中心位置倒上適量的面糊。接下來就是按照重力驅(qū)動液膜的最佳控制公式來攤煎餅了。

如果在攤餅的過程中發(fā)現(xiàn)面糊不太夠的話，那么可以馬上在平底鍋中間補充面糊，然后繼續(xù)未完成的步驟。隨著面糊逐漸被加熱凝固，平底鍋傾斜的幅度要逐漸減小，同時也要放慢傾斜的速度。最后平底鍋放平，此時面糊也已攤好。接下來就是等勻好的面糊繼續(xù)加熱凝固，待面糊的邊緣開始變色，稍稍與鍋分離時，就可以翻邊了。

盡管在剛開始時，我們攤不出大師級的煎餅，依舊有些瑕疵。但是只要按照重力驅(qū)動液膜的最佳控制公式來攤煎餅，在經(jīng)過一些訓(xùn)練之后，我們就可以攤出一套好看的煎餅了。

除了用來攤煎餅，重力驅(qū)動液膜的最佳控制還可以用在高科技領(lǐng)域，例如給手機(jī)顯示器或半導(dǎo)體涂膜。手機(jī)顯示器或半導(dǎo)體等材料總是需要涂一層具有保護(hù)作用（例如耐高溫、耐磨）的膜。以往，科學(xué)家主要用刮片涂層、旋轉(zhuǎn)涂覆或化學(xué)氣相沉積3種方式來給這些材料涂膜。然而這3種方法都有各自的局限性，例如刮片涂層需要額外的刮片，而且有可能損害材料表面，而旋轉(zhuǎn)涂覆也需要額外的旋轉(zhuǎn)部件，且也有可能損害到材料。

由于重力驅(qū)動液膜的最佳控制是利用重力來涂膜，因此它不需要額外的零部件，且不會損害到材料?？茖W(xué)家只需要像攤煎餅?zāi)菢樱谑謾C(jī)顯示器或半導(dǎo)體上利用重力把涂液攤開即可。如今科學(xué)家還在實驗室里研究怎樣利用重力驅(qū)動液膜的最佳控制來給火箭或航天飛機(jī)涂耐高溫的膜，畢竟它們外殼是彎曲的，并非平坦的。

誰又能想到，從攤餅背后總結(jié)出來的物理秘籍，竟然能跟手機(jī)顯示器、半導(dǎo)體和航空航天等高科技產(chǎn)品聯(lián)系上了。