學霸的腦洞有多大？西工大留法博士寫論文解釋「擀麵科學原理」

本文轉自募格學術

陝西人，擀麵吃面歷史悠久，但擀麵時為何要從周圍擀起、為何要卷著擀、擀麵翹邊是什麼原因，煮麵時又為什麼要加涼水？近日，西工大一位留法博士寫了一篇論文，回答了這些問題。昨日，一篇留法博士寫的名為《手擀麵加工過程中的非線性力學及熱力學原理》在朋友圈火了，文章點擊量突破十萬加。

一位西工大的教師在文章後留言：在西安之外吃面，大部分時候是後悔的。其根本的原因是西安人一般只吃現做的手工面。如果不是酷愛吃面又在西安有多年吃面的經歷，估計根本不可能寫出這篇文章。西工大的學生除了研究造飛機、造導彈、造魚雷，還有此熱情研究手擀麵問題，國之幸也！

這篇論文，講的是陝西人熟悉的手擀麵，將和面、擀麵、煮麵的全過程展示出來，從科學的角度回答了為什麼要餳（xíng）面、為何要卷著擀、擀麵翹邊是什麼原因，煮麵時又為什麼要加少量涼水。

01和面和面為啥要餳面？會使水分均勻擴散，麵糰塑性提升

文章中稱，和好面後首先形成一個粗結構麵糰，還不能擀麵，需經過約10分鐘左右的時效成形（即「餳面」），麵糰塑性提升，麵糰很快就達到細光態。

時效成形過程示意圖 來源：公眾號「亞輝」

之所以會這樣，是因為和面過程中，水和麵粉混合，麵粉中蛋白質吸水形成麵筋，在揉面過程中麵筋相互粘連最終形成粗結構麵糰。由於初始揉面過程中，水分並不是均勻分布的。經過時效處理後，水分得以均勻擴散，其塑性性能大幅度提升，從而使揉面變得十分容易，很快達到細光態。

02擀麵原理：體積不變厚度減小平面擴展

從麵糰到面片包含著什麼道理呢？文章中稱，平面擀麵法其塑性流動法則遵循體積不變假設，厚度的減小必然意味著平面的擴展。面片在擀麵杖的壓迫作用下，沿擀麵方向延展，最終達到擀薄的目的。

平面擀麵法 來源：公眾號「亞輝」

卷積擀麵法 來源：公眾號「亞輝」

為何要卷著擀麵？文章圖文分析，沿砧板法線方向對在某一擀麵時刻的卷積面片作以分割，法線左側已擀區厚度較薄，法線右側未擀區厚度較厚；與平面擀麵法類似，未擀區在法線方向接觸區域內受壓迫變薄，根據體積不變條件，材料向前延展，從而達到擀薄目的。由於卷積擀麵法具有多層次擀麵、多周期循環的優點，其擀麵效率大為提高。

為什麼擀麵的過程中，麵餅和面片的邊緣會翹起？

文章回答稱，以平面擀麵法為例，在擀麵過程中，面片上表面在擀麵杖作用下延展，延展後的上表面有彈性恢復的趨勢，故在上表面會產生一個拉應力。在面片邊緣區域，由於局部塑形流動，上表面的材料會補償到下表面，從而導致下表面彈性收縮趨勢遠小於上表面。另外，上表面是自由面，下表面與砧板接觸，面片與砧板間的摩擦力會進一步阻礙下表面的彈性恢復。由於上表面的彈性恢復，擀麵後面片會產生回彈現象，即表現為邊緣的翹曲。顯然，面片越厚，上述效果越顯著。

為何擀麵時面片中心最容易擀薄？文章稱，這是擀麵過程中材料塑性流動的另一個必然結果。面片沿擀麵杖擀進方向的塑性流動最大，即擀麵杖擀進方向是面片的主變形方向。根據體積不變條件，延展越大，厚度減小越大。以平面擀麵法為例，不論擀麵方向如何變化，面片中心區域一直處在主變形方向上。顯然，在同等的擀麵條件下，面片中心厚度減小最大。為了改善這一現象，初始擀麵過程中，往往遵循先邊緣、後中心的原則，以便在中心地帶形成高地，形似富士山，我們將其命名為「富士山擀麵法」。在具體實踐中，富士山擀麵法已得到廣泛應用。

03煮麵為啥煮麵時沸騰後要加冷水？有利於將麵條煮熟

很多人煮麵時沸騰後會加冷水，除了為了防止溢鍋外，還有什麼原因呢？文章介紹，煮麵的實質是麵條和環境介質發生熱交換，從而使麵條由生變熟，所以麵條吸收熱量的快慢則成為煮麵的關鍵。熱交換除了與溫度有關外，還與不同介質間的傳熱效率有關。處在劇烈沸騰態時，大量氣泡產生。沸水與氣泡溫度一致，然而，液體的傳熱效率遠遠大於氣體（液體的熱量密度遠高於氣體），劇烈沸騰狀態下麵條與水氣混合介質的傳熱效率反而會降低。所以，此時少量添加冷水減緩沸騰程度有利於將麵條儘快煮熟。但也不應該添加冷水過多，否則顯著降低水溫又會降低傳熱效率。正確的煮麵方法應該為：旺火快煮，劇烈沸騰時應添加少量冷水，加水量以恰好減緩沸騰又不降低水溫為宜。

煮麵過程中熱交換介質示意圖 來源：公眾號「亞輝」

論文作者張亞輝：

寫這篇論文只是為了幽默一把

華商報記者電話連線了論文的作者張亞輝，他本科和研究生就讀於西北工業大學，專業為飛行器設計，三年前赴法國巴黎薩克雷大學攻讀博士。

張亞輝說，在法留學吃西餐吃多了就會膩，於是他就自己學著做飯，晚飯和周末都自己做飯吃。張亞輝家在寶雞，和所有老陝一樣從小吃面長大，雖然在家裡很少擀麵，但看著媽媽擀麵也學了幾手。大約半年前，他開始自己擀麵，剛開始和面擀麵把握不好，後來經過多次練習，掌握了擀麵的要領，「不敢說全法最正宗，全巴黎最正宗肯定是沒問題的。」

「其實我本意是為了幽默一把，這些科學原理本科生都懂的。」張亞輝說，這篇文章嚴格意義上來說不算論文，只能算是一篇科普文章。

4月13日，張亞輝將這篇論文發到了自己的微信公眾號上，截至昨日，這篇文章的點擊量已經突破十萬加。而且很多人指出了文章的一些瑕疵。張亞輝說，有的問題並非他的專業領域，他不一定能回答上來，但是能獲得這樣的關注度他很高興。

張亞輝說，科研圈很多人都在做類似的研究，有人分析怎麼穿秋褲更利於保暖、有人研究女孩子跑步時馬尾的擺動頻率的力學原理，這種從日常題材入手，用專業的研究方法進行定量研究，價值在於科學研究方法。

專家：

學者介入研究利於麵條文化推廣

西北大學文化遺產學院教授、博士生導師趙叢蒼是麵條文化研究領域的專家，昨日，有人將這篇文章發給了他，「我覺得這是個好事，我國的麵條文化歷史悠久，需要更多的關注和推廣。」

趙叢蒼說，有學者從自然科學方面對麵條進行研究，說明擀麵過程是有科技含量的，而且可以拓寬人們認識麵條的維度，進而增加社會對麵條文化的關注度，對麵條本身的研究，也能起到推進作用。「希望不止這一個人，未來能有更多其他領域的專家對麵條進行多方位的研究。希望這樣的討論更為熱烈，對我們推廣麵條、弘揚麵條文化起到推動作用。」

現狀

陝西已有麵條博物館在建

據統計，全世界60%以上的人都喜歡吃面。隨著人們生活水平的提高，整體素質的提高，吃面已經從僅僅滿足飢餓感提升到文化層次，人們需要在吃面的過程中增加文化享受，這是和社會發展所匹配的。另外，站在歷史的角度上，如果把吃面的過程變成享受文化、傳承文化的過程，就會得到積極傳承，如果不傳承不重視這種文化可能就會消失。

趙叢蒼說，要對麵條文化進行傳播，博物館是一個好的選擇，這一點趙叢蒼經過幾十年的研究近年來一直在呼籲。他說，義大利麵條博物館已經有了400年歷史，而他們的麵條歷史只有2000年，我們國家卻長達4000年。陝西麵條文化博大精深，建立麵條博物館，會鞭策我們做的更快更好。

趙叢蒼稱，目前省內已經有不少人在付諸行動做這件事，位於太乙宮的一個麵食博物館已經進入裝修階段。還有其他三四個博物館也在進行中，他希望今後能夠將這些博物館整合起來，形成集團化的模式，產生足夠大的影響力。

對於很多人來說，學霸的世界一直都是未知領域。

沉浸在科研中的學霸們都在想些啥？以下這些「神論文」可能會讓你笑著跪下……

《八角茴香對滷雞肉揮發性風味的影響極其作用機制》

這篇闡述八角茴香與滷雞肉之間關係的論文長達8萬字，是陝西師範大學的女博士孫靈霞的博士學位論文。孫靈霞表示，這篇論文是在研究傳統的醬滷肉製品。

網友：「不愧是陝西吃飯大學，一道滷雞都能研究的這麼專業……」

《網路會話中「呵呵」的功能研究》

這篇碩士學位論文的指導導師認為，該篇論文從現代語言學上來說非常有意義，論實了「呵呵」用語在網路上表達的不同含義。

論石頭剪刀布的制勝攻略

浙江大學、浙江工商大學、中國科學院組成的跨學科團隊稱，通過實驗發現了「石頭、剪刀、布」的制勝策略。

研究發現，在一定情況下，贏了會更多選擇保留剛剛獲勝的策略，輸則更多按照「石頭剪刀布」的名稱順序變動，而平的則按照「石頭布剪刀」這樣的反方向順序變動。

這項此前被譏為「吃飽了撐的」研究，入選了「麻省理工學院科技評論2014年度最優」。

怎樣才能搶微信紅包，才能「手氣最佳」？

說起有趣的學霸，不能不提清華大學化工系的「網紅」博士——「畢導」畢嘯天。

他給自己發了五千萬個紅包，發現最佳手氣的概率在5個人搶的時候是依次遞減的。

又給自己發了兩億個紅包，得出的結論：搶紅包的人比較多的時候，越往後往往搶到手氣最佳的概率越大。

怎麼樣科學地保暖

為思考這個問題，畢導建立了傳熱學的模型。

經過計算髮現，當你把秋衣穿在外面，把風衣穿在裡面的時候，你的散熱功率比「秋衣在內風衣在外」的穿法小了整整2W。

所以，科學的穿法是：秋衣外穿……

薯片掉在地上還能不能吃？

畢導畫了一張Matlab的圖，模擬了一個薯片掉在地上的樣子。

一個弧面掉在一個平面上面，是一個相切接觸，即兩個面其實是相交於一條線。

一個薯片掉在地上髒了嗎？髒了。髒了多少呢？髒了一根線。一根線的面積是多少呢？等於零。所以沒臟。

反過來掉也沒有關係，就算你直立地插在地上，它的相接就會變成從兩個點到一個點。

一條線、兩個點、一個點，它面積都是零。這叫相切可吃定理。也就是說對於薯片這樣子的東西，不管怎麼樣，都是可以吃的。

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