高危動(dòng)作，切勿模仿！

據(jù)澎湃新聞2月27日?qǐng)?bào)道，首先，不要問為什么會(huì)有人用微波爐“?！逼咸?。但這確實(shí)已是個(gè)不算太冷的“冷知識(shí)”：把一顆新鮮葡萄一切兩半，放進(jìn)微波爐加熱，不久后就能見到耀眼的火光，嚴(yán)重時(shí)甚至能爆掉整個(gè)微波爐。

互聯(lián)網(wǎng)上可以搜到許多視頻，一些博主甚至總結(jié)出了“技術(shù)要點(diǎn)”：切葡萄時(shí)不能完全切斷，而要保持表皮的粘連。

可以確定的是，如此耀眼的光芒是由等離子體產(chǎn)生的。等離子體是原子被電離、失去部分電子后形成的離子化氣體狀物質(zhì)，通常被視作固、液、氣以外的第四態(tài)。

名字雖然抽象，但提起太陽和閃電，我們或許對(duì)等離子體能有一個(gè)直觀的了解。在日光燈、電腦芯片等日用品里，人造等離子體也扮演了重要角色。

在葡萄這個(gè)案例里，則是其中富含的鈉和鉀元素在強(qiáng)電磁場(chǎng)里被電離了。但是，這個(gè)強(qiáng)電磁場(chǎng)是如何產(chǎn)生的呢？一些人認(rèn)為，兩瓣葡萄恰如無線電的一對(duì)偶極天線，而切開的表皮濕潤導(dǎo)電，起到了橋梁的作用。果真如此嗎？

奇妙的水球

加拿大特倫特大學(xué)物理系的Aaron D. Slepkov和Hamza K. Khattak還有康考迪亞大學(xué)的Pablo Bianucci開始較真了。他們用慢鏡頭分析葡萄在微波爐里叮爆的瞬間，發(fā)現(xiàn)爆炸一開始并不出現(xiàn)在朝上濕潤的開口處，而是表皮連接處偏下一點(diǎn)。

他們由此得出結(jié)論，所謂的“橋梁”是否濕潤或?qū)щ姴⒉恢匾?，只需要兩個(gè)球狀物保持近距離即可。這也解釋了，兩個(gè)緊挨在一起的完整葡萄也會(huì)在微波爐里爆炸。

不過，不是什么球狀物都會(huì)被叮爆。水是一個(gè)至關(guān)重要的因素。在微波爐的頻段里，水的介電常數(shù)比較大，即對(duì)微波的吸收率很小，可以困出大量微波。兩個(gè)水球形成了共振腔，猶如一個(gè)陷阱，將各自困住的微波在交界處疊加起來。通常情況下，這是金屬納米結(jié)構(gòu)才能完成的任務(wù)。這電離了葡萄中的鉀、鈉元素，形成高溫等離子體。

為了等離子體共振腔的形成與葡萄的其他內(nèi)部成分和脈絡(luò)無關(guān)，研究人員用純凈水做出了兩個(gè)大小與葡萄相似的水凝膠珠，用氯化鈉溶液短暫浸泡后放入微波爐，果然也發(fā)生了“爆炸”。

有趣的是，兩個(gè)珠子受到微波輻射后出現(xiàn)了幾次彈跳。目前，這個(gè)富有好奇心的研究團(tuán)隊(duì)還在試圖解釋這種振蕩。

鵪鶉蛋實(shí)驗(yàn)

更大的“水球”，比如西紅柿，就不太容易威脅到你的廚房了。Slepkov、Khattak和Bianucci發(fā)現(xiàn)，只有尺寸局限在一定范圍內(nèi)，才會(huì)在兩球的交界處出現(xiàn)短暫的熱點(diǎn)集中。

微波爐的原理是食物中的極性分子被微波振蕩而發(fā)熱。因此，在實(shí)際使用微波爐時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)食物不像正常情況下由外而內(nèi)變熱，反而是從內(nèi)部開始加熱的。

這也是雞蛋也在 “微波黑名單”上的原因。雞蛋內(nèi)部的蛋黃會(huì)率先過熱，劇烈膨脹超過蛋殼的承受范圍，瞬間爆裂。

在下圖里，研究團(tuán)隊(duì)分別對(duì)微波爐里兩種尺寸的水凝膠珠進(jìn)行熱成像分析。兩顆直徑1.6厘米的水凝膠珠在交界處出現(xiàn)了明顯的熱點(diǎn)區(qū)域，而兩顆直徑4.5厘米的水凝膠珠出現(xiàn)了幾處分散的熱點(diǎn)，分別位于交界處和兩顆水珠的內(nèi)部中心。

由于熱成像儀依賴于物體內(nèi)部的吸收效應(yīng)，對(duì)物體外部的熱場(chǎng)分布并不敏感。為了更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卮_定只有兩顆葡萄的交界處產(chǎn)生了熱點(diǎn)，Slepkov、Khattak和Bianucci又想出了一個(gè)新點(diǎn)子。

這下，經(jīng)歷了被腰斬、直播爆炸、量體溫等一系列折騰的葡萄，還要享受“紙條裹尸”的待遇：研究人員用感熱紙條把葡萄圍了一圈，一旦某處溫度超過閾值，紙上就會(huì)出現(xiàn)黑點(diǎn)。

果然，加熱1到3秒后，兩張紙條交接的地方就各自出現(xiàn)了一個(gè)明顯的黑點(diǎn)。

他們更“喪心病狂”地把兩只鵪鶉蛋也拖下水，裹上感熱紙條如法炮制，交界處的黑點(diǎn)也出現(xiàn)了；

再用針在蛋殼上扎一個(gè)小孔清空蛋液，加熱空蛋殼，黑點(diǎn)沒有出現(xiàn)；

用水重新注滿空蛋殼，黑點(diǎn)又出現(xiàn)了……

這下，Slepkov、Khattak和Bianucci終于滿意地排除了表面導(dǎo)電性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的因素，總結(jié)出了什么樣的東西才能被微波爐叮爆：球狀、主要是水、不能太大、距離夠近。

好消息是，這些葡萄和鵪鶉蛋并沒有白白犧牲。Slepkov、Khattak和Bianucci的論文《葡萄等離子體起源于水性二聚物形成的微波共振》近日發(fā)表在了頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上了。

他們認(rèn)為，在葡萄等離子體的啟發(fā)下，可以用水來探索微波頻段的獨(dú)特共振幾何結(jié)構(gòu)，當(dāng)做一個(gè)迷你的沙盤。未來可能的應(yīng)用包括被動(dòng)式全向無線天線、超分辨率微波成像等。（記者/虞涵棋）