摊煎饼里的航天物理学

    新西兰坎特伯雷大学的马修·塞利尔和法国巴黎综合理工学院的爱德华·布乔都是物理学教授，也是经常相互联系的同行，而且他们都非常喜欢印度的煎饼果子，一种较大且薄的鸡蛋摊饼。他们希望能找到摊出好煎饼果子的物理规律。

    首先他们给完美的煎饼果子下了可以观察得到的定义：分布均匀、薄厚适合、形状可观和没有破漏。接下来，他们就使用计算机来模拟两种方案。

    第一种叫做蒙特卡洛方法。两位物理学家把面糊黏度、面糊密度、锅倾斜时的角度和锅的半径等10个参数代入了蒙特卡洛方法当中。这个方法的计算量是巨大的。最后计算机还是模拟出了一个在蒙特卡洛方法的条件下，最佳的摊饼公式：往锅中心倒足量的面糊，然后尽快、依次地往右上、左上、右下、左下摊开，紧接着再重新进行这一顺序一次。跟面糊倒在锅的中心，然后自然地向周围流动的摊饼相比，用蒙特卡洛方法摊的煎饼果子的均匀度提高了40%。

    不过这还不够好，于是他们转向另一个叫做最优控制理论的方案。在利用最优控制理论的方案里，塞利尔和布乔只需要考虑少数几个关键参数就可以了，例如倾斜锅的角度和倾斜速度，等等。同样的，计算机也模拟出了利用最优控制理论得出的最佳摊饼公式：往锅中心倒足量的面糊，然后很快、依次地往右边、正下方、左上方（此时面糊会来到锅的正左边）、右上方（此时面糊会来到锅的正上方）、右下方、正左偏下、正上偏左摊开。结果显示，用这个摊饼公式摊出的煎饼果子的均匀度比自然流动的要高83%。

    塞利尔和布乔将利用最优控制理论得出的最佳摊饼公式及其背后的原理称为：重力驱动液膜的最佳控制。

    重力驱动液膜的最佳控制还可以用在高科技领域，例如给手机显示器或半导体涂膜。以往，科学家主要用刮片涂层、旋转涂覆或化学气相沉积3种方式来给这些材料涂膜，然而这3种方法都有各自的局限性。由于重力驱动液膜的最佳控制是利用重力来涂膜，因此它不需要额外的零部件，且不会损害材料。科学家只需要像摊煎饼那样在手机显示器或半导体上利用重力把涂液摊开即可。如今科学家还在实验室里研究怎样利用重力驱动液膜的最佳控制来给火箭或航天飞机涂耐高温膜。

    （《科学之谜》2021年第37期 聂龙）