如何快速吃面还不溅汤？_风闻

大家好

我是超爱吃拉面的小虾

一碗拉面🍜

热气腾腾，汤汁浓郁

面条Q弹爽滑

👇总能带来无比的幸福👇

日本博多拉面

中国兰州拉面

○图片来源：左，南昌吃货；右，旧金山湾区消费指南。

👇恨不得一口把它吸干👇

○好好吃！

唯一阻止我这样做的原因就是

会溅汤！

👇

吃面慢不爽

吃面快溅汤

那么问题来了

如何快速吃完一碗汤面，

并且不把汤汁溅到身上？

我们先看看

面条是如何溅汤的

前方低能

战斗人员请直接跳过

👇

○3！2！1——！吃——！！！视频中吃面过程为8倍慢放（每秒240帧）。吃面者为小虾本虾。

再看一下

关键时刻的慢动作

👇

○吸面瞬间16倍慢放

我们可以清楚地看到：面条并非直直地吸入口中，而是向着自己狠狠地甩了一下。面条带起的汤汁随之飞溅，一滴不落地被衣服接住。

如果慢动作看着还不过瘾，看下图详解👇

○吸面过程详解。面条的姿态以彩虹色呈现，顺序从1到6；面条末端轨迹以灰色虚线示出；从姿态3到姿态4的过程中，面条末端达到最大速度，用白色发光箭头表示；溅出的汤汁用金色圆圈标出位置，并用金色箭头标出速度的方向和大小。此图中面条处在姿态6。

仔细分析慢慢动作视频可知，面条在姿态3附近剧烈加速，汤汁主要是在此时脱离面条，飞溅出来的。

通过计算还可以得出，面条末端的最大速度约为24km/h，约为面条被吸入的平均速度（6km/h）的4倍之多！

到底是何种神秘力量让面条甩到这么快的速度呢？

为了更清楚地解释，我们先来看一种外观与面条差不多的物品，类似的原理让它轻易地超过音速（340m/s，或1224km/h），它就是：

鞭子

○尼龙伞绳牛鞭，图片来自Matthew Hrncir。鞭子有很多种，本文讨论的鞭子的共同点是：形如一根长长的绳子，从根部到末端越来越细，不可拉伸，并且弯折时有一定韧性。

形如上图👆的鞭子被正确挥动时，会发出**“啪!”**的巨大响声，在驱赶牲口和武术表演中有广泛的应用，如果在室内挥动，甚至会让不明真相的邻居以为是枪击，慌忙报警。

而发出响声的原因是：鞭子的末端（又叫鞭鞘，或鞭梢）的运动速度超过了音速，释放出冲击波。

当然，冲击波只产生一瞬间。最终传到我们耳朵里的不是冲击波本身而是冲击波激发的普通声波。

冲击波也是一种特殊的声波。声波就是振动在空气中的传播，可以类比平静湖面上的水波。

“蜻蜓点水”会在水面上的一点引起振动，振动向周围传播，就产生了一系列同心圆形的水波。

○蜻蜓点水，图片来自猪友之家。

而“小船儿推开波浪”就是不一样的故事了：船的前进速度超过了水波的传播速度，于是从船头往后拖出一系列水波，组成一个锥型。这就是冲击波的一种，叫做“艏波”，或“首波”。船的速度越快，首波的锥角越小。

○首波，图片来自析易船舶。

同样的道理，物体在空气中超音速运动也会放出锥型的首波，但是空气的波动是看不见的。无法看到空气中的冲击波，就无法证明鞭子的末端是超音速的。

但是好在这件事已经有科研人员在做了。

美国阿拉巴马大学亨茨维尔分校的博士研究生，YouTube 科普频道 Smarter Every Day 的主播 Destin 老哥，邀请著名甩鞭艺术家 April Choi 来到实验室，用高科技手段详细记录甩鞭的全过程。

○April Jennifer Choi，大师级甩鞭艺术家、专家级吞火表演者、多项吉尼斯世界纪录保持者、卡特彼勒（Caterpillar，CAT）公司分析工程师，可谓“文体两开花”。图片来自Smarter Every Day。

研究人员借助高速摄像（每秒拍摄5000帧，播放效果相当于167倍慢放）和**“纹影法”**捕捉鞭鞘超音速运动发出的冲击波。

当空气的温度、密度不均匀时，通过空气的光线会发生微小的偏折。纹影法，是通过光学手段，让光线的偏折反映在图像的明暗上，从而实现空气波动的可视化。

不多说，上动图：

○用纹影法观察到鞭鞘超音速时产生的冲击波。图片来自Smarter Every Day。

为了研究鞭鞘超音速的动力学原因，研究人员还使用了红外线动作捕捉技术。

在鞭子和甩鞭者的手臂上每隔一段距离就固定一个反光片，天花板上有多个自带光源的红外摄像头，每秒500次闪光并捕捉反光片反射的光，定位每一个反光片的三维位置，最终效果就像这样：

○甩鞭的三维动作捕捉，来自Smarter Every Day。

emmm……这个看看就好了……我们正常人类还是观看正常的高速摄像吧👇

○这是一次比较完美的甩鞭操作。红色短线标示了鞭子运动部分和静止部分的分界。图片来自Smarter Every Day。

从上面的动图可以看出，鞭子被甩出之后形成了一个圆环，并向末端传播，快要传播到末端时，圆环打开，鞭鞘急剧加速，超过音速。

运动的物体携带着能量。当圆环携带着能量向左传播时，它经过的那一部分鞭子（红线右侧）却不再运动了。

而能量是守恒的。这就意味着整条鞭子上一定量的能量，被逐渐聚集到红线左侧越来越短，也越来越细，质量越来越小的一段鞭子上。

于是它的速度变得越来越快。最终，这一段鞭子小到质量等于零，理论上速度可以达到无穷大，但是当它达到音速时会放出冲击波，将能量释放掉。

○同一次甩鞭操作，图中箭头指示速度。图片来自Smarter Every Day。

现在我们把目光移回面条。

现在我们知道：面条末端的速度能达到吸面速度的4倍，也是因为能量被逐渐集中到越来越短的一段面条上。

但是由于吸面这一动作本身输入的能量很小；而且面条不像鞭子一样越到末端越细，能量聚集效果没那么明显；再加上没有人为了让面条末端速度更大而进行过专门的训练（毕竟我们的目标与之恰恰相反，是吃面不溅汤）所以面条没能超音速，有点可惜。

但是，超音速其实是比吃面还简单的一件事。

如果认为鞭子是人类发明的第一个能超音速的东西，那就太naive了。因为人类根本不需要任何发明就能实现超音速。

如果感到好奇

你就拍拍手吧**👏**

没错，拍手时两只手之间被挤出去的空气超音速了。拍手的“啪啪”声正是来自超音速气流产生的冲击波。

○用纹影法观察到拍手时发出的声波从手掌右侧发射出去。激发那些声波的冲击波极其微小，无法观察到。图片来自NPR。

当两只手以恒定的速度互相靠近，空气被挤出的速度就会越来越快地增大，直到达到音速。

这和甩鞭子、吃面条是完全不同的事情，但也是同样的道理：把双手具有的有限大的能量，集中在双手之间非常薄的空气层里，让微乎其微的那一点点空气超过了音速。

既然连拍手都是超音速

那么

自然界一切**“啪啪啪”**的声音

似乎都是超音速的结果

如果感觉学到了点什么

你就拍拍手吧👏

现在我们知道了：**当有限大的能量集中在很小很小的物体上，一定会发生很厉害的事情。**而这些事情在日常生活中一般是有害的，比如高楼顶端在大风中剧烈振动、拉屎溅水花……

emmm……

所以说，要想快速吃面还不溅汤，就只能智取了。

那么，在文章的最后，让我来推荐3种吃面不溅汤又不影响速度的方法（不接受“把面放在勺子里再吃”之类的文明吃法！）：

1. 贴着碗边吃，让面条甩不起来。

○请原谅我的灵魂P图

2. 把头伸到碗的前面吃，让面条往前甩，汤往前溅，不会溅到自己身上。

○请再次原谅

3. 一刀两断吧！

在此特别感谢北京大学物理学院的刘树新老师。

刘老师曾经在他主讲的《力学》课上留过一道思考题：“如何快速吃完一碗汤面并且不把汤溅到身上”，并且宣称：谁能做到并拍下视频发给我，这门课的总成绩加10分！

在场的同学们十分配合，嗯，十分配合地实现了老师一贯擅长的冷场效果……

其实老师是为了让我们明白能量守恒。不过我相信老师出这个题是认真的，不是真的想冷场，哈哈。

不知道当年的《力学》课有没有人加上那10分。但总之这个问题成了我这篇文章的灵感。

参考资料：

Smarter Everyday 甩鞭实验视频：

https://www.youtube.com/watch?v=AnaASTBn_K4

NPR拍手视频：

https://www.youtube.com/watch?v=px3oVGXr4mo

甩鞭理论计算文章：

Goriely, A., & McMillen, T. (2002). Shape of a cracking whip. Physical Review Letters, 88(24), 244301. doi:10.1103/PhysRevLett.88.244301

拍手文章：

Fletcher, N. H. (2013). Shock waves and the sound of a hand-clap–a simple model. Acoustics Australia, 41(2), 165-168.