为什么苹果“坏一个，烂一筐”？为什么照相机镜头看起来有颜色？为什么水越搅越容易搅，而面糊却越搅越难搅？|牛顿_新浪财经

转自：上观新闻

为什么苹果“坏一个，烂一筐”？

“一个苹果烂，一整筐苹果坏”是一句西方谚语，常用来比喻个别的问题会影响到全局。其实，这个说法并不仅仅是一个比喻，其中也蕴藏着科学的道理。

尚未成熟的水果是“青涩”的，往往硬而不甜。“青”源自其中的叶绿素，“涩”来自其中的单宁，“硬”主要是果胶的贡献，而“不甜”则是因为淀粉还没有转化成糖。等到果实快要成熟的时候，植物体内会产生一种叫作乙烯的气体。它就像一种“信号”，只要它一出现，水果中的各个部分就像听到了“进攻”的号角，开始行动。一些酶开始分解叶绿素，甚至产生新的色素，于是绿色消失，红、黄等颜色出现，宣告果实逐渐成熟；一些酶开始分解水果中的酸性物质，使水果变得不再那么酸；淀粉酶把淀粉水解成糖，水果变甜了；果胶酶开始对一些果胶进行分解，水果渐渐变软了；还有一些酶把水果中的有机化合物分解成有特定香味的挥发性气体，于是不同的水果就有了不同的诱人香味……

不仅仅是水果自身产生的乙烯分子会启动“成熟机制”，来自外界的乙烯分子也具有同样的作用。如果一个水果坏掉了，它分泌的乙烯量就会大大增加，它周围的水果受到这些乙烯分子的影响，也纷纷启动“成熟机制”，产生更多的乙烯分子。这些乙烯会促发更多水果的“成熟机制”。

水果店里的许多水果都被纸或者泡沫袋包着，这不仅仅是为了好看。就像人体受到外界刺激会产生防御反应，水果“受伤”了也会有所反应，分泌乙烯就是其中的一种。在运输过程中，成箱成筐的水果们难免相互磕磕碰碰，虽然只是“小伤”，但也足以使它们产生更多的乙烯分子加速成熟和腐烂。就像传染病一样，一个染病了，周围的也都难以幸免。为了避免“坏一个，烂一筐”，人们就将它们包起来以减少受伤和相互影响的概率。

其实，早在中国古代，人们如果采下青涩的梨，会放在密闭的房间里对它们“熏香”。香是用一些植物原料做成的，“熏香”的时候燃烧不完全，产生的烟气中就含有一些乙烯成分。通过这种“催熟”方式，青涩的梨很快就能变得又甜又香了。古代埃及，在无花果结果之后的某一段时间，人们会在果树上划出一些口子。这样做可以让无花果的果实结得更大，成熟更快，其原理是划伤果树会促进乙烯分子的释放。现代科学实验证实，在无花果结果之后的16~22天，如果对果树进行划伤处理，1小时之内乙烯产生的速度会增加50倍。在接下来的三天内，果实的直径和重量会分别增加2倍和3倍。在中国农村，核桃结果之后人们也经常在树上砍出伤痕，亦是同样的道理。

2 为什么照相机镜头看起来有颜色？

高级照相机的镜头看起来大都呈现蓝紫色，你知道这是为什么吗？其实，这是因为在镜头前涂了一层厚度大约为100纳米的氟化镁薄膜。

要想知道镜头表面这层薄膜的作用，就得从光照射在镜头上发生反射和折射说起。从能量的角度来看，对于任何镜头，光的能量并不能全部透过界面，总有一部分会从界面上反射回来。无论光从空气入射玻璃，还是从玻璃入射空气，反射光能都只占到入射光能的4%左右。为了取得更好的摄影效果，照相机内部还常常采用多个透镜。这样计算下来，光能损失将达到50%，甚至更多。有些由20个透镜组成的复杂光学系统，光能的损失竟能达到90%以上！这些反射光成为有害的背景杂光，严重影响到照相机的成像质量。

那么，有什么办法能减少光在镜头表面的反射呢？方法就是在镜头上镀一层特定厚度的氟化镁薄膜。这层薄膜的存在，是为了让反射光发生相消干涉，这样就可以降低镜头表面的反射率，减少光能损失。通常把这层薄膜称为“增透膜”。事实上，采用这样的单层增透膜，光反射率可以降低到1.2%左右。

我们都知道，太阳光中包含了许多不同的颜色，镜头上的增透膜不可能使它们全都发生相消干涉，只能使个别波长的反射光光强降到极小而已，对于其他波长相近的反射光仅能在一定程度上减弱。比如照相机镜头的增透膜，一般选择对人眼最敏感的黄绿色光进行相消干涉，使其反射光强减弱，所以照相机镜头呈现出与黄绿色光互补的蓝紫色。

实际应用中，有时也会提出完全相反的需要，比如尽量降低光的透射率，提高光的反射率。这样的薄膜称为“高反膜”。如果仅有一层薄膜不能将反射率提高太多，还可以采用多层膜，光强反射率最高可达99%以上。

3 为什么水越搅越容易搅，而面糊却越搅越难搅？

生活中我们也许会碰到这样的情况，如果有一碗水，拿筷子按某个方向不停地快速搅动的时候，会感觉比较容易搅动，而且碗中的水会同时呈现出中心下凹的旋涡。但是，假如我们向这碗清水中加入面粉之后结果反而不一样了。这个时候我们再搅拌的话会发现越搅越难搅，而且面糊出现了沿着筷子向上爬的现象。为什么会出现这种反差的现象呢？

事实上，在软凝聚态物理学对流体的分类中，水和面糊是分属两种不同性质的流体，即牛顿流体和非牛顿流体。水、酒精、空气等自然界中很多常见的流体都被称为“牛顿流体”。对于大多数低分子流体（分子量较小）来说，由于其各向同性的特点使得黏滞系数基本保持固定，这类便是牛顿流体。而非牛顿流体的黏滞系数是随着剪切速率而变化的，剪切速率越高，黏滞性就越强。也就是说，如果想要快速搅动这类流体的话，就得花更大的力气，而且，速度越快越感觉费劲。这类非牛顿流体包括很多高分子（分子量很大）的溶液、悬浮液等。面糊是由面粉加入水产生的，而面粉是天然的高分子化合物，所以面糊是一种非牛顿流体。因此，我们在搅动面糊的时候，搅动得越快，面糊的黏滞性也就增加得越快，结果也就自然地越搅越难搅了。

至此，可以更加具体地回答上述问题了。对于水来说，当我们对其不停地用筷子搅动时，水分子由于离心力的作用而向外围扩散，所以中心部位的水会比较少，看起来如同下凹的旋涡，这也就导致了越搅越容易搅。但是，对于面糊来说，面粉高分子在搅动中形成了各向异性的结构，高分子链会被拉伸并缠绕在筷子上，受到的剪切力越大其拉伸程度越高，而高分子链自身会产生更强的恢复弹性。这样就使得这些面粉高分子向中心处挤，从而形成了“爬杆现象”（也叫魏森贝格效应），这也就导致了越搅越难搅。

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整理：公子欣