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本文作者:PanSci

作者:YT Lai


是的,科学怎么搞又来了。如同你在标题上看到的,这一次我们要来搞搞『为什么在外面餐厅饭馆面店用餐的时候,刚端上来装有食物的碗盘有时候会在桌上乱跑』的实验。

当然,细心的读者可能觉得有点奇怪:这个题目怎么似曾相识?有一股小姐你好面熟我们是不是在哪里见过的感觉?没错,这的确是不久之前,在国科会科技大观园的广播单元里聊过的现象,在广播中也已经提到了背后的原因。不过各位先别急着关窗口(囧囧),科学怎么搞的重点当然不是『给答案』,而是『搞过程』。毕竟古有云「尽信书不如无书」,同样的想法到了现代则是「尽信估(Google)不如不估」,老是马上相信网络上的答案,还不如做个实验来验证一下顺便玩玩你说是吧?

那么,还停留在这个页面的读者们,我们就一起来聊聊这个吃饱太闲的实验应该要怎么做吧。

不过在做实验之前,我们要先讲点别的。基本上,科学实验大致上分成两大类:一种是『有实验组&控制组』(控制型实验, Controlled experiment)的类型,这个类型的实验方式应该是一般人或学生最熟悉的科学研究形式(因为学校常常是教这个)。以科学怎么搞前两篇文章为例,花生与甘蔗渣的实验就是这个类型。不过,这个世界上并不是所有的事物都可以那么容易控制、操作、或是有容易设置的直观控制组,好比说如果我们想验证『小时候胖不是胖』(也就是小时候胖不代表长大也会胖)这个说法,要想用控制型实验的做法根本不可能(到哪里去找到一堆小孩分成两组一组拼命喂食让他胖、另一组则是控制食物让他不胖然后等他们长大以后来看有没有胖啊?),所以我们只能以所谓的『观察记录分析然后检视结果并且推论』(实证型实验, Empirical experiment)的这种实验类型来进行。就好像科学怎么搞的『念力让手指变长?』这第一篇文章,就是藉由观察记录分析为实验的主要方式,而没有包含控制组这种东西。这两种实验类型在面对不同的问题和状况时都会各有优劣之处,但一般来说,实证型实验可以用来探讨绝大多数的问题,而控制型实验则比较局限于能够人为操控的规模的问题类型。

以『桌上的碗为什么会乱跑』这个问题的规模来看,上述的这两种实验类型其实都可以进行。不过,我个人比较偏好以实证型实验先来探讨这个现象,除了这样比较有趣也比较贴近现实之外,也因为这个现象可能牵涉到的条件还颇为不少(我所想到的就有食物类型、食物温度、碗盘材质&大小&形状&重量、碗盘底部面积&底部凹槽内体积、桌面材质、桌面光滑程度、桌面是否有水、桌面倾斜度等等),单纯以控制型实验来探讨这个现象有点不知从何处下手又有以管窥天之感。而且真的要做控制型实验的话,光是准备实验材料(搞一堆不同的碗盘、不同食物、不同的桌子&不同的倾斜度)然后一个一个因素去测试,万一这个现象并非单一因素所能引起,那么光是因素之间的组合就要搞到天荒地老,还不如先以实证型实验来探究背后的原因,看出一点端倪之后,再以控制型实验验证原因的正确性比较实在。

【编辑注:排版图片时发现,这张图其实是“成都小吃”】

既然要深入民间做实证型实验,当然需要一些工具以便客观的观察记录并且彰显尊爵不凡(PanSci站的文章中所用的删除线,功用大体和“(大雾、大误)”这样的表达类似,大家可自行体会其中妙处——编辑注)。这个实验当中我们会需要以下几样工具:

  • 光标尺(一方面精密,看起来帅又专业,用一般直尺可能会有测量上的麻烦)
  • 有刻度的气泡水平仪(量倾斜度难不成要用滚弹珠的方式吗?)
  • 非接触式温度计(一般温度计也可以,只是要常常擦,千万不要拿量体温的来用)
  • 电子秤(厨房用的其实就可以)
  • 水分试纸(如氯化亚钴试纸,我想不到其他的方法来测试桌上有没有水)
  • 高级码表(其实用手机内建的就可以)
  • 名牌钟表(其实只要可以看时间的就可以,也可以不需要)
  • 高级数字相机(拍照录像做纪录看起来比较专业,其实用手机内建的也就可以,其实也可以不需要)
  • 笔电(看起来专业又先进,但其实一般记录纸笔就可以)
  • 崭新大钞一迭(吃外食总是要付钱的,但用大钞付容易招惹老板讨厌,所以其实一般小钞零钱就可以)
  • 准备好这几项工具之后,就可以开始进行这一个吃饱太闲的实验了。

这个实验的流程,其实就跟你平常外食没有两样。你还是一样走进你爱吃的饭馆面店,坐在你挑选的位子上,点你想吃的东西。不过,等到你的食物来了以后,你就不能一如往常的开动,而是必须要忍住你的饥饿,开始进行记录。也因此,本文不断的强调这是个『吃饱太闲』的实验,你如果耐不住饿,实验是做不成的。

总之,这记录应该是这么做的:在食物来之前,先记录你点的食物类型、用水分试纸测试桌上有没有水分残留、以及桌子的材质(也许还有光滑程度)。然后当食物一放上桌,你就马上要以温度计测量食物的上桌温度,同时按码表开始计时,以便记录装着食物的碗盘从上桌到滑动这中间经过了多久(如果脸皮薄怕老板来问说怎么都不吃的话可以假装你在饭前祷告)。当然,滑动可能不止一次,所以也要记录滑动的次数和每一次滑动的间隔时间,也可能根本没有发生任何滑动。但总之,等到你觉得碗盘永远不可能再有滑动了以后(例如十分钟过后,不过这其实需要预实验的观察才能确定该定多久),你就可以用水份试纸检验碗盘和桌面接触的底部边缘有没有水,再把碗盘连带其中的食物一起拿起来用电子秤秤重,同时以气泡水平仪检验刚刚碗盘放的地方的倾斜度。等到这些记录都做完了,你就可以把已经冷掉的食物含泪吃掉。记得把食物吃得干干净净,因为吃完以后还要记录碗盘的类型&形状,并且再秤一次以得知空碗盘的重量,最后用游标尺测量碗盘底部的凹槽直径和深度,以便计算碗盘底部的面积和凹槽体积。等到记录都结束了,记得挺起胸膛去柜台结账,使用崭新大钞也好,使用陈旧零钱也罢,千万不要因为老板和其他客人的狐疑眼光就逃走不付账。

于是,就这么一餐又一餐、日复一日的详实记录,等到个把月甚至半年过去,应该就可以累积到足够的数据可以分析。当然我承认,以这种『想吃外食的时候再去吃』方式来收集数据或许有些缓慢,但我认为你并不需要为了这个实验提高外食的频率,毕竟科学虽然重要,健康也是要顾。不过,如果你有国科会计划或校内外科展的交件压力的话,为了提高收集数据的速度,你可以三餐都吃外食,并且每次都广邀亲友跟你同行还让他们白吃白喝,甚至也可以帮隔壁桌的陌生人付钱以换取他点的食物碗盘是否滑动的记录,相信这样一定可以在短时间内收集到相当庞大的数据,并且连带的花光户头里的钱。

回头来看这些记录,我们之所以记录了这么多的项目,其实就是因为我们并不是非常清楚到底哪些项目才是真正有影响力的,而这也是许多现象刚开始研究时会遇到的状况。所以,我们首先应该要把原始数据整理成合理且有条理的信息,或许就能够看出一些端倪。如果你仔细思考,你会发现当初记录的原始数据(食物类型、食物温度、碗盘的材质&大小&形状&重量、碗盘的底部面积&底部凹槽体积、桌面材质、桌面光滑程度、桌面是否有水、桌面倾斜度)当中,除了有放诸四海皆准的计量数据如时间、温度、重量、大小、面积、体积、倾斜度之外,还有其他属于描述性的数据(食物类型、碗盘材质、形状、桌面材质、桌面光滑程度、桌面是否有水、碗盘底部边缘是否有水),而这些描述性资料该怎么整理,其实就是最微妙的地方。整理的理由合理又有根据,常常就可以隐隐呈现出某些模式,对于后续的分析更是有帮助。如果整理得不好,那大概分析起来就会很头痛了。

所以,以我的观点,我会把食物类型分成『汤水食物』和『非汤水食物』,因为汤水食物是以液体为主或大多是液体,传热给碗盘应该比起非汤水食物来得均匀也迅速。而碗盘材质则会分成『塑料』与『陶瓷』,因为两者之间的差异(重量、导热速度)颇有差别。碗盘形状或许区分为『圆形』与『多边形』,考虑到的原因是多边形的碗盘或许比较会在转角处有瑕疵。至于桌面材质,也许可以根据最常见的餐馆桌椅类型分成金属、玻璃、塑料、以及木贴皮四类。而桌面光滑程度就比较尴尬了点,或许会用分成五级的方式以触感主观判断。桌面是否有水、以及碗盘底部边缘是否有水,则是以『有』或『无』两种结果来区别。

等到数据整理完毕之后,我们其实需要藉由统计分析的方法,来筛选出真正重要的因素,并且整理出最后的简化结果。在这里分析的过程就不详述了,而如果要解释分析各个造成碗盘滑动的因素,其实就是科技大观园里头所列出来的几个重要因素,以及根据我自己曾经的观察所得到的推论。

科技大观园里头列出以下几点:

  1. 玻璃或性质相当的平坦坚硬桌面。(我觉得是平坦光滑的桌面最重要,桌面的材质不是重点,因为是碗底凹槽的空气被加热而不是桌面)
  2. 碗底有完整的裙缘及凹槽。(这一点是一定不可或缺的)
  3. 碗内装很热的汤或物品。(这点当然是不可或缺,但我觉得只有汤汤水水的食物才有足够的热能而且能够平均的把碗盘底部空气加温,不然肉圆这种食物刚起油锅烫得要死印象中也从来没滑动过)
  4. 碗底或桌面有些水份。(这绝对是不可或缺的)
  5. 桌面有些许倾斜。(我觉得这倒是不一定,只要碗盘已经被底部空气推起来了,电风扇或讲话或动作的气流都可以让碗盘滑动或飘动)

另外我觉得重要的几点:

  • 碗盘材质:硬塑料碗才可能会滑动,陶瓷碗恐怕都太重了,就算里面没有食物,说不定底下的空气也推不起来。
  • 碗盘形状:恐怕只有圆形或椭圆形的碗盘才容易滑动,因为多边形的碗盘可能导致底部转角处的裙缘不规则,使得水没办法把底部裙缘跟桌面密封。
  • 碗盘的底部面积&底部凹槽体积&食物与碗盘总重:这三者应该是要算成『总重/底部面积*凹槽体积』这种形式,因为底部面积越大就能够越均匀的把碗盘往上推,凹槽体积越大表示每一单位的底部面积有越多空气可以施加压力,而当然总重越轻也越容易被推起来。

总之,综合以上几点,如果以白话的方式来描述这整个碗盘滑动的过程,我想应该是这样的:

『上桌的碗盘里面装了汤汤水水的热食。碗盘放到桌上以后,因为桌上本来就有一点水,或者是碗盘底部有着清洗过后还没阴干的一点水,于是这一点水就把碗盘底部的裙缘跟桌面之间的缝隙封住。碗盘底部凹槽里被封住的空气被上头的汤水慢慢加温体积渐渐膨胀,于是碗盘底部凹槽里变热的空气就开始往上推着碗盘底部,等到空气温度够高、产生的推力够大的时候,碗盘就被推离桌面,并且开始沿着倾斜的桌面滑动,或是受到电风扇或讲话的气流而飘动。所以,汤汤水水的食物越滚烫,越能够提供充足热量来迅速加热底部凹槽里的空气,也就会越快开始滑动;而底部凹槽体积越大且面积也越大的碗盘,底部受到的总压力,以及每单位的底部面积受到的压力也越大,越容易把碗盘推起来。』

至于什么时候滑动的碗盘会停下来呢?科技大观园里头的说法是「直到碗底的空气温度因为桌面吸收了热量而冷却」就会停下来了。但是我自己观察到的是另一个不同的状况:

被底部空气压力推起来的碗盘会滑动,直到滑动的距离太长,封住缝隙的水分在桌面上拖行抹开到没办法再继续密封住缝隙,让碗盘底部膨胀的空气从缝隙中排出,这时候碗盘就会又落回桌面上,如果仔细听的话,甚至可以听见空气排出的轻微啵声。跟桌面重新贴合的碗盘底部裙缘可能会被水再度密封,里面的空气继续被加热而又有足够压力把碗盘推起来,但是由于缝隙间的水已经稍少了点,所以滑动不了多远就又会不足以封住缝隙而让空气喷出,于是碗盘又落回桌面。就这么反复循环,直到食物的温度不足以加热空气到提供足够压力、或是缝隙间的水少到密封不了碗底凹槽为止。

至于有网友表示,不只是装热食的碗盘会滑动,装冷饮冰甜点的杯子碗盘也会滑动。我想这个原因也是类似的:碗底凹槽的空气把碗抬离桌面,所以碗就滑动了。只是差别在于,碗底凹槽的空气显然不可能是因为温度升高而膨胀产生压力把碗推高,反而比较有可能是因为冷饮上桌前就已经结了一些水珠在碗的表面,或是

桌面上还残留着前一位客人享用冷饮冰甜点时流下来的凝结水洼(这在冰店里应该很常见),所以当装满的碗放到桌上时,水可能会在碗几乎碰到桌子表面时就把两者之间的缝隙封起来(表面张力的缘故),于是碗底凹槽的空气其实是比凹槽的容量稍多的,只不过是被上头装满冰品的碗压在桌上。但是,一旦碗里的冰品冷饮慢慢的变少,底下的空气压力或许就足以把碗稍微抬高,于是碗也就在桌面上滑动了。又或者,当碗里的冰品冷饮慢慢减少的时候,本来被降温的碗底空气也许也渐渐的回温,于是体积膨胀也就有更多的力量把碗推高让碗滑动了。也因此,我大胆的猜测冷饮冰品店里的碗如果会滑动,应该都是在吃到一半或是快吃完甚至是吃完以后才会有滑动的现象,跟汤汤水水热食的碗多半在刚上桌不久就滑动的情形是不一样的。

当然,这些都是我自己的观察得到的推论和说法。如果各位可以亲自实验并且确认或发现不同的因素,那才是科学怎么搞所期望达到的真正效果。

不过,记得吃饱了再来做实验哩。


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