有人用微波爐加熱兩顆葡萄，發了頂級期刊

（原標題：高危動作請勿模仿！有人用微波爐加熱兩顆葡萄，發了頂級期刊）

澎湃新聞記者 虞涵棋

首先，不要問為什麼會有人用微波爐「叮」葡萄。但這確實已是個不算太冷的「冷知識」：把一顆新鮮葡萄一切兩半，放進微波爐加熱，不久後就能見到耀眼的火光，嚴重時甚至能爆掉整個微波爐。

互聯網上可以搜到許多視頻，一些博主甚至總結出了「技術要點」：切葡萄時不能完全切斷，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生的。等離子體是原子被電離、失去部分電子後形成的離子化氣體狀物質，通常被視作固、液、氣以外的第四態。

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

在葡萄這個案例里，則是其中富含的鈉和鉀元素在強電磁場里被電離了。但是，這個強電磁場是如何產生的呢？一些人認為，兩瓣葡萄恰如無線電的一對偶極天線，而切開的表皮濕潤導電，起到了橋樑的作用。果真如此嗎？

奇妙的水球

加拿大特倫特大學物理系的Aaron D. Slepkov和Hamza K. Khattak還有康考迪亞大學的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，發現爆炸一開始並不出現在朝上濕潤的開口處，而是表皮連接處偏下一點。

他們由此得出結論，所謂的「橋樑」是否濕潤或導電並不重要，只需要兩個球狀物保持近距離即可。這也解釋了，兩個緊挨在一起的完整葡萄也會在微波爐里爆炸。

不過，不是什麼球狀物都會被叮爆。水是一個至關重要的因素。在微波爐的頻段里，水的介電常數比較大，即對微波的吸收率很小，可以困出大量微波。兩個水球形成了共振腔，猶如一個陷阱，將各自困住的微波在交界處疊加起來。通常情況下，這是金屬納米結構才能完成的任務。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部成分和脈絡無關，研究人員用純凈水做出了兩個大小與葡萄相似的水凝膠珠，用氯化鈉溶液短暫浸泡後放入微波爐，果然也發生了「爆炸」。

有趣的是，兩個珠子受到微波輻射後出現了幾次彈跳。目前，這個富有好奇心的研究團隊還在試圖解釋這種振蕩。

鵪鶉蛋實驗

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發現，只有尺寸局限在一定範圍內，才會在兩球的交界處出現短暫的熱點集中。

微波爐的原理是食物中的極性分子被微波振蕩而發熱。因此，在實際使用微波爐時，我們會發現食物不像正常情況下由外而內變熱，反而是從內部開始加熱的。

這也是雞蛋也在 「微波黑名單」上的原因。雞蛋內部的蛋黃會率先過熱，劇烈膨脹超過蛋殼的承受範圍，瞬間爆裂。

在下圖裡，研究團隊分別對微波爐里兩種尺寸的水凝膠珠進行熱成像分析。兩顆直徑1.6厘米的水凝膠珠在交界處出現了明顯的熱點區域，而兩顆直徑4.5厘米的水凝膠珠出現了幾處分散的熱點，分別位於交界處和兩顆水珠的內部中心。

由於熱成像儀依賴於物體內部的吸收效應，對物體外部的熱場分布並不敏感。為了更嚴謹地確定只有兩顆葡萄的交界處產生了熱點，Slepkov、Khattak和Bianucci又想出了一個新點子。

這下，經歷了被腰斬、直播爆炸、量體溫等一系列折騰的葡萄，還要享受「紙條裹屍」的待遇：研究人員用感熱紙條把葡萄圍了一圈，一旦某處溫度超過閥值，紙上就會出現黑點。

果然，加熱1到3秒後，兩張紙條交接的地方就各自出現了一個明顯的黑點。

他們更「喪心病狂」地把兩隻鵪鶉蛋也拖下水，裹上感熱紙條如法炮製，交界處的黑點也出現了；

再用針在蛋殼上扎一個小孔清空蛋液，加熱空蛋殼，黑點沒有出現；

用水重新注滿空蛋殼，黑點又出現了……

這下，Slepkov、Khattak和Bianucci終於滿意地排除了表面導電性和內部結構的因素，總結出了什麼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，這些葡萄和鵪鶉蛋並沒有白白犧牲。Slepkov、Khattak和Bianucci的論文《葡萄等離子體起源於水性二聚物形成的微波共振》近日發表在了頂級學術期刊《美國國家科學院院刊》（PNAS）上了。

他們認為，在葡萄等離子體的啟發下，可以用水來探索微波頻段的獨特共振幾何結構，當做一個迷你的沙盤。未來可能的應用包括被動式全向無線天線、超解析度微波成像等。

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