摊饼里的航天物理学

摊煎饼怎么跟航空航天扯上关系呢？这得从一个故事说起。

摊饼其实并不简单

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。虽然这两位物理学家极其喜爱煎饼果子，可以说到了无“果”不欢的地步，但是他们一点也不会摊煎饼果子。

有一天，塞利尔的妻子嘲讽了他，说尽管他是物理学家，结果却没办法用物理学来摊煎饼果子。或许因为在自己的专业领域受到了挑战，塞利尔于是就找到布乔，合计用物理学的实验方法，来找出能摊出好煎饼果子的物理规律。

但首先，他们需要给完美的煎饼果子下一个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。简单些讲，这是一种尽可能地把所有因素考虑及其组合在内，然后利用计算机模拟出最佳组合（也就是问题答案）的方法。

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。可想而知，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，于是他们就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。下面我们就来看看如何用重力驱动液膜的最佳控制来摊煎饼，以及重力驱动液膜的最佳控制还有哪些应用吧。

煎饼、手机和火箭皆可“摊”

首先，我们要准备一个品质不错的平底锅。然后，开火加热，待锅变得温热时，在平底锅的中心位置倒上适量的面糊。接下来就是按照重力驱动液膜的最佳控制公式来摊煎饼了。

煎饼果子里有物理学

如果在摊饼的过程中发现面糊不太够的话，那么可以马上在平底锅中间补充面糊，然后继续未完成的步骤。随着面糊逐渐被加热凝固，平底锅倾斜的幅度要逐渐减小，同时也要放慢倾斜的速度。最后平底锅放平，此时面糊也已摊好。接下来就是等匀好的面糊继续加热凝固，待面糊的边缘开始变色，稍稍与锅分离时，就可以翻边了。

尽管在刚开始时，我们摊不出大师级的煎饼，依旧有些瑕疵。但是只要按照重力驱动液膜的最佳控制公式来摊煎饼，在经过一些训练之后，我们就可以摊出一套好看的煎饼了。

除了用来摊煎饼，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。手机显示器或半导体等材料总是需要涂一层具有保护作用（例如耐高温、耐磨）的膜。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，例如刮片涂层需要额外的刮片，而且有可能损害材料表面，而旋转涂覆也需要额外的旋转部件，且也有可能损害到材料。

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，且不会损害到材料。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的膜，毕竟它们外壳是弯曲的，并非平坦的。

谁又能想到，从摊饼背后总结出来的物理秘籍，竟然能跟手机显示器、半导体和航空航天等高科技产品联系上了。