厄尼·巴頓從不是威士忌飲用者,但他的妻子喜歡這種東西。因此,為了培養他的味覺,這位常駐鳳凰城的攝影師開始品嚐從混合麥芽到單一穀物的所有威士忌。在他的美食之旅中,他不僅沉醉於啜飲琥珀色液體,也沉醉於拍攝它。
然而,他的拍攝物件不是兩指寬的倒酒量,而是留在杯底的乾燥液滴,正如他在一天早上裝洗碗機時發現的那樣,這些液滴在其蒸發後的痕跡中留下了錯綜複雜的蕾絲狀圖案。
攝影興趣被激發後,巴頓開始嘗試不同的蘇格蘭威士忌、威士忌和波旁威士忌,看看他能從這些烈酒的殘留液滴中誘匯出什麼樣的圖案。他沒有對影像進行photoshop處理,而是使用不同組合的彩色燈光來突出蒸發液體留下的起伏。他發現,任何陳年蘇格蘭威士忌或美國或愛爾蘭威士忌都會留下複雜圖案的環,但私釀酒和白威士忌不會。他測試的其他酒精,包括干邑和葡萄酒,也不會。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱,您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
隨著發現不斷湧現,他的作品集不斷增長,一個問題開始困擾著巴頓:為什麼會出現這些環?當谷歌未能提供解釋時,他決定嘗試專家。首先,他聯絡了一位研究所謂咖啡環效應的研究人員,在這種效應中,含有單一液體成分(如水)的蒸發液體會沉積少量溶解的固體(如咖啡渣)。但與咖啡不同,威士忌是二元液體,由約60%的水和40%的乙醇組成。咖啡環效應背後的科學並不適用。
因此,巴頓聯絡了普林斯頓大學機械與航空航天工程學教授霍華德·斯通,他的名字在搜尋“藝術”和“流體 mechanics”時彈出。令攝影師驚訝的是,斯通很快同意進行調查。“這是我的性格:我不容易忽略電子郵件,”他說。“而且,這聽起來很有趣。”
斯通招募了他的博士後,他們在空閒時間開始研究這個問題。首先,他們建立了一種威士忌替代品,由酒最基本的成分水和乙醇,以及一些微米級顆粒組成,以揭示蒸發後的最終沉積模式。(一微米是百萬分之一米,或約四千萬分之一英寸。)“如果你想了解機制,你必須把它拆開,”斯通說。“所以我們系統地拆開了威士忌。”
然後,研究人員使用影片顯微鏡檢查了水-乙醇溶液的蒸發過程,但他們發現沒有出現複雜的圖案。接下來,他們添加了少量聚合物表面活性劑——一種降低液體表面張力的化合物,例如位於水和空氣介面之間的肥皂或油層。表面活性劑促成了一種稱為馬蘭戈尼效應的現象,在這種現象中,液體的蒸發流動是由表面張力的變化驅動的。但圖案仍然沒有出現。因此,他們又添加了一種聚合物。事實證明,最後新增的這種聚合物是關鍵: elusive whisky ring–like pattern 最終形成。“我們認為顆粒沉積受制造過程中新增的少量聚合物成分調節,”斯通說。“例如,來自桶的木質材料可以作為這些成分。”他補充說,如果沒有類似嚴格的研究,就不可能知道為什麼巴頓測試的其他酒精不會留下自己複雜的沉積圖案。
“希望我們為厄尼開始的美麗故事增添了一點色彩,”斯通評論道。除了闡明是什麼驅動了環的形成之外,斯通還認為他小組的研究結果——於 11 月 24 日在舊金山舉行的美國物理學會流體動力學分會會議上公佈——將有助於科學界理解二元液體顆粒沉積。
至於巴頓,他說他的好奇心已經得到滿足:“我甚至從未與斯通博士透過電話交談或親自見過他,但他非常友善地解答了我的問題。他團隊的發現確實有助於提供一些清晰度。”