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卡布奇諾的泡泡誕生記(三)

比較明顯的因素有溶液進入攪拌器的速度和馬達的轉速:當進入速度慢的時候,產生的泡沫更加豐富;而馬達的轉速增加也會增加產生的泡沫量。

雖然說科學研究的結果有時候很有趣,不過收集數據的過程多數都很枯燥無味,這個研究泡沫的項目把這種枯燥發揮到了極致。在實驗裝置搭好以後,需要幹的事情就是把各個操作參數取不同的數值,再互相組合形成很多組操作條件,然後配溶液、開馬達、收集泡沫、測量各個泡沫的指標。

週而復始,日復一日,過不了幾日人類喜新厭舊的種子就開始滋生。還在會議室跟公司的人討論的時候我就想過如何把這活兒推銷出去——想來應該比趙大叔賣拐還是要容易一些。於是跟老闆說,你看這實驗挺容易的,乾脆你找個愛好科研的本科生來,我帶著他做得了,這樣我還可以去幹別的。老闆也覺得這實驗沒有什麼技術含量,還是希望我去給他寫程序解方程——雖然那也基本上是體力活,不過老闆自己不會,也找不到人手,於是大喜。估計也用不著什麼忽悠,就有愛好科研的孩子爭先恐後了——即使對實驗沒興趣,作為打工的機會賺點生活費,還能在以後的簡歷上寫「參與過某某研究項目」,吸引力還是巨大的。兩天以後,老闆那門課的課代表就得到了這個機會——近水樓台的優勢,凡是有人的地方都是存在的。

於是每當師妹沒課,就來到實驗室。我給她幾組那天要做的條件,她做完之後再給我數據。我隱隱體會了一下做「老闆」的感覺,原來真的不錯,難怪每個人都想做老闆。

測試了許多因素之後,比較明顯的因素有溶液進入攪拌器的速度和馬達的轉速:當進入速度慢的時候,產生的泡沫更加豐富;而馬達的轉速增加也會增加產生的泡沫量。討論結果的時候,老闆說這兩個因素影響明顯,我們得有一個合理的解釋。雖然提出了幾個可能,但是沒有證據支持的可能只能是「猜想」而不能作為解釋。科學與工程的一個區別在於:工程上知道是怎麼回事也就夠了,而科學上還需要進一步知道為什麼是這樣。雖然在理學院面前,我們是以工程的面目存在的,但是在工業界面前,我們還得擺出科學的姿態來。

我說,如果這個攪拌器是玻璃做的就好了,可以看看溶液在裡邊是怎麼攪的。老闆一聽,說:要透明的容易啊,你們去車間裡找那個技工,讓他用透明塑料做一個攪拌容器,你把馬達拆下來裝進去就成了嘛。

不能不說大學的優勢就在於此。系裡有一個車間,裡邊有各種車床和工具。當教授們需要什麼買不到的裝置,就可以讓技工給加工出來。那個技工說起話來很蔫,一口地道的方言英語,我跟他交流實在是有點障礙,就打發師妹去了。

師妹找他回來,說是沒有問題,但是需要加工圖紙。話說當年,我也是練過畫圖紙的。剛上大學的那一年,每週都要在那棟比我奶奶年紀還大的樓裡,趴在專用的繪圖桌上修煉幾個小時。在被稱為藍旗營技術學院的校園裡,故老相傳繪圖是近百年的傳統。我們當然不是一個人,兩千來人的一屆學生中,據說只有中文這樣風雅的專業不用繪圖。而我們,則光是削鉛筆就要學上大半節課。

不過我們並沒有畫過實際的東西,而那個容器也不是很規則,拿著卡尺仔細端詳,發現需要的尺寸還挺多。看起來要按照當年的訓練畫出這麼個小玩意兒,也還是需要些功夫的。那天中午做飯的時候我突然明白:如果我的目的是搞清楚飯為什麼會熟,就不用執著於鍋的細微差別。同理,為了搞明白進水的速度和馬達轉速跟泡沫的關係,也並不需要做出一個完全一樣的攪拌器來。

於是,下午,我把整個攪拌器交給師妹,說只需要做出來的攪拌容器跟現成的這個差不多,並且能把攪拌槳裝上就行了。抓住了關鍵,去掉了細枝末節,那個蔫蔫的技工幹起活來還真不含糊,很快就完成了。

後來的一切就變得簡單了。在水溶液裡放了一點兒染料,於是溶液在攪拌器內的運動變得一目瞭然。俗話說「有圖有真相」,何況師妹還拍了視頻。在後來項目總結的時候,那幾段視頻也成了公司的技術人員最感興趣的部分。

幾十秒的視頻,勝過了大段的推測和描述。在攪拌容器內,溶液被攪拌槳攪成氣體和液體的混合物,同時攪拌槳像離心泵一樣把這些氣液混合物打到出口排出去。氣液混合物被接到杯子裡之後,氣泡上升,就在液面形成了一層泡沫。氣液混合物排出的速度主要由攪拌槳的轉速決定,如果溶液進入攪拌器的速度快到一定程度,進入的速度就會比出去的速度要快。這樣,溶液就會在攪拌器中積累,很快淹沒了攪拌槳。於是攪拌槳完全在水中攪拌,產生的泡沫就比較少。如果進入的速度慢,進和出的速度差不多,攪拌容器中的液面在攪拌槳的位置上,正好把空氣攪入液體中。馬達轉速的影響也與此相似:馬達轉得慢的時候,溶液來不及流出,很快就淹沒了攪拌槳,因而產生的泡沫就少。