第326話:屬於OREO餅乾的公平正義

2022/07/24閱讀時間約 4 分鐘
人因夢想而偉大,今天要講的是Oreo餅乾如何讓一個小女孩成為MIT博士候選人的勵志故事。
夾著香滑奶油的黑巧克力餅乾,Oreo,好吃!可以直接吃、泡進牛奶吃、磨成粉末灑在麥當勞的蛋捲冰淇淋上,變成冰炫風吃、甚至可以跟鹽酥雞一起炸來吃!
不過相信大家都有這樣的體驗:當只有一塊Oreo,但是有兩個小孩要吃的時候,怎麼分都分不好:從中間折成兩個半圓形,會不一樣大而讓小孩吵架;把兩片餅乾分開,永遠只有一片有奶油,另一片只有餅乾…
什麼?你沒有這種經驗?難道你從小就是永遠可以吃整片的「達到Oreo自由」的成功人士?!
多年前,美國有一位小女孩Crystal Owens,帶著「為什麼Oreo掰開時不能讓內餡的奶油平均分配」這樣的疑問長大,為了解決這個問題,她努力不懈用功讀書,終於成為MIT的博士班學生。
她的博士論文研究的主題是,用奈米碳管當作3D列印的材料,來製作可彎曲變形的電子元件。有一天,她的實驗室裡有用來測量流體受到扭力時,流體的黏滯性如何改變的「流變儀」這種儀器,當她用流變儀測量她的奈米碳管3D列印材料的特性時,突然想到:「我可以用這個好東西來研究一下怎麼掰Oreo,好耶!」
用「流變儀」來扭開Oreo(來源:Physics of Fluids)
於是Owens將Oreo餅乾放到流變儀上,進行了各項標準的「流變學」測試。首先,如果是用扭轉的形式(兩片餅乾一片順時鐘、一片逆時鐘旋轉)來讓兩片餅乾分開,所需要的力矩大概跟轉開一個喇叭鎖差不多、大約是轉開保特瓶蓋的1/10;內餡奶油的應力限度大約是花生醬的兩倍,跟摩札雷拉起司差不多。(←想像一下口香糖:輕輕把它拉長,放手後它會像彈簧一樣恢復原來的形狀,但是用力把它拉很長的時候,就回不去了,那個分界點就是「應力限度」)。
接下來才是重頭戲!用手施力去掰Oreo沒辦法保持穩定與平均是無可奈何,但是有了MIT的精密儀器,說不定就能完成Owens從小「把Oreo中間的奶油『平均分邊』」這個夢想了!
將Oreo平放,下面的餅乾固定在流變儀的底座上,上面的餅乾跟著上方轉盤一起轉動,施力十分均勻,轉速也精密控制。針對各種不同轉速、不同的內餡厚度(正常版、雙倍夾心 double stuf、超重量級夾心 mega stuf)、不同口味餅乾(黑巧克力、金奇香草),結果是:即使是MIT實驗室的精密儀器,也無法駕馭Oreo!不管用什麼方法,夾心的奶油,就是無法平均分配給兩片餅乾…
掰開Oreo,會發生什麼事?圖 (e) 中,粉紅色是「標準版」,淺藍色是「雙倍夾心」,黃色是「超重量級夾心」(來源:Physics of Fluids)
超過九成的結果都跟手掰一樣,都是奶油幾乎都黏在其中一片上,而且奇怪的是,在同一條包裝的Oreo裡面,靠包裝左邊的Oreo奶油有八成黏在右邊的餅乾上,包裝右邊的則是大部分黏在左邊。剩下的不到十分之一則有兩種狀況:內餡還沒分開,餅乾就破掉了(這在「金奇香草」口味中特別容易發生);還有就是內餡雖然大致上平均分配,但是是「破掉的」,也就是兩片餅乾都是一半面積有完整厚度的內餡,另外一半完全沒有(請看圖會比較清楚),這種狀況幾乎都出現在「雙倍夾心」這種規格。
餡料到底會跑到哪一邊,跟這塊Oreo位於包裝的哪一頭有關。(來源:Physics of Fluids)
到底有沒有理想中的「內餡平均分配、而且平均分佈在整片餅乾上」呢?抱歉,一個也沒有。其原因可能是內餡在一開始就存在著一些缺陷,導致分開時出現「對稱破缺」。
所以這個「Oreo大魔王」的確不好對付,Owens為了進一步研究,另外設計了一部專門對付Oreo的流變儀,並將之命名為「Oreometer」,相對於流變儀Rheometer,也算是諧音梗;同時她宣稱開創了一個相對於流變學Rheology的「Oreo學」Oreology,果然把什麼英文字都加上-ology,聽起來就會變得很厲害的感覺。
專為Oreo量身定作的流變儀Oreometer,各位也可以用3D印表機自己做一台(來源:Physics of Fluids)
這個研究,2022/04/19發表於「流體物理」(Physics of Fluids)期刊。
感覺是個有機會角逐「搞笑諾貝爾獎」的研究…
  • 超中二物理宅雜記
  • 話都給我說就好 其之326
  • 流體力學
  • Oreology
MIT新聞稿(2022/04/019):https://news.mit.edu/2022/oreometer-cream-0419
Physics of Fluids論文(2022/04/19):https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/5.0085362
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