蝦和螃蟹為什么會(huì)變紅

1、蝦和螃蟹都是餐桌上人們競(jìng)相舉箸品嘗珍饈美味，可你有沒(méi)有注意過(guò)，生的龍蝦螃蟹是藍(lán)黑色的，而蒸鍋里呆上幾分鐘就立刻變成十分鮮艷奪目的紅色，令人食欲大開(kāi)。這到底是怎么回事呢？這看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題，卻難倒了眾多科學(xué)家，時(shí)至二十一世紀(jì)，荷蘭的化學(xué)家的研究成果才令全世界的人茅塞頓開(kāi)。以前，一些化學(xué)家發(fā)現(xiàn)，龍蝦和螃蟹被煮熟時(shí)，它們殼里面的一種蛋白質(zhì)－甲殼蛋白會(huì)受熱扭曲分解，釋放出一種類(lèi)似于胡蘿卜素的色素物質(zhì)，叫蝦青素。自由自在的蝦青素就能使熟透的龍蝦呈現(xiàn)

2、出誘人的鮮紅色?？墒牵恢睉叶礇Q的問(wèn)題時(shí)，活的龍蝦螃蟹為什么是藍(lán)黑色的呢？被甲殼蛋白束縛著的蝦青素為何就顯現(xiàn)不出紅色呢？這可讓人百思不得其解。2005年，荷蘭萊頓大學(xué)的科學(xué)家弗朗西斯科布達(dá)（FrancescoBuda）教授和他的實(shí)驗(yàn)小組成員，動(dòng)用了固體核磁共振和共振拉曼光譜，通過(guò)精確的量子計(jì)算手段發(fā)現(xiàn)，甲殼蛋白中成對(duì)存在并交叉成X型的蝦青素分子會(huì)發(fā)生激子耦合(excitoncoupling)，就好像兩根相鄰的電線(xiàn)，它們傳輸?shù)碾娦盘?hào)會(huì)互

3、相干擾一樣，這些小分子也會(huì)互相干擾，這而改變蝦青素分子的量子能態(tài)。因?yàn)檫@種量子能態(tài)的改變，就導(dǎo)致它們所能吸收光的波長(zhǎng)的改變，所以就能改變龍蝦的顏色。他們的這一成果發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)雜志》。布達(dá)對(duì)他的理論的解釋是，紅色素吸收光譜中的藍(lán)色和綠色部分，所以才能反射出紅色光。當(dāng)蝦青素與甲殼蛋白結(jié)合時(shí)，蝦青素的光吸收頻率范圍增加了，一直能到波長(zhǎng)更長(zhǎng)的部分（就是更靠近紅色的部分），也就是說(shuō)蝦青素能吸收更多的可見(jiàn)光，所以，活龍蝦呈現(xiàn)出藍(lán)黑色。而當(dāng)龍蝦

4、被煮熟了以后，蝦青素自由了，神奇的量子化光譜的變化發(fā)生了，蝦青素光的吸收能力弱了，光譜吸收范圍窄了，龍蝦就變得通體通紅了。在此之前的理論一致認(rèn)為是甲殼蛋白分子扭曲了蝦青素分子的結(jié)構(gòu)，從而使其光吸收范圍擴(kuò)大。布達(dá)小組的研究人員這次精確計(jì)算出的蝦青素量子能態(tài)公式，發(fā)現(xiàn)甲殼蛋白分子的結(jié)構(gòu)改變和極化效應(yīng)只能引起三分之一波長(zhǎng)范圍的移動(dòng)，從而部分否定了這一理論，而讓真正的原因大白于天下。如此小孩子都能提出的問(wèn)題，你也許以為在里就能找到答案，卻經(jīng)過(guò)了

5、好幾個(gè)世紀(jì)才得以突破，這讓布達(dá)教授自己也很驚訝。但是他承認(rèn)，只有最近五到十年的時(shí)間里，計(jì)算機(jī)發(fā)展的速度才能夠處理這些很棘手很大量的量子力學(xué)計(jì)算問(wèn)題。不過(guò)他也對(duì)他自己從小就有的好奇心得以肯定。我們身邊其實(shí)有很多奇異的現(xiàn)象，可能正是科學(xué)上的難題，一個(gè)值得思考，值得探索的問(wèn)題，而孩子們的好奇心總是善于發(fā)現(xiàn)，善于問(wèn)一些稀奇古怪的問(wèn)題。保持一顆童心，保持對(duì)世界的好奇，這才是科學(xué)家們成功的要素吧。說(shuō)起這個(gè)名字頗為詭異的事件，其實(shí)是挺久以前從電視上看

6、來(lái)的，一件和表面現(xiàn)象有點(diǎn)關(guān)系的事。雖然隔了這么長(zhǎng)時(shí)間，我卻依舊對(duì)此印象頗為深刻，逮到機(jī)會(huì)就和別人講。現(xiàn)在蒸汽壓是指在液體（或固體）表面產(chǎn)生的蒸汽對(duì)液面（固體表面）的壓力。我們?cè)谖锢韺W(xué)課本上讀到，在某一溫度下，如果液體的蒸汽壓超過(guò)了液面上氣壓，那么液體就能夠在這個(gè)溫度下沸騰，而這個(gè)溫度就被稱(chēng)為液體的沸點(diǎn)。照著么說(shuō)的話(huà)，壓根就不會(huì)有什么“過(guò)熱液體”存在了。而顯然事情是沒(méi)有這么簡(jiǎn)單的。我們都知道，水開(kāi)了的特征就是水咕嘟咕嘟地冒泡，也就是說(shuō)，要

7、想讓水沸騰，就必須讓水的內(nèi)部能夠產(chǎn)生氣泡才行。這聽(tīng)上去再簡(jiǎn)單不過(guò)了，但是對(duì)于純水而言卻是一項(xiàng)相當(dāng)困難的任務(wù)。在純水中要想產(chǎn)生氣泡，就必須從一個(gè)尺寸非常小的氣泡開(kāi)始（大概是納米級(jí)的）。我們先來(lái)假設(shè)這樣一個(gè)迷你小氣泡已經(jīng)產(chǎn)生了，于是，這個(gè)小家伙就在水中形成了一個(gè)球形的凹液面。要想保持這個(gè)小氣泡不被周?chē)乃當(dāng)D扁，氣泡內(nèi)外至少要保持壓力平衡。為了給它減輕一點(diǎn)負(fù)擔(dān)，我們假設(shè)這個(gè)小家伙是生成在非常接近水面的地方，這樣它受到的水壓基本就可以忽略了。這

8、樣一來(lái)似乎氣泡內(nèi)的蒸汽壓就能夠很輕松地維持小氣泡的存在了，但是曲面附加壓力卻惹了禍。由于小氣泡的直徑非常小，因此這個(gè)球面的凹液面的曲率半徑就很小，這就意味著加在這個(gè)面上的附加壓力會(huì)變的非常大，而這個(gè)壓力的方向又是指向氣泡的中心的。也就是說(shuō)，這時(shí)多了一個(gè)很大的向內(nèi)的力拉著小氣泡的表面促使它收縮。不止如此，由于液面周?chē)囊后w受到的壓力不同于水平液面下的液體，這使得小氣泡中的蒸汽壓也發(fā)生了變化。對(duì)于凹液面，其所產(chǎn)生的蒸汽壓會(huì)比平液面小，并且曲

9、率半徑的絕對(duì)值越小，這種變化越明顯。于是，倒霉的小氣泡同學(xué)只好用一個(gè)比正常情況的蒸汽壓小了很多的壓力來(lái)對(duì)抗巨大的曲面附加壓力，結(jié)果自然是非常悲劇地被曲面附加壓力擠扁了。于是，在這杯本來(lái)已經(jīng)達(dá)到沸點(diǎn)的純水里，引發(fā)沸騰的小氣泡無(wú)法順利生成，于是就只好保持不沸騰的狀態(tài)繼續(xù)升溫直到小氣泡可以形成，一杯過(guò)熱液體就這樣誕生了。如果僅僅如此似乎也沒(méi)什么危險(xiǎn)，但是過(guò)熱液體的狀態(tài)很不穩(wěn)定，一旦小氣泡可以形成，它就會(huì)迅速的沸騰，形成一種比普通沸騰更為生猛的

10、狀態(tài)：爆沸。而在本文的事件中，這個(gè)允許小氣泡形成的家伙就是咖啡粉。雖然在我們看來(lái)，咖啡粉也算是很細(xì)的顆粒，但它的半徑比起之前那個(gè)悲劇的小氣泡同學(xué)要大得多了，當(dāng)它進(jìn)入過(guò)熱液體時(shí)，小氣泡就可以附著在上面，形成一個(gè)曲率半徑大的多的凹液面。這時(shí)，蒸汽壓的下降遠(yuǎn)沒(méi)有那么明顯了，而且附加壓力也小了許多，因此這時(shí)候這個(gè)較大的氣泡就可以比較輕松的形成。而這時(shí)的液體還在沸點(diǎn)之上，于是，它就迅速而劇烈地沸騰起來(lái)了，這就是爆沸。以上就是咖啡粉險(xiǎn)些毀容事件的全