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這里是科學美國人——60秒科學。我是凱倫·霍普金。
煮咖啡并非尖端科學。但一項新研究表明，對于煮咖啡來說，擁有數學和分析化學背景并沒有壞處。因為研究人員將材料科學和建模技術應用于煮咖啡后，獲得了一個突破性發現：與普遍觀點相反，少量咖啡豆和更粗糙的研磨會讓咖啡口感更穩定。他們的研究成果發表在《物質》期刊上。
如果你是咖啡愛好者，無疑會發現有時濃咖啡的味道絕佳；而有時卻不太令人滿意。即使使用的是同一種咖啡豆、同一咖啡機和同樣的設置。
為了了解這一變化性，研究人員開發了一個數學模型，以探索當水沖過咖啡粉床時，咖啡被萃取和溶解的方式。
“基本上，我們是從寫下僅適用于單個粉床的方程式開始。”
樸茨茅斯大學的數學和物理高級講師杰米·福斯特說到。
“這個任務不怎么嚇人，因為在真實的咖啡粉床中有數百萬顆粒以這種非常復雜的方式聚集在一起。因此，寫出針對單個粉床的方程更容易解決。”
為了模擬整個咖啡床，福斯特及其同事將方程式復制了數百萬次，再攪入一點數學知識，然后注入理論水。
“模型顯示，在理想情況下，在所有咖啡被所有水均勻接觸時，我們應該期待的效果。”
俄勒岡州大學的計算化學家克里斯托弗·亨登也是這項研究的參與者。
“模型充分描述了顆粒研磨的真實設置情況，即放入數量充足的大顆粒時，水就可以順暢地流過粉床。但當你將咖啡豆研磨得足夠細時，就會開始發現，你預想的情況和模型顯示的情況存在偏差。”
精細研磨咖啡豆后，咖啡口味有些比預想的濃郁。但有些味道卻相當淡，這與傳統觀點背道而馳。
“傳統觀點認為，如果想讓咖啡口味更濃郁，就要把咖啡豆磨得更細，因為這樣粉床上的顆粒會更小，繼而接觸面就更大。接觸面積大，咖啡顆粒被萃取的速度就會更快。”
但研究人員的發現是：
“如果研磨過度，最后的情況會是：顆粒變得過小，以致于堵住水要流過的縫隙。這實際上是阻礙萃取，而不是有助于萃取。”
同樣的道理也適用于開始時的咖啡量，與常識相反，少一點，最終嘗起來會像更多。
“自從這些文章發表以來，推特上便出現了大量活動，人們對這個項目進行爭論和討論，這表明了人們對其的普遍興奮和興趣。無論是否有助于制造口味更具可復制性的咖啡，這都是巨大的成功，因為我們讓數百萬人閱讀了科學文章，參與了科學研究。就培育科學素養而言，這是巨大成功。”
我們都可以為此舉杯祝賀。
謝謝大家收聽科學美國人——60秒科學。我是凱倫·霍普金。
譯文為可可英語翻譯，未經授權請勿轉載！
