紅酒杯中的物理學

喝葡萄酒前，搖晃下杯中的美酒可以使其接觸空氣，並釋放出芬芳的酒香。研究者分析了這其中的物理學原理，並表示類似運動機制可以被應用於生物藥劑學領域。
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   善於品酒的人都知道在喝葡萄酒前，搖晃下杯中的美酒可以使其接觸空氣，並釋放出芬芳的酒香。然而，這種被稱為“軌道式搖擺”的動作其工作原理在某種程度上說仍是一個謎團。
   長期以來流體動力學家都知道，軌道式搖擺所產生的波浪一直傳播至杯子的邊緣並攪動杯中的液體。“這種波浪的形成我們已經知曉，但我們缺少的是它與混合以及氧化相關的物理學描述，” 瑞士洛桑聯邦高等理工學院的科學家穆罕默德•法赫特（Mohamed Farhat）說道。
   為了找出這種混合是如何發生的，法赫特和他的同事用透明的圓筒杯中模擬了這種波浪，並使用了尖端的儀器來跟蹤波浪的運動和測量液體的流動速度。
研究人員發現，當波浪傳播至杯壁時，液體反復地從底部轉移至頂部、從中央轉移至週邊。“波浪引發的這種泵運機制提高了混合的效率，”法赫特解釋道。研究小組還發現，對一種給定形狀的杯子，合適的搖晃直徑和旋轉速度將優化混合和氧化的過程。
   “這種直觀有效的運動機制可以被應用於生物藥劑學領域，”法赫特表示，細胞培養物可以被放入大型的圓柱狀容器或生物反應器中，然後用一種類似的方式來搖晃。
   在美國物理學會流體動力學部門2011年11月20至22日的會議上，瑞士研究小組的成員馬蒂諾•裡克拉裡（Martino Reclari）報告了這項發現。