蝦和螃蟹為什么會變紅

1、蝦和螃蟹都是餐桌上人們競相舉箸品嘗珍饈美味，可你有沒有注意過，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。這到底是怎么回事呢？這看似簡單的問題，卻難倒了眾多科學(xué)家，時至二十一世紀(jì)，荷蘭的化學(xué)家的研究成果才令全世界的人茅塞頓開。以前，一些化學(xué)家發(fā)現(xiàn)，龍蝦和螃蟹被煮熟時，它們殼里面的一種蛋白質(zhì)－甲殼蛋白會受熱扭曲分解，釋放出一種類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。可是，一直懸而未決的問題時，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，動用了固體核磁共振和共振拉曼光譜，通過精確的量子計算手段發(fā)現(xiàn)，甲殼蛋白中成對存在并交叉成X型的蝦青素分子會發(fā)生激子耦合(excitoncoupling)，就好像兩根相鄰的電線，它們傳輸?shù)碾娦盘枙?/p>

3、相干擾一樣，這些小分子也會互相干擾，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《美國化學(xué)會雜志》。布達(dá)對他的理論的解釋是，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，蝦青素的光吸收頻率范圍增加了，一直能到波長更長的部分（就是更靠近紅色的部分），也就是說蝦青素能吸收更多的可見光，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范圍的移動，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題，你也許以為在里就能找到答案，卻經(jīng)過了

5、好幾個世紀(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間里，計算機(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)計算問題。不過他也對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，一個值得思考，值得探索的問題，而孩子們的好奇心總是善于發(fā)現(xiàn)，善于問一些稀奇古怪的問題。保持一顆童心，保持對世界的好奇，這才是科學(xué)家們成功的要素吧。說起這個名字頗為詭異的事件，其實(shí)是挺久以前從電視上看

6、來的，一件和表面現(xiàn)象有點(diǎn)關(guān)系的事。雖然隔了這么長時間，我卻依舊對此印象頗為深刻，逮到機(jī)會就和別人講。現(xiàn)在蒸汽壓是指在液體（或固體）表面產(chǎn)生的蒸汽對液面（固體表面）的壓力。我們在物理學(xué)課本上讀到，在某一溫度下，如果液體的蒸汽壓超過了液面上氣壓，那么液體就能夠在這個溫度下沸騰，而這個溫度就被稱為液體的沸點(diǎn)。照著么說的話，壓根就不會有什么“過熱液體”存在了。而顯然事情是沒有這么簡單的。我們都知道，水開了的特征就是水咕嘟咕嘟地冒泡，也就是說，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。這聽上去再簡單不過了，但是對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，就必須從一個尺寸非常小的氣泡開始（大概是納米級的）。我們先來假設(shè)這樣一個迷你小氣泡已經(jīng)產(chǎn)生了，于是，這個小家伙就在水中形成了一個球形的凹液面。要想保持這個小氣泡不被周圍的水?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，因此這個球面的凹液面的曲率半徑就很小，這就意味著加在這個面上的附加壓力會變的非常大，而這個壓力的方向又是指向氣泡的中心的。也就是說，這時多了一個很大的向內(nèi)的力拉著小氣泡的表面促使它收縮。不止如此，由于液面周圍的液體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。對于凹液面，其所產(chǎn)生的蒸汽壓會比平液面小，并且曲

9、率半徑的絕對值越小，這種變化越明顯。于是，倒霉的小氣泡同學(xué)只好用一個比正常情況的蒸汽壓小了很多的壓力來對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，在這杯本來已經(jīng)達(dá)到沸點(diǎn)的純水里，引發(fā)沸騰的小氣泡無法順利生成，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，一杯過熱液體就這樣誕生了。如果僅僅如此似乎也沒什么危險，但是過熱液體的狀態(tài)很不穩(wěn)定，一旦小氣泡可以形成，它就會迅速的沸騰，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，這個允許小氣泡形成的家伙就是咖啡粉。雖然在我們看來，咖啡粉也算是很細(xì)的顆粒，但它的半徑比起之前那個悲劇的小氣泡同學(xué)要大得多了，當(dāng)它進(jìn)入過熱液體時，小氣泡就可以附著在上面，形成一個曲率半徑大的多的凹液面。這時，蒸汽壓的下降遠(yuǎn)沒有那么明顯了，而且附加壓力也小了許多，因此這時候這個較大的氣泡就可以比較輕松的形成。而這時的液體還在沸點(diǎn)之上，于是，它就迅速而劇烈地沸騰起來了，這就是爆沸。以上就是咖啡粉險些毀容事件的全