疫情期間學烹飪，再拍照上傳社群網站，是凡夫俗子的成果發表；將煮義大利麵的心得筆記，發表在《流體物理學 》（Physics of Fluids）期刊上，[1 ] 則是科學家的華麗炫技。
煮麵的動機 美國伊利諾大學Sameh Tawfick副教授的實驗室，專攻靈活可變形的纖維和有彈性的結構，所產生的「流體結構交互作用 」（fluid structure interaction）。「過去幾年老是開玩笑，說義大利麵的黏著力與我們的研究息息相關」，他說團隊發覺分析麵條力學質地的轉變，「可以體現黏著力、力學質地和烹煮熟度的關聯。」[2 ]
以上研究動機有聽沒懂，無所謂。煮麵要緊。
煮麵的方法 當 COVID-19 疫情襲來，學生與博士後研究人員，開始在家中和實驗室裡煮義大利麵。[ 2 ]
他們在實驗室裡，用的不是鍋子和瓦斯爐等通俗的烹飪設備，而是燒杯 與加熱板 。[3 ] 加熱板是一種有發熱平面的機器，比開放式的火源安全。[4 ]
依照一般食譜的建議，煮義大利麵的步驟，是先把麵條扔進大滾的鹽水中，等熟了再撈出來瀝乾。[5 ] 不過，實驗的這個部份沒加鹽，大概是想把變數降到最低，後面再討論食鹽的作用。以滾水煮熟的麵條，在脫離水的時候，殘留的水份會在麵條之間形成「彎液面 」，以「表面張力 」把一根根的麵條黏在一起。[2 , 3 ]
左圖／參考資料3
整個過程就像圖中所示，左側為二條（橙色）義大利麵條，被置在（粉色）加熱板上的燒杯內烹煮；中央是麵條離水；右邊則為局部放大圖，呈現義大利麵條之間的彎液面。
表面張力之所以會產生，是因為水分子與水分子之間，每個方向的引力本來都一樣，可以相互抵銷，然而到了水面就失衡了，因此有儲存能量的張力。 [6 , 7 ]
右圖／參考資料3
表面張力：藍色的圓點代表水分子，橙色的箭頭則是引力。圖／參考資料7 傳統義大利麵講求的口感，叫做「al dente 」，意思是「煮到內硬外軟」，恰到好處。從物理的角度來看，水份由麵條表面，逐漸擴散進入內部，所以首先軟化的當然是最外層。吸水的過程中，麵條體積會隨之膨脹。煮愈久，效果愈明顯。下圖是研究團隊在觀察義大利麵「吸濕膨脹 」（hygroscopic swelling）時，進行的量化紀錄。[3 ]
圖片上方中間的麵條剖面，從圓心向外，由深至淺，有輕微的色彩變化。然而，水份達到飽和後的右上剖面，便不再有任何的顏色漸層，大概就是所謂煮過頭的狀態。[ 3 ]
至於縱向的吸濕膨脹，則展示在下方。以最左邊的生麵條為比例尺，對照用 100 度 C 的滾水，分別烹煮 12、18、24、30 分鐘後的膨脹變化。整體而言，麵條剖面周長增加的比例，大於長度的成長比例。這是基於內部沒有與水接觸的核心，限制了麵條縱向的延展。[ 3 ]
左圖／參考資料3
所以，到底要怎麼做，才能擁有al dente的口感？
研究團隊發現義大利麵條達到 al dente 前，其周長與長度分別的膨脹率相比，所得的比率是3.5比1。一旦超過了，就會軟爛。[2 ] 此外，由於麵條煮愈久，離水時彼此相黏的部份就愈長。研究團隊認為，專業廚師也可以測量相黏長度，來推論起鍋時間，以後再將成熟的技術，推廣至普通民家…[3 ] （原文口氣意外地認真。）總之，要知道煮好沒，不是用嘴試吃，也別拿錶計時，科學家的建議竟是用尺測量！
煮麵的鹽和光 明明義大利麵條的包裝上，都有建議的烹煮時間。為什麼科學家不直接告訴大家，煮多久能起鍋？原來如果照正常的煮法，在水中加食鹽，麵條的化學和力學特性都會起變化。比起用蒸餾水，鹽水不僅有助麵條膨脹，而且會增添嚼勁。[3 ] 此外，Sameh Tawfick 副教授解釋，滾水中的鹽量，會改變達到 al dente 所需的時間。有鑑於此，他未來要探討食鹽，在義大利麵膨脹時所扮演的角色。[2 ] 同時，這個研究正如一道照亮前程的光，或許會引領其他人，也來嘗試用簡單的方式，研究軟物質的特性。
參考資料： Hwang J., Ha J., Siu R., Kim Y. S., and Tawfick S. (2022) ‘Swelling, Softening, and Elastocapillary Adhesion of Cooked Pasta ’, Physics of Fluids, 34 (042105) Physics Models Better Define What Makes Pasta Al Dente (Physics of Fluids, 2022)Hwang J., Ha J., Siu R., Kim Y. S., and Tawfick S. (2022) ‘Swelling, Softening and Elastocapillary Adhesion of Cooked Pasta ’, arXiv Hot Plate Use and Safety in Laboratory (University of Wisconsin-Madison, 2013)Spaghetti and Meatballs (Gourmet Traveller, 2018)第11章 有趣的界面現象 （國立成功大學化學工程學系）Chemical Science Lesson Plan: Hydrogen Bonding and Surface Tension (University of Illinois, 2010)Enjoy better-cooked pasta with…physics and a ruler? (University of Illinois, 2022)
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所以之後物理實驗課要做蛋汁對「蛋餅皮靭度」的測量嗎？
#1或許可以參考「可麗餅」的物理研究：
https://physics.aps.org/articles/v12/s68
https://journals.aps.org/prfluids/abstract/10.1103/PhysRevFluids.4.064802