堆放蘋果(球體)的最佳方式 | 蔬菜好營養
![堆放蘋果(球體)的最佳方式](https://i.imgur.com/4LfH9YV.jpg)
其中兩種廣為人知的方式,一種稱為「面心立方」(FCC),底部必須是三角形,以便盡可能堆出最小的金字塔;另一種稱為「六方最密堆積」(HCP),要堆出最小的金字塔時,底部 ...
![堆放蘋果(球體)的最佳方式](https://i.imgur.com/4LfH9YV.jpg)
圖片來源:rustman@Flickr,根據創用CC-By 2.0條款使用
為了將蘋果置於架上,水果攤販很「自然地」將蘋果擺成底部為三角形的標準金字塔。一個法德團隊日前證明,選擇這種擺放方式是基於力學穩定性。該團隊的參與者包括由巴黎第十一大學(UPS)與法國國家科學研究中心(CNRS)共組的固態物理學實驗室。研究成果已刊登在《物理評論快報》(PRL)的網站上,應該可用來設計有組織性的多孔材料。
堆放蘋果或珠子的最佳方式是疊成一層層的金字塔狀,才能將最大的球體擠入最小的空間內。目前已經有好幾種方式,可以將相同的球體與同樣的體積擺成最大的密度。其中兩種廣為人知的方式,一種稱為「面心立方」(FCC),底部必須是三角形,以便盡可能堆出最小的金字塔;另一種稱為「六方最密堆積」(HCP),要堆出最小的金字塔時,底部須為六角形。面心立方是在每一層中規律性地重複三個不同的位置,成為「ABCABC……」的模式;六方最密堆積則是規律性地重複兩個不同的位置,成為「ABABAB……」模式。1611 年,科學家克卜勒(Johannes Kepler)藉著觀察砲彈的堆積模式,得出面心立方乃是最佳的球體堆積方式,後來也被果菜商廣為應用。
「面心立方」(face centered cubic,FCC)的堆積方式。圖片來源:CNRS 「六方最密堆積」(hexagonal close-packed,HCP)的堆積方式。圖片來源:CNRS面心立方是六方最密堆積隨時間逐漸演變而來,特別是同等體積的氣泡、水滴或固體顆粒自動形成的模式。為何這兩種具有同樣密度的結構,最後會產生這樣的偏好?目前,研究人員針對這個問題找到的解答是:這是一種紊亂現象,又稱為「熵」(entropie),這種現象在面心立方中,比在六方最密堆積中更常出現。但這樣的說法僅適用於極小的物體,例如奈米尺寸或者顯微鏡底下才可見的物件,卻不適用於氣泡或水滴等肉眼可見的物體。
研究人員針對不同尺寸(大於 1...
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