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萬(wàn)博 發(fā)自 凹非寺
量子位 | 公眾號(hào) QbitAI

不得了！現(xiàn)在連烤個(gè)肉餅都需要數(shù)學(xué)加持了。

最近，一位等離子體物理學(xué)博士用三大偏微分方程中的熱方程（The Heat Equation）證明：

在烤肉的過(guò)程中，多次反轉(zhuǎn)肉餅使其兩面多次加熱，可以加快肉餅烤制的速度，最佳策略下能節(jié)省29%的烹飪時(shí)間。

而且，翻轉(zhuǎn)肉餅的最佳時(shí)機(jī)也暗藏玄機(jī)：

前幾次翻轉(zhuǎn)間隔時(shí)間要大概一致，而最后一次，則需要等久一點(diǎn)再翻面。

相關(guān)論文已上傳到arXiv上。

這個(gè)方法要是被漢堡大戶(hù)KFC們知道了，還不笑開(kāi)花？

不僅節(jié)省燃料成本，出菜速度也提上來(lái)了，妥妥降本增效小妙招啊。

不過(guò)，也有網(wǎng)友表示，一般情況下我都會(huì)遵從科學(xué)指示，不過(guò)吃這件事上還是烤肉的品質(zhì)更重要：

還有網(wǎng)友表示，想拿著這篇論文去應(yīng)聘漢堡王的大廚了：

多次翻面烤肉熟得快

在此之前，科學(xué)食品作家哈羅德-麥基（Harold McGee）已經(jīng)提出：

但是這種猜想，并沒(méi)有在理論層面進(jìn)行證實(shí)。

于是，來(lái)自威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的數(shù)學(xué)家：讓-呂克-蒂菲奧特（Jean-Luc Thiffeault），用一個(gè)基于熱方程的數(shù)學(xué)模型，讓這一猜想得到實(shí)錘。

整個(gè)證明過(guò)程，是這樣的：

首先，蒂菲奧特設(shè)想了一個(gè)場(chǎng)景：

對(duì)一個(gè)厚度為1厘米，面積無(wú)限大的肉餅進(jìn)行烤制，溫度設(shè)定為200?C。

烤制過(guò)程中，肉餅的厚度設(shè)定為z?=0到z?=L，溫度變化滿(mǎn)足熱方程Te t?= κTez?z?，0 < z < L，? t >? 0。

方程的初始條件為T(mén)e(?z, 0) = Te0(?z)，邊界設(shè)定為牛頓冷卻定律? k Tez?(0,t?) = h? 0 (TH ? Te(0,t?)), k Tez?(L,t?) = h? 1 (TC ? Te(L,t?)。

（這里的熱方程理論，是19世紀(jì)由約瑟夫·傅立葉提出的，主要作用是模擬熱定在給定區(qū)域的擴(kuò)散過(guò)程。）

當(dāng)肉餅加熱到70?C度時(shí)，證明肉餅可以出爐了。

之后，在滿(mǎn)足上述模型和設(shè)定條件下，蒂菲奧特模擬了肉餅只翻動(dòng)一次和多次翻動(dòng)情境下的烤制時(shí)間。

結(jié)果表明，烤制過(guò)程中多次翻動(dòng)肉餅，的確可以達(dá)到類(lèi)似同時(shí)雙面烤制的效果，大大縮短烤制的時(shí)間。

將翻面時(shí)的受熱狀況用圖表示出來(lái)就是這樣的：

麥基的猜想得到證實(shí)，接下來(lái)的一個(gè)問(wèn)題就是：

如何翻轉(zhuǎn)肉餅時(shí)間才是最短的？

蒂菲奧特模擬不同的翻轉(zhuǎn)次數(shù)和翻轉(zhuǎn)的間隔時(shí)間，同時(shí)用數(shù)學(xué)軟件MATLAB對(duì)模擬過(guò)程進(jìn)行了優(yōu)化。

通過(guò)不斷調(diào)整翻轉(zhuǎn)次數(shù)和間隔時(shí)間，蒂菲奧特有了3大發(fā)現(xiàn)：

首先，在最優(yōu)翻轉(zhuǎn)次數(shù)——20次——情況下，最佳烹飪時(shí)間趨近于63秒，而單次翻轉(zhuǎn)時(shí)間為80.5秒，相比之下可以將烤制時(shí)間減少29%。

其次，烤制時(shí)間的數(shù)值曲線(xiàn)表明，隨著翻轉(zhuǎn)次數(shù)的增加，烤制時(shí)間優(yōu)化水平會(huì)逐漸收斂。

也就是說(shuō)，隨著翻轉(zhuǎn)次數(shù)的增加，對(duì)于烤制時(shí)間的優(yōu)化效應(yīng)會(huì)逐漸減少，無(wú)論翻轉(zhuǎn)次數(shù)如何增加，最多也只能節(jié)省29%的烤制時(shí)間。

最后，蒂菲奧特表示，烤制肉餅時(shí)翻轉(zhuǎn)的間隔時(shí)間也有秘訣：

從函數(shù)曲線(xiàn)來(lái)看，前面若干次的翻轉(zhuǎn)間隔時(shí)間應(yīng)該大致相同，到了最后一次翻轉(zhuǎn)時(shí)，間隔時(shí)間應(yīng)該長(zhǎng)一點(diǎn)，這樣更有利于熱量在肉餅中擴(kuò)散。

總結(jié)一下就是，想要烤肉熟得快，翻個(gè)20次也就夠了，最后一次翻轉(zhuǎn)的時(shí)候，記得時(shí)間間隔長(zhǎng)一點(diǎn)。

各位看官，學(xué)會(huì)了嗎？

論文作者介紹

這位教人烤肉的數(shù)學(xué)家讓-呂克-蒂菲奧特（Jean-Luc Thiffeault），等離子體物理學(xué)博士，現(xiàn)任威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的應(yīng)用數(shù)學(xué)教授。

研究領(lǐng)域主要涉及應(yīng)用數(shù)學(xué)以及流體動(dòng)力學(xué)等。

迄今為止，在相關(guān)領(lǐng)域發(fā)表155部著作，被引用超過(guò)2500次。

[1]https://arxiv.org/pdf/2206.13900.pdf
[2]https://www.discovermagazine.com/the-sciences/how-mathematics-solved-the-burger-flipping-problem

— 完 —