打開酒瓶，舉起酒杯，為物理和化學(xué)以及美好的事物而干杯。

在法國(guó)葡萄酒之鄉(xiāng)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室里，一群研究人員小心翼翼地安裝著一臺(tái)超高速相機(jī)。像許多優(yōu)秀的科學(xué)家一樣，他們致力于解開宇宙的秘密，尋求用數(shù)學(xué)、物理學(xué)和化學(xué)的語(yǔ)言來描述物質(zhì)世界。他們的研究對(duì)象是：香檳酒中的氣泡。

化學(xué)物理學(xué)家熱拉爾 · 利吉爾 · 貝萊爾（Gérard Liger-Belair）是蘭斯大學(xué) " 泡沫與香檳 " 八人小組的負(fù)責(zé)人，他可能比地球上其他任何人都更了解香檳的泡沫。從 2001 年他的博士論文開始，利吉爾 · 貝萊爾就開始專注于研究杯子內(nèi)部和上方的起泡現(xiàn)象。他已經(jīng)寫了 100 多篇關(guān)于這個(gè)主題的論文，包括 2021 年在《分析化學(xué)年度評(píng)論》中對(duì)香檳和起泡酒的深入研究，以及一本暢銷書《開瓶：香檳的科學(xué)》。

利吉爾 · 貝萊爾回憶說：" 當(dāng)我還是個(gè)孩子的時(shí)候，我就著迷于吹肥皂泡和看肥皂泡。這種迷戀一直持續(xù)著，支撐我做了很多實(shí)際工作。氣泡有很多吸引人的地方，不僅僅是氣泡酒的樂趣。" 利吉爾 · 貝萊爾展示了由海霧中微小氣泡破裂之后升入天空形成的氣溶膠，并說明了海洋是怎么借此影響云層形成以及氣候變化的。他甚至幫助天文學(xué)家確定了土星衛(wèi)星土衛(wèi)六的雷達(dá)掃描圖中的一些神秘亮點(diǎn)可能是其極地海洋表面爆出的幾厘米大小的氮?dú)馀荨?/p>

利吉爾 · 貝萊爾很高興在過去 20 年里，將工作重點(diǎn)放在香檳和包括可樂和啤酒在內(nèi)的其他發(fā)泡飲料的氣泡上。他的實(shí)驗(yàn)室研究了所有影響氣泡的因素，從軟木塞的類型到酒的成分，再到飲料的傾倒方式。他們研究二氧化碳氣泡是如何影響口感的，包括氣泡的大小和數(shù)量以及揮發(fā)到杯子上方空氣中的芳香族化合物。

為了尋求答案，他們轉(zhuǎn)向了氣相色譜法和其他分析技術(shù)。并且，在這一過程中，他們拍攝了一些引人注目的照片。世界各地的其他人也將目光投向了氣泡，甚至發(fā)明了機(jī)器人來穩(wěn)定地倒酒，并開始關(guān)注我們享受氣泡時(shí)的心理學(xué)。

香檳研究者利吉爾 · 貝萊爾將高速攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)玻璃杯，捕捉氣泡的變化和上升過程。

從葡萄到玻璃杯的香檳

傳說，當(dāng)年法國(guó)香檳區(qū)一家修道院酒窖主人，修士唐 · 皮耶爾 · 培里儂（Dom Pierre Pérignon）喝下了有史以來第一支偶然產(chǎn)生的起泡酒，并感嘆道："我在喝星星！" 事實(shí)證明，這可能是虛構(gòu)的。最早的起泡酒可能來自法國(guó)另一個(gè)修道院，而關(guān)于發(fā)泡問題的第一篇科學(xué)論文來自英國(guó)人克里斯托弗 · 梅雷特（Christopher Merret），他在 1662 年向新成立的倫敦皇家學(xué)會(huì)提出了這個(gè)想法，這比培里儂當(dāng)酒窖主人還要早幾年。

生產(chǎn)香檳的傳統(tǒng)方法包括對(duì)葡萄進(jìn)行第一次發(fā)酵以生產(chǎn)基酒，再加入甘蔗或甜菜糖和酵母，讓其進(jìn)行第二次發(fā)酵。然后，二次發(fā)酵的葡萄酒至少放置 15 個(gè)月（有時(shí)是幾十年），期間死亡的酵母細(xì)胞會(huì)改變葡萄酒的味道。死掉的酵母被冷凍到瓶頸的一個(gè)塞子里，然后拔掉塞子，去掉這些酵母。這中間會(huì)散失飲料中的一些氣體。

葡萄酒會(huì)被重新裝瓶，有時(shí)會(huì)加入額外的糖分，瓶子中空氣層和液體層之間建立了新的平衡，并決定了最終的二氧化碳溶解量。 ( 對(duì)于那些想看數(shù)學(xué)題的人來說，有方程式來描述每個(gè)階段的氣體含量）。

一個(gè)軟木塞從香檳瓶上彈出的短片

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，一個(gè)由帶有大量粘合劑的小顆粒制成的優(yōu)質(zhì)軟木塞，可以讓氣體在瓶子里保持至少 70 年。

當(dāng)然，最終產(chǎn)品的味道在很大程度上取決于原材料。肯尼 · 麥克馬洪（Kenny McMahon）說：" 葡萄是葡萄酒質(zhì)量的核心。" 他是一名食品科學(xué)家，在創(chuàng)辦自己的酒廠之前，曾在華盛頓州立大學(xué)研究起泡酒。酒的味道很大程度上也取決于在最后階段加入多少糖，麥克馬洪說：" 在‘咆哮的二十年代’（1920 年代），美國(guó)的香檳酒真的很甜。現(xiàn)代人的口味改變很多，而且因國(guó)家而異。"

但氣泡也是非常重要的：葡萄酒中的蛋白質(zhì)，包括來自酵母細(xì)胞的蛋白質(zhì)，可以固定較小的氣泡，使香檳酒杯頂部出現(xiàn)理想的 " 慕斯 " 泡沫，在口中發(fā)出更清晰的爆裂聲。根據(jù)墨爾本大學(xué)西格弗雷多 · 富恩特斯（Sigfredo Fuentes）的說法：一個(gè)普通消費(fèi)者對(duì)起泡酒的大部分印象來自于對(duì)氣泡的無意識(shí)評(píng)估。

研究數(shù)字農(nóng)業(yè)、食品和葡萄酒科學(xué)的富恩特斯說：" 你基本上可以通過視覺上的第一反應(yīng)來判斷喜不喜歡一款香檳。這個(gè)效應(yīng)很強(qiáng)大，以致于人們會(huì)很喜歡一種倒酒之前臨時(shí)用聲波激發(fā)氣泡的廉價(jià)無氣葡萄酒，人們甚至愿意為這種葡萄酒支付更多的錢，" 他笑著說：" 對(duì)于這種真正的劣質(zhì)酒，它也可以賣到 50 美元。"

香檳酒泡沫的黑白照片。

香檳酒杯頂部的泡沫對(duì)飲酒者的享受至關(guān)重要，不過，過多的二氧化碳會(huì)刺激鼻子。

通常情況下，為使飲料具有理想的泡沫爆裂口感和碳酸口味，飲料中每升液體至少需要包含1.2 克二氧化碳。但過多的二氧化碳也不合適，杯中空氣中超過 35.5% 的二氧化碳會(huì)刺激飲酒者的鼻子，產(chǎn)生令人不快的刺痛感。在香檳笛（譯注：一種醒酒器）處的刺激性可能更大，因?yàn)橄銠壍阎幸后w上方的二氧化碳濃度幾乎是寬口的蝶形杯的兩倍。如果從冰鎮(zhèn)的瓶子中倒出，那么刺激性則低于溫?zé)岬钠孔印?/p>

利吉爾 · 貝萊爾的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，一個(gè)好的軟木塞（由用大量粘合劑粘在一起的小顆粒組成）可以將氣體保持在瓶子里至少 70 年。在那之后，飲料變得平淡。2010 年考古人員在一艘沉船上發(fā)現(xiàn)的一瓶沉睡水下 170 多年的香檳就是一個(gè)例證。

利吉爾 · 貝萊爾和他的同事克拉拉 · 西林德勒（Clara Cilindre）收到了幾毫升這種珍貴的 " 靈藥 " 來研究。在 2015 年，他們和同事說，這些葡萄酒有一些有趣的特性，包括異常高的鐵和銅的比例（可能來自用于陳釀的木桶中的釘子，或者甚至來自葡萄上的殺蟲劑）。它們還有大量的糖分，但酒精含量卻出奇的低，這也許是因?yàn)樵诒绕綍r(shí)更低的溫度下進(jìn)行了晚期發(fā)酵。雖然利吉爾 · 貝萊爾和西林德勒很遺憾沒有機(jī)會(huì)品嘗他們的樣品，但其他品嘗到的人用 "俗氣" 等詞語(yǔ)來描述它。

一瓶被淤泥覆蓋的香檳酒，它正躺在一艘水下沉船的殘骸中。這瓶有 170 年歷史的香檳酒令人失望地平淡無奇，喝起來很 " 俗氣 "。

對(duì)于更常見的一瓶普通香檳，甚至倒酒的方法也會(huì)對(duì)氣泡產(chǎn)生影響。如果將 100 毫升的香檳直接倒入垂直的香檳笛中，利吉爾 · 貝萊爾計(jì)算出杯子里有大約一百萬(wàn)個(gè)氣泡。但是，從酒杯側(cè)面輕輕倒下的 " 啤酒式倒法 " 會(huì)使其增加數(shù)萬(wàn)個(gè)氣泡。他說，" 如果操作不當(dāng)，溶解的二氧化碳會(huì)有巨大損失。" 玻璃內(nèi)部的粗糙點(diǎn)也可以幫助形成氣泡，一些玻璃制造商在玻璃內(nèi)部蝕刻形狀以幫助這一過程。麥克馬洪說，為了避免引入產(chǎn)生氣泡的表面活性劑，有些人甚至不會(huì)用肥皂來清洗他們的杯子。

香檳口味測(cè)試

富恩特斯正在追求另一個(gè)角度的商業(yè)應(yīng)用。他的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了 FIZZeyeRobot ——一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)器人設(shè)備（原型由樂高積木制成），可以進(jìn)行穩(wěn)定的倒酒。機(jī)器人使用攝像頭測(cè)量玻璃頂部泡沫的體積和壽命，并有金屬氧化物傳感器來檢測(cè)玻璃上方空氣中的二氧化碳、酒精、甲烷等物質(zhì)的濃度水平。該團(tuán)隊(duì)正在使用基于人工智能的軟件，利用這些因素來預(yù)測(cè)飲料本身的芳香化合物，重要的是，它可以預(yù)測(cè)酒的味道。 ( 這項(xiàng)研究大部分是針對(duì)啤酒進(jìn)行的，因?yàn)槠【频闹圃斐杀靖汀⑺俣雀欤策m用于香檳酒）。

富恩特斯說：" 我們可以預(yù)測(cè)不同消費(fèi)者對(duì)氣泡酒的接受程度，他們是否會(huì)喜歡它，以及他們?yōu)槭裁磿?huì)喜歡它。" 這種預(yù)測(cè)是基于該團(tuán)隊(duì)自己的品嘗者偏好數(shù)據(jù)集，以及包括體溫、心率和面部表情在內(nèi)的生物識(shí)別技術(shù)。他說，使用這一信息可以確定任何起泡酒與死酵母一起放置的最佳時(shí)間，以便最大限度制造出好喝的飲品。他預(yù)計(jì)該系統(tǒng)將在 2022 年投入商業(yè)使用。

當(dāng)然，人類的味覺是不同的，也是可以被欺騙的。許多研究表明，品酒體驗(yàn)深受由酒的外觀或環(huán)境決定的心理預(yù)期影響，包括從陪伴的人到房間的燈光和音樂。然而，利吉爾 · 貝萊爾通過幾十年的經(jīng)驗(yàn)，形成了個(gè)人對(duì)陳年香檳的偏好（陳年酒往往含有較少的二氧化碳），在接近 12 攝氏度的溫度下，輕輕地倒入一個(gè)大的郁金香型玻璃杯（更傳統(tǒng)地用于白葡萄酒），并且不要倒太滿。

他說：" 自從我成為一名科學(xué)家后，許多人告訴我，我似乎找到了所有物理學(xué)中最好的工作，因?yàn)槲业穆殬I(yè)生涯是圍繞著泡沫展開的，我在一個(gè)備有頂級(jí)香檳的實(shí)驗(yàn)室里工作。"" 我同意這個(gè)說法 "，但他真正的職業(yè)樂趣，他補(bǔ)充說，" 自于我仍然像小時(shí)候一樣對(duì)泡沫有著孩子般的迷戀，這種對(duì)泡沫的熱愛還沒有破滅。"