打開酒瓶，舉起酒杯，為物理和化學以及美好的事物而幹杯。

在法國葡萄酒之鄉的一個實驗室裡，一群研究人員小心翼翼地安裝着一台超高速相機。像許多優秀的科學家一樣，他們緻力于解開宇宙的秘密，尋求用數學、物理學和化學的語言來描述物質世界。他們的研究對象是：香槟酒中的氣泡。

化學物理學家熱拉爾·利吉爾·貝萊爾（Gérard Liger-Belair）是蘭斯大學“泡沫與香槟”八人小組的負責人，他可能比地球上其他任何人都更了解香槟的泡沫。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内部和上方的起泡現象。他已經寫了100多篇關于這個主題的論文，包括2021年在《分析化學年度評論》中對香槟和起泡酒的深入研究，以及一本暢銷書《開瓶：香槟的科學》。

利吉爾·貝萊爾回憶說：“當我還是個孩子的時候，我就着迷于吹肥皂泡和看肥皂泡。這種迷戀一直持續着，支撐我做了很多實際工作。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後升入天空形成的氣溶膠，并說明了海洋是怎麼借此影響雲層形成以及氣候變化的。他甚至幫助天文學家确定了土星衛星土衛六的雷達掃描圖中的一些神秘亮點可能是其極地海洋表面爆出的幾厘米大小的氮氣泡。

利吉爾·貝萊爾很高興在過去20年裡，将工作重點放在香槟和包括可樂和啤酒在内的其他發泡飲料的氣泡上。他的實驗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量以及揮發到杯子上方空氣中的芳香族化合物。

為了尋求答案，他們轉向了氣相色譜法和其他分析技術。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将目光投向了氣泡，甚至發明了機器人來穩定地倒酒，并開始關注我們享受氣泡時的心理學。

從葡萄到玻璃杯的香槟

傳說，當年法國香槟區一家修道院酒窖主人，修士唐·皮耶爾·培裡侬（Dom Pierre Pérignon）喝下了有史以來第一支偶然産生的起泡酒，并感歎道：“我在喝星星！” 事實證明，這可能是虛構的。最早的起泡酒可能來自法國另一個修道院，而關于發泡問題的第一篇科學論文來自英國人克裡斯托弗·梅雷特（Christopher Merret），他在1662年向新成立的倫敦皇家學會提出了這個想法，這比培裡侬當酒窖主人還要早幾年。

生産香槟的傳統方法包括對葡萄進行第一次發酵以生産基酒，再加入甘蔗或甜菜糖和酵母，讓其進行第二次發酵。然後，二次發酵的葡萄酒至少放置15個月（有時是幾十年），期間死亡的酵母細胞會改變葡萄酒的味道。死掉的酵母被冷凍到瓶頸的一個塞子裡，然後拔掉塞子，去掉這些酵母。這中間會散失飲料中的一些氣體。

葡萄酒會被重新裝瓶，有時會加入額外的糖分，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。(對于那些想看數學題的人來說，有方程式來描述每個階段的氣體含量）。

一個軟木塞從香槟瓶上彈出的短片

科學家們發現，一個由帶有大量粘合劑的小顆粒制成的優質軟木塞，可以讓氣體在瓶子裡保持至少70年。

當然，最終産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：“葡萄是葡萄酒質量的核心。”他是一名食品科學家，在創辦自己的酒廠之前，曾在華盛頓州立大學研究起泡酒。酒的味道很大程度上也取決于在最後階段加入多少糖，麥克馬洪說：“在‘咆哮的二十年代’（1920年代），美國的香槟酒真的很甜。現代人的口味改變很多，而且因國家而異。”

但氣泡也是非常重要的：葡萄酒中的蛋白質，包括來自酵母細胞的蛋白質，可以固定較小的氣泡，使香槟酒杯頂部出現理想的“慕斯”泡沫，在口中發出更清晰的爆裂聲。根據墨爾本大學西格弗雷多·富恩特斯（Sigfredo Fuentes）的說法：一個普通消費者對起泡酒的大部分印象來自于對氣泡的無意識評估。

研究數字農業、食品和葡萄酒科學的富恩特斯說：“你基本上可以通過視覺上的第一反應來判斷喜不喜歡一款香槟。這個效應很強大，以緻于人們會很喜歡一種倒酒之前臨時用聲波激發氣泡的廉價無氣葡萄酒，人們甚至願意為這種葡萄酒支付更多的錢，”他笑着說：“對于這種真正的劣質酒，它也可以賣到50美元。”

香槟酒泡沫的黑白照片。

香槟酒杯頂部的泡沫對飲酒者的享受至關重要，不過，過多的二氧化碳會刺激鼻子。

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适，杯中空氣中超過35.5%的二氧化碳會刺激飲酒者的鼻子，産生令人不快的刺痛感。在香槟笛（譯注：一種醒酒器）處的刺激性可能更大，因為香槟笛中液體上方的二氧化碳濃度幾乎是寬口的蝶形杯的兩倍。如果從冰鎮的瓶子中倒出，那麼刺激性則低于溫熱的瓶子。

利吉爾·貝萊爾的團隊發現，一個好的軟木塞（由用大量粘合劑粘在一起的小顆粒組成）可以将氣體保持在瓶子裡至少70年。在那之後，飲料變得平淡。2010年考古人員在一艘沉船上發現的一瓶沉睡水下170多年的香槟就是一個例證。

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，這也許是因為在比平時更低的溫度下進行了晚期發酵。雖然利吉爾·貝萊爾和西林德勒很遺憾沒有機會品嘗他們的樣品，但其他品嘗到的人用“俗氣”等詞語來描述它。

一瓶被淤泥覆蓋的香槟酒，它正躺在一艘水下沉船的殘骸中。這瓶有170年曆史的香槟酒令人失望地平淡無奇，喝起來很“俗氣”。

對于更常見的一瓶普通香槟，甚至倒酒的方法也會對氣泡産生影響。如果将100毫升的香槟直接倒入垂直的香槟笛中，利吉爾·貝萊爾計算出杯子裡有大約一百萬個氣泡。但是，從酒杯側面輕輕倒下的 "啤酒式倒法"會使其增加數萬個氣泡。他說，“如果操作不當，溶解的二氧化碳會有巨大損失。”玻璃内部的粗糙點也可以幫助形成氣泡，一些玻璃制造商在玻璃内部蝕刻形狀以幫助這一過程。麥克馬洪說，為了避免引入産生氣泡的表面活性劑，有些人甚至不會用肥皂來清洗他們的杯子。

香槟口味測試

富恩特斯正在追求另一個角度的商業應用。他的團隊創造了FIZZeyeRobot——一個簡單的機器人設備（原型由樂高積木制成），可以進行穩定的倒酒。機器人使用攝像頭測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玻璃上方空氣中的二氧化碳、酒精、甲烷等物質的濃度水平。該團隊正在使用基于人工智能的軟件，利用這些因素來預測飲料本身的芳香化合物，重要的是，它可以預測酒的味道。(這項研究大部分是針對啤酒進行的，因為啤酒的制造成本更低、速度更快，但它也适用于香槟酒）。

富恩特斯說：“我們可以預測不同消費者對氣泡酒的接受程度，他們是否會喜歡它，以及他們為什麼會喜歡它。”這種預測是基于該團隊自己的品嘗者偏好數據集，以及包括體溫、心率和面部表情在内的生物識别技術。他說，使用這一信息可以确定任何起泡酒與死酵母一起放置的最佳時間，以便最大限度制造出好喝的飲品。他預計該系統将在2022年投入商業使用。

當然，人類的味覺是不同的，也是可以被欺騙的。許多研究表明，品酒體驗深受由酒的外觀或環境決定的心理預期影響，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驗，形成了個人對陳年香槟的偏好（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，輕輕地倒入一個大的郁金香型玻璃杯（更傳統地用于白葡萄酒），并且不要倒太滿。

他說：“自從我成為一名科學家後，許多人告訴我，我似乎找到了所有物理學中最好的工作，因為我的職業生涯是圍繞着泡沫展開的，我在一個備有頂級香槟的實驗室裡工作。”“我同意這個說法”，但他真正的職業樂趣，他補充說，“自于我仍然像小時候一樣對泡沫有着孩子般的迷戀，這種對泡沫的熱愛還沒有破滅。”

作者： Nicola Jones

翻譯：Nuor

審校：藏癡

原文鍊接：Champagne bubbles: the science

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