從爆米花到微波爐

黃德揆

玉米種子炸成的“爆米花”，在科學史上也曾風光一時！因為“爆米花”現(xiàn)象使人認識到微波的“熱效應”，使雷達和微波爐“有緣千里能相會”，攀上了親。擔任主角的正是波長在1～0.001米之間的微波。

在第二次世界大戰(zhàn)初期，人們對微波的了解甚微，只知道微波脈沖變化快，可用于探測高速運動的物體。在此基礎上，英國人發(fā)明了雷達，但是雷達技術的發(fā)展提高卻歸功于美國人。1945年的一天，正在測試雷達的美國工程師珀西-斯潘塞，感覺有點餓，便隨手從衣袋里掏出幾塊巧克力，沒想到它們融化了。珀西-斯潘塞挺納悶：天氣頗為涼爽，身邊沒有熱源，巧克力如何融化了呢？下班后，細心的珀西-斯潘塞到附近的玉米地里掰了些玉米種子，隨手撒在車間的“雷達”旁邊。第二天早晨，撒在雷達旁的玉米，變成了一顆顆綻放的“爆米花”。玉米“開花”，讓珀西-斯潘塞陷入興奮和沉思。他開始尋找原因，最終發(fā)現(xiàn)頻率極高的微波，除了具有探測高速運動物體的本領外，還具有鮮為人知的、強大的“熱效應”！任何物品，包括看起來很干燥的食品內，都含有大量水分子。而水分子吸收微波后，立即產生高頻振動和劇烈摩擦，溫度迅速升高。玉米種子正是在微波“強熱效應”作用下變成爆米花的。

斯潘塞的發(fā)現(xiàn)，在當時產生了很大的轟動效應。同年底，企業(yè)界研制出用微波烹飪的高效電爐——微波爐，當時這種稀少而珍貴的加熱爐，只在醫(yī)院等特別需要的單位使用，現(xiàn)在它差不多已普及到我們每個家庭。今天，微波除了在通訊領域大有作為外，它在食品加工、能源、醫(yī)療及軍事領域中也不斷露崢嶸，令人刮目相看。而這些成就的取得，不都是從“爆米花”現(xiàn)象開始的嗎？

微波的“熱效應”給航天設計師以極大啟發(fā)。現(xiàn)在，他們正在設計一些以微波為動力的推進器，作為未來航天器的動力源。其中，美國科學家米歇爾-米西發(fā)明的、功率僅80瓦的微波推進器最引人矚目。它的馬力不大，推力卻是相同功率火箭的3～5倍。這表明微波操縱衛(wèi)星，行動時速度更快！

為充分利用太陽能，以解決日益困擾人類的能源匱乏問題，有科學家提出在太空建太陽能發(fā)電站！科學家想通過微波發(fā)生器，把太空電站產生的電能轉變成微波，再由微波天線聚集成微波束發(fā)射回地球。微波束抵達地面后，再還原成交流電并入電網。當然，利用微波傳輸太空電能，還有一些技術問題需要解決。

由于高空氣溫低，空氣中又存在水蒸氣。所以飛行員在高空飛行時，最擔心蒙皮區(qū)結冰。受微波“熱效應”啟發(fā)，德國一家公司提出微波除冰技術。為此，他們在飛機極易結冰的蒙皮區(qū)刻出狹縫，在狹縫中填充可讓微波穿透的材料。這樣做以后，飛行員一旦發(fā)現(xiàn)飛機結冰現(xiàn)象，可立即啟動微波發(fā)射機，讓微波穿過狹縫、直射冰層，使冰迅速融化，破冰過程和微波爐解凍食品一樣快捷。

利用微波“熱效應”，進行治病救人的技術發(fā)展迅速，特別是科學家發(fā)現(xiàn)導致慢性前列腺炎、陰道炎的支原體、衣原體耐寒不耐熱的特點后，曾多次嘗試用微波輻射法對病灶進行治療。結果發(fā)現(xiàn)微波被病灶吸收后，能引起病灶內部組織發(fā)熱與充血，從而起到加強代謝過程，改善局部組織的營養(yǎng)，提高組織再生能力的效果。微波還有一大優(yōu)點，它在殺滅人體內潛伏的病原體，使炎癥消退時，并不損害人體的正常組織。

2002年，美英聯(lián)軍進攻伊拉克時使用的“微波炸彈”，因為能產生數(shù)千伏特的微波脈沖，所以能給暴露在空氣中的電腦芯片、電極以毀滅性打擊。從原理上講，微波炸彈的作用和微波爐并無二致，都是利用微波脈沖，將微波落點周圍的電腦芯片等電子元件“烤焦”或“擊穿”。

從調試雷達，偶爾發(fā)現(xiàn)玉米種子變成爆米花現(xiàn)象，到揭示微波的“熱效應”，已經過幾十年了。今天我們對微波的了解，已非昔日可比。這正是利用微波加熱的新技術、新產品一直層出不窮的重要原因。

【責任編輯】李金