เฟรนซ์ฟรายแสนอร่อย
เฟรนซ์ฟรายกับซอสมะเขือเทศกินคู่กันยิ่งอร่อยเหาะ
ปัญหาอยู่ที่ว่า มันเป็นไปไม่ได้เลย
ที่จะเทซอสมะเขือเทศให้ได้ปริมาณที่ต้องการ
เราคุ้นเคยกับการเทซอสมะเขือเทศซะจนไม่ได้คิด
ว่ามันทำตัวประหลาดขนาดไหน
ลองคิดถึงขวดซอสมะเขือเทศที่ถูกบรรจุด้วยของแข็ง อย่างเช่นเหล็กกล้า
ไม่ว่าจะเขย่าอย่างไรเหล็กก็ไม่หล่นออกมา
ทีนี้ลองคิดถึงขวดอันเดียวกัน ที่บรรจุของเหลวแบบน้ำอยู่เต็ม
มันคงไหลออกมาอย่างง่ายดาย
แต่ทว่า ซอสมะเขือเทศ เหมือนจะไม่สามารถตัดสินใจได้
ว่ามันจะเป็นของแข็งหรือของเหลวกันแน่
คำตอบคือ มันก็แล้วแต่
ของเหลวที่พบได้มากที่สุดอย่างน้ำ น้ำมัน หรือแอลกอฮอล์
ตอบสนองต่อแรงในเชิงเส้น
ถ้าคุณผลักมันแรงเป็นสองเท่า พวกมันก็เคลื่อนที่เร็วขึ้นสองเท่า
เซอร์ ไอแซค นิวตัน ที่โด่งดังจากลูกแอปเปิ้ล เป็นคนแรกที่เสนอความสัมพันธ์นี้
และของเหลวเหล่านั้นก็ได้ชื่อว่า ของเหลวแบบนิวตัน (Newtonian fluids)
อย่างไรก็ดี ซอสมะเขือเทศ เป็นเจ้าตัวแหกกฎ
ที่เรียกว่า ของเหลวนอกแบบของนิวตัน (Non-Newtonian fluids)
มายองเนส ยาสีฟัน เลือด สีทาบ้าน เนยถั่ว
และของเหลวอื่นๆ ไม่ตอบสนองต่อแรงแบบเส้นตรง
ซึ่งนั่นทำให้ความเข้มข้นที่สังเกตได้ของมัน
เปลี่ยนไปตามความแรง หรือระยะเวลา หรือความเร็วที่ผลัก
และซอสมะเขือเทศก็เป็นของเหลวนอกแบบของนิวตัน
อย่างแรก: ยิ่งคุณผลักมันแรงเท่าไร มันยิ่งใสขึ้นมากเท่านั้น
ภายใต้แรงผลักระดับหนึ่ง
ซอสมะเขือเทศจะมีพฤติกรรมเหมือนของแข็ง
แต่เมื่อคุณผ่านจุดวิกฤตินั้นไปแล้ว
มันจะเปลี่ยนเกียร์และใสกว่าเดิมเป็นพันเท่า
ฟังดูคุ้นๆ ใช่ไหม
อย่างที่สอง: ถ้าคุณผลักมันด้วยแรง ที่ต่ำกว่าแรง ณ จุดวิกฤติ
ที่สุดแล้ว ซอสมะเขือเทศจะเริ่มไหล
ในกรณีนี้ ไม่ใช่แรง แต่เป็นเวลา ที่เป็นกุญแจสำคัญในการเทซอสมะเขือเทศออกมา
จากคุกแก้วของมัน
เอาล่ะ แล้วทำไมซอสมะเขือเทศทำตัวแปลกแบบนี้
มันทำมาจากมะเขือเทศ ที่ถูกทุบ โขลก สับ
เป็นมะเขือเทศที่ถูกยำซะไม่มีชิ้นดี
เห็นอนุภาคเล็กๆ พวกนี้ไหม
นี่คือส่วนที่เหลืออยู่ของเซลล์มะเขือเทศ
หลังจากที่พวกมันผ่านกระบวนการทำซอสมะเขือเทศ
และของเหลวที่อยู่รอบๆ อนุภาคเหล่านั้น
ซึ่งส่วนใหญ่เป็นน้ำและน้ำส้มสายชู น้ำตาล และเครื่องเทศ
เมื่อซอสมะเขือเทศถูกตั้งอยู่เฉยๆ
อนุภาคของมะเขือเทศกระจายตัวแบบสุ่มทั่วถึงกัน
ทีนี้ลองใส่แรงอ่อนๆ ลงไปอย่างรวดเร็ว
อนุภาคจะชนกันและกัน
และไม่สามารถที่จะหลีกทางให้กันและกันได้
ดังนั้นซอสมะเขือเทศจึงไม่ไหล
ทีนี้ลองใส่แรงมากๆ อย่างรวดเร็ว
แรงที่เพิ่มขึ้นมามากพอที่จะบี้อนุภาคมะเขือเทศ
ดังนั้นแทนที่มันจะเป็นทรงกลมเล็กๆ
พวกมันถูกบี้เป็นทรงรีๆ และตู้ม!
ทีนี้คุณมีที่ว่างมากพอสำหรับอนุภาคกลุ่มหนึ่ง
ที่จะแซงหน้าอนุภาคอื่นๆ และซอสมะเขือเทศก็จะไหลได้
ทีนี้ถ้าคุณใส่แรงอ่อนๆ เป็นเวลานาน
กลายเป็นว่า เราไม่รู้แน่ชัดว่าเกิดอะไรขึ้น ในกรณีนี้
เป็นไปได้ว่าอนุภาคมะเขือเทศใกล้ๆ ผนังขวด
ถูกชนไปยังตรงกลางอย่างช้าๆ
เคลื่อนออกจากของเหลวที่มันละลายอยู่
ซึ่งส่วนใหญ่แล้วเป็นน้ำ
ใกล้ๆ ขอบ
น้ำนั้นทำหน้าที่เป็นตัวหล่อลื่นระหว่างขวดแก้ว
กับใจกลางซอสมะเขือเทศข้นๆ
และซอสมะเขือเทศก็ไหลไปได้
อีกอย่างที่น่าจะเป็นไปได้ คือ อนุภาคจะจัดตัวใหม่อย่างช้าๆ
เป็นกลุ่มเล็กๆ จำนวนมาก แล้วไหลผ่านซึ่งกันและกัน
นักวิทยาศาสตร์ผู้ศึกษาการไหลของของเหลว ยังคงทำการวิจัยอย่างต่อเนื่อง
ว่าซอสมะเขือเทศและเพื่อนผู้ร่าเริงของมัน มีพฤติกรรมอย่างไร
ซอสมะเขือเทศจะยิ่งใสขึ้นถ้าคุณผลักแรงขึ้น
แต่สารอย่างอูบเล็ค (oobleck) หรือ เนยถั่ว
จะข้นขึ้นถ้าคุณผลักแรงขึ้น
สารอื่นๆ สามารถปีนขึ้นไปยังแท่งไม้เกลียวได้
หรือไหลออกจากบีกเกอร์ได้เองเรื่อยๆ
เมื่อคุณเริ่มเทมัน
จากมุมมองของฟิสิกส์
ซอสมะเขือเทศเป้นหนึ่งในของสารผสมที่ซับซ้อนที่สุด
และถ้านั่นยังไม่พอ ความสมดุลระหว่างส่วนผสม
และความข้นที่ปรากฎตามธรรมชาติอย่าง ยางแซน กัม (xanthan gum)
ซึ่งพบได้ในน้ำผลไม้และมิลค์เชคต่างๆ
สามารถบอกได้ว่าซอสมะเขือเทศที่ต่างกัน
สามารถที่จะมีพฤติกรรมแตกต่างกันได้อย่างสิ้นเชิง
แต่ส่วนใหญ่จะมีคุณสมบัติร่วมสองประการ
คือ จะใสขึ้นในทันที ณ แรงที่จุดวิกฤติ
และจะใสขึ้นไปเรื่อยๆ เมื่อมีการใส่แรงน้อยๆ
เข้าไปเป็นเวลานานๆ
และนั่นหมายความว่า คุณสามารถเอาซอสมะเขือเทศ ออกจากขวดได้สองวิธี
เขย่ามันเป็นช่วงๆ ช้าๆ
เอาให้มั่นใจว่าคุณไม่ได้หยุดให้แรงกับมัน
หรือไม่ คุณก็อาจจะเคาะขวดแรงมากๆ
ที่พวกมืออาชีพทำกันคือปิดฝาไว้
เขย่าขวดกระชากสั้นๆ แรงๆ ครั้งสองครั้ง
เพื่อที่จะปลุกอนุภาคมะเขือเทศให้ตื่น
และจากนั้นเปิดฝา
และทำการเทอย่างระมัดระวังไปบนมันฝรั่งทอด