本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
我叫詹妮弗，我对Nature's Path Flax-Plus品牌的南瓜/亚麻格兰诺拉麦片完全上瘾了。 真的上瘾了。 就像，我直接从盒子里吃这东西，不加豆浆，什么都不加。
事实上，我必须非常克制，才能不在一天之内吃完一整盒，只是这里“咬一小口”，那里“咬一小口”。 我非常密切地监视着食品储藏室里的“存货”，当库存开始减少时，我会有点紧张。 偶尔我会“完全戒断”几个星期，只是为了向自己证明我随时可以戒掉。 詹-吕克·皮康怀疑Nature's Path的人在他们的麦片中掺了可卡因，但如果是这样，那也是经过认证的有机（TM）可卡因，以美味、营养的形式呈现。
我的上瘾可能不是硬派调查新闻的主题（“今晚在《硬拷贝》：太爱早餐麦片的人们！”），但我肯定不是唯一有这种热情的人。 美国人每年每人平均消费约10磅——即160碗——麦片。
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在美国，最持久的品牌之一是家乐氏的Rice Krispies，它于1928年推出，并拥有自己的网站。 家乐氏为这种麦片制定的巧妙营销策略无疑有助于提高其持久的受欢迎程度，特别是推出了三个卡通小精灵，它们的名字恰如其分地叫做Snap，Crackle和Pop，这名字来源于将牛奶倒在碗里的麦片上时发出的声音。 请观看这个1950年代的经典广告。
令人难忘，对吧？ 这就是为什么任何美国人都能立即认出它们的原因； 事实上，在2002年，一位民意调查员发现，大多数美国人可以叫出这三个小精灵的名字，但却叫不出九位在任最高法院大法官中的任何三位的名字，他们显然需要一个朗朗上口的口号。
最终，家乐氏将其营销口号推向全球：在芬兰语中是“Riks! Raks! Poks!”； 在瑞典语中是“Piff! Paff! Puff!”； 在西班牙语中是“Pim! Pum! Pam!”； 在德语中是“Knisper! Knasper! Knusper!”。 很高兴知道拟声词的用法是通用的。
（这些小精灵被詹-吕克·皮康亲切地称为Cric! Crac! 和 Croc! 她断然否认那些关于她在拉斯维加斯与Krispie Krew狂欢一夜，最终与Crackle短暂结婚的八卦谣言。 谎言。 恶毒的谎言。）
但是，是什么让Rice Krispies发出噼啪、爆裂、砰砰的声音呢？ 这不是微观的小精灵，尽管承认在这方面的研究确实很少。 尽管如此，明尼苏达大学的一位名叫泰德·拉布扎的食品科学家几年前调查了这个问题，并对为什么这些受欢迎的谷物脆片会发出如此独特的声音提出了合理的解释。
在烹饪过程中，每粒米饭都会膨胀，在米粒内部形成微小的充气口袋和隧道网络。 加入牛奶，麦片开始吸收液体。 这给口袋内的空气施加压力，导致“壁”破碎，发出噼啪、爆裂或砰砰的声音。 当然，最终，麦片会变得饱和和湿软，标志性的声音也会停止。
这有点像爆米花爆裂的原理，这取决于玉米粒内部的水分和淀粉，以及周围的坚硬外壳。 特别是水分百分比必须恰到好处。 加热玉米粒会导致淀粉颗粒膨胀，从而增加坚硬外壳内部的压力，当压力足够高时，外壳最终会爆炸。 淀粉颗粒膨胀成我们熟知和喜爱的蓬松白色球状物。
米粒本身没有足够的水分，但在Rice Krispies的制造过程中会添加水分（通过蒸煮），然后将米粒进行烘烤，使其具有独特的质地。 （我们还鼓励拉布扎扩展他的研究，以调查为什么过度食用Cap'n Crunch对口腔上颚如此有害。 好奇的极客们需要知道！）
拉布扎承认，“这并不是什么火箭科学。” 不，这是材料科学，当你把事情放到分子层面时，事情开始变得真正有趣起来。 这时你会意识到，Rice Krispies本质上就像玻璃一样。 Rice Krispies具有强大的分子键，将淀粉分子结合在一起，而且，像玻璃一样，如果你用锤子砸碎一块米脆片，它会裂开和破碎。 Molecular Expressions的优秀人士在其广泛的图像库中包含了Rice Krispies在不同放大倍数下的结构特写； 你可以在这里看到它们。
与早餐麦片不同，玻璃是科学研究的一个密集主题，因为玻璃是被称为“非晶固体”的物质之一，它跨越了物质的固态和液态之间的界限。 菲利普·W·安德森这样一位杰出人物曾观察到，“固态理论中最深刻、最有趣的未解决问题可能就是关于玻璃的性质和玻璃化转变的理论。”
举例来说：在固体中，分子以非常精确的晶格型结构排列，因此被称为“晶体”。 在流体中，分子是无序的，而不是刚性结合的，这使得物质能够“流动”。
玻璃介于两者之间：分子仍然是刚性结合的，但它们也比纯晶体固体更无序。 因此，玻璃既不是固体也不是液体，或者两者都是：它具有自己独特的分子结构，表现出液体和固体的特性。
这些结构特性源于玻璃的制造方式。 现在，窗户是通过将熔融玻璃倒在熔融锡上，并让其自然铺开并凝固成完全平坦的薄片制成的。 较旧的方法不太精确； 少数工匠仍然 практикуют 这些方法。
你可能在工艺品展销会上见过：吹玻璃工人在管道末端取出一团熔融玻璃，然后将其吹入一个长长的木制管状模具中。 一旦玻璃冷却，就将其从模具中取出，重新加热，然后熨烫成单片玻璃。 以这种方式制作的窗户通常含有气泡和“波纹”，并且并非总是厚度均匀。
但是，当玻璃从液体变成非晶固体时，实际上会发生什么呢？ 在一个简单的相变中，例如当水结冰时，转变取决于明确的温度和压力点。 玻璃化转变是不同的：它还取决于加热或冷却发生的速度。
玻璃是通过将液体冷却到其冰点以下，然后再进一步冷却形成的。 以足够快的速度冷却它，在一个被称为“超冷”的过程中，分子没有足够的时间将自己组织成固体的刚性晶格结构。 相反，随着温度下降，液体变得更加“粘稠”。 （粘度是衡量液体流动阻力的指标；粘度越高，阻力越大。） 随着这种情况的发生，分子逐渐移动得越来越慢，直到几乎完全停止移动。
玻璃的这种不确定性——快点选择一种物质状态吧！——导致人们误认为玻璃实际上是一种流体。 有一个持久的都市传说，说中世纪大教堂的玻璃窗底部较厚，因为几百年来，玻璃“向下流动”并在底部积聚。 这个传说有一点点真实性。 在分子水平上，玻璃确实会“流动”，只是速度非常非常慢。
澳大利亚阿德莱德大学的数学家伊冯娜·斯托克斯对古老的大教堂窗户进行了详细的计算，并估计底部玻璃的厚度增加5%至少需要1000万年。 她强调，这是一个保守的估计； 可能需要更长的时间。
因此，坦率地说，中世纪大教堂窗户的不规则性绝不可能归因于玻璃的流动特性。 相反，观察到的异常现象可能是由于制造过程中产生的固有缺陷造成的。 （有关玻璃分子结构、玻璃是否可以被认为真正“流动”以及一些引人入胜的早期历史的更多详细信息，请参阅这篇精彩的讨论。）
在1999年《发现》杂志上关于玻璃物理学的文章中，罗伯特·昆齐格讨论了“理想玻璃”的可能性：“如果你能以地质般的缓慢速度冷却液体，同时又以某种方式阻止其结晶，你就会得到它。” 这将是一种独特的物质状态，而不是我们如此熟悉的混乱混合物：静止不动，具有像晶体一样刚性的分子秩序——但它不会是晶体。
物理学家甚至不知道如何开始想象这样的东西。 但这可能很重要。 我们听到一些传言，说发现理想的玻璃化转变相——即在过冷过程中，分子别无选择，只能从无序的液体构型快速转变为高度有序的固体构型——可能会为我们深入了解早期宇宙的结构提供线索，早期宇宙可能存在于类似的非晶无序状态。
唉，这方面的新闻并不令人鼓舞。 普林斯顿大学的萨尔瓦托雷·托尔夸托（Salvatore Torquato）等人于2006年6月9日在《物理评论快报》上发表的一篇论文中得出结论，这种理想的玻璃化转变相并不存在。 托尔夸托的团队进行了一系列计算机模拟，但没有找到任何明确的转变点。 托尔夸托告诉《生命科学》杂志，“你可能会有从最无序到最有序的连续变化，并且在这些点之间存在无限种可能的转变相。 这为[理想转变]理论敲响了又一颗钉子。”
也许理想的转变相有点问题，但Chi c'e' in Ascolto的神秘“Moosino”报道了一种非常不同的“转变相”，从非晶固体变成，嗯，一百万个小碎片。 显然，有一天她开车时，她汽车的侧窗之一突然破碎了。 作为一位训练有素的科学家，她四处打听，直到找到了一些答案。
基本上，汽车的侧窗是由钢化玻璃制成的，这个过程会导致外表面压缩，而内表面仍然略微膨胀。 最终结果是外压缩层和内张力层——我相信技术术语是“夹杂物”。 如果压缩层后来出现裂缝，所有内部张力会立即释放。 窗户发出噼啪！ 或者爆裂！ 或者砰砰！
就像一碗Rice Krispies。
图片：（顶部）Rice Krispies麦片盒。 来源：维基百科，合理使用。 （底部）无定形二氧化硅的分子结构。 维基共享资源/公共领域。
参考文献:
P W Anderson (1995)。 “轻轻穿过玻璃，”科学 267 (5204): 1615。DOI:10.1126/science.267.5204.1615-e
“大教堂玻璃会流动吗？” （1998）美国物理学杂志 第66卷，第392-396页。
A. Donev，F. H. Stillinger和S. Torquato。（2006）“二元硬盘是否表现出理想的玻璃化转变？” 物理评论快报，96，225502。