你的感官不能告诉你一切

本周末的SCIENCE LAB,主题正好是化学变化,我把它策划成一次分子料理课。每个孩子都有自己的烹饪工具,自助完成了一次美食体验。孩子们下课还恋恋不舍,可见他们都觉得很有趣。

分子料理这个术语,为牛津大学的物理学家Nicholas Kurti 和法国化学家 Hervé This首创,毫无疑问,他们都是美食爱好者。分子料理至今在国内仍是较为罕见的食物料理形式。

我们用了两种常见的食品添加剂:海藻酸钠和乳酸钙,加上蔗糖、可可粉、牛奶、薄荷,就做出了让孩子惊喜不已的分子料理,从而体验了化学变化的发生与过程。

海藻酸钠是海藻酸的钠盐。海藻酸来自海带等提取物,也是常见的食品增稠剂。在这堂课上,孩子们了解到,老酸奶其实并不“老”,只不过加了海藻酸钠,和牛奶里所含的钙形成了凝胶而已。至于乳酸钙,除了食品添加剂的作用,还用于医疗——补钙剂。对于嗜药如命的中国养生文化而言,这不失为一个好消息。

另外,仿生鱼翅、海蜇丝、鱼子酱;芒果蛋黄;液氮冰激凌;热冰激凌等等,这些都是来自分子料理。顺便科普了有人把做“芒果蛋黄”分子料理的过程污名化为做“假鸡蛋”的过程。各种辟谣视频,本身就是谣言的载体。

芒果“蛋黄”分子料理
用于提取海藻酸的海带(来自:wikipedia)
典型的奶酪晶体白点就是乳酸钙(来自:wikipedia)
可以吃的“水瓶”
牛奶浴中的巧克力爆珠

SAP

看到晶莹剔透的球化分子料理,有父母提到和学校门口孩子们轻易可买到的水晶球有什么关系,这是个好问题——

普遍小学校门口卖的吸水膨胀球,是一种可膨胀的水玩具,名字叫Water Balz。这是一种高分子超吸水性树脂(SAP)。源自20世纪60年代早期美国农业部(USDA)对改善土壤中的水资源保护需要而开发的一种超吸收性聚合物。在去离子水和蒸馏水中,SAP可以吸收其重量的300倍(自身体积的30至60倍)。在20世纪70年代早期,SAP首次在商业上用于一次性卫生产品:女性卫生巾和成人失禁产品。1988年-1992年我在华东理工大学学习期间对此也有所了解。

SAP技术和性能的发展的主要需求来自一次性卫生用品,我们常见的冰袋、水培植物和土壤保水用,以及小朋友们学校门口买的水弹之类,就是SAP。SAP和我们昨天做分子料理用的海藻酸钠,没有任何关系和联系,尽管肉眼看上去那么相似。

SAP用于土壤保水、水培
水弹球Water Balz(SAP)
完全凝胶化后的海藻酸钠,在感官上和Water Balz很相似,但本质完全不同(by Serena)
如果Water Balz被吞下并留在儿童的内脏内,需要手术切除

伴随着20世纪70年代后SAP的发展,这类可膨胀水玩具逐步被引入并普及。但是,值得各位注意的是,从2007年1月15日开始,由于窒息风险,爱尔兰,波兰,塞浦路斯,立陶宛,匈牙利和英国对这些玩具进行了多次召回。至今这是中国孩子在校园门口随便就能买到的SAP玩具,商家把它们被称为“水晶球、水宝宝、水精灵”,却连它是什么(SAP)都不介绍。某宝上卖得风风火火,也找不到任何对“它是什么”的解释,更没有任何品质关于商品质量标准的描述。当然,在“学以致用”的文化熏陶下,人们也无所谓了解这些知识,只觉得好玩、有用就行。

某宝上的“水精灵”广告

到处是诸如此类俗不可耐的诱惑人的广告,但你却无法了解它是什么。这就是中国孩子们所处的文化环境。由于人们普遍对科学的无知,在各种恐吓下,很多人变得可以对食品添加剂趋之若鹜,却对真正的危险视而不见。关于食品添加剂的问题改时间另篇讨论。

按照爱丁顿的话来说,人类的感官是摩尔世界而非微观世界的。因此,只有通过科学,我们才有可能了解这个世界的真实样子。而我们对微观世界的描述,用的就是化学语言。就如我们吃的白米饭,这个名称的意义,包含了这一切物质(质和量)构成——水+碳水化合物(糖、膳食纤维)+脂肪+蛋白质+维生素(烟酸{B3}、硫胺素{B1}等)+矿物质(钙、镁、磷、钾等)

注意名称之间的类包含关系

简而言之,米、白菜、草乌、罂粟……是植物的名称,也是材料的名称,而它们所包含的全部物质都能在元素周期表上找到。随着你的认知水平的提高,除了知道宏观的材料的俗称和感知经验,你还可以通过实验,认识你的感官不能告诉你一切,并用科学语言来描述这些物质——它们都来自原子。这些原子以一定的结构组合而成了我们的感官能感觉得到的,具有各自属性的整体——材料。在更大的尺度上,我们还可以把不同的材料以一定的结构组合成满足我们所需要的功能的各种用品。

从对摩尔世界的材料的认识到对物质和物质分类的认识,乃至于对这个宇宙的认识和理解,这才是科学学习(教育)的意义所在。而不是用孩子们没有情感体验的乏味句子来要求他们暂时记忆一些他们根本不理解的东西;或者用冷冰冰的、与他们的感知距离遥远的实验用品来毁灭他们的好奇心。

一个人只有通过有效的学习,不断提高自己的概念水平,你才能够真正认识到你身边的事物究竟是什么?这样,你所表达的词语和句子才可能具有真正的意义,不至于停留在只会人云亦云的层次。只有做到这些,你才能拥有真正意义上的独立思考能力。

所以,孩子的学习,最有益的就是学会用科学方法从认识我们所能够体验的生活开始。正所谓——

I do,and I understand

除非能用自己的话解释清楚,否则不能说明你已经理解了它
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