把专用玉米粒放到锅里或者微波炉里加热，随着噼噼啪啪的响声，坚硬的玉米粒也会绽放成一朵朵洁白柔软的爆米花。人们对于爆米花的爆裂声已经相当熟悉，但此前却没有人深入研究过这个声音究竟来自何方。而在最近，英国皇家学会《界面》（Interface）期刊发表的一篇论文[1]回答了这个问题——爆米花的声音，来自水蒸气喷涌而出的过程，这与开香槟时“嘭”的一声原理类似。
在这项研究中，来自法国的两位研究者通过实验和计算对爆米花的物理性质进行了全面而深入的描述。首先，他们建立了计算爆米花爆开所需临界温度的公式，并将理论值与实测值进行了比较。结果发现，无论是公式计算还是实测，爆米花的临界温度都在180℃左右。在这个温度下，内部残余水分的气化足以产生撑开玉米粒的动力。在实际测量中，180℃下96%的玉米粒都成功地转化成了爆米花，而170℃时，爆开的玉米粒只有34%。
爆米花的临界温度。图片来自原论文
接下来，研究者们又对爆米花的运动进行了观测和模型计算。他们用每秒2900帧的高速摄影机拍下了玉米粒爆开和弹跳的瞬间。在他们记录下的影像中，爆开的玉米粒形成了一条“腿”，在它的弹力作用下爆米花“跳”到空中，并旋转了490°，这看起来比体操运动员的表现更加出色。而在水蒸气喷出的时候，研究者并未观察到爆米花的运动，这说明它并不是在水蒸气的推动下跳动的。
爆米花弹跳旋转的过程。图片来自原论文最后，研究者们把注意力转向了爆米花的爆裂声。他们首先提出了三种声音来源的假设：一是玉米粒组织的开裂，二是爆米花弹跳碰撞，三是水蒸气的喷涌。然后，研究者们用麦克风与高速摄影机同步记录了玉米粒爆开的过程。结果发现，爆米花的爆裂声出现在开始记录的106毫秒之后，持续时间大约有50毫秒。
他们首先排除了弹跳碰撞导致声音的可能性，因为这粒玉米发出声音的时候弹跳过程还没有开始。接下来，在仔细分析了声音与图像之后，玉米粒组织开裂导致声音的可能性也得以排除，因为这些开裂和声音并未同步出现。因此，研究者们认为，水蒸气逸出导致爆米花发声是最为合理的解释。
爆米花的声音和对应的图像。图片来自原论文