薯片掉地上还能不能吃？快来看清华博士超有趣的自我打脸！

哈哈哈哈哈哈哈哈！...





以下文章来源于毕导THU ，作者毕导

先放视频！视频后面是图文版本！

薯片掉地上还能不能吃呢？你可能听说过一个非常荒谬的相切可吃理论，它是在2017年一个清华博士的演讲视频[1]中火起来的，当时还上过热搜。

太傻逼了，在我看来，他的物理只有小学二年级的水平（注：视频中的那个“傻逼”清华博士其实就是作者自己）。

我们建个模观察一下薯片掉地上的样子薯片掉地上接触面积显然不可能是0！否则根据p=F/S，压强就是无限大，那岂不是一块薯片就能压穿地球了？而且薯片掉地上会打滚，一根线打滚后积分面积就不是0了。

尽管我们都在嘲笑他的理论，但我们并没有解决他的问题：让我们以学术研究的视角重新审视一个薯片。

薯片主要有两种形状：乐事的圆弧形，还有品客的双曲抛物面形，又叫马鞍形。很容易就可以写出它们的方程。弧面本质上是柱面的一部分，它是柱面被椭圆面截的产物。被椭圆截也就是规定了它的定义域而已，非常简单。

双曲抛物面是形如x^2/a^2-y^2/b^2=z的二次曲面。用z=z0平面切割会得到双曲线，用x=x0或y=y0切割会得到抛物线。

从力学的角度讲，圆弧形薯片受力时可能沿等应力线裂成两半。马鞍形薯片就十分优秀，这是因为它在两个垂直方向上都更耐压。所以马鞍形的结构在受到拉扯、挤压、震动都很稳。下面我们来模拟薯片掉地上的情况。假设薯片是无比坚硬的理想薯片，的确，乐事与地面相切于一根线，品客接触于2个点。但我们都知道，软和硬是相对的，再硬的物体也有弹性。以乐事为例，由于压力的存在，圆弧形薯片会发生轻微的弹性形变，接触部分由一根线变成了一个矩形。那么这个矩形面积有多大呢？我们小学二年级的时候就学过弹性力学Hertz接触理论[2,3]。设这个矩形接触面的长度为L，宽度为2a。首先易得应力的平衡微分方程：又有广义虎克定律，E为薯片的弹性模量代入后得到总的方程在各种Hertz接触力学的理论中，球压球是比较好算的。我们这是一个柱压平面，但也有现成的方程用来计算接触面半宽以及中心压力。下式中F为压力，L为长度，R为曲率半径，μ为泊松比。我还真查到了文献，有人测了不同产地的土豆炸出薯片的口感和弹性模量[4]。

这paper的影响因子竟然有2。人家吃个薯片都能吃成博士，你读博就只学会了吃薯片。

代入文献[5]中的模量E=30MPa，取μ=0.2，其他参数是我自己量的。很快我算出了薯片和地面的接触面积大概是2.2 mm2，最大压强是1.2万Pa！

在哥们的帮助下，我用有限元分析模拟出了用混凝土做的薯片在地上的应力分布，可以看到中心线上压强还是很大的，所以建议大家以后少吃混凝土做的薯片。现在我们算清楚了薯片和地面的接触面积，但还是没有解答我们的问题，薯片掉地上究竟能不能吃呢？我们需要仔细观察在微观世界里，薯片和地面之间究竟发生了什么。

你可能会说，地板上的脏东西跑到薯片上去了！

地板上的脏东西究竟是什么呢？主要是你的皮皮，你的毛毛，你吃饭的渣渣，你家里最脏的东西其实就是你自己。还有沙粒、花粉、尘螨、细菌等。

有时地板的脏远远不止于此，有研究指出，只要你走进厕所，又走回到房间里，你的地板上就已经有屎了。你的薯片再掉地板上，就可以检出屎菌了。

薯片表面在显微镜下有很多鼓泡，是多孔疏松结构，最外面是一层油脂[6,7]，非常容易吸附地板上的脏。图.a,b.共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）下的薯片断面油分布图像. c.薯片边缘的彩色SEM图. d.100倍显微镜下的薯片鲁迅先生说过：“吃的掉到地上，5秒以内捡起来就还能吃。”这就是著名的5秒定律[8]。

在日常生活中，人们通常会根据自己掉地上的食物贵不贵来决定是否采用这条定律。

那5秒定律对不对呢？我们做个实验。

用荧光粉模拟地上的脏东西，将三块薯片分别掉在荧光粉上。

第一块瞬间拿起，第二块5秒后拿起，第三块30秒后拿起，观察薯片变脏发光的程度。结果非常AMAZING啊！三块薯片都头顶冒着绿光！你能分清谁是谁吗？

不你不能。

你以为那个绿光最少的是瞬间捡起来的，但它其实是30秒的。

你以为那个滚满绿光的是30秒的，但它其实是我瞬间捞起的。

所以不要相信5秒定律了。薯片掉地上变脏的程度和它掉下去的姿势角度有关，接触时间并不重要。

世上本没有5秒定律，贪吃的人多了，也就有了5秒定律。

美国克莱姆森大学的Dawson做了实验[9]，把香肠扔在瓷砖、木头、地毯上面，看鼠伤寒沙门氏菌爬到香肠上的数量。结果表明，不管是哪种地面，菌都不会遵循5秒定律来爬。几乎是一瞬间，你的香肠就变成了一个香肠菌。

直觉上想，瓷砖比较干净，地毯最脏，但其实掉瓷砖上的香肠菌最多，掉地毯上的反而最少。

所以从食品安全的角度来讲，掉地上的食物咱就憋吃了！

那如果我就硬吃下去会怎么样呢？

其实不会怎么样，细菌没那么可怕。

你说地板上有菌，但其实你的手机上现在就有100万个菌，马桶座垫上也才十万个菌。

有些小情侣喜欢在打电话的时候对着手机深情一吻，但简单算一下就知道，你亲你对象一下，就相当于亲了10次马桶。

那为啥有这么多菌你还活得好好的呢？

因为世界上大部分菌都是友菌，你也有免疫力，所以吃了也没事。

极其不走运的话，你也可能会一口咬掉半只螨虫，或者吃到链球菌、金黄色葡萄球菌这样的致病菌，然后拉肚子。

所以吃掉在地上的薯片就像是背着女朋友藏私房钱，大部分时候不被发现就没事，但万一运气差被抓住了，就会当场去世。

不过这也是一件好事，因为人体免疫力可通过后天训练增强。长期生活在干净环境中的儿童有更大的概率过敏或者得哮喘[13]。

我家狗子从小在土里刨吃的也啥事没有。如果你吃了带菌的薯片之后拉肚子并活了下来，你对脏薯片的耐受力就会变强。

缅因大学的研究发现[14]，利用5秒定律，让孩子们把掉地上的食物捡起来吃了，既可以减少食物浪费，也可以提升孩子的免疫力。

所以如果你有兴趣的话，其实可以先把薯片扔在地上，吃掉，拉肚子，再扔再吃，反复自我训练几次，以后掉地上的薯片就可以随便吃了。

不干不净，吃了没病，窝窝囊囊，万寿无疆。

总之，杀不死你的薯片，只会使你变得更强！

人生又何尝不是这样呢？每一次挫折就像掉在地上的薯片，只有我们勇于接受每一次挑战，才能成为更强大的自己！

以上就是本期视频的全部文字内容啦！这期视频在B站上非常火，弹幕也超级好笑，欢迎关注毕导的bilibili账号“毕导THU”，av74141259！

参考文献

1、我的一席演讲, https://www.bilibili.com/video/av16333208/

2、Hertz接触力学, https://en.wikipedia.org/wiki/Contact_mechanics

3、官春平. 圆柱与刚性平面Hertz接触的临界参数计算[J]. 轴承, 2013(8):4-7.

4、4种薯片的弹性模量，Rojo F J, Vincent J F V. Objective and subjective measurement of the crispness of crisps from four potato varieties[J]. Engineering Failure Analysis, 2009, 16(8): 2698-2704.

5、薯片做法对弹性模量的影响，Tran M T T, Chen X D. Improving the physical properties crunchiness of potato crisps by pretreatment techniques and vacuum frying[C]//Fourth International Conference on Smart Materials and Nanotechnology in Engineering. International Society for Optics and Photonics, 2013, 8793: 879307.

6、薯片的表面图像，Pedreschi F, Mery D, Marique T. Quality evaluation and control of potato chips and French fries[M]//Computer vision technology for food quality evaluation. Academic Press, 2008: 545-566.

7、薯片表面油分布，Tarmizi A H A, Niranjan K. Post-frying oil drainage from potato chips and French fries: a comparative study of atmospheric and vacuum drainage[J]. Food and bioprocess technology, 2013, 6(2): 489-497.

8、5秒定律，https://en.wikipedia.org/wiki/Five-second_rule

9、否定5秒定律的研究，Dawson P, Han I, Cox M, et al. Residence time and food contact time effects on transfer of Salmonella Typhimurium from tile, wood and carpet: testing the five‐second rule[J]. Journal of applied microbiology, 2007, 102(4): 945-953.

10、支持5秒定律的研究，Lipschutz B M, Kagan D, Steed L, et al. Contact Time for Foods of Different Textures Leads to Differential Bacterial Growth: Testing the Five Second Rule[J]. International Journal of Applied Environmental Sciences, 2016, 11(6): 1387-1396.

11、上面两位大佬的Battle！https://www.nationalgeographic.com/news/2014/3/140315-five-second-rule-bacteria-food-safety/

12、vsauce讲5秒定律，https://www.youtube.com/watch?v=rYXdsOEWBj0

13、卫生假说，Brooks C, Pearce N, Douwes J. The hygiene hypothesis in allergy and asthma: an update[J]. Current opinion in allergy and clinical immunology, 2013, 13(1): 70-77.

14、缅因大学研究，Strout, S. (2001). Does the five second rule exist?http://studentorgs.umf.maine.edu/%7Emainestream/010502/fivesecond.html.

本文授权转载自公众号“毕导THU”，作者：毕导，处女座的理工男，用科学的眼光专注于一本正经地胡说八道。

P.s

以后大家可以把掉在地上的食物都搜集起来然后寄到清华指定交给毕导，帮助他提升免疫力，成为清华最健康的博士







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