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吃瓜時節，我們用公式計算告訴你，如何科學地挑選西瓜！

由 小編 · 2018年7月29日

夏天到了，除了窗子外整天都有的蟬鳴，

看起來一成不變的大太陽，

每次都讓人感慨科技發展真好的空調以外，

不得不提的是吃瓜大業。

吃瓜大業

怎麼說呢，小編的大業這倆字並沒有誇張。在聯合國糧食和農業組織的統計數據中，2016年全球西瓜總產量為 1.11 億噸，而那一年的中國西瓜產量為 0.792 億噸。放張產量圖給大家感受一下

2000-2016年西瓜平均產量圖中國一枝獨秀，領跑全世界

在其統計數據中，也有按照大洲來劃分西瓜的產量，靠著中國的龐大體量，圓餅圖裡看到的份額幾乎都是亞洲的。

繼續帶領著亞洲人民領跑全世界……

為了解決人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發展之間的矛盾，中國最近每年都生產出越來越多的西瓜。不知道愛吃瓜的你有沒有感受到啊？

2000-2016年中國西瓜產量連年增長，縱軸單位是噸

人們為什麼這麼愛吃瓜？Watermelon

說到人們為什麼這麼愛吃瓜，就不得不提到西瓜的演變歷史。

類似於常見西瓜的「苦西瓜」，所有部分均有毒，可以用做殺蟲劑

西瓜最早是一種野生的植物，原產於非洲的東北部。在公元前2000多年前的古埃及法老墓中就發現了西瓜的種子，當時的人們就已經開始種植西瓜了。隨著時間的推移，西瓜的傳播範圍也越來越廣，公元7世紀，西瓜傳入印度，公元10世紀，西瓜進入了中國（學界對中國西瓜的來源還有爭論）。

在17世紀的時候，西瓜作為一種小型園（bu）林（hao）作（chi）物（de）在歐洲被廣泛的種植。得益於當時人們精湛的畫技，我們得以一睹彼時西瓜的……音容笑貌。

▲ Giovanni Stanchi 17世紀的繪畫作品中截取出來的西瓜的樣子

▼ Albert Eckhout (1610-1666) Brazilian fruits

▲ Raphaelle Peale, 「Melons and Morning Glories」 (1813)

▼ Agostinho José da Mota, 「Papaya and watermelon」 (1860)

看著也不好，吃著也不甜，果肉中間甚至還有巨大的空心，不知道古人是懷抱著怎麼樣的心情和毅力，一步一步把西瓜培育我們現在吃的又大又甜的樣子的。

回到中國，因為西瓜的栽培方式較為單一，只有露地栽培一種方式，集約費工的設施栽培方式未能推廣應用，這真的很適合講究精耕細作的中國人了。

怎麼挑選一個好瓜？Selection

好好好知道你們好不容易看到這裡，大家買瓜的時候都想挑一個好瓜，所以到底知道一個瓜好不好？

嘗一口不就知道了？

雖然這個想法的原理很簡單，也很公平公正客觀……但是在現實生活中你如果真的這麼做了，怕是要被水果攤的老闆們打一頓。

這種時候我們就只能用祖傳下來的方法——拍拍瓜皮，聽聽西瓜的聲音。聲音較為沉悶的是好瓜，聲音較為清脆的則是生瓜。

什麼？小編你是不是在騙我們，這真的不是故弄玄虛的東西，小販們專門弄出來騙人的？

對不起，這還真的不是。作為無損檢測西瓜成熟度的手段，這種敲擊實驗已經是最為科學的方法了。

西瓜的內部結構分為瓜皮和瓜瓤，從結構上來看，發源於不同部位的西瓜各部分力學性質差距很大。在西瓜成熟的過程中，瓜皮的硬度和彈性模量（就是大家熟知的彈性）越來越好瓜皮變得越來越皮，瓜瓤內部在纖維素酶的作用下，西瓜內部的纖維素被降解，有些細胞甚至脫離了纖維素編織的網脫離出來，成了分散的細胞，從而瓜瓤彈性模量變得越來越小。

太空中的球形奶牛

為了有一個定量的可以分析的結論，我們可以假設西瓜是一個真空中的球（…不許笑！），其結構為一個多層球狀彈性體。這樣我們在考慮敲擊西瓜的拉壓形變時，根據軸對稱性，只需要考慮一個方向的振動方程。

如果不需要追求具體系數，我們甚至可以把整個西瓜假設成一個桿（西瓜：哭了），利用牛頓力學和材料力學可推出桿的振動方程為

其中 U 為橫向位移，E 為楊氏模量，I 為繞垂直於桿並通過橫截面形心的軸的慣量矩，λ 為單位長度的質量，想要具體了解的人可以去搜索動態法測量楊氏模量實驗

對於同樣的一根弦有好多的振動模式，我們通過把振動展開為不同的振動模式來求解振動方程

經過分離變數法等一系列不算複雜的計算（真的不複雜！請相信小編！），我們可以得到

所以重頭戲來了！我們得到了西瓜成熟度公式！

對於一樣重的瓜，我們只需要，敲一敲他們，聽聽聲音就能知道哪個瓜更熟了！

當然，科研工作者們早就嘗試過這一套理論，並且做了實驗划了個標準：

振動頻率大於 189Hz 為「生」瓜振動頻率 160Hz – 189Hz 為「適熟」瓜

振動頻率 133Hz – 160Hz 為「熟」瓜

振動頻率小於 133Hz 為「過熟」瓜

事情到這一步，應該已經差不多了，然而小編作為一個木耳絲毫沒有音樂細胞根本聽不出來聲音頻率大小的人依舊很絕望，決定在手機上下載一個 FFT（快速傅里葉變換） 的軟體，幫我來判斷這個西瓜的音調到底有多高。

在應用商店內直接搜索 FFT 應該都能找到應用可以下載使用，這裡是小編在隨便哼哼的聲音

所謂傅里葉變換，就是把一段信號按照頻率進行分解，這樣就能看到聲音中主要成分是什麼頻率了。

結 論Conclusion

下次你們出去買瓜，如果看到有人拿著手機，神神叨叨地拍拍每個西瓜，嘴裡還在念叨著189160133的時候，千萬不要嘲笑他們……他們只是想在這個夏天吃上一個好瓜……

參考鏈接：

1. http://www.fao.org/faostat/zh/#data/QC/visualize2. https://hyperallergic.com/226096/the-evolution-of-the-watermelon-captured-in-still-lifes/

3. 趙傑文, 孫永海. 現代食品檢測技術[M]. 2005.

4. 王堅. 歷史回顧與問題討論——關於我國西瓜甜瓜發展具有明顯中國特色問題的探討[J]. 中國瓜菜, 2016, 29(08):61-62.

5. https://www.guokr.com/question/229234/

6. 肖珂, 高冠東, 滕桂法等. 西瓜成熟度音頻無損檢測技術[J]. 黑龍江：農機化研究, 2008, 8: 152-155

標籤： 夏天生活常識西瓜

小編

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