微波炉加热葡萄为何冒火花，困惑人类几十年，科学家们给出了解释

文章开始前，我们先看下面这个神奇的现象

这是一颗被对半切的并且中间部分粘连的葡萄被放进微波炉中加热后所产生的场景，两半葡萄在加热过程中直冒火花。这个现象很早就被人们所发现，并且网上对此类视频的讨论也非常火爆，但是对此现象始终未能找到合适的解释，不过最终这个谜团被伊利诺伊大学的三名物理学家揭开了，这项研究被发表在国际顶级期刊《美国科学院院报》（与Nature Science齐名）上。

最初人们只知道对半切的并且部分粘连的葡萄放入微波炉中加热会冒火花，但经过该团队的研究发现，其实直接将两颗完整的葡萄紧挨着放入微波炉中同样也会产生这种现象，为了做进一步研究，研究人员还将短暂泡过盐水的水宝宝用来做类比实验，发现两颗水宝宝（水凝胶球体）之间同样也会产生这种现象。

两颗完整的葡萄在微波炉中加热

为了进一步探究其中的原因，科学家使用热成像技术对两颗对半切的葡萄的加热过程进行拍摄，发现当两半葡萄在分离时，每半葡萄的中心会开始发热，而当两半葡萄相互接触时，发热位置开始发生转移至中间位置。按照正常理论，微波在穿过物体时会发生衰减，因此按照此种模型的话应该是表面温度大于中心温度，然而观测结果与推测并不一致，因此更合理的解释就是微波在葡萄腔体内存在结构共振。

普通微波炉产生的电磁波频率为2.45Ghz左右，对应的在空气中的波长约为12cm，但葡萄中的主要物质是水，在微波范围内，水对该波段的折射率为10左右，也就是说，电磁波在葡萄中的传播速度为空气中的1/10，对应的波长将会变成1.2cm，这个尺寸与葡萄的本身的尺寸很相似，在这种情况下，葡萄相当于一个共振腔，微波中的电磁场会在内部发生干涉作用而增强，而当两颗葡萄相互接近时，干涉作用会使两颗葡萄中间的场强大幅增加从而导致分子快速运动而发热。

然而强大的电磁场不仅仅会使物体被加热，同时还会导致葡萄之间的原子发生电离，产生等离子体，（等离子体是原子失去部分电子后产生的正离子与电子之间形成的离子化气体物质，通常被视为除固液气态外的第四态）。该研究团队通过对产生的火焰进行光谱分析得出，该火焰的产生主要是其中的钠离子以及钾离子形成的等离子体，而钠、钾等离子体该等离子体的形成会进一步使空气电离，从而产生更大的火焰。

因此从该项试验中得出，该现象的产生与物体的尺寸、微波波长、介质折射率有很大的关系，只是由于葡萄恰好能够满足这些条件，从而更容易产生这种现象，不过该研究团队还发现一些圣女果、蓝莓、甚至鹌鹑蛋之间同样也会产生等离子体。

当然该项研究成果并不仅仅是对这个现象的简单解释，更为人们利用电磁波操控微观领域提供了新的思路，例如人们可以通过利用电磁波产生结构共振后使能量集中于一个很小的范围，从而让人们实现在更小的范围内对半导体进行雕刻，因此该项研究的意义不仅限于此。

知识拓展部分

所以当我们在家使用微波炉时，不要用微波炉加热葡萄（不过应该也没有人想过去加热葡萄吧），除此之外微波炉还不能加热鸡蛋、金属餐具、锡纸等食品或者物品，由于微波炉是通过电磁波加热，电磁波可以穿透食物，因此内部温度上升很快，鸡蛋这种完全密封并且水分充足的物体在加热过程中会产生大量的水蒸气，很容易就在微波炉中发生爆炸，而金属制品会反射电磁波导致微波炉受损。

最后，如果你实在想试试被微波加热的葡萄是什么味道也不是不可以，记得要一颗一颗加热，毕竟单颗葡萄被加热的话是不会产生等离子体的。