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把葡萄切成兩半，但不能全部切掉，而是要保持皮的粘連。將其並置入微波爐中加熱，10多秒後，葡萄內部噴出耀眼的火花，形成等離子體（電漿），甚至產生爆炸，將容器炸碎。

為何微波爐中的葡萄會形成等離子體，引起爆炸？看似生活中常見的情況，卻是一個困擾著許多科學家的物理難題。

什麼是等離子？

從我們的固有認知來看，物質只有三種形態，分別是固體狀態、液體狀態、氣體狀態，但事實上，到目前為止，物質總共有六種形態，還包括等離子狀態、玻色狀態、愛因斯坦凝聚狀態和費米子凝聚狀態。

舉例來說，水是一種液體，但如果把水放在零下幾十度的低溫，它就會變成固體；如果把水放在幾百度的高溫，它就變成蒸汽。但如果我們繼續把水加熱到數千度以上，水蒸氣中的原子就會失去自己的電子，從而產生電離化現象，而電離化後的氣體所呈現的形態，正是物質的第四態——等離子態。

等離子體常被稱為“超氣體”，與氣體有許多相似之處，例如：形狀和體積不固定，流動性差。但它也有許多獨特之處。一般氣體是由電中性的分子或原子構成的，而等離子體是一組帶電的和中性的粒子。

等離子體與普通氣體在性質上有很大不同：

第一，等離子體是一種電導流體，但在與氣體體積相比較的宏觀尺度上能夠保持電中性；

二是在氣體分子之間沒有淨磁力，但在等離子體中有帶電粒子之間有庫侖力；

此外，作為一種帶電粒子系統，電漿的運動行為受電磁場的控制和影響。

所以等離子體是一種與普通氣體完全不同的物質聚集新狀態。

存在著具有以下特點的時空限制：

當電離氣體的空間尺度 L不滿足等離子體存在的空間條件 L>> D （德拜長度 D為等離子體的宏觀空間尺度的下限）時，或當電離氣體的空間尺度 L不滿足時間限制條件 L>> p （等離子體的振盪週期 p為等離子體存在的時間尺度的下限）時，此類電離氣體均不能算作等離子體。

概括地說，等離子態是物質中的電子在高溫下脫離原子核的吸引而形成的一種離子共存狀態，這種離子具有正電性和負電性。因為在這個時候，物質的正負電荷總數是相等的，所以稱為等離子態。這類物質是一種叫等離子體的物質。

為什麼微波爐裡的葡萄會形成等離子體

曾經有科學家認為，葡萄產生等離子體的原因是微波爐產生的能量增加了葡萄體內水分中的電解質電位，並引發了兩瓣葡萄之間的能量流動。這能量的流動就像高壓電穿過介質一樣，當電解質獲得足夠的能量時，在兩瓣葡萄皮之間瞬間就會形成高溫、明亮的等離子體。

研究人員發現，將一串葡萄放入微波爐，經過3分鐘的高溫加熱，葡萄除了烘烤外什麼都沒有發生；取下兩顆葡萄，靠在一起放入微波爐，在不到一分鐘的加熱中，葡萄的肚子被烘烤，但也沒有爆炸。

一粒葡萄只能切成兩半，但不能完全割斷，而是要保持表皮的粘連。將其並置微波爐中加熱後，才會出現此種現象。

但經過伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的三位物理學家研究後發現，如果放入微波爐加熱，只要兩片或兩片葡萄相距不超過3毫米，就會產生類似的等離子體噴發。

當兩片葡萄片接觸時，會有一個粘結點，這個粘結點會產生很強的電場，成為微波能的聚集點（“熱點”），這些聚集起來的能量被傳送到水果中天然存在的鹽類物質，如鈉離子，鉀離子等，從而產生等離子體。

研究者們用熱成象技術記錄下這個點產生的極端高溫。在此粘合點上，強大的能量在此產生巨大的電磁場，引導葡萄內部電解質遷移，進而在高溫下形成等離子體噴射空中。

水是這項試驗中的一個關鍵因素。微波加熱時，由於水的介電常數較大，即微波的吸收率很小，可以捕獲大量的微波。這兩個水球就像一個陷阱一樣，形成了共振腔，把各自封閉的微波相交。一般來說，這就是金屬奈米結構所能完成的任務。葡萄中的鉀、鈉元素被電離，形成高溫等離子體。

為證實等離子體諧振腔的形成與葡萄的其它內部成分和脈絡無關，研究人員在純淨水中製備了兩個類似葡萄的凝膠水珠，用氯化鈉溶液短暫浸泡後放入微波爐中，果然也發生了“爆炸”。

但是科學家們仍然無法理解，為什麼在兩瓣葡萄之間會莫名其妙的不斷髮生碰撞，因為它們是噴射等離子體的。這些都包括了光波對奈米級的影響規律，看起來要徹底解決這個難題還需要一定的時間。

不只是葡萄

不僅僅是葡萄，聖女果、藍莓切開後並排放置並放入微波爐加熱的結果都出現火花。但像西紅柿這種大小的東西卻沒有這種現象。

人們應該知道，微波爐是用它內部的磁控管，把電能轉化為微波，以2450 MHZ/s的頻率穿透食物，當微波被食物吸收後，食物中的極性分子（如水、脂肪、蛋白質、糖等）就會以24萬5千次/秒的速度發生振動，使食物中的分子相互碰撞，產生大量的摩擦熱，微波爐就是利用這種摩擦熱，由食物分子本身產生，裡外同時對食物進行快速加熱。

因此，微波爐裡的食物不像通常那樣由外到內加熱，而是由內加熱。蛋不能用微波爐加熱，也是因為當把蛋放入微波爐加熱時，蛋內的蛋黃會先熱起來，這些熱量一時來不及從蛋表面的小洞中跑出來，蛋殼內的空氣也在膨脹，雞蛋內的壓力變得很大，所以會爆炸。

由於微波爐的加熱原理，葡萄和水珠分散的熱點也出現在交界處和兩個物體的內部中心，物體太大，能量不能迅速傳遞。

厄巴納-香檳大學的三位物理系教授排除了表面電導和內部結構等因素，總結出微波爐叮爆什麼東西：球狀，主要是水，不能太大，距離足夠近。

因此，使用醋栗，黑莓，甚至鵪鶉蛋都能達到同樣的效果，只要是內含足夠的水份和電解質，並且大小不要太大，

這個實驗的意義也很大，它是從葡萄等離子體中獲得的靈感，利用水來探索微波頻段獨特的共振幾何結構，將來可能會有被動全向無線天線、超解析度微波成像等應用。

假如科學家們能夠弄清楚為什麼噴射等離子體時兩瓣葡萄會莫名其妙地不斷碰撞，以及理清光波對奈米級的影響規律，那就更有意義了！

在結束的時候提醒一下，大家用微波爐加熱水果一定要注意，除此之外，微波爐忌熱油炸食品，高溫會使油濺出來，忌用普通的塑膠容器，易變形，忌加熱封閉的食品，易發生爆裂

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