天氣這么熱，再不收好這份挑西瓜絕技就來不及了
圖/《回憶中的瑪尼》電影
你記憶中的夏天是什么樣子的？
窗外蟬鳴陣陣，午后約三五好友在河邊捉魚，院子里晾滿了媽媽洗過的衣服，淡淡的皂莢粉味充斥鼻尖，晚飯后切開早已在水中浸泡半天的西瓜，絲絲涼意沁人心脾，記憶中的夏天，似乎從來沒有特別炎熱。
無論怎樣，每個人的童年都少不了西瓜的身影。聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織FAO公布的2018年數(shù)據(jù)顯示，中國的西瓜產(chǎn)量為6302.46萬噸，而出口量僅為4.29萬噸，出口量連生產(chǎn)量的1％都達不到。國家統(tǒng)計局專門就西瓜算了一筆賬：如果按一個西瓜10斤計算，中國人每年要吃掉160億個西瓜，也就是說，占世界人口20％的我們，吃掉了世界約70％的西瓜！
此等解暑利器，是我國土生土長的嗎？
并不是，西瓜的栽培歷史十分悠久，在古埃及，五六千年前已開始種植西瓜。與埃及相比，我國西瓜栽培的歷史要晚得多，文字記載始于五代時期的后漢高祖永福12年（公元947年），合陽縣令胡嶠曾記載由回紇引入西瓜，因來自西域，所以稱之為“西瓜”。
從南宋開始，就涌現(xiàn)出了一大批“吃瓜群眾”，他們紛紛吟詩詠贊西瓜：
“碧蔓凌霜臥軟沙，年來處處食西瓜”——南宋范成大
“西瓜足解渴，割裂青瑤膚”——元代方回
“拔出金佩刀，斫破碧玉瓶，千點紅櫻桃，一團黃水晶。下咽頓消煙火氣，人齒便有冰雪聲。”——南宋文天祥
“采得青門綠玉房，巧將猩血沁中央，結(jié)成唏日三危露，瀉出流霞九醞漿。”——明朝瞿佑
清初詞人陳維崧有一首《洞仙歌·西瓜》，更稱得上是古代詠西瓜詩詞中的精品：“嫩瓤涼瓠，正紅冰凝結(jié)。紺唾霞膏斗芳潔。傍銀床，牽動百尺寒泉?？~色映，恍助玉壺寒徹。”讀后令人饞涎欲滴。
就連文學(xué)界的著名“吃貨”汪曾祺都為西瓜折服：“西瓜以繩絡(luò)懸之井中，下午剖食，一刀下去，喀嚓有聲，涼氣四溢，連眼睛都是涼的。”
說這么多，有一個問題是這些詩人也逃不過的，那就是——
如何選出一顆質(zhì)地上乘、口感綿密、味美多汁的好瓜呢？
有的人第一反應(yīng)就是，讓老板切個小口，我嘗一下不就好了嗎？這樣操作沒毛病，前提是瓜多且好賣外加老板人足夠好。
大部分人采用祖先們傳下來的技巧：用手指敲一敲西瓜，聲音清脆的是不熟瓜，聲音沉悶的是熟瓜。
那么每次敲瓜前，你有沒有思考過，這里頭的挑瓜原理是什么呢？
要想成為合格的吃瓜群眾，首先得明白什么是成熟度。
口感綿密，咀嚼起來有細(xì)沙粒感，水分充足而又不失甜味，這些是大多數(shù)人關(guān)注的西瓜口感，著重點體現(xiàn)在甜度方面，即含糖量，普遍認(rèn)為可溶性糖高的西瓜成熟度高。
為什么敲擊西瓜會產(chǎn)生不同的聲音呢？
切開西瓜，我們可以發(fā)現(xiàn)里面有很多孔隙，西瓜中可溶性固形物占5.8~11.4%，濕基含水率為87.6~93.5%，西瓜的不同密度對應(yīng)固形物含量不同。通過計算，假設(shè)西瓜內(nèi)部為水溶液和氣體的混合物，那么半徑15cm、密度0.931g/cm的西瓜內(nèi)對應(yīng)氣泡半徑為6.16cm，證明西瓜中孔隙內(nèi)為氣體。
所以，氣泡是西瓜中的主要振動元。當(dāng)我們敲擊西瓜時，聲音來自西瓜內(nèi)部的氣泡共振。成熟度不同的西瓜，內(nèi)部的氣泡數(shù)量及分布也有所不同，氣泡振動時對周圍氣泡還會產(chǎn)生影響，呈現(xiàn)在我們耳中的就是或清脆或沉悶的聲音。
那么，聲音和西瓜成熟度之間有何聯(lián)系呢？
我們先來測評市面上一款名為“聽西瓜”的APP。將手機靠在西瓜上，敲擊西瓜，分析手機收集的聲音信號，它的判斷依據(jù)有兩種：
①分析頻域信號，通過頻率來確定西瓜成熟度；
②觀察時域信號，生西瓜的波形不規(guī)則衰減快，熟西瓜的波形上下對稱，衰減慢。
圖/“聽西瓜”APP
圖/作者
這款A(yù)PP的判斷思路是正確的，通過分析時域或頻域信號，根據(jù)頻率或波形辨別成熟度。但是判斷依據(jù)太過簡單粗暴，對波形的規(guī)則性、西瓜的成熟度、具體判斷原理定義不夠清晰，誤測的概率比較大。
是時候展示真正的技術(shù)了！
已知成熟度高的西瓜可溶性糖含量高，根據(jù)西瓜密度和質(zhì)量可以推測西瓜內(nèi)可溶性固形物和氣體的體積，建立成熟度和氣體體積之間的關(guān)系，而敲擊西瓜產(chǎn)生的聲音反應(yīng)了共振頻率，共振頻率和氣泡的數(shù)量及分布存在聯(lián)系。
也就是說，通過氣泡這個中間媒介，可以建立成熟度和共振頻率的關(guān)系！
成熟度←氣泡→共振頻率
根據(jù)觀察，西瓜中的氣泡與水溶液混為一體，類似于海水中的氣泡，通過氣泡半徑可以計算共振頻率，建立氣泡半徑和共振頻率之間的關(guān)系，從而將西瓜成熟度與共振頻率聯(lián)系。
為了得到確切聯(lián)系，我們對西瓜內(nèi)部振動模態(tài)進行仿真，將西瓜內(nèi)部的氣泡等效成大氣泡進行多次分割，使分割后的氣泡在西瓜的對稱軸上等間距分布，并計算每次分割后的共振頻率，隨著氣泡的分割次數(shù)增加，共振頻率趨向穩(wěn)定，最后得到氣泡半徑和共振頻率之間的關(guān)系。
圖/作者
根據(jù)食品檢測技術(shù)，成熟西瓜的頻率范圍為133 Hz ~160Hz，低于133Hz的為過熟瓜，高于160Hz為不熟瓜。
我們對16個西瓜進行驗證，采用糖度計測量西瓜汁的含糖量，并對基頻進行修正，除去個別不可用數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)：糖度低的瓜基頻高，而糖度高的瓜基頻低。
更詳細(xì)的挑瓜秘訣，讀者老爺們可以戳一下這里康康。
由此，我們證實共振頻率和成熟度之間可以通過西瓜內(nèi)部的氣泡建立聯(lián)系。根據(jù)挑瓜常識，聲音清脆的西瓜對應(yīng)高頻范圍，而這樣的西瓜成熟度低、不甜；聲音沉悶的西瓜對應(yīng)低頻范圍，成熟度高、較甜。
下次買瓜時，如果遇到質(zhì)疑敲瓜不靠譜而非要切開小口親驗的朋友，記得把這篇文章轉(zhuǎn)發(fā)給Ta！
（原標(biāo)題：天氣這么熱，再不收好這份挑西瓜絕技就來不及了）
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