中科院物理所微信公众号消息， 在下图中，一小杯热浓缩咖啡被倒进了一杯加热过的牛奶。一开始，它们的混合看起来相当混乱。然而，静静等待一会儿，神奇的事情发生了：玻璃杯中出现了整齐的分层。

一位退休的工程师Bob Fankhauser自己在家也无意中做出了这种整齐分层的咖啡，他很好奇：这些分层到底是怎么产生的？

想把两种彼此混溶、密度也没差太多的液体做出漂亮的分层效果，这并不容易。而“分层拿铁”的制作步骤竟然只需要简单地往里一倒，这确实显得不寻常。

（从混乱到整齐分层的过程）

带着他的问题，这位老工程师把他的咖啡照片发给了Howard Stone，这是一位搞流体研究的工程师。后者对此也颇有兴趣，于是——他带领学生做了实验，然后还写了论文，然后还发表在《自然•通讯》上了。

那么到底是因为什么呢？其实这是一种名叫双扩散对流（double-diffusive convection）的现象。简单说，拿铁咖啡会分层是由两个不同的密度因素决定的：①牛奶和咖啡的密度差异；②热液体冷却降温造成的密度变化。

下面来具体讲一下。首先，热牛奶和热浓缩咖啡具有不同的密度：牛奶的密度要大一些。所以，当咖啡以一定速度倒入牛奶时，会产生一个密度的梯度变化：最底层还有一些未接触到咖啡的牛奶，中间是一系列不同程度混合的牛奶咖啡，咖啡含量最高的部分漂在上面。

一开始，这堆密度渐变的液体没有明显的分层，而分层出现在它们在室温下逐渐冷却的过程中。这是因为第二个影响密度的因素：温度开始发挥作用了。在靠近杯壁的地方，液体冷却得最快，冷却会让这里的液体密度稍微增加，于是它就会往下沉。

如果整杯液体都是均匀的，那么下沉应该会沉到杯底，但是这杯拿铁并非如此：因为之前咖啡和牛奶的不完全混合，它从上到下的密度是逐渐增大的。所以，当冷却的外侧液体向下沉了一小段之后，就会被下面密度更大的部分挡住，不再下沉，而是转向水平方向流动。于是，在这杯慢慢冷却的拿铁当中，就出现了分层的对流（见下图）。对流使得层内的液体得以混合，而层之间则不混在一起，于是我们就看到了比较清晰的分层。

（液体的密度梯度和它们产生的分层对流（右侧），这里其实用的不是咖啡牛奶，而是进行模拟实验用的水和密度较高的盐水）

这些对流过程中产生的分层相当稳定，至少可以维持几十分钟时间。如果咖啡还热着，即使轻轻搅拌一下，分层也还能恢复。不过，一旦冷却到室温，温度变化引发的对流不复存在，这些分层就不会再恢复了。

这是一个任何人都可以尝试的实验：只要你有热咖啡和热牛奶。具体的分层效果取决于你所用的杯子、倒入咖啡的速度、温度、咖啡和牛奶的比例等等，不过原论文并没有给出一个简单的倒咖啡教程。这种分层拿铁在味道上并没有多少优势（如果你不想喝到最后只剩牛奶的话，还是得把它们全搅到一起），不过视觉上确实还是挺有意思的。

原标题：“分层拿铁”是怎么做成的？

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