美國賓州大學物理學家發現，巧妙運用流體力學原理，能以更少的咖啡豆沖泡出風味濃郁的手沖咖啡。研究顯示，使用長頸壺並從適當高度注水，可提升萃取效率，既省豆又美味。這項發現源於氣候變遷推高阿拉比卡（Arabica）咖啡豆價格，促使科學家探索節約之道。

據《每日科技網》（scitechdaily）報導，研究刊於《流體物理學》（Physics of Fluids）期刊，賓大文理學院助理教授馬蒂森（Arnold Mathijssen）帶領團隊，結合流體力學與顆粒行為研究，優化咖啡沖泡。他們發現，長頸壺注水的平穩「層流」（laminar flow）能有效攪動咖啡粉，提升風味萃取。

為觀察沖泡細節，團隊以透明矽膠顆粒模擬咖啡粉，置於玻璃濾杯中，搭配雷射光片與高速攝影機，捕捉水流動態。結果顯示，水流引發的「微型雪崩」使顆粒翻滾，增加水與咖啡粉接觸。研究生帕克（Ernest Park）指出，一般水壺難以控制水流方向，無法比擬長頸壺的精準效果。

注水高度也至關重要。研究生楊（Margot Young）解釋，從適當高度注入的水流能增強混合，但過高則因水柱碎裂帶入空氣，反降低效率。團隊以真實咖啡粉驗證，測量總溶解固體（TDS）萃取率，發現慢速注水搭配雪崩效應，能精準調控濃度。粗水流需較高注水點，細水流則因時間拉長，萃取穩定。

這項研究不僅關乎咖啡，更揭示廣泛物理原理。馬蒂森表示，咖啡成為探索流體動力學的絕佳模型。楊補充，此現象類似瀑布侵蝕岩石，馬蒂森則指出，廢水處理與水過濾系統亦受用此理。實驗室其他計畫，如帕克研發磁場清除醫療器材生物膜，與楊研究肺部纖毛渦流，皆與此相呼應。

與此同時，楊則在研究超高速的生物流體現象，運用與咖啡實驗相同的高速攝影設置，來探討微小的肺部纖毛（lung cilia）如何透過產生渦流（vortices）來有效清除吸入的病原體。

馬蒂森總結道：「研究的起點可以很貼近生活，就像一杯咖啡。但透過深入探究，最終卻可能揭示出那些在環境、工業甚至生物醫學等更大尺度上都至關重要的基本運作機制。」