科学&哲学视角：为什么柠檬是酸的？

但，为什么柠檬是酸的呢？

亚里士多德在解释万物的时候会把为什么这个问题拆分成四个回答方向。

第一个是物质层面，讲究的是哪些物质构成了这个现象。

那是什么东西构成了酸味呢？在柠檬里面，就是柠檬酸（citric acid），这类酸在柠檬的家族里很常见。柠檬的兄弟姐妹，包括橘子、柚子、橙子、葡萄、青柠，都是柑橘类水果（citrus fruit），他们有一个共同点，就是都有柠檬酸。除了柠檬酸，这些水果里面还可能有果酸（tartaric acid）和苹果酸（malic acid）。你可能觉得橘子和葡萄是甜的，但是这只是因为它们的酸含量没有盖过他们的糖分。柠檬和青柠就是典型的酸含量大于糖含量的水果。不仅如此，柠檬是果糖含量最低的水果之一，所以吃起来特别酸，酸得很明显。

我们都知道 PH 值是用来衡量物质的酸碱性的，柠檬酸的酸性可以达到 PH 2 左右，基本和稀盐酸和稀硫酸差不多。

第二个是形态层面，我们需要解答酸的形态是什么，酸是什么样的。

所以酸是什么呢？ 我们常说的酸在英语里面有两种说法，第一种是 sour，第二种是 acidic。它们都是酸的意思，只不过 sour 是一种味觉，是吃起来很酸的感觉，比如喝醋和吃柠檬。Acidic 是指化学层面的酸，对应 PH 值低于 7 的物质。当然，它们说实话是差不多的，因为 acidic 的物质尝起来就是酸的（sour）。强酸不能喝噢，它们有很强的腐蚀性。

那像不能喝的酸，我们是怎么知道它们尝起来是酸的呢？这是因为酸里头的酸性是取决于有多少氢离子在水中游荡，越多氢离子它就越酸。我们知道一个原子是原子核加上电子，那么离子就是一个原子丢掉了或者得到了电子。氢离子就是丢掉了一个电子的原子，只剩下一个孤零零的质子（proton）。

这个氢离子直接决定了一个东西有多酸，所以我们也可以说质子直接决定了一个东西有多酸。

在柠檬以及其他柑橘类水果的液泡里面，有大量氢离子，所以它们就是很酸很酸的啦。

第三个是因果层面，事情的发生总有造成这件事情的原因。

那么，是什么造成了我们能尝出来酸味？

我们的味蕾和味觉神经对于阳离子的反应是主要原因。我们刚才提到的氢离子是一种阳离子（cation），阳离子会造成细胞膜的去极化反应（membrane depolarizaion），意思就是因为阳离子进入细胞膜，让细胞从带负电变成带正电，而这个电荷的改变就会造成味觉神经开始工作。氢离子产生的刺激会激发负责“酸”这个概念的神经。

所以，这也解释了为什么氢离子越多，尝起来就越酸。

第四个是目的层面，事情发展成现在这个样子，总是有一个目的的。

这个是亚里士多德最著名的思考方式之一，也就是目的式思考。他甚至会用目的去定义一个东西。

比如一把刀就是用来切的，一支笔就是用来写的。很多人觉得进化论直接反驳了亚里士多德的观点，但是其实进化也是有其目的的。

我们知道水果之所以是甜的，是因为可以吸引动物把他们吃掉然后把水果里的种子传播到其他地方，这样就有新的植物可以长出来，植物就可以生生不息地繁衍下去了。

但是，柠檬是酸的，而且非常非常酸。

所以，柠檬这么酸，图啥呢？

这里有一个很有意思的点——柠檬不是进化出来的，柠檬是由人类选择性地一直种植并且普及到我们的文化当中的。

图源：Wikipedia

所有柑橘类水果都是来自于三种始祖级柑橘：橘（Mandarin）、柚（Pomelos）、柑（Citron）

这个 Mandarin 特别有意思，大家都知道咱们中国的普通话就叫做 Mandarin，那为什么 Mandarin 也可以是橘子呢？

这是因为 Mandarin 的词根是来自于日耳曼语系中的 Mandarin Apfelsine，而 Apfelsine 的直译是 Chinese Apple，中国苹果。

为啥中国苹果是橘子呢？这还真是这么回事，因为在公元前 2200 年左右，也就是夏朝的时候，橘子和柚子被作为贡品送给大禹，我们知道大禹就是夏朝的皇帝嘛。很明显大禹很喜欢这些水果，于是就种开来了…… 如今，柑橘类水果是世界上种植量最多的水果。

所以如果柠檬被丢到自然界里面来一次完全自然选择，那可能不一定能活到今天。毕竟人和动物都不喜欢吃酸的……

等等， 动物真的不喜欢吃酸的吗？

其实很多鸟类和灵长类动物还是会吃这些柑橘类水果的，不是说因为它们是酸的，而是因为柠檬和其他柑橘类水果里有大量的维生素 C，确保了这些动物的生存。所以久而久之，喜欢吃柑橘类水果的动物反而容易生存下来，他们的生存也保证了柑橘类水果的繁衍。

而且，如果一个水果太甜的话，其实不利于它的传播。这是因为太甜，糖分太多有可能加快虫子和微生物消化水果的速度，也就是很容易腐烂，腐烂的话就不利于大范围的传播了。植物需要可以远距离移动的动物把自己的水果吃掉，才能起到大范围传播的目的。如果一个水果有酸性的话，那么就可以非常理想地抵御虫子和微生物的干扰，从而等待被大型动物吃掉。

所以，下次你看到柠檬的时候，你就知道它为什么那么酸了。

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参考资料

[1] "The Genetic Reasons Why Citrus Fruits Taste So Sour" https://www.insidescience.org/news/genetic-reasons-why-citrus-fruits-taste-so-sour

[2] "What is the difference between sour and acidic?" https://wikidiff.com/sour/acidic

[3] "Why Are Lemons Sour?" https://wonderopolis.org/wonder/why-are-lemons-sour

[4] "Sourness" https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/sourness

[5] "Mandarin orange" https://en.wikipedia.org/wiki/Mandarin_orange#Etymology

[6] "Why are lemons and limes sour if the whole point of a fruit is to spread a plant’s seeds? Does this imply that sweetness is the preferred taste in nature?" https://www.quora.com/Why-are-lemons-and-limes-sour-if-the-whole-point-of-a-fruit-is-to-spread-a-plant-s-seeds-Does-this-imply-that-sweetness-is-the-preferred-taste-in-nature

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