為什么鞋帶總是會自己散開

為什么鞋帶總是會自己散開？在生活里，很多人可能都產(chǎn)生過這種疑問。明明穿鞋子的時候系得牢牢的，可在操場上跑了幾圈，或者只是日常行走，它卻會在我們不經(jīng)意的時候散開。疑惑歸疑惑，不過大家都不會太過在意，畢竟這只是一件很小的事情。奧萊利是加州大學(xué)伯克利分校機械工程系的教授。他也遇到了這個困擾了我們大多數(shù)人的問題：我的鞋帶老是散開，我一直不理解為什么會這樣。不過，奧萊利卻沒有像普通人一樣一笑而過，他跟這種現(xiàn)象較了真。奧萊利和他的同事克里斯托弗、克里斯丁一起努力，想要了解鞋帶不斷散開背后的機理。我們從同事那兒借了個高速運鏡。奧萊利說道，該研究的共同作者克里斯丁穿著跑鞋在跑步機上跑，由慢速鏡頭記錄這一切，你可以清晰地看見鞋帶散開的完整過程。根據(jù)結(jié)果來看，當(dāng)你的腳碰到地面時，系好的結(jié)需要很大的力，有時甚至是重力的7倍才能分解了結(jié)。同時，鞋帶隨著你的步伐一起拍打搖晃，又增添了額外的力。這些力結(jié)合起來，鞋帶就很輕松在散了。研究員也用不同的打結(jié)方式把鞋帶系在鐘擺上來系統(tǒng)化測試哪些結(jié)更結(jié)實，哪些結(jié)很弱。有些結(jié)雖然相比其他更結(jié)實，但最后所有的結(jié)還是散了。不過，科學(xué)家越了解物理系統(tǒng)，數(shù)學(xué)模型就會越做越好，他們建模新東西時也能獲得更多。也許有朝一日，只有我們讓這個結(jié)自己散開它才會散開。奧萊利強調(diào)這只是開始，并不是結(jié)局。為什么結(jié)總是散，究竟是什么使一個結(jié)實的結(jié)變得不結(jié)實，這一點還沒搞明白。而且關(guān)于結(jié)的更廣泛的物理力學(xué)，還有當(dāng)你對它施加不同大小的力時它會變成什么樣子，這些其實都還是謎。表面上看，理解結(jié)似乎沒什么大問題，畢竟人可以總是穿一腳蹬。當(dāng)然，結(jié)還有更廣泛的應(yīng)用。當(dāng)你說到‘結(jié)’結(jié)構(gòu)時，如果你能理解鞋帶，那你就可以把它的原理應(yīng)用在其他方面，比如DNA等微觀結(jié)構(gòu)。克里斯丁稱，這是理解為什么某種‘結(jié)’要比其他‘結(jié)’更結(jié)實的第一步，但沒人真正理解過。同樣，結(jié)除了用在鞋帶上還用在了很多地方，如果應(yīng)用不當(dāng)那么會導(dǎo)致十分嚴(yán)重的后果。航行時的帆、劇院椽子上掛著的燈……一個沒有扎緊的‘結(jié)’很可能會奪走一條鮮活的生命，要知道，這絕不是危言聳聽。知道力是怎樣作用于一個‘結(jié)’對外科手術(shù)縫合來說很重要。奧萊利說。醫(yī)生和研究員測試縫合很多次，他們打好一個結(jié)，再用辦法把它散開，就是想看看什么樣的線和什么樣的結(jié)能夠結(jié)合很好并且持續(xù)很久。目前，奧萊利和同事們關(guān)于鞋帶散開的研究結(jié)果已發(fā)表在《皇家學(xué)會報告A》上。奧萊利說：一開始有很多人不理解我們的研究，覺得這很無聊。我想說的是，在科學(xué)上，從來沒有無聊的事情，因為每一件看似簡單的事情背后，都隱藏著我們看不見的玄妙。如果能把它們研究出來，會對我們的生活產(chǎn)生很大的影響。
郭緯插圖

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