科學大討論 耳機線引發(fā)的科學大討論
發(fā)布時間:2020-03-29 來源: 短文摘抄 點擊:
有一天,一個熱情的科學愛好者提出了這樣的問題,一群充滿想象力和激情的科學家從各自領(lǐng)域出發(fā)提供了豐富多彩的回答。 問:為什么放在口袋里的耳機線很容易纏在一起?
答:甲這個問題可以從結(jié)構(gòu)學角度來解釋。耳機線為包裹著熱塑彈性材料的金屬絲,而且長寬比例極度失調(diào),導致了它極易被彎曲;而且,跟筆記本電源線不一樣,耳機線還很容易發(fā)生圍繞中軸(金屬絲)的扭轉(zhuǎn)。這造成耳機線在結(jié)構(gòu)上至少有三個維度(左右彎曲、前后彎曲和圍繞中軸的扭轉(zhuǎn))的不穩(wěn)定性。
很不幸的是,耳機的前端還必須分叉成兩股,以繞上你的脖子?梢源致哉J為,耳機線的每一次形狀變換,都牽扯一個9維向量(3條耳機線)的變化,十分復雜,它真是亂麻中的亂麻。
眾所周知,水往低處流,這是能量最小原理的體現(xiàn)。高處的水池一旦出現(xiàn)缺口,就是一個不穩(wěn)定狀態(tài),必須向穩(wěn)定狀態(tài)(低處)轉(zhuǎn)移。同樣道理,把耳機線不經(jīng)整理塞在口袋中后,它隨著身體晃動不斷地晃,還受到兩側(cè)布料的擠壓力和摩擦力,在復雜的力學環(huán)境下,它必須將自己“推向”某種穩(wěn)定狀態(tài),以克服各種外力的“打擾”。
那么,它如何追求穩(wěn)定呢?對,就是自身纏繞!這樣可以在不改變材料特性的情況下大幅增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。纏繞越緊密,強度通常就越高。就好像受潮的油條,可能兩股的時候還立得起來,吃掉其中一股就不行了。
于是,這個復雜的9維向量耳機線,不斷靠近它的終極目標:緊緊纏繞,以確保自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
這樣說起來,耳機線的纏繞實在是個科學宿命。但并不是沒有解決辦法。比如,用更粗更有韌性的線材,以加強自身強度(某些品牌的耳機線材用了尼龍網(wǎng)包覆,防纏繞效果很好);或者用更短的耳機線減少變化總量;或者事先整理好(一定程度上增強了結(jié)構(gòu)強度)才放入口袋;再或者,干脆自己亂纏一通,從概率的角度看,拿出來時也不見得會更亂到哪里去。
乙用流體力學來解釋這個問題吧,F(xiàn)實中的流體都是有粘性的,只是粘性大小不同而已(例如,菜油的粘性大于水)。均勻流動的粘性流體在受到外部干擾的時候會產(chǎn)生一定的紊亂,想象一下:一條均勻流動的河水,突然掉進一塊大石頭,河水就會受到干擾而產(chǎn)生旋渦、波浪等紊亂現(xiàn)象。
好了,想想我們的主角――耳機線:耳機線之間的摩擦碰撞,口袋對它的碰撞和摩擦,以及外界不斷的擠壓、揉搓、抖動……都構(gòu)成了流體運動的動力和對其的干擾。
所以,不難理解,即使是理得很順的耳機線,最后都會變成一堆亂麻。因為再均勻的流體,只要有粘性和干擾的存在,最后都會紊亂,更何況一開始我們的“流體”就不怎么均勻呢。
讓人頭痛的是,水流紊亂了,最后只要干擾去除,動力還在,自個也就理順了?墒嵌鷻C線不一樣啊。有些同學一抓狂,火氣上來了直接扯斷耳機線,這可不就是理順了。
丙人從衣袋里取出耳機線時,通常是很隨意地用兩指夾取出來,這會讓耳機線再次運動,加大打結(jié)的幾率。最后,當亂團團的耳機線放在眼前時,人們通常會直取端點,向外拉拽,試圖破除原有的多元混沌狀態(tài),讓弧度消失,殊不知此時耳機線均已多次穿越那些交疊的不規(guī)則圓環(huán),強行向外拉拽的后果只能是打結(jié)?傊,耳機線的糾纏是復雜力學過程和人類心理共同作用的一個結(jié)果。
丁最后,但并非最不精彩的神話學解釋:每副耳機里都住著一個小神仙,當你聽音樂的時候,小神仙就會跟著節(jié)拍翩翩起舞或者瘋狂扭動,這取決于你聽音樂的種類。當你休息了,音樂沒有了,小神仙覺得很寂寞,就順著線路來回亂跑,試圖找回剛剛的音樂。如果你聽的是《天鵝湖》,小神仙的步伐會慢一點,耳機的線也不會纏太多圈,如果你聽的是disco,那就慘了,準備花上兩個小時整理耳機線吧。
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