該研究有望改善外科結(jié)和纖維

　　研究人員對(duì)不同類型的繩結(jié)進(jìn)行了分析。圖片來源：Christopher Daily-Diamond

　　Oliver O’Reilly在教女兒系鞋帶時(shí)突然意識(shí)到了什么：他不知道鞋帶為什么會(huì)突然松開。而當(dāng)他去尋找這個(gè)問題的答案時(shí)，很明顯，誰也不知道其中的奧秘。

　　因此作為美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的一名機(jī)械工程師，O’Reilly說服了自己的兩名同事幫助他來尋找問題的答案。最后他們發(fā)現(xiàn)，正是作用在鞋帶結(jié)頭上的力的結(jié)合造成了一次突然發(fā)生的失控的潰敗。

　　科學(xué)家在4月11日出版的英國《皇家學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)A卷》上報(bào)告了這一研究成果。

　　科學(xué)家之前預(yù)測(cè)，鞋帶結(jié)頭通常會(huì)慢慢松開。但他們的慢動(dòng)作鏡頭——聚焦在跑步機(jī)上奔跑的一名跑步者的鞋帶——顯示，在一兩步之內(nèi)，鞋帶結(jié)頭很快就松開了。

　　為了搞清其中的原因，O’Reilly和他的同事利用安置在鞋舌頭上的一臺(tái)加速計(jì)測(cè)量了作用在一個(gè)鞋帶結(jié)頭上的力的情況。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)行走時(shí)，對(duì)一根鞋帶的聯(lián)合沖擊和加速度總計(jì)高達(dá)7個(gè)重力加速度，這大約相當(dāng)于阿波羅號(hào)宇宙飛船重返地球大氣層時(shí)承受的重力加速度。

　　更進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，只是單純的上下跺腳還不足以使鞋帶結(jié)頭松開；抑或只是來回?cái)[動(dòng)也是如此。而只有兩股力量交錯(cuò)作用才能夠使鞋帶結(jié)頭松開——隨著力量方向的變化持續(xù)拉扯著鞋帶，這種重復(fù)的沖擊最終導(dǎo)致鞋帶結(jié)頭松開。

　　賓夕法尼亞州匹茨堡市卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)機(jī)械工程師Khalid Jawed表示，對(duì)于鞋帶結(jié)頭為什么會(huì)松開的興趣并不僅僅是單純的學(xué)術(shù)問題。

　　Jawed說，鞋帶結(jié)頭是最簡單類型的繩結(jié)，被稱為三葉形紐結(jié)。而最常用的繩結(jié)通常也都是三葉形紐結(jié)的結(jié)合。他說：“如果我們搞清了簡單的繩結(jié)如何工作以及松開，那么我們便能夠理解更復(fù)雜的繩結(jié)?！?/p>

　　科學(xué)家指出，這項(xiàng)研究成果可能有助于創(chuàng)造更好的外科醫(yī)生繩結(jié)和更強(qiáng)壯的纖維，甚至解開深海光纜為什么會(huì)變得糾結(jié)和斷裂的謎團(tuán)。它還可以幫助電腦動(dòng)畫師改善對(duì)頭發(fā)運(yùn)動(dòng)的模仿，因?yàn)轭^發(fā)的運(yùn)動(dòng)和扭曲類似于鞋帶和繩結(jié)的運(yùn)動(dòng)。

　　O’Reilly鼓勵(lì)人們?cè)谙乱淮巫呗坊蚺懿綍r(shí)觀察自己的鞋帶。他們可以把一只鞋系成祖母結(jié)，而另一只鞋則系上方形結(jié)，然后看看他們的鞋帶會(huì)如何表現(xiàn)。但人們?cè)谧呗窌r(shí)一定要小心：誰也不想摔跟頭不是？