該研究有望改善外科結(jié)和纖維

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

　　Oliver O’Reilly在教女兒系鞋帶時突然意識到了什么：他不知道鞋帶為什么會突然松開。而當(dāng)他去尋找這個問題的答案時，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)會學(xué)報A卷》上報告了這一研究成果。

　　科學(xué)家之前預(yù)測，鞋帶結(jié)頭通常會慢慢松開。但他們的慢動作鏡頭——聚焦在跑步機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加速計測量了作用在一個鞋帶結(jié)頭上的力的情況。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)行走時，對一根鞋帶的聯(lián)合沖擊和加速度總計高達7個重力加速度，這大約相當(dāng)于阿波羅號宇宙飛船重返地球大氣層時承受的重力加速度。

　　更進一步的實驗表明，只是單純的上下跺腳還不足以使鞋帶結(jié)頭松開；抑或只是來回擺動也是如此。而只有兩股力量交錯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)機械工程師Khalid Jawed表示，對于鞋帶結(jié)頭為什么會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)。”

　　科學(xué)家指出，這項研究成果可能有助于創(chuàng)造更好的外科醫(yī)生繩結(jié)和更強壯的纖維，甚至解開深海光纜為什么會變得糾結(jié)和斷裂的謎團。它還可以幫助電腦動畫師改善對頭發(fā)運動的模仿，因為頭發(fā)的運動和扭曲類似于鞋帶和繩結(jié)的運動。

　　O’Reilly鼓勵人們在下一次走路或跑步時觀察自己的鞋帶。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如何表現(xiàn)。但人們在走路時一定要小心：誰也不想摔跟頭不是？