考考你,到底是先有耳机还是先有手机?
答案当然是耳机!
世界上最早的且有记载的耳机诞生于1881年,由一个支架、接收器和听筒组成,像是一个大型的听诊器,供电话接线员使用。他们将耳机架在脖子上,听筒罩住耳朵,接收器对准嘴巴,与客户进行交流。
问世之初的耳机虽然重是重了点,但好歹开了耳机的先河。耳机也被权威机构评选为"世界上最伟大的100个发明之一",发展到今天,俨然成了不可替代的必需品。
然而,烦恼也接踵而来。耳机固然方便,但你发现没,耳机线总是爱缠绕在一起!
放进口袋或者包包里之前是这样的:
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再次取出来时是这样的:
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明明好好的,中间也没有动过它,为何就会自我打结了呢?
其实,这个问题不仅是你,科学家也注意到了。
近年来,耳机线自我缠绕问题引起了数学家和物理学家的思考,经过研究,他们发现,对于耳机线打结有好多种有趣的解答。
之所以耳机线会自行打结,主要是由于:
1.耳机线的长度
耳机线打结与通常和数学中的纽结理论(琼斯多项式)息息相关。研究人员发现,当绳子的长度达到46~150厘米时,最容易出现打结现象。
当绳子小于46厘米时,绳子几乎永远不会自己打结。超过150厘米之后,打结的概率同样不大。
而耳机线的长度基本上处于100-140厘米之间,这恰恰佐证了耳机线容易打结的说法。
绳子(耳机线)打结可不是一个简单的问题,数学家们为此还开创了一个拓扑学的分支学科,叫做纽结理论,用来研究纽结的数学特性。
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纽结的数学定义是处在三维空间里的任何简单封闭曲线。在很长的一段时间内,纽结理论都被认为是一种有些高深莫测的数学分支。
2.耳机线的材质
如果将耳机线剖开,就会发现内部都是热塑弹性材料制作而成的金属丝,这样的材料在长宽比例完全失衡的情况下,往往容易弯曲。
而这种又细又软的材质加剧了自我缠绕的可能性。
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这跟绳子打结是一样的道理。长而柔软的绳子在自然状态下会自发形成许多不同的构型:或许是一条整整齐齐的直线,或许是绳子的一端弯曲并与中段交叉。
而在实际情况下,后一种情况占了大多数:绳子总是倾向于自我缠绕,最终结成一团。在这些随机的构型中,基本没有不成团的,所以这些绳子最后基本都会变成一团乱麻。一旦打结,从能量上来说就不太可能自动解开了。因此,绳子的结只会越来越多。
3.耳机的结构
耳机上面有两个分叉,分叉出来的线也会因为金属丝受力不平衡而导致相互纠缠,这样一来就等于三条线都会彼此“纠缠不休”。
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再加上两个耳塞比较重,而耳机线相对较轻,是典型的头重脚轻状态,这种状态是一种不平衡的状态,为耳机线自我缠绕提供了前提条件。
4.熵增定律
耳机放入口袋或者包包之后,在人们的各种运动的加持下,细而软的耳机线为了自我保持一种固定状态,特别容易相互折叠、穿插、趋向混乱,最终自我缠绕,从而增加摩擦力,抵消外力的影响。
一般情况下,个人的运动量越大,耳机线的结构稳定性越容易受到影响,因此它不得不加强缠绕,甚至出现好几个死结。
这也符合熵增定律。
所谓熵增定律就是指:任何一个系统,在无外力维持的情况下,都会趋于无序和混乱,且不可逆。
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比如:杯子里的茶会越来越凉,水只能从高处往低处流,落地的树叶不会变成树,我们的手机会越来越卡,衣服会越来越旧。之所以会如此,就是因为熵增在不断增加,在没有外界输送能量的情况下,总混乱度会越来越大。
尽管耳机线自我打结是客观存在,但也还有有一些办法可以预防的。比如:
1. 选择质地比较硬的耳机线;
2. 把耳机装在小盒子或者小袋子里,减少耳机线的运动空间;
3. 用皮筋或者金属线进行捆扎固定;
4. 有序折叠好的耳机线用夹子夹起来;
5. 借助手指用8字缠绕法做无道具固定……
其实,我想到了另一个极为有效的办法,聪明的你想到了吗?欢迎留言区告诉我!
我是科学奶爸,咱下期见。
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