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審核專(zhuān)家：羅會(huì )仟 中國科學(xué)院物理研究所副研究員

某個(gè)美好的一天，當你突然心血來(lái)潮想從口袋里掏出耳機聽(tīng)聽(tīng)音樂(lè )時(shí)，不出意外總是會(huì )發(fā)現，耳機線(xiàn)不知道什么時(shí)候又纏在一起了！

同樣是線(xiàn)，電源線(xiàn)、數據線(xiàn)放在包里面，就很少打結，憑什么耳機線(xiàn)那么容易打結呢？莫非口袋里有個(gè)小妖精，天天蹲在你的口袋里等著(zhù)給耳機線(xiàn)打結？

什么把耳機線(xiàn)纏到了一起？來(lái)了解扭結理論

紐結，顧名思義就是一根首尾相接的打了結的繩子，其中可能有扭曲的交點(diǎn)。至于紐結理論（Knot theory） 是拓撲學(xué)的一個(gè)分支，研究紐結的拓撲學(xué)特性。在扭結理論中，素紐結（Prime knot）是指不能分解的非平凡紐結。

所有交叉數少于或等于7的素紐結。

每一種素紐結主要是用交叉數來(lái)標記，交叉數相同的素紐結可以用不同的下標進(jìn)一步分辨。

來(lái)源丨維基百科

紐結理論是個(gè)研究如何把若干個(gè)圓環(huán)嵌入到三維實(shí)歐氏空間中去的數學(xué)分支。它研究的對象必須是曲線(xiàn),而且是三維空間中的曲線(xiàn)，因此我們可以把耳機線(xiàn)打結的問(wèn)題歸到紐結理論中來(lái)。在紐結理論中，如果一個(gè)結可以在不分離兩個(gè)端點(diǎn)的情況下轉換成另一個(gè)結，則認為轉換前和轉換后的這兩個(gè)結是等價(jià)的。

早在2007年，物理學(xué)家道格拉斯·史密斯（Douglas E.Smith）與本科學(xué)生道林·雷默（Dorian Raymer）就已經(jīng)研究了把紐結理論應用于繩子打結的可行性，他們還因此獲得了搞笑諾貝爾獎的物理學(xué)獎。

實(shí)驗人員把不同長(cháng)度、軟硬的繩子裝在透明的盒子里，并用各種速度旋轉盒子，進(jìn)行了3415次實(shí)驗。

實(shí)驗發(fā)現，軟的繩子更容易打結——從我們的日常生活體驗中可以知道，軟的繩子，像毛線(xiàn)、針線(xiàn)這些，隨便捏一捏都能變成一團結。相比之下，電源線(xiàn)、數據線(xiàn)又粗又硬，就很難形成像耳機線(xiàn)那樣復雜的結。

實(shí)驗還發(fā)現，一根不到46厘米長(cháng)的繩子在被密封在一個(gè)旋轉的盒子里一段時(shí)間后，幾乎不會(huì )打結。但從46厘米增加到150厘米之間，結形成的概率會(huì )急劇上升。如果繩子的長(cháng)度超過(guò)這個(gè)長(cháng)度，打結的概率就基本穩定在了50%。

打結概率-繩子長(cháng)度(m)

來(lái)源丨sciencealert

不妨測量一下你的耳機線(xiàn)，你會(huì )發(fā)現它大概就是150厘米長(cháng)。從上圖可知，豎軸表示打結的概率，橫軸表示繩子長(cháng)度；140厘米就是1.4米，橫軸的1.4對應豎軸的0.4到0.5之間某個(gè)數，所以我們可以看出它“最少”有差不多50%的概率打結。為什么說(shuō)是“最少”呢？因為可以把耳機線(xiàn)當成是Y字形的繩子，其中有三條線(xiàn)，且兩端的耳機重量比耳機線(xiàn)重，容易把耳機線(xiàn)帶動(dòng)起來(lái)，進(jìn)一步增加了耳機線(xiàn)互相纏繞起來(lái)的幾率。

他們還發(fā)現，正方體箱體寬度增加一倍，打結概率略有增高，但減少箱子寬度的33%會(huì )使打結概率急劇降低。

最后，這里有一個(gè)示意圖，展示了一根線(xiàn)是如何開(kāi)始在一個(gè)旋轉的盒子里盤(pán)繞起來(lái)的。研究表明，繩的一端只需與另一端交叉兩次就能自發(fā)打結:

來(lái)源丨sciencealert

這下你大可放心了：這些結的形成確實(shí)是出于物理原因，而不是因為某種超自然力量。

如何避免耳機線(xiàn)纏繞？

從實(shí)驗中我們可以總結出以下結論：

1. 更柔韌的材料往往更容易打結。所以如果耳機線(xiàn)更硬，打結的幾率就能減少。

2. 耳機線(xiàn)翻滾得越多，越有可能被纏繞在一起，打結的可能性就越大。胸前的口袋通常比褲子口袋更小，因此把耳機放在胸前的口袋里可能比放在褲子口袋里更好。

3. 盒子越大，結就越多。所以，如果你把耳機放在小口袋里，而不是大袋子里，耳機線(xiàn)可能有更少打結的機會(huì )。

來(lái)源丨pixabay

于是，如果想讓耳機線(xiàn)不打結，大家可以試試以下三種方法：

1.捆綁耳機法：人為地先把耳機線(xiàn)整齊地纏繞起來(lái)，這樣它就不容易亂動(dòng)，也就不容易打起結來(lái)了。

2.露出機頭法：把耳機的兩端露出到褲兜外面，只要耳機頭不在線(xiàn)之間穿梭，光耳機線(xiàn)自己打圈是不會(huì )形成結的。

3.收納法：把耳機線(xiàn)放在一個(gè)專(zhuān)門(mén)用來(lái)裝耳機線(xiàn)的小盒子里。

耳機線(xiàn)打的結有可能自己解開(kāi)嗎？

答案是有，但當且僅當耳機在振動(dòng)中沿著(zhù)它打結的路徑原路返回。然而這個(gè)概率非常小，一般來(lái)說(shuō)，物體更傾向于從有序發(fā)展到無(wú)序。但要從無(wú)序回到有序，則通常需要付出能量的代價(jià)。

也就是說(shuō)，打結是比解結更穩定的結局，耳機線(xiàn)自然也就更傾向于“打結”這個(gè)結果了。

再看看另一個(gè)角度——耳機線(xiàn)的外皮通常由TPE材料（熱塑性彈性體）制成，這種材料富有彈性且硬度小，TPE的摩擦系數與接觸面積的大小無(wú)關(guān)，但它同時(shí)又和硬度有關(guān)，且與其硬度成反比，即當TPE硬度增加時(shí)，摩擦系數會(huì )減小。這意味著(zhù)當耳機線(xiàn)纏繞在一起時(shí)，由于摩擦力的存在，這些結就更難自發(fā)解開(kāi)了。

來(lái)源丨pixabay

現在，無(wú)線(xiàn)藍牙耳機漸漸成為了人們的新寵，既然沒(méi)有線(xiàn)，那也就不存在打結的煩惱了。

但是話(huà)說(shuō)回來(lái)，如果你發(fā)現你的耳機線(xiàn)打結了，在心情因此變得暴躁之前，為什么不趁機花點(diǎn)時(shí)間研究一下這些結呢？

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