難倒科學界:為何義大利麵無法徒手掰成兩段?

繼科學家發現我們無法擰出兩片平均的奧利奧後,今天再給大家科普一個困擾了科學界多年的難題:兩手握住義大利面,如何才能將面掰成兩截?

這聽起來操作再簡單不過了,怎麼會失敗呢?如果你不信,可以拿出你家的義大利面試試……最終你很可能會獲得的是3截或者更多截面條。

連著名物理學家、諾貝爾獎獲得者理查德·費曼都拒絕不了『面條挑戰』的吸引力。

費曼曾經花費了大半個晚上和長義大利麵較勁,一邊掰折義大利面一邊思考如何用理論解釋『面條不會斷成兩節』這一特性。

直到 2005 年,費曼的『廚房實驗』才有了新進展:一些法國物理學家們提出了一個理論以解釋義大利面——或者任何其它細長條狀物體——彎曲時的作用力。

在義大利面條的兩端均勻地施加壓力,他會彎曲到臨界點。

在斷裂的瞬間,面條會迅速反彈,並從彎曲狀態變直。

由於慣性,它們將朝相反方向彎曲。

它會形成波浪狀的振動,這兩段義大利面會再次斷裂。

也就是說,初始的斷裂觸發『反彈效應』和『彎曲波』,使斷裂像雪崩一樣接連不斷。

他們這一理論獲得了 2006 年的搞笑諾貝爾獎,並且似乎能夠被用來解釋費曼的義大利面謎題。

但是他們還是留下了一個問題:義大利面到底能不能被強行折成兩段呢?

2018年,來自康奈爾大學和MIT的兩位博士經過研究給出了肯定答案,那就是利用『扭曲』和『淬滅』,也就是向面條施加一個扭轉的力。

他們設計了一個機械裝置,一端可以旋轉義大利面,另一端可以來回滑動,從而控制面條的彎曲程度。

同時還使用了一臺照相機以最高100萬幀每秒的速度來記錄義大利面的斷裂過程。

就這樣,經歷了上百次的實驗,研究人員們發現如果先將義大利面扭曲270度,然後再慢慢地彎折面條就可以折成兩段了。

就這樣,經歷了上百次的實驗,研究人員們發現如果先將義大利面扭曲270度,然後再慢慢地彎折面條就可以折成兩段了。

在扭轉義大利麵後,面條會希望先返回到平展的狀態,於是產生一種扭轉波也就是所謂的『彎曲波』。

它的傳播速度要比回彈波的速度更快,這釋放了一部分的能量,所以也就阻止了後續斷裂的發生,這種現象被稱為『反扭轉效應』。

雖然聽起來這是一個沒什麼用的實驗,不過這卻解釋了在我們身邊發生的十分有趣的事情之一。

而且此項發現有助於理解諸如建築物中的鋼條等類似材料在何種條件下會在壓力作用下發生斷裂。

也算是為人類的知識庫做出了貢獻吧。