难倒科学界:为何意大利面无法徒手掰成两段?

继科学家发现我们无法拧出两片平均的奥利奥后,今天再给大家科普一个困扰了科学界多年的难题:两手握住意大利面,如何才能将面掰成两截?


这听起来操作再简单不过了,怎么会失败呢?如果你不信,可以拿出你家的意大利面试试……最终你很可能会获得的是3截或者更多截面条。


连著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼都拒绝不了“面条挑战”的吸引力。


费曼曾经花费了大半个晚上和长意面较劲,一边掰着意大利面一边思考如何用理论解释“面条不会断成两节”这一特性。


难倒科学界:为何意大利面无法徒手掰成两段?


直到 2005 年,费曼的“厨房实验”才有了新进展:一些法国物理学家们提出了一个理论以解释意大利面——或者任何其它细长条状物体——弯曲时的作用力


在意大利面条的两端均匀地施加压力,他会弯曲到临界点。在断裂的瞬间,面条会迅速反弹,并从弯曲状态变直。


由于惯性,它们将朝相反方向弯曲。它会形成波浪状的振动,这两段意大利面会再次断裂。


也就是说,初始的断裂触发“反弹效应”“弯曲波”,使断裂像雪崩一样接连不断。


他们这一理论获得了成功 2006 年的搞笑诺贝尔奖,并且似乎能够被用来解释费曼的意大利面谜题。


难倒科学界:为何意大利面无法徒手掰成两段?


但是他们还是留下了一个问题:意大利面到底能不能被强行折成两段呢?


2018年,来自康奈尔大学和MIT的两位博士经过研究给出了肯定答案,那就是利用“扭曲”和“淬灭”,也就是向面条施加一个扭转的力。


他们设计了一个机械装置,一端可以旋转意大利面,另一端可以来回滑动,从而控制面条的弯曲程度。


同时还使用了一台照相机以最高100万帧每秒的速度来记录意大利面的断裂过程。


难倒科学界:为何意大利面无法徒手掰成两段?


就这样,经历了上百次的实验,研究人员们发现如果先将意大利面扭曲270度,然后再慢慢地弯折面条就可以折成两段了。


就这样,经历了上百次的实验,研究人员们发现如果先将意大利面扭曲270度,然后再慢慢地弯折面条就可以折成两段了。


难倒科学界:为何意大利面无法徒手掰成两段?


在扭转意面后,面条会希望先返回到平展的状态,于是产生一种扭转波也就是所谓的“弯曲波”


它的传播速度要比回弹波的速度更快,这释放了一部分的能量,所以也就阻止了后续断裂的发生,这种现象被称为“反扭转效应”


难倒科学界:为何意大利面无法徒手掰成两段?


虽然听起来这是一个没什么用的实验,不过这却解释了在我们身边发生得十分有趣的事情之一。


而且此项发现有助于理解诸如建筑物中的钢条等类似材料在何种条件下会在压力作用下发生断裂。也算是为人类的知识库做出了贡献吧。

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