【耳機廠家】纏繞耳機線里的科學小知識

相信用過有線耳機的童鞋都有過這樣的煩惱，從口袋里或包里拿出耳機要用時，耳機線總是纏成一團亂麻，從無例外。其實這個看起來簡單的現象背后有很多科學可以細說哦。

在生活中，我們可以發現，長而柔軟的繩子在自然狀態下會自發形成許多不同的構型：或許是一條整整齊齊的直線，或許是繩子的一端彎曲并與中段交叉。而在實際情況下，后一種情況占了大多數：繩子總是傾向于自我纏繞，最終結成一團。在這些隨機的構型中，基本沒有不成團的，所以這些繩子最后基本都會變成一團亂麻。一旦打結，從能量上來說就不太可能自動解開了。因此，繩子的結只會越來越多。

繩子打結和耳機纏繞的現象我們都可以用拓撲學的分支學科——紐結理論（knot theory）來解釋。按照數學上的術語來說，紐結理論是研究如何把若干個圓環嵌入到三維實歐氏空間中去的數學分支。它研究的對象必須是三維空間中的曲線。在兩維空間中，由于沒有足夠的維數，我們不可能把讓一根曲線自己和自己纏繞在一起打成結；而在四維或以上的空間中，由于維數太多，無論怎么樣的紐結都能夠很方便地被解開成沒有結的曲線。

2007年，物理學家道格拉斯·史密斯（Douglas Smith）和他當時的本科生道林·雷默（Dorian Raymer）決定用真正的繩子親手驗證一下紐結理論的可行性。在實驗中，他們把一條繩子放入盒子中，然后翻轉盒子10秒。隨后，雷默又改變繩子的長度、硬度、盒子大小、翻轉速度等參數，進行了約3000次重復實驗。

結果顯示，在大約50%的概率下，繩子會打一個結。而影響這一結果的主要因素之一是繩子的長度：長度小于1.5英尺（約46厘米）的繩子打結的情況較少；而隨著長度增加，打結的幾率也增大。然而這也有上限，當繩子的長度達到5英尺（約152厘米）時，它就會充斥整個盒子，在超過50%的情況下都不會打結。

雷默和史密斯還利用數學家們發明的瓊斯多項式將他們觀察到的紐結進行了分類。在每次翻轉之后，他們會拍下一張繩子的照片并把圖像數據輸入到一個電腦算法中對紐結進行分類。根據紐結理論，共有14種基本的紐結，它們都包含不多于7個交叉。雷默和史密斯在實驗過程中觀察到了全部14種紐結，并且還發現了更復雜的紐結，其中的一些帶有多達11個交叉。

研究者們最終建立了一個模型來解釋他們的觀察結果?？偟膩碚f，為了把繩子放進盒子里，就必須把繩子盤繞起來。此時繩子末端就會與繩子的某些節段平行。當盒子翻轉時，繩子末端就有可能落到平行節段的中間而形成交叉。經過多次交叉后，繩子末端基本上就會纏繞在繩子的某個節段上，從而形成不同的紐結。

解釋了這么多耳機線為什么纏繞的科學依據，其實我們最想知道的還是怎么讓耳機線不打結呢？研究者們在實驗中觀察到，如果使用較硬的繩子，打結的幾率就會減小。應用在耳機線上，可以發現一些用尼龍網材料包覆的耳機，防纏繞效果比一般耳機要好。另外用更短的耳機線減少變化總量也能減少打結現象，比如頸戴式運動藍牙耳機或TWS無線藍牙耳機?；蛘呤孪日砗貌欧湃肟诖?。

再或者呢，干脆自己亂纏一通，從概率的角度看，拿出來時也不見得會更亂到哪里去。

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