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審核專家：羅會仟 中國科學院物理研究所副研究員
某個美好的一天，當你突然心血來潮想從口袋里掏出耳機聽聽音樂時，不出意外總是會發(fā)現，耳機線不知道什么時候又纏在一起了！
同樣是線，電源線、數據線放在包里面，就很少打結，憑什么耳機線那么容易打結呢？莫非口袋里有個小妖精，天天蹲在你的口袋里等著給耳機線打結？
什么把耳機線纏到了一起？來了解扭結理論
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。至于紐結理論（Knot theory） 是拓撲學的一個分支，研究紐結的拓撲學特性。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標記，交叉數相同的素紐結可以用不同的下標進一步分辨。
來源丨維基百科
紐結理論是個研究如何把若干個圓環(huán)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曲線,而且是三維空間中的曲線，因此我們可以把耳機線打結的問題歸到紐結理論中來。在紐結理論中，如果一個結可以在不分離兩個端點的情況下轉換成另一個結，則認為轉換前和轉換后的這兩個結是等價的。
早在2007年，物理學家道格拉斯·史密斯（Douglas E.Smith）與本科學生道林·雷默（Dorian Raymer）就已經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獎。
實驗人員把不同長度、軟硬的繩子裝在透明的盒子里，并用各種速度旋轉盒子，進行了3415次實驗。
實驗發(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、針線這些，隨便捏一捏都能變成一團結。相比之下，電源線、數據線又粗又硬，就很難形成像耳機線那樣復雜的結。
實驗還發(fā)現，一根不到46厘米長的繩子在被密封在一個旋轉的盒子里一段時間后，幾乎不會打結。但從46厘米增加到150厘米之間，結形成的概率會急劇上升。如果繩子的長度超過這個長度，打結的概率就基本穩(wěn)定在了50%。
打結概率-繩子長度(m)
來源丨sciencealert
不妨測量一下你的耳機線，你會發(fā)現它大概就是150厘米長。從上圖可知，豎軸表示打結的概率，橫軸表示繩子長度；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。為什么說是“最少”呢？因為可以把耳機線當成是Y字形的繩子，其中有三條線，且兩端的耳機重量比耳機線重，容易把耳機線帶動起來，進一步增加了耳機線互相纏繞起來的幾率。
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%會使打結概率急劇降低。
最后，這里有一個示意圖，展示了一根線是如何開始在一個旋轉的盒子里盤繞起來的。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:
來源丨sciencealert
這下你大可放心了：這些結的形成確實是出于物理原因，而不是因為某種超自然力量。
如何避免耳機線纏繞？
從實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。所以如果耳機線更硬，打結的幾率就能減少。
2. 耳機線翻滾得越多，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，耳機線可能有更少打結的機會。
來源丨pixabay
于是，如果想讓耳機線不打結，大家可以試試以下三種方法：
1.捆綁耳機法：人為地先把耳機線整齊地纏繞起來，這樣它就不容易亂動，也就不容易打起結來了。
2.露出機頭法：把耳機的兩端露出到褲兜外面，只要耳機頭不在線之間穿梭，光耳機線自己打圈是不會形成結的。
3.收納法：把耳機線放在一個專門用來裝耳機線的小盒子里。
耳機線打的結有可能自己解開嗎？
答案是有，但當且僅當耳機在振動中沿著它打結的路徑原路返回。然而這個概率非常小，一般來說，物體更傾向于從有序發(fā)展到無序。但要從無序回到有序，則通常需要付出能量的代價。
也就是說，打結是比解結更穩(wěn)定的結局，耳機線自然也就更傾向于“打結”這個結果了。
再看看另一個角度——耳機線的外皮通常由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關，但它同時又和硬度有關，且與其硬度成反比，即當TPE硬度增加時，摩擦系數會減小。這意味著當耳機線纏繞在一起時，由于摩擦力的存在，這些結就更難自發(fā)解開了。
來源丨pixabay
現在，無線藍牙耳機漸漸成為了人們的新寵，既然沒有線，那也就不存在打結的煩惱了。
但是話說回來，如果你發(fā)現你的耳機線打結了，在心情因此變得暴躁之前，為什么不趁機花點時間研究一下這些結呢？
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