鞋带总是松？科学家：再说一次怎么系！

列位大朋侪和小朋侪，接待收听玉米熊放学小报，今天是2020年2月26日星期三，这里是玉米实验室。

鞋带总是松？科学家：再说一次怎么系！

大家好，我是鞋带经常开的瓶子。

只要我们的鞋上另有鞋带，那么给绳子打结这个流传数千年的手艺就不会失传。遗憾的是自从中外古文明纷纷开始结绳记事起，人们掌握了却绳技术，却不够直观的相识其背后的科学原理。直到麻省理工学院的博士生维萨尔·帕蒂尔（Vishal Patil）想到了用变色纤维来更直观的相识。

绳结的牢靠水平由样子说了算

在水手、修建工人和攀岩运发动的手中，绳子有差别的用途，给绳子打结的手法也多种多样。可是一种结为何比另一种结更牢靠，一直是个履历之谈。绳子是一种柔性的质料，给研究带来了许多贫苦，单纯的数学模型不能把绳结上的受力情况思量在内，变色纤维的泛起给研究帮了大忙。

变色纤维可以在打结历程中，随着拉拽气力的变化，用差别颜色展示一个部位的受力情况，直接展示了一个被打结的绳子中，哪部门更紧些或哪部门更松些。变色纤维可以很好的与盘算机仿真模型中的松紧位置相互印证，资助科学家建设了关于绳结样式和牢靠水平的数学模型。

结论并不难明，绳结牢靠不牢靠，绳结的样子是关键因素。换句话说，掌握了绳结的模型以后，科学家只要看看两个绳结是怎么打出来的，就马上能比力出来哪个更容易松开，哪个会更牢靠。

上图：普通绳子和变色纤维。在这个绳结中，黄绿色的部位表现这里被拉得很是紧。

决议绳结是否牢靠的三个特性

帕蒂尔及其同事向我们展现了判断一个绳结是否稳固，只需要视察三个特性。

第一个特性：绳子的交织次数越多，绳结越牢靠；

第二个特性：当绳子相互穿过然后缠绕在一起时，如果绳子是从相反偏向缠绕在一起的，绳结能牢固在当前位置不动，这样的绳结比力牢靠；

最后一个特性：是当一个绳结拉紧时，如果此时绳结中相临的绳子都在超反偏向拉动，这样也会增加绳结的强度。

值得注意的是，这三个规则只能预测绳结的相对强度，可以比力相同质料的情况下，一个绳结是否比另一个绳结更牢靠，可是不能预测绳结自己的强度。因为绳结自己的强度还需要思量分外的细节，好比用来系结的绳子或纤维自己的特性。

系鞋带稍作改变就不容易松开了

不得不说，科学家总结纪律总是那么的抽象，在我看来这个研究对普通人来说最大的用途竟然是——比力两种鞋带的系法哪个更牢靠。系鞋带的焦点知识点，就是让人难以区分的方结和奶奶结。绝大多数人的鞋带打的是奶奶结，也就是人们不假思索就能打好的结。这两者的差异微乎其微，只能用图来表现。

上图：方结的打法和示意图

上图：奶奶结的示意图

上图：上方结，下奶奶结。主要看一侧两根绳的末了和环的关系，是否在同一平面上穿过。

看到差异了吗？可是看上去宁静时系鞋带还是不太一样啊，别着急，继续看图吧。

这个图就告诉我们一件事儿，只需要在C步骤做一点变化，把鞋绳从习惯的绕法，换个偏向绕，就完成了。请注意这是个镜像图，可以试着把手机上下颠倒来学习。

算了，还是直接上视频吧。如果你从现在开始接纳方结的打法，那么鞋带松开的可能性会大大降低。

科学家也解释了为何方结比奶奶结更牢靠，原因是“方结扭曲颠簸更大，因此结构更稳定”。（The reef knot has a higher number of twist fluctuations, making it a more stable configuration.）固然了科学家研究打结可不仅仅是让你的鞋带不松开，这是个很有实际意义的研究，究竟各行各业天天还是要打无数个结出来。是科学家让我们不仅仅拥抱履历，更让履历经得起科学的推敲。

好啦，奶奶系鞋带容易开的原因终于揭开，不是奶奶欠好，是因为因为奶奶结欠好。（这是个冷笑话）

这里是玉米实验室，天天一张放学小报。

Tips

结的名字：

方结，英语square knot。方结另一个名字叫平结，英语reef knot

奶奶结，也叫祖母结，英语granny knot

小影戏

盼春暖花开~