耳機總打結，鞋帶總散開……不如用鞋帶做一副耳機？

歐拉·王

我是畢導的好基友，迷人的歐拉·王！我人如頭像，思維嚴謹，渾身散發著濃郁的科學氣息。只需在後台呼喚我的名字，並留下你的問題，我就會帶你解開生活中的未解之謎，一起探索天馬行空的腦洞！

生活中我們經常遇到這樣的詭異現象：鞋帶的使命是繫緊，可它總會在跑步的時候自動散開；耳機兩條線最好要分開，但每次從包里拿出來的時候它都會系成一個團。

這不神經病嗎！耳機線是喜歡左右耳朵互相打架嗎！幹嘛老打成死結啊！鞋帶該打結的時候又系不牢，到底是想怎樣！

但這麼說的話，如果我把鞋帶做成耳機，把耳機做成鞋帶，豈不是同時解決了這兩個世界難題？於是我決定做個實驗，看看這種互換究竟有沒有道理！

1、鞋帶&耳機互換身份

首先我找來了畢導祖傳的老耳機和我一條82年的鞋帶。考慮到鞋帶直接當耳機，我的耳朵可能會得腳氣，我決定先開始做耳機當鞋帶的實驗。

我首先把畢導的耳機剪掉插口穿在我的左腳上，並且在右腳上保留正常的鞋帶做對照實驗，然後出去跑步。

奔跑時旋轉跳躍我閉著眼，因為我耳機穿在鞋帶上，所以跑起來兩耳呼呼生風，感覺自己簡直是陽光下最亮的星，無數路人都對我豎起了大拇指。

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我連續跑了10000米，並記錄下了兩腳鞋帶散開的次數！實驗結果如下

結論令人震驚！代表耳機線的藍色線段比鞋帶的紅線段低多了！這說明如果拿耳機線做鞋帶，的確更不容易鬆開！耳機線果然天生就是做鞋帶的料呢……

那麼如果用鞋帶做耳機線呢？我將耳機頭剪去綁在鞋帶的兩端，然後放入左邊口袋。右邊口袋放我自己的耳機。

準備好試驗器材後，為了不讓兩幅耳機發現彼此正在被做對照試驗，我假裝在很忙的遊盪，然後每隔20分鐘突然把他們掏出來檢查一下看有沒有打結。

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就這樣在遊盪了一整天后，得到下圖

結論依然令人震驚！每次掏出來，耳機都會打結！而鞋帶很多時候卻不會打結。所以，用鞋帶做耳機的確是減少打結的好方法呢！

2、一些分析

實際上耳機線易打結和鞋帶系不牢都可以歸結為一個繩子打結的問題，這可不是一個簡單的問題，閑極無聊的數學家們為此還開創了一個拓撲學的分支學科，叫做紐結理論（knot theory），用來研究紐結的數學特性。

各種各樣的扭結，瓊斯多項式（Jones polynomials）可定義上面每種紐結

為什麼耳機線可以和鞋帶互換呢？耳機線的材質一般是聚氯乙烯(PVC)，而鞋帶的材質一般是尼龍(PA)。眾所周知，聚氯乙烯的靜摩擦係數要比尼龍的大，而摩擦力越大，扭結就越不容易解開。

此外影響因素還有長度。有研究表明，繩子長度和打結程度有如下關係[1]。

當小於0.3米不會打結，0.3-2米左右長度和打結呈線性關係。

所以相對較短的鞋帶就會老是解開而相對較長的耳機線容易打結，這也解釋了為什麼短髮的男生頭髮不易打結，而長發的女生頭髮卻老是打結。

還可以從結構上看。耳機一般呈「Y」字型，這種分叉的形狀會大大提高其打結的程度。

我們把「Y」字的耳機和一條鞋帶分別揉搓，經過對比發現「Y」型結構的耳機揉一兩次就打結了，而「I」型結構的鞋帶卻怎麼揉都不會打結。

3、理耳機和系鞋帶的小技巧

當然，如果你並不想這麼糟蹋你的耳機和鞋帶，我也可以教你一些小技巧。實際上用一些很平常的事物就可以避免耳機線打結。比如我們可以用常見的便簽紙、夾子，只要利用他們把耳機線捆起來，就不會打結了。

還可以做出花朵般的好看造型

另外，這裡徐健美同學教大家一種一秒系鞋帶法，學會了你就能把鞋帶系的又快、又牢。

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這樣一來，即使鞋帶鬆了也能馬上繫緊！這個方法真是太巧妙了，我馬上跑去告訴畢導。

- 「畢導，我教你一種特別好的系鞋帶方法！」

- 「不用了，我穿得是拖鞋。對了你看到我耳機了嗎？

- 「沒...沒呢...」

參考文獻

1.Raymer D M, Smith D E. Spontaneous knotting of an agitated string[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2007, 104(42):16432.

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