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審核專(zhuan) 家：羅會(hui) 仟 中國科學院物理研究所副研究員

某個(ge) 美好的一天，當你突然心血來潮想從(cong) 口袋裏掏出耳機聽聽音樂(le) 時，不出意外總是會(hui) 發現，耳機線不知道什麽(me) 時候又纏在一起了！

同樣是線，電源線、數據線放在包裏麵，就很少打結，憑什麽(me) 耳機線那麽(me) 容易打結呢？莫非口袋裏有個(ge) 小妖精，天天蹲在你的口袋裏等著給耳機線打結？

什麽(me) 把耳機線纏到了一起？來了解扭結理論

紐結，顧名思義(yi) 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。至於(yu) 紐結理論（Knot theory） 是拓撲學的一個(ge) 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。

所有交叉數少於(yu) 或等於(yu) 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(ge) 研究如何把若幹個(ge) 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曲線,而且是三維空間中的曲線，因此我們(men) 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(ge) 結可以在不分離兩(liang) 個(ge) 端點的情況下轉換成另一個(ge) 結，則認為(wei) 轉換前和轉換後的這兩(liang) 個(ge) 結是等價(jia) 的。

早在2007年，物理學家道格拉斯·史密斯（Douglas E.Smith）與(yu) 本科學生道林·雷默（Dorian Raymer）就已經研究了把紐結理論應用於(yu) 繩子打結的可行性，他們(men) 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裏，並用各種速度旋轉盒子，進行了3415次實驗。

實驗發現，軟的繩子更容易打結——從(cong) 我們(men) 的日常生活體(ti) 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複雜的結。

實驗還發現，一根不到46厘米長的繩子在被密封在一個(ge) 旋轉的盒子裏一段時間後，幾乎不會(hui) 打結。但從(cong) 46厘米增加到150厘米之間，結形成的概率會(hui) 急劇上升。如果繩子的長度超過這個(ge) 長度，打結的概率就基本穩定在了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(hui) 發現它大概就是150厘米長。從(cong) 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(ge) 數，所以我們(men) 可以看出它“最少”有差不多50%的概率打結。為(wei) 什麽(me) 說是“最少”呢？因為(wei) 可以把耳機線當成是Y字形的繩子，其中有三條線，且兩(liang) 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(men) 還發現，正方體(ti) 箱體(ti) 寬度增加一倍，打結概率略有增高，但減少箱子寬度的33%會(hui) 使打結概率急劇降低。

最後，這裏有一個(ge) 示意圖，展示了一根線是如何開始在一個(ge) 旋轉的盒子裏盤繞起來的。研究表明，繩的一端隻需與(yu) 另一端交叉兩(liang) 次就能自發打結:

來源丨sciencealert

這下你大可放心了：這些結的形成確實是出於(yu) 物理原因，而不是因為(wei) 某種超自然力量。

如何避免耳機線纏繞？

從(cong) 實驗中我們(men) 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裏可能比放在褲子口袋裏更好。

3. 盒子越大，結就越多。所以，如果你把耳機放在小口袋裏，而不是大袋子裏，耳機線可能有更少打結的機會(hui) 。

來源丨pixabay

於(yu) 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(wei) 地先把耳機線整齊地纏繞起來，這樣它就不容易亂(luan) 動，也就不容易打起結來了。

2.露出機頭法：把耳機的兩(liang) 端露出到褲兜外麵，隻要耳機頭不在線之間穿梭，光耳機線自己打圈是不會(hui) 形成結的。

3.收納法：把耳機線放在一個(ge) 專(zhuan) 門用來裝耳機線的小盒子裏。

耳機線打的結有可能自己解開嗎？

答案是有，但當且僅(jin) 當耳機在振動中沿著它打結的路徑原路返回。然而這個(ge) 概率非常小，一般來說，物體(ti) 更傾(qing) 向於(yu) 從(cong) 有序發展到無序。但要從(cong) 無序回到有序，則通常需要付出能量的代價(jia) 。

也就是說，打結是比解結更穩定的結局，耳機線自然也就更傾(qing) 向於(yu) “打結”這個(ge) 結果了。

再看看另一個(ge) 角度——耳機線的外皮通常由TPE材料（熱塑性彈性體(ti) ）製成，這種材料富有彈性且硬度小，TPE的摩擦係數與(yu) 接觸麵積的大小無關(guan) ，但它同時又和硬度有關(guan) ，且與(yu) 其硬度成反比，即當TPE硬度增加時，摩擦係數會(hui) 減小。這意味著當耳機線纏繞在一起時，由於(yu) 摩擦力的存在，這些結就更難自發解開了。

來源丨pixabay

現在，無線藍牙耳機漸漸成為(wei) 了人們(men) 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，如果你發現你的耳機線打結了，在心情因此變得暴躁之前，為(wei) 什麽(me) 不趁機花點時間研究一下這些結呢？

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