蜘蛛侠该用荡的,正妹的秘密

为什么有些人自拍出来的照片总是特别地好看?很明显,自拍时相机与脸之间的相对角度占了绝大部分的因素。打开网络搜寻,很快地就可以搜寻到非常多与摆姿势相关的技巧教程。然而,这些教程往往太过抽象而不容易简单地运用在日常生活中。我们心中不免疑惑,究竟要怎么样摆姿势才是最好看的呢?

(IvyP/译)每次从包里掏出耳机打算听音乐的时候,都会发现,不管事先把耳机线缠得多整齐,它永远都会在包里扭成一团乱麻。近年来,物理学家和数学家们一直在思考为什么电线会这么不听话。通过实验,他们发现对于电线打结有好多种有趣的解答。2007年,来自加州大学圣地亚哥分校的研究者们将几段绳子放在盒子里,然后反复颠倒,试图用这种方法解释耳机线在你的背包里晃荡时打结的原因。他们的研究论文于2007年发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。研究结果表明,随机运动最后似乎总是会导致打结。

(文/Rhett Allain)很明显,蜘蛛侠在蛛丝上飞荡的时候酷毙了。但是,这真能节约他的时间吗?

不同于专家的意见,我们直接试着从数据中找出规律来。我们这里选了3位网络“正妹”来做分析:

图片 1这种窝火的情况,几乎每天都会发生。图片来源:wordpress.com

图片 2蜘蛛侠利用蜘蛛丝在城市中潇洒利落地飞荡。图片来源:fc05.deviantart.net

从左到右依次为:Julie Chang(张齐郡)、张香香、Mika 黄杏蕙。

长而柔软的绳子在自然状态下会自发形成许多不同的构型:或许是一条整整齐齐的直线,或许是绳子的一端弯曲并与中段交叉。而在实际情况下,后一种情况占了大多数:绳子总是倾向于自我缠绕,最终结成一团。在这些随机的构型中,基本没有不成团的,所以这些绳子最后基本都会变成一团乱麻。一旦打结,从能量上来说就不太可能自动解开了。因此,绳子的结只会越来越多。

一旦蜘蛛侠开始飞来荡去,他就变得像个单摆。他的运动由蛛丝的长度和初始角度决定。从受力角度看,他只受蛛丝的拉力和把他往下拉的重力。这里的关键因素有摆动角度,摆动周期和摆动的距离。

图片 33位选来做自拍照样本的网络正妹:从左到右依次是Julie Chang(张齐郡)、张香香、Mika 黄杏蕙。图片来自Facebook.

绳子打结可不是一个简单的问题,数学家们为此还开创了一个拓扑学的分支学科,叫做纽结理论(knot theory),用来研究纽结的数学特性。纽结的数学定义是处在三维空间里的任何简单封闭曲线。利用这个定义,数学家们把纽结分成了几类:例如最简单的三叶结,绳子与自身只交叉3次;类似地,还有绳子与自身交叉4次形成的结,也就是八字结。数学家们已经找到了一组称为琼斯多项式(Jones polynomials)的数字公式来定义每种纽结。然而,在很长的一段时间内,纽结理论都被认为是一种有些高深莫测的数学分支。

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选择这3位有两个主要的原因:第一、她们在Facebook上都拥有高人气,表示大家都相当喜欢她们的状态更新;第二、我们需要大量的数据进行分析以免得到不可靠的数据,3位正妹在Facebook公开的上千张自拍照片即成了有用的资料。

2007年,物理学家道格拉斯·史密斯(Douglas Smith)和他当时的本科生道林·雷默(Dorian Raymer)决定用真正的绳子亲手验证一下纽结理论的可行性。在实验中,他们把一条绳子放入盒子中,然后翻转盒子10秒。随后,雷默又改变绳子的长度、硬度、盒子大小、翻转速度等参数,进行了约3000次重复实验。

在我深入讲之前,我们不妨将飞荡看做一种运输方式。

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