第一期 耳机线和草莓

本周优胜者：来自同济大学的Colt（他说，其实朋友都叫我小菊，似乎更习惯些）。我们认为，他在耳机线问题中表现最好。（什么是Dr. You？请看这里）

Q1请介绍下自己吧……
恩，大家好，我是小菊。。。大四理科文艺男，同济大学物理系应用物理专业，专业方向为声学。。。很高兴能和大家在松鼠会上交流。
（编者按：太简单了……要知道，有几万名读者在看着呢……给你继续补充的机会）

Q2 你的博客是？
有，但好久没更新了:http://mum.ya-me-de.com（请无视域名。。。= =|||）
（编者按：果然很文艺，我欣赏！）

Q3 这里有许多志趣相投的异性，你有没有兴趣征友一下……
好啊，谁要是来同济可以找我打羽毛球:)
在编辑的示意下，他交出了联系方式……
email：mumchristmas@gmail.com
msn:mum_christmas@hotmail.com

Q4 你想要什么奖品？
经与小菊同学商量，我们将赠送给他最新三期《环球科学》杂志（《科学美国人》中文版）

小菊提供的答案：
为什么放在口袋里的耳机线很容易缠在一起？ （原题链接）
首先，最基本的解答，是热力学中的熵增原理：事物运动总是向着熵（物理学中对混乱度或随机度的一个度量，越大越趋于随机）增加的方向前进。这完全正确，并无懈可击，但实在是过于晦涩、含蓄与笼统。所以，本人还是觉得从结构学角度解释更妥当些。

首先，分析耳机线的结构：显然，耳机线大多为包裹着橡胶物质的金属丝。由于耳机线长宽线度比例极度失调（= =bbb），导致了它极易被弯曲（这是常识）。同时，由于橡胶出色的拉升性能，令橡胶套在外力作用下，易发生围绕中轴（金属丝）的扭转。这两点造成耳机线结构上存在有至少三个维度（左右弯曲、前后弯曲和围绕中轴的扭转）的不稳定性，轴向拉扯时强度大，其他方向几乎可认为无强度。

很不幸的是，耳机的功能又导致了其特殊设计样式：前端必须分叉成两股，以绕开你的脖子。最终，形成了一个Y型结构。加入前面提到的不稳定性概念，可以粗略的认为，耳机线的每一次形状变换，都牵扯到9（因为每股间的维度是独立的）个不同维度的变化，也就是3个3维向量（3条耳机线）组合成的一个9维向量，如此多维度的复杂变化，当今就算用计算机也是很难精确模拟的。

所以，接下来让我们简化问题，只考虑这个9维向量的变化趋势。众所周知，水往低处流，这是能量最小原理的体现。高处的水池一旦出现缺口，就是一个不稳定状态，必须向稳定状态（低处）转移。把耳机线不经整理塞在口袋中后，可以大概的视为它在随机外力下的被迫运动。耳机线也和水一样，它必须将自己”推向”某种稳定状态，以克服各种外力的”打扰”。

那么这种”软体”的不稳定结构如何能达到稳定呢？对！自身缠绕！类似藤类植物缠绕、螺旋的生长方式。这样就可以在不改变材料特性的情况下大幅增加结构的稳定性。缠绕的越紧密，强度通常就越高。可以类比早饭没吃，放到中午受潮的油条：可能两根的时候还立的起来，吃掉其中一根就不行了（orz自己的想象力）。

这个复杂的9维向量，总是不断的靠近它的终极目标：最紧密的缠绕（大概。。。是一个线球= =|||），以克服外力，确保自身结构稳定。

综上，耳机线的缠绕本质上还是科学的宿命，但并不是没有解决办法。比如，用更粗更有韧性的线材，以加强自身强度，减少向量各个维度的变化量，使其更难以纠结（记得某些品牌的耳机的线材用了尼龙网包覆，防缠绕的效果很好）。或者用更短的耳机线减少变化总量，或者事先就整理好（一定程度上增强了结构强度）才放入口袋，再或者，干脆自己乱缠一通，从概率的角度看，拿出来的时候也不见得会更乱到哪里去:P

补充：
其实缠绕的概念可以从另一个稍嫌复杂的角度解释：事物总是趋于各向同一（可以由熵增原理引出：完全的随机状态其实就是各向同一的）。同一的结果就必定是整体上最小的自由度与最少的变量。还记得那3个3维向量么？缠绕就是将两个甚至3个独立向量简并成一个向量（几条线并成了一条线）的最直接的办法。变量的数目被大幅减少，耳机线Y型结构的变化模式也就被大大的简化，整体更趋于同一，于是就更稳定。好吧，你可能有些晕了，打个比方，油膜上的临近的两滴圆形水珠合并成一个大水珠之后，会恢复成圆形，这就是自然界自发的简并多余变量而趋于同一化的简单例子:)

结束，祝愉快:)

编辑说明
1） 我们的规则是，“只有当答案超过500字（一个问题），并发送到songshuhui.net@gmail.com，你才可能成为真正的优胜者”，而且我们还考虑了回答的时间先后，所以，尽管在原贴下有非常精彩的讨论，这些答案都没有被列入评选范围，别伤心……不过，最后我们整理出了一份稿件，送给合作媒体，这综合了所有的讨论。感谢大家的参与，松鼠会为有这么有智慧的读者群而感到骄傲。我记得刚发出问题的时候，忐忑不安，生怕效果不好……一天以后，我逢人就说，读者太棒了，大家太有想象力了。

2）送到邮箱中的答案都很精彩，评选出一个Dr. You也意味着忍痛割爱。我们打算多设置几名优秀奖，送一点小纪念品，请等待。

本活动奖品由以下单位支持

《科学美国人》创刊于1845年，163年来，它见证了世界科学每一次重大进步，全球20个版本同步传播，135位诺贝尔奖得主选择它传播科研成果和理念。
《环球科学》获《科学美国人》独家授权，由各领域知名学者亲自执笔翻译，原汁原味传递《科学美国人》精髓，适合科研工作者、教师、管理者、公务员和所有大专以上文化程度的科学爱好者阅读。

本文地址（转载请注明出处）： 复制
收藏、分享这篇文章：        更多...