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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。

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67 Responses to “[Dr. You获奖者] 耳机线问题 Colt(小菊)”

  1. 小菊说道:

    抢自己沙发= =bbb

  2. save说道:

    为什么一团线容易打结?我好像在哪看到过这个,记得是用比较高深的数学来分析的,拓扑学?实在记不清了,不过数学家可以解释的,这是很本质的东西,和材质无关。

  3. popfish说道:

    http://mum.ya-me-de.com

    有创意.... - -///

  4. 田不野说道:

    恭喜恭喜!

  5. sqybi说道:

    ^_^ 乱扯的模拟退火算法很爽~

  6. sqybi说道:

    另外小菊同学...我下个学年找你去打羽毛球好不好哇!_!

  7. 姬十三说道:

    新收到的一份这个题目的回答,好玩死了:

    这位同学,恭喜你!你问到了宇宙的奥秘。
    我们这个宇宙是熵增的宇宙。简言之,只要不加干预,一个独立系统总是向混乱无序发展,使得热力学指标熵值增加。把耳机线单独放在口袋,和把3岁的小孩单独放在蛋糕店后果一样。也是出于同样的原因,我们的地面总是又布满灰尘,我们的女朋友总是莫名其妙生气。地球总在提出作对的环境难题,我们政府的报告里也充满了和混沌斗争的痕迹。只要一不小心,我们自己又度过了无聊的一天。
    但很高兴透露的是:生命和文明是个相反过程。文明的程度越高,越有序整洁。文明汲取了外部系统的其它能量,实现了小范围内的熵减(整体仍然熵增)。这就是为什么我们有心肝脾肺肾,草履虫没有。现代植物学标记了界门冈目科属种,而神农没有。地球有高速公路,火星没有。文明就是有序的自觉。
    懂得了这个宇宙级的奥秘,那么如何使耳机线有序的方法就清晰了。可供参考的有:
    a 从耳机内部着手:提高自体文明化程度。可考虑的初级方法有:像卷尺一样加个卷轴,预设扭应力,利用弹性变形提供的能量,在不听歌时自动卷好耳机线。缺点:听歌时仍卷圈的部分一定程度上会影响音频品质。中级方法:用记忆金属制作耳机包线,乱了之后放热水一烫,和拐杖一样直。缺点:当心耳机浸到热水。高级方法:使塑料微粒进化到拥有生命和意识,加强和谐社会教育,拿出口袋时他们会自动排队。缺点:可能先需要进化好多代科学家。
    b 从外部干预着手:输入外部能量,这样就能实现耳机内部小系统的熵减。在每次拿出口袋时自己整理好,需要几十焦耳的力气。让你的外甥帮忙整理好,需要花一块钱。也可以发牢骚写信,呼吁游行,发动社会力量对耳机厂家施压,他们就会集中科研力量,解决这个问题。
    永远是这样,我们会和熵、和惰性、和人性中的黑暗部分战斗到底,为了生命的质量,和女朋友的幸福生活,以及耳机线的整洁。

  8. 安婆婆说道:

    13知道是谁写的不,哈哈

  9. 小姬说道:

    这位小菊确实厉害,13你好好送人家一个奖品
    另外,没想到得奖了还能征婚。。。在这里发征婚启事真是充满针对性。。。

  10. helenwu说道:

    学长诶!说不定某天还能在校园里碰到呢...

  11. DNA说道:

    Dr.You兼任媒婆!

    爱科学,还可以解决单身问题。。。

  12. lynn说道:

    开玩笑…从没预定到过学校的羽毛球场…希望赶在被扫地出门的六年以内能打上一场

    • helenwu说道:

      哇...你竟然在这里出现了...学期开始的时候有,周一下午两点至六点半去准有

    • 桔子帮小帮主说道:

      Dr U不仅可以征友……还可以约打球……

  13. 黑色柳丁说道:

    我是进来拜亚美他爹的……

  14. ZJL36说道:

    我也是同济的唉

  15. sunny0302说道:

    这个回答很强大哦!提出了很多很具有实用价值的意见及解决方式.
    其中最可行的就是使“使塑料微粒进化到拥有生命和意识,加强和谐社会教育,拿出口袋时他们会自动排队。”
    强烈支持这个实行下去,进而使进化科学家这个伟大的任务提到人大议案上来!

  16. fyhal说道:

    omg……原来科学可以被这么写出来。
    p.s.小菊同学的博客也不错,我

  17. 姬十三说道:

    媒体稿出来了,请见本期《南方人物周刊》新知版

  18. [...] 《餐桌上肮脏的秘密》,《新科学家》9月11日封面。译者,小菊。五年前,“碳足迹”恐怕对于我们还是一个陌生的名词,但是现在,人类已经开始计算为了填满自己的胃,我们会对生物圈制造多大的影响。有机食品和本地化真的更环保么?敬请期待,下午贴出来…… [...]

  19. [...] 小红猪【081113号】已被抢掉 (什么是小红猪?) 新文放出:餐桌上的肮脏秘密  译者:小菊  [...]

  20. [...] 第一期优胜者: 小菊 儒客小子 第二期问题:飞鸟与时间 第二期优胜者:hulunfu、 赵洋 [...]

  21. [...] 译者简介:小菊是我们的老译者啦,还曾经获得过Dr.You的称号。关于他的详细介绍,请猛击这里。 摘要:科学圈里男性实在太多,而且多数情况下,支配着它的男人们还都很老。 [...]

  22. [...] 优胜者: 小菊 儒客小子 第二期:飞鸟与时间 hulunfu、 赵洋 第三期:鼻涕与牙膏 小者 [...]

  23. [...] 优胜者: 小菊 儒客小子 第二期:飞鸟与时间                      hulunfu、 [...]

  24. maoqiukun说道:

    很多人都提到了熵,很遗憾啊,谈到熵就要有一个系综,就要谈到状态空间,但这个问题显然和外界相互交换能量,正则系综。一定需要考虑这个问题中对应的“温度”!竟然没人提到。挺失望的
    解释的出发点越细小解释越复杂,出发点越高解释越粗糙,关键的纽带:“温度”竟然没人提,只有谈到“温度”才可以发散开来,和实际的一些作用联系起来。再次失望一下
    最佳答案原来是物理专业的学生写的,热统没学好!

  25. [...] 2008年11月,刚刚获得第一届DrU大奖的帅哥文艺青年小菊竟然在松鼠会又一头牌节目小红猪大出手(由于历史问题,帅照没有了),《餐桌上肮脏的秘密》!这在一干松鼠中引起不小的轰动,大家纷纷人肉小菊。后来,他成了一只异常忠实的小猪,主持了我们的写作教材翻译计划,网站名称叫ya-me-de。 [...]

  26. [...] 2008年11月,刚刚获得第一届DrU大奖的帅哥文艺青年小菊竟然在松鼠会又一头牌节目小红猪大出手(由于历史问题,帅照没有了),《餐桌上肮脏的秘密》!这在一干松鼠中引起不小的轰动,大家纷纷人肉小菊。后来,他成了一只异常忠实的小猪,主持了我们的写作教材翻译计划,网站名称叫ya-me-de。 [...]

  27. [...] 原文在这里。作者:Bijal Trivedi 译者:小菊 [...]

  28. snowyowls说道:

    问一个问题
    和团在口袋里的耳机线结构很类似的,是蛋白质,也是由一条细长的线(肽链)团成的一个球球
    但是几乎没有见到过构成蛋白质的肽链缠在一起系成一个扣

    获奖者所解释的,似乎能够很好地说明耳机线团
    却无法解释蛋白质

  29. yalingcui说道:

    很不专业,新手,还没弄清耳机线材的结构。乱说一通,理论绝对不成立,该像做索尼,HTC,苹果的老师傅们好好学习。

  30. Pagey说道:

    作者还是没说到点上,你那个最终结论是说耳机线会趋向稳定状态所以导致缠绕,这个和熵原理的解释有何区别?

  31. 张宁同学说道:

    小菊……小姬……

  32. [...] 引用自果壳网:https://songshuhui.net/archives/1541 [...]

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