終於有人研究出什麼結讓鞋帶不容易散了

大家都遇到過鞋帶走一會兒就散開來、重新系好了又散開來的情況。這是怎麼回事呢？有一些好奇的物理學家進行了研究，還得出了答案。

別小看鞋帶，這裡面可有大學問。鞋帶打的結是一種繩結，從古代開始就有許多人研究繩結的打法和用途。古代中國人在10萬年前就開始使用骨針縫東西。在數學裡還有紐結理論這個分支，專門研究繩結。

▲ 中國傳統四瓣結

▲ 中國傳統藻井結

許多物理學家、生物學家、化學家也在研究繩結，因為生命密碼DNA，還有許多分子都打著結。研究繩結就可以幫助我們了解這些分子散開的過程，未來我們就可能造出更厲害的藥物啦。

▲ 扭成了結的DNA電鏡圖

圖片來源：Sumners, D. 1995. Lifting the curtain: Using topology to probe the hidden action of enzymes. Notices of the AMS 42:528-537.

話說回來，為什麼鞋帶走著走著就會散開呢？

物理學家們發現，當你走路或者跑步的時候，鞋帶散開主要是因為這兩個原因：

• 鞋帶末端甩來甩去的時候，其實是在拽結上的圈圈；
• 鞋子撞擊地面的時候，整個結受到了很大振動變松。

這2個動作多做幾次鞋帶就會鬆開（實驗中，如果鞋帶已經有點鬆了，差不多走3步就會完全散開）。

那麼有沒有一種結更不容易散開呢？還真有。

▲ 媽媽再也不用擔心我鞋帶散了

這裡要區分2種蝴蝶結：

順結（或叫假結、十字結）：蝴蝶結的2個環是水平的，左右各一個；

平結（或叫方結）：2個環一個往上，一個往下，而且鞋帶在結上還會扭一下。平結是一種古老的繩結，常被漁夫用來收扎船帆，所以也被叫做收帆結。這是童子軍必備的技能哦！

▲ （左）順結的打法；（右）平結的打法

這兩種結哪一種更容易散開呢？答案是順結，端端正正的順結更容易散開。這主要是因為順結鞋帶末端甩動的幅度更大，而且結上的鞋帶沒有扭一下，所以摩擦力更小、更容易被拉開。

▲ 平結上扭一下的地方，可以增加摩擦力，讓鞋帶不容易鬆開

其實外科醫生早就知道順結容易散的道理，所以在為病人手術縫線的時候，一般不用順結。

▲ 外科醫生常常遇到的結，假結（順結）忌用

所以想要鞋帶不那麼容易鬆開的話，要打一個平結，而且結中間的鞋帶最好要扭一下哦！

▲ 這樣打就變成順結了

▲ 這樣打才是平結

除了鞋帶的平結打法以外，多學幾種結在生活中也很有用哦。下面介紹幾種人們在勞動的時候發明的有用打結方法，在家也試一試吧：

▲ 稱人結：綁在人腰上，可用來稱人和重物，稱完重物後依然容易解開，所以被稱為「萬結之王」。

▲ 雙套結（拴馬結）：繩子末端可以調整中間環的大小，適合綁圓柱狀的東西。

▲ 營繩結：露營時固定打在營釘上的結。

▲ 系木結：綁在木頭上、拖木頭移動的結，可以增加和木頭的摩擦力。

▲ 吊桶結：可以用來吊水桶。

▲ 漁人結：可以連接兩條不太粗的繩索的結。強度高，可以用在於不同粗細的繩子上。

▲ 水結：攀岩時連接繩帶兩端的結。

關於有人問為啥有些文章以前都看到過，原因是：在知乎號的文章，很多是答主以前的文啊，被其他公眾號轉載過很多次，只不過那時候還沒有開知乎號而已......

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參考資料及圖片來源：

http://rspa.royalsocietypublishing.org/content/473/2200/20160770

http://web3.fimmu.com/wkssx/other/jxnr/j223-1.htm

http://wikipedia.org(knot)