為什么意大利面不能斷裂成兩節(jié)

趙君鵬

費曼是美國著名的物理學家，曾參加過代號為“曼哈頓計劃”的原子彈研制工程，一生解決物理難題無數(shù)，是1965年的諾貝爾物理學獎得主?？墒牵钪械囊粋€偶然發(fā)現(xiàn)讓他困惑不已，雖然思考了多年，但他最終也沒能解開這個謎題。

有一天晚上，費曼和朋友忙于實驗，沒有吃晚餐，個個饑腸轆轆，他們決定煮碗意大利面充饑，吃完后繼續(xù)工作。廚房存有干的細圓長條意大利面，以備不時之需。在等水燒開的時候，費曼一邊思考著剛才工作的內(nèi)容，一邊隨手拿起一根意大利面，兩手分別拿住意大利面的兩端，彎曲到它斷裂。本來是無意的舉動，結(jié)果讓他有了一個意外的發(fā)現(xiàn)：面條并未從中間斷裂成兩節(jié)，而是斷裂成三節(jié)。費曼很奇怪，于是又拿起一根意大利面彎曲起來，同樣斷成了三節(jié)。為什么意大利面不是斷裂成兩節(jié)呢？費曼打算多試驗幾次，結(jié)果剩下的意大利面都被他一根根地拿來做了試驗。直到一包意大利面全部折完，費曼也沒有能將一根意大利面斷裂成兩節(jié)。它們有的斷成三節(jié)，有的斷成四節(jié)，唯獨沒有斷成兩節(jié)的。

如果你身邊恰好有一包干的細圓長條形的意大利面，你也可以做一下實驗。這個實驗成本并不高，但它會讓你有和費曼同樣的發(fā)現(xiàn)。

一個來自法國的研究團隊發(fā)現(xiàn)：當意大利面從兩端均勻彎曲到一定程度時，它會在接近中間的位置斷裂，但是這個斷裂會引起回彈，從而產(chǎn)生了一種彎曲波，引發(fā)更多的斷裂。他們認為，這種解釋可以很好地回答“費曼之問”。

來自美國麻省理工學院的一個研究團隊最近引起了媒體的關(guān)注。因為他們發(fā)現(xiàn)了能使意大利面斷裂成兩節(jié)的方法，并且斷裂的過程還能被控制。為了進行這個研究，他們先是進行手工實驗，發(fā)現(xiàn)當意大利面扭曲到一定程度再對折時，意大利面有可能會斷裂成兩節(jié)。為此，他們改進了實驗器具，特地制造了一個機械裝置。這個裝置的兩端分別有一個夾子，可以固定意大利面的兩端。裝置的一側(cè)可以旋轉(zhuǎn)，帶動意大利面的一端旋轉(zhuǎn)成不同的角度，另一側(cè)的夾子可以向前滑動，使意大利面彎曲。他們用這個裝置試驗了幾百根面條，并用攝像機以每秒一百萬幀的速度記錄下實驗的過程。實驗的結(jié)果是：當意大利面的一側(cè)扭曲到接近360°時，再緩慢彎曲、對折，意大利面就可以斷成兩截，而且對不同直徑的意大利面，其實驗的結(jié)果都是如此。

為什么會這樣呢？研究人員又開展了進一步研究，他們發(fā)現(xiàn)彎曲一根意大利面時，回彈效應使得意大利面反復震動，從而產(chǎn)生了一種彎曲波，而扭轉(zhuǎn)也會產(chǎn)生一種扭轉(zhuǎn)波，扭轉(zhuǎn)波比彎曲波傳播的速度快，消耗了一部分能量，從而避免了意大利面的多次斷裂。顯然，這個實驗對研究細圓桿狀物的穩(wěn)定性非常有幫助。

可以預見：既然意大利面可以從斷裂成三節(jié)變?yōu)閮晒?jié)，那么在未來彎曲意大利面時，它也許會完全不斷裂。換而言之，未來人們也許能找到一種新的材料，或者使用某種方法，使得細圓長條形狀的物體更加耐用。

看來，生活中處處有學問。用心觀察，認真思考，科學就是這樣一步步前進的。