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首先,當你用力彎曲一根麵條時,麵條通常不會在受應力最大的彎弧頂點折斷,原因是麵條的斷裂是由麵條中的缺陷決定的。第一個斷點出現在接近彎弧頂點的位置,那裡的受力水平和缺陷的大小組合達到了某個臨界值。這次折斷把麵條分成長短各一截。隨後,較長的一截面條在快速回彈時,回抽作用使折斷的端點被彈射到超過中值點,也就是麵條原始伸直狀態的位置,並引發了這截面條的下一個缺陷部位的活動。這個缺陷經過第一次彎曲已經在外側張開,於是不需要在另一個彎曲方向上有太多的作用就可以造成折斷。

其次,透過仔細觀察各截面條的折斷端,可以決定事件的順序。一次折斷發生時,裂縫整齊地從被拉伸的向外凸的一側開始,末端在被壓縮的向內凹的一側,有些參差不齊。在斷口的一側通常會有一個尖屑或針狀碎屑被撕去的痕跡。此外,仔細考察迸裂出來的中間一段,可以見到兩端都有針狀構造的證據,而且該構造在麵條相對的兩側。這表明,產生中間一截面條的兩次斷裂是麵條在相對兩個方向上彎曲時發生的,這和線形麵條結構的力學條件是一致的。

雖然讀者的觀察是在正確的軌道上,但只是部分回答了這個難題。這個問題最後讓巴齊爾和塞巴斯蒂安在題為《連續斷裂造成的圓柱體分割作用——為什麼生的義大利麵條不會斷成兩半?》的論文中對所發生的事情進行了研究。該論文發表在一份叫Physical Review Letters的刊物上,這使他們贏得了2006年“另類諾貝爾物理學獎”。

巴齊爾和塞巴斯蒂安透過鉗住一端、彎曲另一端的做法,折斷了許多粗細長短不同的義大利麵條。他們發現由於所謂的彎曲波的作用,出現了意想不到的三截斷裂。當面條的彎曲度達到某個臨界點時,第一次折斷出現,其振動產生了彎曲波,彎曲波沿斷開形成的長度不一的兩截面條分別向下傳播,速度很快且振幅很大。

第一次折斷形成的兩截面條沒有時間恢復變直,就受到彎曲波的衝擊,這使麵條進一步被彎曲而經歷更多次折斷,從而導致了麵條一連串的破裂。這種情況發生時經常會造成三截以上的麵條折斷。

雖然作為消遣,折斷麵條本身有些無聊,但是,巴齊爾和塞巴斯蒂安的工作還為其他型別的延長狀脆性結構,其中包括人體骨骼和橋樑拱結構中的破裂問題提供了重要的資訊。

附註:

在1994年出版的理查德?費曼的圖解傳記《天才費曼》中,希爾?丹尼就他和理查德?費曼用義大利麵條做的實驗描寫道:“如果你拿一根義大利麵條並折斷它,結果麵條不是斷成兩半,而幾乎總是斷成三截。為什麼這會是實際情況——為什麼麵條會斷成三截呢?……就這樣我們用了兩個小時,折斷了放在廚房各處的義大利麵條,並且對有關義大利麵條斷成三截的原因沒有提出什麼合適的理論。”這似乎一直是一個常見的現象——很明顯,費曼家裡到訪的客人,會受到義大利麵條的招待,並被請求幫忙解決這一問題。

雖然這個謎曾使物理學家、諾貝爾獎得主理查德?費曼對之予以關注,但發現這一現象發生原因的人卻在2006年獲得了與諾貝爾榮譽對立的獎——另類諾貝爾物理學獎。諾貝爾獎獎勵的是科學家工作領域的超級成就,而另類諾貝爾獎是從研究範疇的對立端,獎勵那些在不可思議的、具有幽默感和常常讓人覺得有些傻氣的研究領域裡取得的成功。

想閱讀更多嗎?

在。lmm。jussieu。fr/spaghetti/index?html你可以看到一段折斷義大利麵條的錄影,在網頁上還可以找到更多關於巴齊爾和塞巴斯蒂安所做實驗的資訊。

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第4節:香蕉皮

香蕉皮

在冰箱裡面香蕉皮變成棕色的速度要比在冰箱外面快嗎?

這和那些從小到大一直都相信冰冷食品變質緩慢的人的直覺是相反的。不過一個簡單的實驗將告訴我們其中的真相。

所需的材料

兩根或更多的香蕉(香蕉要儘可能新鮮)

冰箱(儘可能是家用冰箱)

檸檬汁

要做的事情

把一根香蕉放入冰箱,另一根放在室溫環境(20℃左右)。一天觀察香蕉3~4次並記錄香蕉皮變色的有關情況。作為附帶實驗,把第三根香蕉放入冰箱冷藏前先塗上檸檬汁。

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第5節

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