鞋帶總是開?數學家告訴你怎樣打繩結最牢

2020-12-10 騰訊網

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撰文 | 黃宇翔 陸 飛 黃 華

責編 | 嶺 桐

1. 狗狗被馴化以後，還能像狼一樣團隊合作嗎？

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在野外，狼群極其擅長團隊合作捕獵。而作為狼的近親，狗被人類馴化了3-4萬年。它們不需要為獲取食物而操心，會不會已經失去了合作能力？近期，發表在《比較心理學雜誌》上的研究表明，狗狗的合作能力也很優秀。在實驗中，研究者們模擬了野外合作捕食的情景，並分配給狗狗夥伴一起完成任務並取得獎勵。結果顯示，狗狗在合作中的表現並不比狼差。這一結論意味著狼和狗的合作能力來自於數萬年前的共同祖先。狗雖然經歷了漫長的馴化，但是合作能力並未喪失或減弱。

文章連結：https://psycnet.apa.org/fulltext/2019-78965-001.html

2. 飲食會影響精子質量，高糖食譜或能提升精子活力

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在全球範圍內,人類精子質量的下降趨勢已經持續了幾十年，這日益引發公眾擔憂。瑞典林雪平大學近期的一項研究表明，飲食會在短期內影響精子的活力。研究者首先要求15名年輕男性遵循一周的健康飲食，然後在第二個星期每天增加大量糖分，大約相當於3.5升汽水。研究者發現，對於精子活力較差的男性，短期的食譜調整能在一周內顯著提升精子活力。不過，對於精子質量本就不錯的男性，食譜的改變並沒有帶來類似的提升效果。研究者還觀察到,採用高糖分的食譜之後，精子活力水平呈現提升的趨勢，但目前仍然不能排除這是其他因素幹擾的結果。

文章連結：https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3000559

3. 為什麼護手霜可能導致過敏？

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一些護手霜和化妝品中所含的 「秘魯香脂」 成分可能會引發過敏，但背後的分子機制是什麼呢？上周，發表在《科學免疫》雜誌的研究發現，秘魯香脂混合物中的2個特殊分子或許是罪魁禍首。具體來說，這兩種分子能夠與人體免疫系統抗原遞呈細胞表面的 「CD1a蛋白」 結合，進而會激活T淋巴細胞，引發過敏反應。在此之前，學者們主要關注由蛋白分子引發的過敏，而此次研究則揭示在非蛋白分子引發的過敏反應中， 「CD1a」 可能是一個關鍵節點。研究者認為，以上發現可以指導抗過敏藥物的設計工作。

文章連結：https://immunology.sciencemag.org/content/5/43/eaax5430

4. 看電視越多，越喜歡苗條身材

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我們都知道，電視媒體對人類的思想產生了不可小覷的影響。不過，我們尚不清楚電視媒體是否會左右人們的身材偏好？為了解答這一問題，杜倫大學的科研團隊選取了尼加拉瓜的一些偏遠村莊來作為他們的調查對象。這些村莊有的通了電視，有的則沒有。結果發現，相比沒有通電視的村莊，能看上電視的鄉村居民無論種族、教育程度、收入如何，都明顯更喜歡偏瘦、曲線型的女性身材。不僅如此，看電視越多，對苗條身材的偏好也越強。研究者認為，人們的審美趣味是很容易被改變的， 西方式的審美正在通過電視等視覺媒體改變各地不同文化的身材偏好。

文章連結：https://psycnet.apa.org/fulltext/2019-76797-001.html

5. NASA公布新款火星漫遊車「Mars 2020」

上周，美國宇航局（NASA）公布了其全新的 「火星2020」漫遊車。「火星2020」計劃於2020年7月啟程，並在2021年2月登陸火星。它全長3米、寬2.7米，配備的儀器包括機械臂、鑽井機、23個攝像頭、能聽見火星風的兩隻「耳朵」以及用於化學分析的雷射器，而能源的來源主要是放射性同位素。為尋找火星上的生命跡象，「火星2020」 將在耶澤洛隕石坑著陸。科學家認為這一隕石坑在35億至39億年前曾是一個深約500米的湖泊，有可能保存著遠古時期的有機分子或者微生物。

圖片與文章連結：https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasas-mars-2020-rover-completes-its-first-drive

6. 鞋帶總是掉？數學家告訴你怎樣打繩結最牢

圖片來源：By Chris 73 / Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0

繩結是我們日常生活中常見的事物，而打繩結的方式也有很多，什麼樣的繩結最穩定，最難解開呢？本周，麻省理工學院的數學家和物理學家解答了這一問題。他們利用受力變形後顏色會隨之變化的繩子，分析了單繩結和雙繩結的受力情況，確定了影響繩結穩定性的三個指標：繩結間的接觸次數、繩結有多彎和繩結循環數。研究人員分析了各種常用繩結的穩定程度，發現攀巖使用的 「阿爾卑斯蝴蝶結」 在三個指標中都遠遠優於其他常見的繩結，然而另一種名為 「齊柏林結」 的打結方式甚至比阿爾卑斯蝴蝶結更結實。

文章連結: https://phys.org/news/2020-01-mathematical-stability.html

製版編輯 | 皮皮魚

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    鞋帶總是掉？數學家告訴你怎樣打繩結最牢圖片來源： By Chris 73 / Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0繩結是我們日常生活中常見的事物，而打繩結的方式也有很多，什麼樣的繩結最穩定，最難解開呢？
  • 如何才能打出最牢的結
    然而，結有很多不同的種類，有的繩結比其他的更牢固。比如經驗老道的水手知道當要把一張床單固定在前桅上時該打什麼結，要把船拴在樁子上時又該打什麼結。圖片來源：Wikipedia Commons那麼，為什麼有的繩結更牢固，而有的卻很容易散開呢？這是一個至今仍未得到很好解答的問題。
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    水手、攀巖愛好者、建築工程師……這些與繩結打交道的人，知道如何打結，把結打在哪裡才最結實。比如，一種類型的繩結可以將床單固定在帆板上，而另一種類型的繩結更適合將船拴在石樁上。那麼，為什麼是這樣的呢？長期以來，數學家對結很感興趣，以至於物理學啟發了整個結領域，形成了結理論。結理論的研究與實際結不同，結的結點與實際結不同，它們形成連續的圖案。在結理論中，數學家試圖用數學術語來描述一個結，以及在保持其拓撲結構或總體幾何形狀的同時可以扭曲或變形的所有方式。
  • 戶外史上最全打繩結
    戶外運動知識——教你如何打繩結（處理繩頭）（調整繩環大小的方法）此種能夠簡易地調整圓圈大小的結法，用在自己身上結上繩結的時候。重點是要不斷的練習抓到調整的訣竅。今天，稱人結被稱為繩結之王，以在世界上最受歡迎的結繩法而廣為人知。不管是上山或是下海，各項的體育活動，甚至各行各業或是在日常生活當中，都很頻繁的使用的到。稱人結它的用途廣泛，只要好好的下功夫，便能夠應用在各種場合。順便一提，在某本書裡，談到以下的幾句話：「如果把你丟棄在一個無人島，而只能給你選一個結繩法時，你應該選擇稱人結。」所以稱人結是相當受人信賴，也非常有用。
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    這個過程中，最讓我感動的一幕是佩雷爾曼和柯爾莫戈洛夫打過的一段交道。「1982年4月下半月，一個灰冷的下午，俄羅斯20世紀最偉大的數學家，在最後一次的數學之旅中，在黑海冰冷的海水中暢遊著；而此時俄羅斯21世紀最偉大的數學家正不動聲色地在岸邊觀看。」柯爾莫戈洛夫有幸在蘇聯解體前就去世了，而佩雷爾曼卻只能代表著蘇聯數學最後的榮光。
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    跑步中經常遇到這種情況：就是剛系好的鞋帶兒跑兩步就鬆開了，很是讓人煩惱，一方面是鞋帶的材質問題，一方面是鞋帶在跑步過程中的受力問題，為了揭開這個現象，美國的研究人員展開了研究。他們發現，人在跑步或行走時，對鞋帶的聯合衝擊和加速度總計高達7個G，差不多相當於宇宙飛船重返地球大氣層時承受的重力加速度。是不是覺得有點不可思議？進一步的實驗表明，只是單純的上下跺腳，並不會導致鞋帶鬆開，來回擺動也不足以撼動它。只有兩股力量交錯作用，並持續拉扯鞋帶，這種重複的衝擊最終就導致鞋帶結頭鬆開。
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