“搖擺”馬尾辮 蘊含大道理

王治國

扎馬尾辮的人都知道.跑步的時候.馬尾辮真的挺礙事，感覺腦袋都被帶著左右搖晃了.在游泳項目中.頭發越長，在水里受到的阻力也就越大。所以游泳運動員都會戴泳帽.

美國斯坦福大學的數學家凱勒和英國劍橋大學的物理學教授雷蒙德對馬尾辮的運動進行了仔細的觀測和分析.弄明白了“馬尾辮在慢跑時為什么總是左右搖擺.而不是隨著慢跑者的腦袋一起上下晃動”.他們得出結論：馬尾辮的上下晃動是不穩定的.而且馬尾辮也沒辦法前后擺動，因為慢跑者的腦袋擋住了這種運動的路線.最后就只剩下左右搖擺這一種應對方式了.兩位教授因為他們對馬尾辮的研究獲得了2012年搞笑諾貝爾物理學獎.

500多年前.達芬奇曾經仔細觀察過頭發，他在筆記中寫道：“頭發的卷曲類似河水流動的漩渦.”每個人的頭發都有所差別，軟硬、長短、粗細、彎曲程度這些因素決定了每個馬尾辮的形態.每根頭發均會受到彈力、重力和其他頭發給它的相互作用力，由于每個人的頭發大約有十萬根左右.要對如此大數目的頭發建立每根頭發的力學方程來計算這些力是十分困難的.

雷蒙德教授的研究團隊從每根頭發絲同其他頭發絲的作用力出發.通過分析馬尾辮的物理結構的對稱性.將馬尾辮受力這個復雜問題轉化為一個非常簡單的力學問題，進而利用牛頓運動定律，通過一個方程來描述大量頭發在一起的形狀.在該方程中起關鍵因素的物理參數是頭發的彈性系數、密度和彎曲程度，這些參數被通俗地稱為“長發公主參數”（《長發公主》是格林兄弟搜集的一個德國童話）.通過這個簡潔的方程.就能夠確定把大量頭發扎在一起束成馬尾辮時的形狀.較短的彈力十足的馬尾辮.有著較小的“長發公主參數”，會向外散開，蓬蓬松松.有著較大“長發公主參數”的長馬尾辮則會柔順地垂下來.因為重力的牽拉勝過了彈性作用.使得長馬尾辮在上下方向的運動不穩定.任何輕微的牽扯都會使馬尾辮的上下跳動變成鐘擺式的、有節奏的左右擺動.

自然界中的動物尾巴也有很多具有馬尾辮的形狀。給這些動物的生活帶來了很多便利和安全保障.

草原上奔跑的駿馬，尾巴向后飄逸，神氣極了.馬尾是馬的保護器官.很多品種的馬生活在環境惡劣、氣候寒冷的牧區，少有棚圈，馬尾長約1m，尾毛濃密，可以保護后半部軀體，有防寒和保暖作用.馬尾又像活動掃把，經常東搖西掃地驅趕對它發起攻擊的蚊子、牛虻和馬蠅，使馬安靜進食和休息.馬尾還是重要的平衡器官，馬快步跑時，馬尾高揚，有如船和飛機的尾舵，保持身體重心平衡，利于調節前進方向.

也許你要問。研究馬尾辮對我們現實生活有什么用處嗎？首先。這項研究成果可以幫助業界生產更好的洗發護發產品.也有助于計算機動畫產業更好地描繪人物的頭發.雷蒙德說.研究結果同樣可以應用于其他較長的細絲。包括玻璃纖維和羊毛等.

通過對馬尾辮相關以及不同動物尾巴的作用分析啟示我們，要有一雙善于發現、善于質疑的眼睛，去發現周圍不同事物存在的規律本質，然后為我所用。造福人類.

責任編輯 林洋endprint