文 | 魔力科学小实验，本文为原创，转载请注明来源。
哈喽小伙们，几天不见，我想死你们啦！经过了一个元旦假期，大家心心念念的科学小实验栏目又跟各位见面了。感谢陪伴，感谢支持~~
新年伊始，该用一个什么样的实验主题才配得上新年头一个的称号呢？斟酌再三，咱们今天安排一个以往从未涉及，但又经常在厨房能看着的东西来探究，最重要的是主题还贼高大上：听懂了吗？没懂那就对了。一开始我也没懂，我翻译一下，咱们今天实验主题探究的是：
杆状物质的级联断裂现象与弯曲震动波！
一根意面为何无法弯折断成2节？？？
意面吃了无数，但一根意面无法断成2节，你未必听过，更没试过。其实这是一个正儿八经的科学发现。理查德.费曼是美国著名的物理学家，他曾参与过“曼哈顿计划”的原子弹研制工程，一生解决物理难题无数，是1965年的诺贝尔物理学奖得主。然而有一次他在煮意面的时候，意外的发现两手分别捏住意大利面的两端，弯曲到它断裂，意面始终不会断成2节，而是3节、4节，甚至更多。他将一整包意面全部折断，始终没有一根是断成2节的。
他很困惑，思考和研究了好多年，终究没有得出结论。直到2005年，一个法国的科研团队在《物理评论快报》上发表论文，终于向世人揭示了意面无法断成2节的科学原理，并获得了搞笑诺贝尔奖。然而，令人唏嘘的是，直到去世，费曼本人也没能看到这篇论文的发表。
这背后究竟是什么原理，竟然将一位堂堂的正牌诺贝尔物理学奖得主难住了？今天，我们站在前人的肩膀上，来探讨其中隐含的科学奥秘。
实验目的
认识及理解弯曲震动波的存在
实验材料
条状意大利面若干
1.用手指捏住意面的两端，往中间弯折。
操作步骤
2.用同样的方法，尝试从不同的角度弯折意面。通过上面的实验我们发现：两手捏住意面两端，无论是横向还是竖向，往中间弯折直至意面断裂，意面大概率会断裂成3节，或者更多节。横向弯折演示：
现象及原理
竖向弯折演示：
当一根弯曲的意面突然断裂时，意面两端的曲率在很短的时间内(微秒级)迅速改变为零，激发弯曲震动波。震动波局域性的增加意面的曲率，当一个位置的曲率高于一定值后断裂发生。断点位置的曲率迅速变化又激发新的震动波，导致更多的断裂出现。换言之，断裂会引起回弹效应，从而产生了一种弯曲震动波，引发更多的断裂，如同雪崩。一根意面弯折无法断裂成2节，而是3节、4节，甚至更多，只能说意面太倔强，太有个性。
杆状物质的级联断裂现象
以上动图来源：http://news.mit.edu/2018/mit-mathematicians-solve-age-old-spaghetti-mystery-0813
实际上，难倒物理学家费曼的意大利面只是杆状（条状）物质级联断裂现象的一种。2012年奥运会撑杆跳的比赛现场就发生了类似的一幕：某国运动员撑杆跳的时候，杆子就不合时宜的断成了三节，运动员在比赛现场“展示”了啥叫，我等吃瓜群众是无法计算运动员心里阴影面积的，只能为运动员感到惋惜。:31杆状物质的级联断裂现象
究其原因，当撑杆弯曲到某个临界点，断裂的瞬间，两节撑杆会从弯曲的状态快速反弹伸直，而由于惯性，它们又会进行反方向的弯曲，形成一种波浪式的震动。于是乎，这根撑杆就会再次发生断裂。也就是说，最初的断裂触发了“回弹效应”和“弯曲震动波”，使得更多的断裂出现。
而意面只是其中的一个代表，让费曼碰巧赶上了。看似一个沙雕的问题，有科研人员却真的研究过并亲自试验过，结果是：在满足某些条件下，意面也可以断成2节！意面可以只断成2节吗？
2018年发表在美国科学院院刊PNAS上的一篇文章，来自麻省理工学院的科学家们做了个实验，展示了如何控制意面的断裂，为了做这个实验，科学家们特地制造了一个机械装置。这个装置的两端分别有一个夹子，可以固定意大利面的两端。装置的一侧可以旋转，带动意大利面的一端旋转成不同的角度，另一侧的夹子可以向前滑动，使意大利面弯曲。成功的将意面折成两段！
他们用这个装置试验了几百根面条，并用摄像机以每秒一百万帧的速度记录下实验的过程。实验的结果是：当意大利面的一侧扭曲到接近360°时（后有论文指出，扭曲至270°即可，待考证），再缓慢弯曲、对折，意大利面就可以断成两节，而且对不同直径的意大利面，其实验的结果都是如此。
以上动图来源：http://news.mit.edu/2018/mit-mathematicians-solve-age-old-spaghetti-mystery-0813
为什么会这样呢？研究人员又开展了进一步研究，他们发现弯曲一根意大利面时，回弹效应使得意大利面反复震动，从而产生了一种弯曲波，而扭转也会产生一种扭转波，扭转波比弯曲波传播的速度快，消耗了一部分能量，从而避免了意大利面的多次断裂。显然，这个实验对研究细圆杆状物的稳定性非常有帮助。
可以预见：既然意大利面可以从断裂成三节变为两节，那么在未来弯曲意大利面时，它也许会完全不断裂。换而言之，未来人们也许能找到一种新的材料，或者使用某种方法，使得细圆长条形状的物体更加耐用。看来，生活中处处有学问。用心观察，认真思考，科学就是这样一步步前进的。谁能想，一盘意大利面里居然藏着这么高深的理论呢？
今天的实验就唠到这里了，咱们下期实验再见，顺带说一句，拍完视频折断的意面全部加工食用了，未造成浪费哦，还挺美味的~~
温馨提示：珍惜粮食，拒绝浪费！
资料参考：
1. Why Spaghetti Does Not Break in Half. https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.95.095505
2. Controlling fracture cascades through twisting and quenching. https://doi.org/10.1073/pnas.1802831115
3.鱼刺.难倒费曼的意大利面：如何掰成两段？
