ヘッドフォンコードの絡まりの謎を解くために、科学者たちはコードを箱に入れて3,000回以上振った。

レビュー専門家：羅慧謙、中国科学院物理研究所准研究員

天気の良い日に、音楽を聴くために突然ポケットからヘッドホンを取り出そうとすると、ヘッドホンのコードがまた絡まっていることにいつも気づきます。

すべて電線ですが、電源コードやデータケーブルはバッグに入れても絡まってしまうことはほとんどありません。ヘッドホンのケーブルはなぜ絡まりやすいのでしょうか?あなたのポケットの中には、毎日ヘッドホンのコードが絡まるのを待ちながら、しゃがみ込んでいる小さなゴブリンがいますか?

ヘッドホンのコードが絡まってしまった原因は何でしょうか?キンク理論について学ぶ

結び目は、その名前が示すように、端と端を結んだロープのことで、交差部分がねじれている場合もあります。結び目理論は、結び目の位相的特性を研究する位相幾何学の分野です。結び目理論では、素数結び目は分解できない非自明な結び目です。

交差数が 7 以下のすべての素数ノット。

各素数結び目は主に交差数によってマークされ、同じ交差数を持つ素数結び目は異なる下付き文字によってさらに区別できます。

出典: Wikipedia

結び目理論は、複数の円環を 3 次元の実ユークリッド空間に埋め込む方法を研究する数学の分野です。研究対象は曲線、しかも三次元空間内の曲線であるはずなので、ヘッドホンのコードが絡まる問題は結び目理論に起因すると考えられます。結び目理論では、結び目は、2 つの端点を分離せずに別の結び目に変換できる場合、同等であると見なされます。

物理学者のダグラス・E・スミスと学部生のドリアン・レイマーは、2007年にはすでに、結び目理論をロープの結び目に応用する可能性を研究しており、この研究でイグ・ノーベル物理学賞も受賞している。

実験者は、長さや硬さの異なるロープを透明な箱の中に入れ、さまざまな速度で箱を回転させながら、3,415回の実験を行った。

実験により、柔らかいロープの方が結び目を作りやすいことがわかっています。日常生活の経験から、羊毛や針、糸などの柔らかいロープは、つまむだけで結び目を作ることができることがわかっています。一方、電源コードやデータケーブルは太くて硬いため、ヘッドホンケーブルのような複雑な結び目を作るのは困難です。

実験では、長さ46センチ未満のロープは、一定期間回転する箱の中に密封されてもほとんど絡まらないことも判明した。しかし、距離が 46 cm から 150 cm に増加すると、結び目が形成される確率が劇的に増加します。ロープがこれより長い場合、結び目ができる確率は基本的に50％で安定します。

結び目の確率 - ロープの長さ (m)

出典: サイエンスアラート

ヘッドホンケーブルの長さを測ってみると、約150cmであることがわかります。上の図からわかるように、縦軸は結び目の確率を表し、横軸はロープの長さを表しています。 140 cm は 1.4 メートルで、横軸の 1.4 は縦軸の 0.4 から 0.5 の間の数字に対応するため、結び目ができる「最小」の確率は約 50% であることがわかります。なぜ「最も少ない」と言われるのでしょうか？ヘッドホンケーブルは3本のワイヤーが入ったY字型のロープのようなもので、両端のヘッドホンはヘッドホンケーブルよりも重いため、ヘッドホンケーブルが動きやすく、さらにヘッドホンケーブル同士が絡まる可能性が高くなります。

また、立方体ボックスの幅を 2 ​​倍にすると結び目ができる可能性がわずかに増加しましたが、ボックスの幅を 33% 減らすと結び目ができる可能性が大幅に減少することもわかりました。

最後に、糸が回転ボックス内でどのように巻き始めるかを示す図を示します。研究により、ひもの一方の端をもう一方の端に 2 回交差させるだけで、ひもが自然に結び目を形成できることがわかっています。

出典: サイエンスアラート

これで安心してください。これらの結び目は、超自然的な力ではなく、実際の物理的な理由で形成されます。

ヘッドホンコードの絡まりを防ぐにはどうすればいいですか?

実験から、次のような結論を導き出すことができます。

1. より柔軟な素材は結び目を作りやすくなります。したがって、ヘッドホンケーブルが硬いほど、絡まる可能性が低くなります。

2. ヘッドホンのコードが転がるほど、絡まりやすくなり、もつれやすくなる。胸ポケットは通常、ズボンのポケットよりも小さいため、ヘッドフォンはズボンのポケットではなく胸ポケットに保管する方がよいでしょう。

3. 箱が大きければ大きいほど、結び目も多くなります。そのため、イヤホンを大きなバッグではなく小さなポケットに入れておけば、コードが絡まる可能性が低くなります。

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したがって、ヘッドホンケーブルが絡まないようにしたい場合は、次の 3 つの方法を試してください。

1. イヤホンを束ねる：イヤホンコードが動きにくく絡まりにくいように、手できれいに巻き取ります。

2. ヘッドホンを露出させる方法：イヤホンの両端をズボンのポケットの外側に露出させます。イヤホンヘッドがワイヤーの間を行き来しない限り、イヤホンのワイヤーはループして結び目を形成することはありません。

3. 保管方法：ヘッドホンケーブルをヘッドホンケーブル専用の小箱に入れて保管します。

ヘッドホンケーブルの結び目が自然に解けることはありますか?

答えは「はい」ですが、イヤホンが振動しながら結び目の経路をたどる場合に限ります。しかし、この確率は非常に小さく、一般的に言えば、物体は秩序から無秩序へと発展する傾向があります。しかし、無秩序から秩序に戻るには通常、エネルギーコストがかかります。

言い換えれば、結び目を作ることは結び目を解くことよりも安定した結果となるため、ヘッドホンケーブルは必然的に「結び目」ができやすくなります。

別の角度から見てみましょう。ヘッドホンケーブルの外側の被覆は通常、弾力性があり硬度が低いTPE 素材(熱可塑性エラストマー) で作られています。 TPE の摩擦係数は接触面積の大きさとは関係ありませんが、硬度とも関係があり、硬度に反比例します。つまり、TPE の硬度が増加すると、摩擦係数は減少します。つまり、ヘッドホンのケーブルが絡まった場合、摩擦によって結び目が自然に解けにくくなります。

出典: pixabay

最近では、ワイヤレス Bluetooth ヘッドセットが徐々に人々の新しいお気に入りになってきています。ワイヤーがないので絡まる心配もありません。

しかし、ヘッドフォンのコードが絡まっていることに気づいたら、イライラしすぎる前に、少し時間を取ってこれらの結び目について学んでみてはいかがでしょうか。

アレクサンダー大王: 何の結び目ですか?私の剣を取れ！

出典: Wikipedia