据说,1943年,爱因斯坦受聘普林斯顿高级研究院时,问校工要了一个特别大的废纸篓,他说可以“把所有的错误都扔进去。”
但即便聪明如爱因斯坦,或许也没有想到那些被他扔进垃圾桶的废纸也充满了科学的魅力。
哈佛大学数学家近日的实验表明,当你一遍又一遍地揉皱和展开平整的纸张时,皱缩纸张上每个折痕的总长度呈对数增长——也就是说,皱缩过程遵循一个普遍的、可预测的规则。
为了揭示纸张以这种意想不到的可预测方式起皱的物理原因,团队专注于起皱纸张的平坦部分(他们称之为“面”)。具体来说,他们研究了皱巴巴的聚酯薄膜(一种用于NASA宇航服中保护宇航员免受辐射的闪亮聚酯薄膜)的小面是如何随着表面一次又一次地被揉成越来越小的碎片的。
平均来说,4x4英寸的聚酯薄膜在经过几轮揉皱后,每个都有880个小面,但其中一个有惊人的3810个小面。
研究人员将一张纸揉皱了70次,但注意到在几次揉皱后,很难看出折痕之间的区别。经过分析,他们发现,虽然一张纸实际上从未停止形成新的折痕,但它是以对数的速度形成的。这意味着随着褶皱越来越多,新的褶皱越来越少。
虽然研究的只是皱纸这种微不足道的现象,但是这在地壳运动,高性能电池和超级电容器中使用的石墨烯薄膜的微观卷曲中都有实用价值。
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