別笑，看科學道理

張蓋倫

2012年9月，一年一度的搞笑諾貝爾獎頒獎“典禮”在哈佛大學舉行。盡管與會人員也不乏西裝革履者，不過滿地五顏六色的紙飛機、衣著怪異的工作人員，都讓這場“典禮”更像一個“晚會”。

“搞笑諾貝爾獎”設立已經(jīng)有20多年的歷史了，其目的是為了獎勵那些“乍看讓人發(fā)笑，但是隨后又發(fā)人深省”的研究工作。這些科學家的研究成果都發(fā)表在世界頂尖的學術期刊上，并獲得了同行乃至企業(yè)界的認可。

流體力學獎

獲獎者：〔美國〕克雷奇特尼科夫和邁爾

論文：《端著咖啡走路：為什么咖啡會灑出來》

為什么咖啡會灑出來？這是一個“流體力學”問題。36個注釋、7幅圖表、6處公式——這篇發(fā)表于2012年4月26日《物理評論E》上的論文，是一個嚴肅正經(jīng)的實驗研究。

移動任何裝滿了液體的小型容器，都得小心避免液體從中灑出來。灑或者不灑，除受人自身走路的因素影響外，還牽涉液體晃動的科學；而這又取決于加速度、力矩和力的復雜互動。

研究發(fā)現(xiàn)，杯中液體前后的晃動有某種固有頻率，這個頻率由容器的大小決定。兩名研究者表示，普通大小的杯子產(chǎn)生的固有頻率恰好符合人走路時雙腿擺動的頻率——這就意味著，在沒有外部干擾的情況下，走路本身就會讓咖啡晃蕩起來；即使走路頻率的微小改變，也會增強咖啡的震蕩，增加潑濺幾率。翻譯成大白話就是：只要你走路，咖啡就會晃；你要是走得不勻速，咖啡就會濺出來。

好吧，這個結(jié)論似乎沒提供什么新鮮信息。那么，怎樣才能防止咖啡灑出來呢？減小加速度；保持咖啡液面和杯口之間適當?shù)木嚯x——至少要是杯子直徑的1/8，通常來說，就是1厘米；走路的時候盯著自己的杯子。

通俗地說，就是：走慢點，少倒點，悠著點。

英國研究液體晃動的數(shù)學家特納認為，盡管給出的建議沒什么新意，但是研究者建立的數(shù)學模型還是很有用處的，可以讓科學家在不用真的造出這些杯子的情況下，研究不同的杯子設計。特納還說：“這個研究也可以給杯子生產(chǎn)廠商以啟示——比如他們可以在杯內(nèi)畫上一條‘警戒線，以減小咖啡濺出的幾率?！?/p>

心理學獎

獲獎者：〔荷蘭〕伊爾蘭德、扎萬、瓜達盧普

論文：《身體左傾會讓埃菲爾鐵塔看起來更小》

在頒獎現(xiàn)場擺放著一張桌子，上面放著一個埃菲爾鐵塔的模型。5名諾貝爾獎得主親自上陣，排成一列站在桌子前進行觀察。隨著一聲發(fā)號“往左斜”，5名科學家均配合地將身體左傾，來驗證如何看會使埃菲爾鐵塔顯得更小。

參加實驗的志愿者們被要求站在平衡踏板上回答問題，通過控制和調(diào)整被測試者的壓力中心，就可以在不知不覺中改變被測試者的姿勢；一旦被測試者偏離壓力中心，屏幕上就會彈出警告信息提醒他們“注意姿勢”。

為了讓志愿者們意識不到自己的身體有所傾斜，屏幕會持續(xù)告訴他們保持直立；而事實上，研究者在左側(cè)和右側(cè)的傳感器上設定了2％的重量偏差，讓他們在不知不覺中身體右傾或左傾——這種傾斜幅度極其細微，人們一般意識不到。

結(jié)果顯示，身體左傾的人對所有數(shù)字的估計都比身體右傾或者直立的人要小。研究者認為，出現(xiàn)這種情況可能是因為人們會把頭腦中的數(shù)字按照從左到右、從小到大的順序進行排列，當人們需要對某件事情做出數(shù)值上的判斷時，他們會從記憶中提取一個數(shù)字。當人們身體左傾的時候，更容易回憶數(shù)值偏小的東西。

所以，“一定是我的姿勢不對”，這句網(wǎng)絡上的搞笑用語，有了華麗的科學依據(jù)。

物理學獎

獲獎者：〔美國〕凱勒、戈爾茨坦，〔英國〕沃倫、羅賓

論文：《馬尾辮的形狀和頭發(fā)纖維束的統(tǒng)計物理學》

一群大老爺們將興趣點放在了女人的馬尾辮上。在論文中，研究者寫道：“馬尾辮是什么形狀的？考慮到平均每人有10萬根頭發(fā)，即使只有一部分頭發(fā)扎在一起成為馬尾辮，其數(shù)量也極其龐大——這是統(tǒng)計物理學中的難題?！?/p>

劍橋大學的戈爾茨坦研究復雜物理體系，他和同事們一直想要確定這么一件事情——馬尾辮的形狀能不能從單單一根頭發(fā)的性質(zhì)推導出來。在一系列令人眼花繚亂的字母和計算式之后，研究者認為，頭發(fā)的關鍵參數(shù)包括彈性、密度和卷曲度，這些性質(zhì)決定了一根頭發(fā)的彈性有多好；另一個不容忽略的因素則是頭發(fā)的長度?？茖W家得出了一個非常簡單的描述馬尾形狀的公式，他們給這個公式起了一個頗有童話氣息的名字——“長發(fā)公主”指數(shù)。

長發(fā)公主指數(shù)低的馬尾辮，會呈扇狀散開；而長發(fā)公主指數(shù)高的馬尾辮，重力大于頭發(fā)之間的彈力，會柔順地垂下。相關領域人士表示，他們的研究也許可以幫助業(yè)界生產(chǎn)更好的洗發(fā)、護發(fā)產(chǎn)品，也有助于計算機動畫產(chǎn)業(yè)更好地描繪人物的頭發(fā)。

斯坦福大學的數(shù)學家凱勒為了弄清楚馬尾辮的運動原理，一頭扎入了數(shù)學建模和機械實驗中。他認為，馬尾辮像是一個行為頗有規(guī)律的系統(tǒng)，但是它明明由數(shù)以萬計個纖維絲組成，每一個與另一個之間都有相互作用的彈力。對于數(shù)學建模來說，最麻煩的問題就是“多對象問題”。不過，在物理的幫助下，現(xiàn)在這個多對象問題已經(jīng)成為“一系列簡單的公式”。于是，這位可愛的數(shù)學家解開了慢跑者馬尾辮左右晃動的秘密。