被掰断的面的一生

　　为了一个现象，钻研半个世纪，好不容易搞明白“为什么”，又花13年思考“怎么办”。

　　全世界科学家群雄逐鹿，终于共克难题：意大利面怎么掰。最近这一功，要记在美国学者头上。

　　用手掰呀。没错，你可以试试看，两手捏着一根生意大利面的两头，一使劲儿，啪，它一定会变成三截。

　　迷住几代科学家的问题，说得确切一点，就是如何把一根生意大利面稳定且精准地掰成两截。

　　它曾让无数科学家败下阵来，包括理查德·费曼。这位大物理学家被誉为拥有20世纪最聪明的大脑之一，他参与过美国秘密研制原子弹的“曼哈顿计划”，创立了量子电动力学并于1965年获得诺贝尔物理学奖，由他创造的数学模型和计算方法高深莫测。

　　意大利面让他碰了一鼻子面粉。他提了很多脑洞大开的理论，在厨房掰了十几个小时，还试过在水下掰，都无法改变一个事实：面总是断为三截，断为两截的次数少之又少。

　　在之后的几十年里，不死心的科学家前赴后继，尝试改变温度、湿度，把市面上每一种品牌、不同粗细的意大利面都买来做试验，也没能打破规律。

　　一直到2005年，这个问题诞生近50年后，法国物理学家提出一个理论，用来描述类似意大利面的细长条状物发生弯折时的情况。

　　这是人们第一次成功建立数学模型并解释它们大多断成三截的原因，这项研究获得2006年搞笑诺贝尔奖，这个奖项旨在鼓励“乍看之下令人发笑，细细品味发人深省”的研究。可模型有了，还是没人能办到让意大利面只断成两截。

　　一等又是13年。

　　最近，解决问题的是康奈尔大学和麻省理工学院的两名研究生。他们用“灵光一闪”形容自己的新奇想法：把意大利面绕轴扭转360度后再掰。这项研究结果发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

　　“本研究适用于百味来品牌1、3、5号意大利面。”他们在论文中严肃地写道。这几种面条的差别在于主要在于粗细不同。

　　研究开始于2015年的春天，是当时“非线性动力学”课程的项目。由于生意大利面很硬、很细，徒手难以完成扭曲，效果也难以控制，两人还专门设计了一个机械掰面器。

　　掰面器的两端各有一个夹子，用来固定意大利面。其中一个可以旋转，并划有刻度，确定扭转意大利面的度数，另一个可以在一条固定轨道上滑动，使意大利面弯曲、折断。通过数学建模和实验，他们发现，当扭转角度超过270度时，就能将意大利面折成两段。

　　靠掰意大利面在最顶级的期刊上发文章，这事儿很少见。他们的点子听起来很容易，但从想法的产生到模型的建立，都离不开技术的进步。相比费曼生活的年代，他们至少有两个先进的工具：能够辅助数学计算的高性能计算机和高速摄像机。

　　在后者的帮助下，他们得以看清意大利面碎成三段的全过程，甚至能看清面条碎屑如何向外飞溅。

　　慢镜头里，意大利面先是断成了两截，之后慢慢伸直，其中一截在这个过程中突然又断裂，才变成三截。被折断后的短时间内，它们竟像蛇一样来回扭动了几下才恢复成直条状。用手掰的时候就能感觉到面条的震动，正是这个震动让面条断成了多段。

　　论文的通讯作者告诉媒体，意大利面代表的是一系列细长的条状物体。掰面条能让我们增进对断裂现象的理解，未来面对多纤维结构、纳米管以及细胞中的微管时，也许我们能掌握控制他们生长的办法。

　　面条是人类最常见的主食之一。现代意义上的意大利面诞生超过500年后，终于有一个充满好奇心的物理学家抛出了这个问题。对绝多数人来说，吃面就只是吃面，如果有人拆开一包意大利面，然后一根一根地掰断，旁观者多半会觉得他无聊且浪费。但在费曼这儿，它不仅是生理需求，再寻常的小事都可能为大发现带来灵感。

　　困扰科学家的也不止意大利面这一桩事。链条传动的自行车诞生100年了，他们还是没能弄明白，为什么行进起来的自行车不容易倒。自行车的结构简单无比，围绕它的研究却上过《科学》杂志。时至今日，自行车的平衡感依然是未解之谜，但人们相信，这个问题在动力学领域至关重要。

　　下一次煮面的时候，我会小心一些，因为我知道，我正在触摸科学的前沿。