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第4色.com 斯坦福再出变态神东说念主!竟用一个数学模子,暴力解开“掰手指”的精巧!看完我跪了......


发布日期:2024-10-25 11:24    点击次数:82


第4色.com 斯坦福再出变态神东说念主!竟用一个数学模子,暴力解开“掰手指”的精巧!看完我跪了......

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小伙伴你的手指

十个皆能掰响吗

超模君发现,有一个妙技是不错无师自通的,它不挑男女、不分贵贱,就好像是年事到了,自关联词然就会了相同。

这便是掰手指,它让你的手成为了发声器官,就像雄狮的鬃毛、孔雀的长羽,成为一种骄横的老本。

学生期间,不经意的一声响,总能引来前排女生的一阵成见。

但你有莫得好奇过,手指到底为什么能掰响?

从哪儿来的“咔咔咔”

其实早在1939年,就有科学家和超模君相同好奇过这个问题。

一世奋力于将科学与艺术结合的JM大爷(James Mennell)向寰宇晓示:掰手指的声息便是要津中的纤维囊蓦地收紧的声息。

偷拍走光

而到了1947年,两位大夫则透露寰宇东说念主民要听我的:之是以会响是由于掌骨和指骨的要津面赶快分开,导致组织滚动,滚动发声懂不?

1971年,来自为兹大学的几位风湿病推敲者通过“固定手掌并模拟掰手指历程”的看成,用X光纪录下了他们的要津变化。

终于详情了声息的着手——既不是纤维囊也不是要津组织,而是在要津腔滑液中的空化气泡。

在X光机下不雅察被试的要津变化

事实上,我们躯壳中的两根骨头之间并非是胜利承接的,而是被要津腔包裹的。

在要津腔当中有好多滑液,这些滑液的作用便是匡助要津缓冲、润滑。

利兹大学的团队测出:东说念主体内的要津腔滑液中,气体含量达15%,其中跨越80%皆是二氧化碳。

当我们用劲挤压要津的技艺(也便是掰手指的技艺),要津腔内的滑液受到蛮横的挤压会赶快变成气泡,然后又赶快翻脸,发出清翠的一声“咔啪”!

寰宇东说念主民皆合计很有意念念意念念,毕竟东说念主家有图有真相。

直到2015年,有一个加拿大和新西兰的归并科研团队在论文中提议:掰手指的咔咔声不是空化气泡翻脸的声息,而是和腔体变成估量!

这支团队用核磁共振给志愿者们拍片子,适度发现气泡是一直皆有,并莫得翻脸。

运用核磁共振成像不雅察要津变化

这时,寰宇东说念主民就迷糊了,到底是X光测得准,仍是核磁共振测得准呢?可能你也会好奇:

不雅测泡泡有莫得翻脸,还真不是一件肤浅的事!

如果想要拍摄到气泡翻脸的蓦地,那么仪器的及时成像速率需要达到每秒1200帧。

这就有点儿强东说念主所难的,毕竟顶级的电影、游戏画面也才每秒25到60帧傍边~

换言之,我们当前的科技水平还没达到。

用数学不错解释“咔咔咔”

那怎样办呢?不伏击,这个寰宇从来皆不缺东说念主中龙凤!

来自斯坦福大学的Vineeth Chandran Suja博士和他的导师巴黎详细理工的Abdul Barakat西宾给出了谜底:

按照Suja博士的想法,这个问题唯有有一个数学模子不就贬责了吗?

当先要模拟出一个编造的东说念主体要津。再按照利兹大学团队的论断,臆测出这个编造要津“掰手指”历程中的变化参数和发出的声息。 临了只需要将这个“声息”和信得过掰手指的声息一双比,不就能知说念利兹大学团队说的对不合了吗?

大佬便是大佬,老是能将复杂的事情说的理所固然~

说干就干,Suja博士和他的导师将东说念主体要津的几何尺寸、滑液密度、绽放粘度、名义张力等成分输入进电脑后,就得到了这样一个模子:

现实中模拟的第三掌指要津(a)、核磁共振成像下看到的第三掌指要津(b)、第三掌指要津二维透露图(c)

好了,模子有了,具体要怎样“算声息”呢?

最基础的一个常识点,声息是通过滚动产生的!

按照利兹大学团队的论断,“咔咔咔”便是空化气泡因为受到压力后翻脸滚动而发出的声息。

是以,为了测算要津腔中压力环境的变化,Suja博士构建了如下四个方程:

其中,方程(1)和(4)用于反馈和详情要津腔内的压力变化。

一朝要津腔内变成了气泡,这些气泡就会响应周围环境的压力变化。这时,就要用到大名鼎鼎的Rayleigh–Plesset 方程了。

这是一个由诺贝尔物理学奖得主Rayleigh男爵和应用物理学家Plesset发明的成心模拟臆测流体中空化气泡的状况的常微分方程。

Rayleigh–Plesset 方程

这个方程的得力之处在于,只需一个方程就涵盖了空化气泡半径与压强、粘度、名义张力等简直通盘变量的关系。

唯有将已知参数代入,然后解出方程就不错掌捏空化气泡的情况!

其中(b)为Rayleigh–Plesset 方程的解

临了再套用这样一个公式就能算出气泡产生的声压P(a)

在声学中,声压便是用来形容声波的物理量

平定开松,Suja博士就完成了用数学模子算声息的骚操作!

接下来,Suja博士只需要找来几个志愿者,录下他们掰手指的响声作念对比即可有论断。

分析数据后发现和模子得出的适度高度一致,这就有劲的佐证了利兹大学团队的发现:掰手指声息来自于要津间空化气泡翻脸发出的声息。

Suja博士和他的导师也因为这个数学模子而被授予了2019年的菠萝科学奖·数学奖。

菠萝科学奖被称为“中国版搞笑诺贝尔奖” ,树立的指标是为了褒奖趣味的科学推敲,以唤起东说念主们对科学的好奇和蔼然,让更动精神走近专家。

用科学掰出最响的“咔咔咔”

Suja博士在领奖的技艺提到:既然搞懂了旨趣,说不定有一天我们会发展出一门成心掰手指的比赛。

节选自“菠萝科学奖”授奖动画

为了宽宥这场夙昔的格斗比赛,我们不错提前推敲一下怎样掰出最响的“咔咔咔”!

笔据利兹大学团队的推敲适度,掰手指的声息大小弥漫受要津间的罅隙大小影响。

当手指要津运行罅隙大于1.4毫米时,就无法发出声响了。

是以“你有多响”和“你有多大”相同,皆是天生的。

但是,一般来说要津腔越大,组织液也就越多,约略产生的气泡也就越多。

是以,如果我们嫌掰手指的声息不够大,那不错去掰身上更大的要津!比如像李小龙相同扭脖子:

仅凭“咔咔咔”就能吓退敌手

不外,毕竟不是通盘东说念主皆不错靠我方这样自如的看成要津。

如果你我方没把捏的话,超模君也替你们想好了主义——请专科外助襄理,就像这样:

Em......不好意念念,放错图了......应该是这张:

在此相配指示:想体验安全舒爽的“咔咔咔”是要去正规推拿场合的!

看到这里,我战胜一定还有东说念主想追求更高的意境,想用躯壳搞出平川惊雷的效果!

那超模君这儿还有一个独家秘笈:“拉手指”会比“掰手指”发出的声息更清翠,也更响亮!

宽解“咔咔咔”全靠老爷子

这个秘笈是超模君跟一个好意思国老爷子学来的,他的名字叫唐纳德·昂格尔,是一位好意思国医学博士。

这位老爷子年青的技艺和超模君相同,也因为掰手指被姆妈吼了:“赓续掰手指,以后然而会得要津炎的!”

但是,好意思利坚东说念主可不会毛糙捣毁!

他为了表现注解姆妈是错的,60年如一日对峙每天掰左手手指,而简直不碰右手手指。

他用我方的躯壳变成了对照组,终于在80多岁乐龄时出书了论文公布了我方的推敲适度:

掰手指并不会得要津炎!也不会让手指变形!姆妈你错了!

昂格尔的傍边手,皆很泛泛

为了奖赏老爷子的好奇心和对峙,在2009年,他被授予搞笑诺贝尔奖。但其实也会有质疑的声息:因为老爷子只推敲了我方的手,并莫得其他参造物。

别震惊,没过两年就有推敲团队发表了一项针对“掰手指与手骨要津炎干系性”的现实适度,极有劲的佐证了唐纳德老爷子的不雅点。

现实对215位当场现实者进行了进修,表现注解了手骨要津炎只与眷属遗传病、劳作做事经验、曾受过创伤等成分估量。和掰手指少许关系皆莫得!

事实上,掰手指不仅不会让手指生病,一定进程上还能起到保健的作用。

因为敌手指要津的挤压不错刺激到周围的毛细血管和神经末梢,这能起到促进局部血液轮回、消炎、灭亡疲倦的效果。

如果四舍五入,那就基本跟某些理疗仪的堪称效果差未几:

但是,掰手指爽归爽,仍是要刺目安全的!毕竟力气是用在我方身上,可不敢放肆出名胜!

否则......你就会上知乎变成段子!

说回正题,其实,知不知说念“掰手指的声息哪儿来的”对我们的生计没什么影响,为什么会有一代又一代科学家反复推敲了近百年?

为什么“掰手指”这样一件小事能先后赢得“搞笑诺贝尔奖”和“菠萝科技奖”?就因为搞笑吗?昭彰也不是......

在超模君看来激动这些发生的恰是东说念主们的好奇心。就像菠萝科学奖的标语:“向好奇心致意!”

蔡康永曾说过:长大是一个扫兴的历程,寰球皆觉允洽大东说念主累、没趣,不如小技艺忻悦。

也许便是因为好多东说念主长大后丢失了童年的那份好奇心。

不会再仔细推敲我方的双手能发出若干种声息;不会再钻牛角尖去追寻我方到底是不是对的;

当然也就不会再活得像“小技艺”那样饶有意思意思。

超模君 说

你当前还有在掰手指吗?

作家简介:超模君,数学与交叉科学汲引自媒体博主,中大数学博士,有俩崽崽和一洁癖的妻子。爱共享有效的数学建模常识,爱深挖趣味的交叉科学东说念主物故事,爱为靠谱的当代汲引、进步幸福感的居品打call。著有 《芥子须弥·大科学家的小故事》、《数学之旅:耀眼东说念主类的54个数学家》、《漫画数学:耀眼东说念主类的54个数学家》、《一份钟数学》 (已售罄)、《薛定谔的猫:漫画大科学家的小萌宠》(已售罄)、 超模君鬼魂魔方、超模君丙烯马克笔 等广受大东说念主与孩子们喜欢的作品。

在这里,超模君不如期会有脑洞翻开,和你共享一些新研发出来的,小而好意思的,有故事的,有常识的理工创意居品,期待与您共享。

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