За те несколько секунд, в которые любители музыки могут вспомнить, как именно они получили свой первый iPod, наушники способны ужасно запутаться в сумке или кармане, образуя в условиях ограниченного пространства невероятные узлы и переплетения. Этот крайне раздражающий меломанов момент оказался очень познавательным для исследователей. Используя компьютерное моделирование, группа американских физиков разгадала, почему провода от наушников ведут себя таким образом, пишетThe Daily Mail.

Физики из Калифорнийского университета изучили 3415 случаев запутывания наушников, встряхивая их в специальной коробке. Они обнаружили, что наушники могут образовывать до 120 типов разнообразных узлов. Ожидаемо оказалось, что вероятность возникновения узлов и типы узлов напрямую зависят от длины и жесткости проводов наушников – более жесткие провода реже запутываются.

При этом ученые Дориан Рейнер и Дуглас Смит установили, что "сложные узлы часто возникают за несколько секунд", когда свободный конец наушников переплетается с другими участками провода. Для дальнейшего изучения узлов исследователи вместо популярного у меломанов способа "просто потянуть их на себя" использовали математическую теорию.

Ученые проанализировали ряд цифровых фотографий проводов в разных точках их запутывания и обнаружили, что почти все они начинаются с "простых узлов" (prime knots). В общей сложности было обнаружено около 120 различных типов узлов, при этом в каждом из 3415 испытаний образовывалось минимум 11 узлов.

После изучения всех различных комбинаций физики обнаружили, что провода, как правило, первоначально образуют спираль, но затем, постепенно запутываясь, теряют эту структуру. Результаты исследования опубликованы в научном журнале PNAS.

Отметим, что исследование проводилось не только для того, чтобы развлечь меломанов. Физики заинтересованы в изучении узлов, поскольку они играют важную роль во многих научных областях, включая квантовую теорию поля и анализ структур ДНК. Возникновение узлов в молекулах ДНК происходит в живых клетках и вирусах и тщательно изучается молекулярными биологами, а в математике теория узлов остается активным полем исследования уже более века.