這個問題想必困擾了很多讀者吧。以至於有人提出：要是用耳機線來做鞋帶的話，是不是鞋帶就不會鬆了呢？

答案當然是不會啦。不過，這個問題吸引了很多科學家的關注。我們首先來看鞋帶。在2017年4月發表於英國《皇家學會學報》的一篇論文中，美國加州大學伯克利分校的機械工程學家奧利弗·奧賴利（Oliver O’Reilly）等人詳細闡述了鞋帶在運動中的受力情況，並分析了各種可能導致鞋帶散開的情景。在實驗中，研究人員對在跑步機上不停跑動的運動員進行攝像。起初他們猜測，鞋帶系成的繩結應該是在運動過程中一點一點鬆散開的。但透過慢鏡頭回看，奧賴利驚奇地發現，鞋帶幾乎是在一兩步間就突然散開了！

為了搞清楚原因，研究人員在運動員穿的鞋舌上放置了一個加速計，用於測量鞋帶在運動過程中的受力情況。結果發現，在我們正常運動時，鞋帶受到的聯合衝擊加速度達到了7個g！這可相當於楊利偉乘返回艙進入地球大氣層時的加速度呀！

最終，研究者確認了鞋帶鬆開的過程。首先，在跑步時，腳步著地時產生強大的加速度，使得鞋帶末端拉伸，繩結變鬆（1）；此時，擺動的腿部又給了鞋帶末端慣性力，就好像用雙手解開繩結一般（2）；最後，在某個瞬間，繩結散開（3）。透過實驗，研究人員還證實了僅僅透過跺腳（上下移動）或者擺動腿部（前後移動），是不足以使鞋帶散開的。必須要綜合這兩種作用力，使鞋帶末端的方向發生改變，才能瞬間解開繩結。

鞋帶鬆開的過程

接下來再看耳機線。為了回答這個問題，美國加州大學聖迭戈分校的物理學家多里安·雷默（Dorian Raymer）和道格拉斯·史密斯（Douglas Smith）開展了多達3415次實驗。在實驗中，研究者將相同材質的繩子放置在一個邊長30釐米的箱子裡，每秒旋轉一次箱子，持續10秒。結果發現，如果繩子短於46釐米，就不會打結；如果在46～150釐米之間，打結機率迅速上升，150釐米的繩子有一半的機率會打結；如果繩子進一步增長，打結的機率並不會進一步增加。

繩子打結起始於末端繩索在旋轉時的翻滾運動，只要末端穿過繩索的另一部分兩次，就開始了自發打結的過程。所有交叉不超過7次的基本結全部在實驗中發現了，甚至還發現了一些交叉超過11次的複雜結。

如果繩子更硬或者盒子更小的話，就能降低打結機率。因為這樣能讓繩子貼緊箱壁，減少了翻滾運動。反之，對於一根長而柔軟的繩子而言，在一定空間內打結的機率接近100%。這一結果於2007年10月發表在《美國國家科學院院刊》上。當然，對於Y形的耳機而言，打結的機率將進一步複雜化，而且耳機線的末端是有一定分量的耳塞，相比於普通末端，更容易在慣性的作用下穿越線材。

現在我們可以給出結論：鞋帶的結和耳機線的結是完全不同的！一個是舒展在開放空間中，一個是蜷曲在密閉空間裡。而最關鍵的一點在於：我們給鞋帶打的是活結，本來就希望它能夠快速鬆脫。如果你將鞋帶纏成耳機線那樣的一團亂麻，它自然就不會輕易解開——然而代價是，你解鞋帶也會變得像解耳機線那樣費勁。