Слабый и сильный узлы отличаются одним поворотом
Есть два способа завязать привычный бант, и один из них заметно надёжнее другого. Про это давно знают моряки и внимательные родители, но объяснения у явления нет до сих пор. Разница возникает на втором этапе завязывания: когда вы накладываете петлю на первое перекрестие, её можно повернуть в ту же сторону, что и первое, или в противоположную.
Если направления противоположные, получается основа прямого узла: два перекрестия ложатся ровно, и бант при затягивании лежит плоско. Если направления совпадают, выходит ложный узел, тот самый, который при затягивании перекручивается и встаёт бантом поперёк ботинка. Первый вариант в исследовании назван сильным, второй слабым. Проверить, какой у вас, легко: посмотрите, лежит бант вдоль стопы или уходит вбок.
Важная оговорка от авторов: оба узла разваливаются одинаково, по той же схеме «удар плюс инерция». Профессор О’Райли отмечал, что слабый узел в их экспериментах отказывал всегда, а сильный тоже отказывал, но на другом масштабе времени. Почему две почти одинаковые конструкции так по-разному сопротивляются нагрузке, механики объяснить пока не могут. Так что надёжный способ завязать шнурки существует, но «никогда не развяжется» это не значит: речь лишь о том, что сильный узел продержится дольше.
Почему узел держится часами, а потом сдаётся за секунды
Отсюда и бытовое ощущение, что шнурки развязываются «вдруг» и «ни с того ни с сего». Никакой мистики: вы просто не видели долгую подготовительную стадию. И обратная сторона того же механизма: если шнурки затянуты туго, до порога можно так и не добраться за день, потому что ударов и качаний потребуется больше, чем вы успеете сделать.
Авторы честно признают, что переменных в процессе много и разбирать их придётся дальше. Как влияет длина концов, толщина петель, форма ботинка, темп шага, исследование не измеряло. Зато оно даёт то, чего раньше не было: воспроизводимую модель того, как узел разрушается под меняющейся нагрузкой. Прежние работы рассматривали в основном узлы под постоянной тягой, а динамика ударов и рывков оставалась почти неизученной.
Дэйли-Даймонд объяснял интерес команды так: если понять шнурок, можно перенести подход на другие узловые структуры, которые разрушаются под динамическими силами, от молекул ДНК до микроскопических конструкций. Шнурок в этом смысле просто удобная модель, которую можно снять на камеру и покачать на маятнике. А заодно исследование дало практический вывод для тех, кто устал наклоняться на бегу: посмотрите, как лежит ваш бант, и если он перекручен, попробуйте на втором шаге завязывания повернуть петлю в другую сторону.