. 靴ひもがほどける——踏みつけと鞭打ちの共犯

歩くだけで靴ひもがほどける。結び方が下手なんだろう、と思う。でもUCバークレーの機械工学チームが2017年に発表した論文によれば、これは技術の問題ではなく物理の問題だった。

二つの力の共謀

研究チームは高速度カメラでランニング中の靴ひもを撮影した。わかったこと——足を振るだけではほどけない。地面を踏むだけでもほどけない。歩行の「踏みつけ」と「振り」の組み合わせが結び目を殺す。

踏みつけが鍵を回し、振りがドアを開ける。どちらか片方では何も起きない。

高速度映像で印象的なのは、失敗のタイミング。長い間なにも起きず、そしてたった2歩で一気にほどける。徐々にではない。結び目は閾値を超えた瞬間に崩壊する。

これは結び目の摩擦が非線形だから。ある程度までは摩擦が踏圧に耐える。だが一度ループが十分に引き出されると、自由端とループの長さのバランスが崩れ、片側に力が集中して暴走的に引き抜かれる。

静かな蓄積と、突然の崩壊。結び目は地震に似ている。

靴ひもの蝶結びには二種類ある。

多くの人が無意識に縦結びをしている。蝶々を作るとき、最初の交差と同じ方向にループを通してしまう。たった一つの「手順の向き」で結び目の寿命が変わる。

面白いのは、2017年時点でなぜ本結びのほうが強いかの力学的説明がまだないこと。経験的にはわかっている。でも数学的証明はされていない。

研究者のO'Reillyが靴ひもに興味を持ったのは、娘に靴の結び方を教えようとしたとき。ほどける理由を説明する動画がインターネットに一本もなかった。

彼の本業は柔軟素材のダイナミクス——ソフトロボティクスの数理モデル。結び目がどう壊れるかを理解できれば、DNAの構造や微小構造体の力学的破壊にも応用できる。

日常の些細な苛立ちの裏に、未解決の力学問題が眠っていた。