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在漫威电影《复仇者联盟3： 无限战争》中，大反派灭霸轻松打了个响指，半个宇宙的生命瞬间灰飞烟灭。 不久前，佐治亚理工学院（Georgia Institute of Technology）的一支研究团队却表示：灭霸戴着酷炫的光滑金属手套是打不出响指的！
通过高速成像视频观察打响指的动作和物理分析，研究人员发现，打响指时极快的速度，与皮肤间摩擦力、指垫弹压力的完美结合，是成功打出响指的关键。
▲相关论文发表在Journal of the Royal Society Interface上
早在公元前320年的古希腊陶器画上，人们就已经记录了打响指的最早表现形式。这个动作可以简单、有效地创造出尖锐声音，已经融入了许多文化，从西班牙的弗拉门戈舞蹈到超级英雄电影。
研究小组正是受到电影中灭霸戴金属手套打响指一幕的启发，想知道：灭霸戴着金属无限手套有可能打出响指吗？
该论文通讯作者Saad Bhamla教授表示：“在过去的几年里，我一直着迷于我们如何能弹响手指。这个物理谜题就发生我们的指尖，却始终没得到确切的研究。”
▲打响指的物理过程（图片来源：参考资料[1]）
利用高速成像（high-speed imaging）、自动图像处理和动态力传感器，研究人员分析了多种手指弹响。他们发现，当我们打响指时，手指弹响只需要大约7毫秒，比需要150毫秒及以上的眨眼快20倍！
获得的数据震惊了研究人员：在滑落拇指后，人类的中指以每毫秒7.8度的速度旋转，几乎达到了一个职业棒球投手手臂投球旋转时所能达到的速度。而打响指产生的角加速度（每秒160万度）几乎是投手手臂旋转的3倍！论文指出，这种瞬间加速度是迄今为止测量到的最快人体角加速度。
接下来，研究小组团队用不同的材料包裹手指，探索摩擦的作用。他们分别给手指套上高摩擦力橡胶或低摩擦力金属指套，发现两种方式均会降低弹响速度。
并且，当手指覆盖金属套环时，研究人员观察到它们的最大角加速度显著降低。研究人员认为，这是因为手指之间存在接触面积变少了，并且人体皮肤的压缩弹性更具容错性，减少压缩性和摩擦性，会让手指更难产生足够的力，从而难以打出真正的响指。
▲研究人员测试了不同材料覆盖手指的打响指效果（图片来源：参考资料[1]）
除了实验，科学家同样利用数学模型来解释这些观察结果，比如一个“弹簧-门闩（LaMSA）”的模型。其中手指像弹簧，我们的手臂肌肉是提供动力的发动机，摩擦力则是门栓。
▲LaMSA模型（图片来源：参考资料[1]）
换句话说，打响指时摩擦力必须处于一个恰到好处的区间里，我们本身的手指皮肤具有快速弹响的理想摩擦力水平（SN：8/1/19）。拇指和中指之间的摩擦使能量在突然释放之前得以储存。而摩擦力过小意味着储存的能量更少和更慢的爆发（弹响），无法为打响指提供足够动力；但过多的摩擦力阻碍了手指释放能量，延长了摩擦时间，则导致能量耗散为热量，也会阻碍打响指。
换言之，灭霸戴着无限手套不可能打出响指。
“我们的研究结果表明，灭霸不可能戴着他的金属手指打出响指。”该论文的第一作者、在读学生Raghav Acharya 表示，“所以电影只可能是好莱坞特效，而不是实际的物理过程！”
这项研究有望应用到生物机器人等仿生工程系统研究中，并为模仿人类手功能的假肢设计提供数据参考。
参考资料:
[1] Acharya, R., et, al. (2021). The ultrafast snap of a finger is mediated by skin friction. Journal of The Royal Society Interface, 18(184). https://doi.org/10.1098/rsif.2021.0672
[2] New high-speed video reveals the physics of a finger snap. Retrieved November 16, 2021, from https://www.sciencenews.org/article/finger-snap-physics-new-high-speed-video-thanos
[3] `Oh, snap!’ A record-breaking motion at our fingertips. Retrieved November 16, 2021, from https://www.sciencedaily.com/releases/2021/11/211116201533.htm
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