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掰手指為何會??響? 氣泡產生了壓力波

時間:2018-04-16 16:33:32

  電影中常常會出現這樣的鏡頭:兩個人准備搏斗時,常常會把手指掰響,從而顯示自己有很強壯的身體,以此來威懾對方。你或許也試著掰響過自己的手指?你有沒有想過,這個『聲響』是如何形成的呢?這個過程對你的手指又是否會有損傷?

  觀察關節病患者手指時發現問題

  坊間不少人認為,掰手指時發出的清脆聲音是關節液裡的『泡泡』——氣泡形成而發出的聲音。還有一些人覺得,這可能是韌帶在強大壓力下發出的奇怪聲音。這事就這麼簡單?還真有人專門去做過相關研究,甚至寫出了學術論文!

  其實近50多年來,一直有人在發表各種關於『手指為什麼會掰響』的學術論文。

  2015年,加拿大阿爾伯塔大學的Greg Kawchuk和合作者使用核磁共振成像掃描儀記錄了一名頻繁出現關節病的志願者的手指的各種問題。在一些圖像中,可以看到志願者指關節凸起部分突然出現了裂痕。Kawchuk博士及其同事記錄道,這就是形成泡沫的結果,這種泡沫持續了一段時間,這個過程可能就是造成這種響聲的原因。他們認為,氣泡在流體中產生了壓力波,由此產生了聲音。

  然而,目前他們還不清楚這一壓力波如何能夠強大到足以形成獨特的裂縫。

  數學模擬計算出聲音產生原因

  最近,法國巴黎綜合理工大學的兩位研究人員設計了一個開裂關節數學模型(運用數理邏輯方法和數學語言建構的科學或工程模型),似乎纔真正闡明了之前那些理論。

  法國巴黎綜合理工大學生物力學教授Abdul Barakat和碩士生Vinenes Suja在查看2015年阿爾伯塔大學研究者發表的論文時,對於文中指到的指關節開裂現象產生了興趣。為了觀察舊的理論所描述的情況是否能夠產生如此巨大的聲音,他們創建了一個簡化的帶有氣泡的關節的數學模型,並進行模擬,並將模型中氣泡崩潰的理論聲音與Suja做的相關錄音進行比較,以此來驗證舊理論的結果。

  他們發現,模型預測的聲音的音量和頻率都與錄音相當吻合,即使氣泡只是突然縮小,只要不是消失,就可以產生類似的噪音。Barakat博士說,氣泡只需要縮小30%到40%就可以產生這種類似爆裂的噪音,盡管氣囊的尺寸比MRI(磁共振成像)中可見的氣囊小。不過,研究人員並沒有模擬泡沫形成時會發生什麼,模型只是假設其存在。

  下一步,他們打算再計算一下,類似模型中氣泡的形成是否會產生聲音。因為要真正了解這個過程,最好的辦法就是『從頭到尾的進行建模』。

  讓我們沒想到的是,一個簡單的生理現象,要想透徹地研究清楚,居然也這麼復雜。

原標題:掰手指為何會??響? 氣泡產生了壓力波
來源:中國新聞網  作者:  編輯:劉賢輝
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