麻省理工學院研究揭示精準斷裂義大利麵的扭轉物理機制

義大利麵在彎折時常碎裂成多段而非俐落地斷成兩截，這一看似尋常的烹飪現象，實則是一個長期困擾物理學界的難題，核心在於如何精確控制脆性桿狀材料的斷裂級聯反應。早在2005年，法國物理學家便對此提出初步解釋，推論初始斷裂會引發「回彈效應」及彎曲波，進而導致次級斷裂，該研究成果甚至獲得2006年搞笑諾貝爾物理學獎。

此謎題的歷史淵源更深，連諾貝爾獎得主理查·費曼（Richard Feynman）都曾著迷，並在1988年之前試圖尋求解方未果。費曼與電腦科學家丹尼·希利斯（Danny Hillis）曾耗費數小時試驗，仍無法解釋義大利麵為何總是斷成三塊以上。這個懸而未決的挑戰，直到麻省理工學院（MIT）的研究團隊介入後才迎來突破性解答。

MIT的研究人員喬恩·鄧克爾（Jörn Dunkel）、羅納德·海瑟（Ronald Heisser）和維沙爾·帕蒂爾（Vishal Patil）在《美國國家科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上發表了他們的發現，揭示了強制義大利麵精確斷成兩截的確切方法。他們利用精密儀器，對數百根Barilla 5號和7號義大利麵進行彎曲與扭轉實驗，並以每秒高達一百萬幀的速度進行錄影分析。

研究的關鍵數據指出，在緩慢彎曲麵條之前，若先將其扭轉約270度至360度，便能有效抵銷引發多重斷裂的振動效應。帕蒂爾建立的數學模型闡明，這種扭轉操作削弱了初始斷裂後產生的「回彈效應」，同時，麵條在斷裂後會以螺旋狀展開，即「扭轉回彈」過程，釋放能量，從而阻止了應力累積導致的額外裂痕。實驗細節顯示，對於一根約25.4公分（10英寸）長的義大利麵，必須先施加約270度的扭轉，再以每秒3毫米的速度緩慢彎折，才能確保其俐落地斷成兩半。

鄧克爾教授指出，這些發現為控制脆性彈性桿狀材料，如多纖維結構、奈米管，甚至細胞內的微管的斷裂級聯過程，提供了重要的理論框架與應用基礎。這項跨學科專案始於2015年海瑟與愛德加·格里戴洛（Edgar Gridello）在鄧克爾的非線性動力學課程中探討費曼的挑戰，最終發展為對材料斷裂力學的深刻見解，將普遍的日常觀察轉化為嚴謹的科學探究。