新實驗打破常識：雞蛋這樣落下才不容易碎！

想象一下你要完成一個挑戰：把雞蛋從一定高度鬆手讓它落到檯面上，卻不能讓它碎掉。你可能會自然地選擇讓雞蛋尖的一端朝下，因為我們總覺得那是它最結實的方向。但這個“常識”，真的對嗎？

在一項新的研究中，麻省理工學院的一組工程系學生通過進行了一系列實驗證明，事實並非如此。他們的研究顯示，當雞蛋被側向釋放時，它在墜落中倖存的機會更大，因為它應對衝擊的抗力更強。

  始於質疑的探索 

乍看之下，蛋殼似乎非常脆弱。我們每天做早餐時，輕鬆敲擊就能敲破雞蛋的側面。然而，雞蛋殼的強度實際上是物理學的奇蹟。正因如此，在世界各地的科學課堂上，老師常常通過“雞蛋墜落挑戰”來講授力、動能與結構設計等物理概念。

在麻省理工學院，土木與環境工程系的新生每年入學時都會參與這樣一項“雞蛋墜落”挑戰。學校的老師會和學生一起研究科學文獻，探討如何放置雞蛋以避免破裂。但大約三年前，工程學教授tal cohen和她的學生開始質疑：雞蛋真的在豎直方向釋放時更強嗎？

這種質疑激發了大家的探索欲，他們將一盒雞蛋拿到實驗室進行初步測試。他們原本以為，豎直釋放的雞蛋會表現得更結實，但實際數據卻並不支持這個假設。

於是，一次非正式的測試演變成為一個系統性的調查。他們設計了兩類實驗：

1、靜態壓縮測試：沿着雞蛋的長垂直軸（豎著壓）或短水平軸（橫着壓）慢慢地擠壓雞蛋，測量雞蛋在緩慢加壓下的剛性和韌性；

2、動態跌落測試：模擬真實墜落，觀察雞蛋在不同方向下的破裂概率。

在靜態壓縮測試中，他們用薄板來固定雞蛋的位置，使其精確處於垂直或水平姿態，然後緩慢加力。結果發現：不管是朝哪個方向壓，雞蛋大約在超過45牛頓時破裂——兩種方向在破裂所需的力上是差不多的。

雞蛋在靜態壓縮測試中以兩種方向放置：垂直（紅色，上）和水平（藍色，下）。第二列展示了實驗中觀察到的裂紋模式；其中，垂直方向的裂紋已被增強，以便更清晰呈現。右側兩列顯示了數值模擬所得的類似裂紋分布，用於與實驗結果對比分析。（圖/sutanto et al. / communications physics）

在實驗中，研究人員觀察到一個關鍵的區別，那就是在破裂前，雞蛋被擠壓所產生的形變不同——在相同力值下，水平擠壓的雞蛋比垂直擠壓的雞蛋形變更多。

通過力學建模和數值模擬，研究團隊進一步驗證了實驗觀察，並得出結論：當雞蛋從同樣的高度落下時，儘管在兩種不同的朝向下經歷的衝擊力相近，但水平朝向的雞蛋能更有效地吸收能量，從而降低破裂的幾率。

在動態跌落實驗中，研究人員對總共180顆雞蛋進行了跌落測試，這些雞蛋被反覆地從三種不同的高度（8、9、10毫米），以三種朝向釋放：尖端朝下、鈍端朝下、側面朝下。他們設計了一個高精度的跌落裝置來完成這項實驗，確保每次雞蛋都以相同姿態、從同一高度落下。

動態跌落實驗表明，側面下落的雞蛋更不容易破碎。（圖/mit department of civil and environmental engineering）

結果顯示，在相同高度下，尖端朝下和鈍端朝下的雞蛋，其破裂概率大致相同，但側着落下的雞蛋則更不容易破裂。具體來說，在8毫米高度時，側着墜落的雞蛋只有5%的幾率會破裂，而垂直墜落的雞蛋破裂率高達55%。

  顛覆“常識”  

這項研究挑戰了一個流行的誤解——雞蛋在垂直朝向墜落時更不容易破裂。事實上，即便是專業研究斷裂力學的工程師，一開始也普遍認為垂直方向更結實。這種觀點已被廣泛傳播並引用。為什麼這麼多人會有這種錯覺呢？

研究人員認為，這或許可以歸結為大眾對剛性與韌性的誤解。剛性是使物體形變所需的力，而韌性是在物體斷裂前可以吸收的能量。以玻璃球和橡膠球為例，玻璃球是剛性的，它可以承受重物，但如果掉到地上就會碎裂；橡皮球很軟，但有韌性，可以吸收撞擊的能量。

而在雞蛋這個例子中，研究人員的數據顯示，水平朝向比垂直方向能多吸收10%到30%的衝擊能量。也就是說，垂直方向的雞蛋雖更具有剛性，卻因缺乏形變空間，面對突然衝擊更脆弱；而水平方向的雞蛋更具韌性，擁有更好的彎曲能力。

這項研究成果不僅刷新了人們對雞蛋的認知，更強調了一個科學核心原則：即使是被廣泛接受的“真理”，也值得重新檢驗。

研究團隊希望，他們的工作能夠激發下一代學生保持好奇、質疑與探索精神。研究人員表示，他們想通過這篇論文提醒大家：不要輕信“常識”，要依賴證據，勇於質疑。哪怕是最熟悉的假設，也值得用批判性思維去重新審視：用深思熟慮的探究，不斷挑戰我們自以為“已經知道”的世界。