新实验打破常识：鸡蛋这样落下才不容易碎！

想象一下你要完成一个挑战：把鸡蛋从一定高度松手让它落到台面上，却不能让它碎掉。你可能会自然地选择让鸡蛋尖的一端朝下，因为我们总觉得那是它最结实的方向。但这个“常识”，真的对吗？

在一项新的研究中，麻省理工学院的一组工程系学生通过进行了一系列实验证明，事实并非如此。他们的研究显示，当鸡蛋被侧向释放时，它在坠落中幸存的机会更大，因为它应对冲击的抗力更强。

  始于质疑的探索 

乍看之下，蛋壳似乎非常脆弱。我们每天做早餐时，轻松敲击就能敲破鸡蛋的侧面。然而，鸡蛋壳的强度实际上是物理学的奇迹。正因如此，在世界各地的科学课堂上，老师常常通过“鸡蛋坠落挑战”来讲授力、动能与结构设计等物理概念。

在麻省理工学院，土木与环境工程系的新生每年入学时都会参与这样一项“鸡蛋坠落”挑战。学校的老师会和学生一起研究科学文献，探讨如何放置鸡蛋以避免破裂。但大约三年前，工程学教授tal cohen和她的学生开始质疑：鸡蛋真的在竖直方向释放时更强吗？

这种质疑激发了大家的探索欲，他们将一盒鸡蛋拿到实验室进行初步测试。他们原本以为，竖直释放的鸡蛋会表现得更结实，但实际数据却并不支持这个假设。

于是，一次非正式的测试演变成为一个系统性的调查。他们设计了两类实验：

1、静态压缩测试：沿着鸡蛋的长垂直轴（竖着压）或短水平轴（横着压）慢慢地挤压鸡蛋，测量鸡蛋在缓慢加压下的刚性和韧性；

2、动态跌落测试：模拟真实坠落，观察鸡蛋在不同方向下的破裂概率。

在静态压缩测试中，他们用薄板来固定鸡蛋的位置，使其精确处于垂直或水平姿态，然后缓慢加力。结果发现：不管是朝哪个方向压，鸡蛋大约在超过45牛顿时破裂——两种方向在破裂所需的力上是差不多的。

鸡蛋在静态压缩测试中以两种方向放置：垂直（红色，上）和水平（蓝色，下）。第二列展示了实验中观察到的裂纹模式；其中，垂直方向的裂纹已被增强，以便更清晰呈现。右侧两列显示了数值模拟所得的类似裂纹分布，用于与实验结果对比分析。（图/sutanto et al. / communications physics）

在实验中，研究人员观察到一个关键的区别，那就是在破裂前，鸡蛋被挤压所产生的形变不同——在相同力值下，水平挤压的鸡蛋比垂直挤压的鸡蛋形变更多。

通过力学建模和数值模拟，研究团队进一步验证了实验观察，并得出结论：当鸡蛋从同样的高度落下时，尽管在两种不同的朝向下经历的冲击力相近，但水平朝向的鸡蛋能更有效地吸收能量，从而降低破裂的几率。

在动态跌落实验中，研究人员对总共180颗鸡蛋进行了跌落测试，这些鸡蛋被反复地从三种不同的高度（8、9、10毫米），以三种朝向释放：尖端朝下、钝端朝下、侧面朝下。他们设计了一个高精度的跌落装置来完成这项实验，确保每次鸡蛋都以相同姿态、从同一高度落下。

动态跌落实验表明，侧面下落的鸡蛋更不容易破碎。（图/mit department of civil and environmental engineering）

结果显示，在相同高度下，尖端朝下和钝端朝下的鸡蛋，其破裂概率大致相同，但侧着落下的鸡蛋则更不容易破裂。具体来说，在8毫米高度时，侧着坠落的鸡蛋只有5%的几率会破裂，而垂直坠落的鸡蛋破裂率高达55%。

  颠覆“常识”  

这项研究挑战了一个流行的误解——鸡蛋在垂直朝向坠落时更不容易破裂。事实上，即便是专业研究断裂力学的工程师，一开始也普遍认为垂直方向更结实。这种观点已被广泛传播并引用。为什么这么多人会有这种错觉呢？

研究人员认为，这或许可以归结为大众对刚性与韧性的误解。刚性是使物体形变所需的力，而韧性是在物体断裂前可以吸收的能量。以玻璃球和橡胶球为例，玻璃球是刚性的，它可以承受重物，但如果掉到地上就会碎裂；橡皮球很软，但有韧性，可以吸收撞击的能量。

而在鸡蛋这个例子中，研究人员的数据显示，水平朝向比垂直方向能多吸收10%到30%的冲击能量。也就是说，垂直方向的鸡蛋虽更具有刚性，却因缺乏形变空间，面对突然冲击更脆弱；而水平方向的鸡蛋更具韧性，拥有更好的弯曲能力。

这项研究成果不仅刷新了人们对鸡蛋的认知，更强调了一个科学核心原则：即使是被广泛接受的“真理”，也值得重新检验。

研究团队希望，他们的工作能够激发下一代学生保持好奇、质疑与探索精神。研究人员表示，他们想通过这篇论文提醒大家：不要轻信“常识”，要依赖证据，勇于质疑。哪怕是最熟悉的假设，也值得用批判性思维去重新审视：用深思熟虑的探究，不断挑战我们自以为“已经知道”的世界。