為什麼搓一根頭髮會讓它捲成小彈簧

拿起一根頭髮，捏住一端，用拇指指甲沿著它的長度刮過去。鬆手。髮尾不會保持筆直——它會扭成一個小而緊的捲，就像伸縮筆裡的小彈簧。這是個古怪的小把戲，不花一毛錢，而且幾乎每次都奏效。

乍看之下，這毫無道理。如果你只是沿著長度拉扯一種材料，它應該被拉長，而不是向側面捲曲。一條拉直的橡皮筋不會突然彎成螺旋。那麼頭髮到底在做什麼？

答案要從結構說起。頭髮不是一根簡單的實心棒。它主要由角蛋白構成，這是一種會組成長條繩狀纖維的蛋白質。這些纖維以扭轉的方式排列在髮幹內，有點像電纜的股線。當你用指甲刮過表面時，你並不是均勻地拉扯。你刮到其中一側比另一側多，造成受張力的一側與被忽略的一側之間的不對稱。

被拉伸的那一側會稍微變長、變細。另一側則保持原狀。因為兩側現在長度不同，這根頭髮別無選擇，只能朝較短的一側彎曲——就像雙金屬片在一層膨脹得比另一層多時會捲曲一樣。沿著長度反覆這樣做，這些彎曲就會累積成螺旋。

還有第二種效應在起作用。角蛋白纖維有偏好的扭轉方向，而頭髮在受壓時有自然捲曲的傾向。拉伸一邊而讓其餘部分抵抗，會在髮幹上產生扭矩，也就是扭轉力。一旦頭髮被鬆開，儲存的能量就會解開成整齊的螺旋，而不是隨機的糾結。

結果取決於你的頭髮。細而直的頭髮往往捲得緊而均勻。粗髮或經過化學處理的頭髮——漂過、燙過或離子燙過——可能不規則地扭結或斷裂，因為內部的蛋白質結構已經受損。濕度也有影響：潮濕的頭髮更有彈性，因為水分子會鑽進角蛋白纖維之間，鬆開它們的鍵結。

研究頭髮生物力學的研究人員發現這種行為很有用。同樣的原理可以解釋為什麼頭髮會打結、為什麼會分叉，以及為什麼一根頭髮能在紡織與材料研究中像微型扭力彈簧一樣作用。有些實驗室甚至研究受頭髮啟發的線圈，作為柔性感測器和軟性機器人的模型。

所以下次你在袖子上發現一根掉落的頭髮時，試試看。捏住、拉扯、鬆開。看似微不足道的一刻，其實是材料科學的小小展示——也提醒我們，日常物品若仔細檢視，很少會照著我們直覺所說的方式表現。