本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
波士顿— 现代物理学中最棘手的问题之一终于被解决了。研究人员设计了一个理论模型来描述马尾辫的形状。
马尾辫看起来可能是一个相对简单的物体，但实际上它是一个物理复杂性的集合。多种力在起作用。每根头发都是有弹性的，具有随机的内在曲率。剑桥大学应用数学与理论物理系教授雷蒙德·戈尔茨坦表示，普通人头上的头发有 5 万到 10 万根。
戈尔茨坦在本周的美国物理学会会议上介绍了他的马尾辫研究，他和他在联合利华以及英国华威大学的同事于 2 月 13 日在《物理评论快报》上发表了一篇关于他们发现的论文。
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塑造马尾辫的一些主要力量是弹性、重力、张力和压力。戈尔茨坦和他的同事发现，最后这个特性来自单根纤维的曲率，物理学家由此推导出了所谓的头发状态方程。类似的概念在 65 多年前应用于羊毛可压缩性的研究中。
在戈尔茨坦和他的同事设计的数值模型中，物理力的推拉作用在马尾辫的不同位置发生变化。在根部附近，膨胀压力和弹性占主导地位。超过几厘米后，形状主要取决于压力和马尾辫的重量。
除了揭示马尾辫理论之外，戈尔茨坦和他的同事还在物理学词汇中添加了一个新术语。他们用“长发公主数”来描述马尾辫的大小，这个单位等于马尾辫的总长度（厘米）除以五。戈尔茨坦说，五厘米大约是重力不会使头发弯曲太多的长度尺度。
为了测试他们的模型，研究人员预测了各种头发长度的马尾辫形状，并将它们与真实情况进行了比较。他们从 25 厘米的马尾辫开始，然后每次剪掉 5 厘米，以测量形状如何随长度变化。“我们取真实的马尾辫并修剪它们，”戈尔茨坦说。“我们减少长发公主数。”
那么，宏大的统一马尾辫理论在它的理发测试中表现如何？ “答案是，我们做得相当不错，”戈尔茨坦报告说。