Det sker hver gang. Ledningerne fra høretelefonerne, som man foldede pænt, inden man puttede dem ned i tasken, er blevet til en kaotisk bunke af knuder, når man hiver dem op igen. Hvad er der sket i mellemtiden?
Det vil Marius Kure, en af Videnskab.dk’s læsere, gerne vide.
»Hvorfor vikler ledninger sig sammen, uanset hvor pænt man folder dem?,« skriver Marius i en mail til Spørg Videnskaben.
Professor i matematik, Vagn Lundsgaard Hansen, har forsket i knuder og deler glædeligt ud af sin visdom.
Snoninger starter lavinen
Processen, hvor ledninger går fra en pæn tilstand til en rodet og sammenfiltret tilstand, starter med, at ledningen bliver snoet. Og det er svært at bevæge ledninger uden at sno dem.
»Når du løfter røret på din fastnettelefon, skal du i princippet lægge det på igen i den nøjagtigt modsatte bevægelse for at undgå, at ledningen er snoet. Det samme gælder for hårtørrere, strygejern, høretelefoner og så videre. Det er praktisk taget umuligt ikke at sno ledninger, når man bruger dem,« siger Vagn Lundsgaard Hansen.
Ledningen vil tilbage til sit hvilested
Snoninger er altså tæt på uundgåelige, og de er samtidig begyndelsen til enden for den pæne og rolige ledning. Men hvorfor?
For at forstå næste skridt i processen, må vi først have på plads, hvad spændingsenergi er for noget, fortæller Vagn Lundsgaard Hansen.
»Hvis du strækker en elastik ud, vil den trække sig sammen igen, når du slipper. Det er fordi, den er kommet ud af sin naturlige position - sit 'hvilested' så at sige. Den har med andre ord fået tilført en mængde spændingsenergi,« siger han og opsummerer:
»Spændingsenergien er altså den mængde energi, som elastikken bruger for at komme tilbage til sit hvilested. Ligesom elastikken vil tilbage til sit hvilested, når den bliver strakt ud, vil ledningen også tilbage til sit hvilested, når den bliver snoet,« siger han.
Okay. Så snoninger er praktisk taget uundgåelige, og de giver spændingsenergi, fordi ledningen vil tilbage til sit hvilested.
Men hvorfor filtrer ledningen sammen, fordi ledningen vil tilbage til sit hvilested?
Snoede ledninger snor sig om sig selv
Når en ledning er snoet, vil den ene ende af ledningen dreje den ene vej, mens den modsatte ende af ledningen vil dreje den anden vej. De to ender skal derfor dreje i hver sin retning for at finde tilbage til deres hvilested.
De har altså en modsatrettet spændingsenergi. Hvis to områder på ledningen fra hver sin ende kommer i kontakt, vil endernes iver for at dreje hver sin vej medføre, at ledningen snor sig rundt om sig selv.
»Snoede ledninger krøller sig sammen for at minimere spændingsenergien i hver sin ende. Enderne holder simpelthen hinanden i skak i et nyt hvilested,« siger Vagn Lundsgaard Hansen.
»Man kan sammenligne det med to lige stærke mænd, der trækker et reb i hver sin retning. Mændenes styrke udligner hinanden, og rebet rører sig derfor ikke ud af stedet. Det er den samme mekanisme, som når ledningerne filtrer sammen. De modsatrettede energier udlignes,« siger Vang Lundsgaard Hansen.
Kaos er mere sandsynligt end orden
Carsten Knudsen, professor i fysik ved Danmarks Tekniske Universitet, mener, at begrebet entropi er centralt for at forstå, hvad der sker, når ledninger slår knuder og vikles sammen.
Entropi er et mål for graden af uorden i et system. Hvis en ledning er foldet så perfekt og ordentligt som overhovedet muligt, er entropien - altså graden af uorden i systemet lig med nul.
Men da en ledning kun kan ligge pænt og ordentligt på få måder, mens den kan være knudret og kaotisk på mange flere måder, er sandsynligheden for, at den ligger rodet, større, end at den ligger ordentligt.
Og hver gang ledningen bliver udsat for påvirkninger, vil den nærme sig en mere sandsynlig tilstand, hvilket er en rodet tilstand.
»Folder du en ledning perfekt og lægger den i lommen, vil ledningen forblive perfekt foldet, hvis du sidder stille og ser TV. Men hvis du rejser dig op og går, bliver systemet påvirket. Ledningen vil nærme sig en mere sandsynlig tilstand for hver påvirkning, hvilket er en højere grad af uorden,« siger Carsten Knudsen.
Hvis du vil lære mere om entropi, kan du se en video, hvor den altid underholdende professor i fysik Brian Cox beskriver begrebet ved hjælp af sandslotte, i en anden artikel hos Videnskab.dk.
Ledninger er nemt påvirkelige
Ledninger er lavet af et eftergiveligt materiale, der vejer meget lidt. Det har en række indlysende fordele, men det har også den konsekvens, at der ikke skal mange påvirkninger til, for at de vikles sammen.
»Man laver ledninger af et let materiale, for at de skal være fleksible. Det er en fordel, at man kan sno dem i forskellige retninger i sit hjem, og at man kan bevæge sig frit med sine høretelefoner på. Men det gør dem jo også mere påvirkelige i retning af kaos,« siger Carsten Knudsen.
Forklaringerne hænger sammen
Vagn Lundsgaard Hansen er enig i Carsten Knudsens udlægning af, hvad der sker, når ledninger går fra orden til kaos.
»Vi beskriver sådan set de samme mekanismer. Vi gør det bare fra forskellige synsvinkler. Men vores teorier hænger fint sammen,« siger Vagn Lundsgaard Hansen.
Således fik vi en række bud på, hvorfor ledningerne insisterer på at gøre vores liv en lille smule mere kompliceret.
Vi takker Marius Kure for det glimrende spørgsmål og sender en T-shirt. Hvis du har et spørgsmål, du gerne vil have et videnskabeligt svar på, så send os spørgsmålet på sv@videnskab.dk eller dyk ned i vores hundredvis af spørgsmål og svar i Spørg Videnskabens arkiver.
Hvis hjernen er drænet for spørgsmål kan du også snyde lidt og gå ind på Danfoss Universes webshop og selv købe vores flotte abe-t-shirt.
