篮球鞋为何发出摩擦声？解析背后的科技奥秘
宋恒旭
粉笔划过黑板的一瞬间，篮球场上运动鞋不时发出的响声，这些生活中看似普通的摩擦现象，背后却隐藏着物理学界长期未能完全破解的谜题。近日，美国哈佛大学研究团队在《自然》杂志发表研究成果，首次揭示了软硬材料摩擦界面产生声音的物理机制。这项研究不仅探析了摩擦发声的微观原理，还通过精巧的实验设计，让“摩擦声”奏响科幻电影《星球大战》配乐的一段旋律，为更好实现材料间摩擦力的控制开启了思路。
摩擦是自然界最普遍的现象之一，从远古人类钻木取火点亮文明的第一缕光，到古埃及工匠在沙地上洒水润滑、减少摩擦以搬运巨石，其应用与研究几乎贯穿人类社会发展历程。然而，摩擦学中精确定量的试验却非常困难，摩擦定律至今仍未得到完善解释。长久以来，科学家将摩擦声归因于“粘滑”振荡：当两个硬表面相互摩擦时，它们并非平滑移动，而是像进行一场拉锯战——时而紧紧咬合(静摩擦)，时而突然挣脱滑行(动摩擦)。这种“卡住—滑动—再卡住”的循环产生自激振动，从而发出声音。然而，这一经典理论却难以解释，为何不同材质的摩擦会产生不同的音调。
为解开这一谜题，此次研究团队搭建了一个实验“舞台”。他们让篮球鞋鞋底以约1米/秒的速度在玻璃表面滑动，同时运用高速成像与声学分析技术，实时捕捉摩擦界面的微观动态。实验发现，接触界面并非风平浪静，而是掀起了一股股急速传播的“脱开波”。这些波如同退潮时海水掠过沙滩上的沙纹，快速扫过鞋底的微小纹理。每扫过一次，微小的接触点就完成一次从“闭合”到“张开”再回到“闭合”的快速循环。测量显示，这些“脱开波”以80±4米/秒的速度传播——远高于鞋底本身的滑动速度。更令人惊叹的是，其对应的重复频率约为4830赫兹，与人耳听到的声音主频率4800赫兹几乎完全一致。原来，“脱开波”的节奏，就是摩擦声音的音高；那些不同材质摩擦出的“旋律”，竟是微观世界里无数“海浪”拍岸的“合唱”。
研究团队进一步探究了样品几何形状对声音频率的调控规律，测试了高度在5至20毫米之间、表面带有平行凸脊的硅橡胶样品。结果发现，样品自身高度与发出的特定音调基频呈精确的反比关系。样品越高，音调越低；样品越矮，音调越高。这意味着，科学家可以像调音师一样，通过设计不同高度的样品，主动“创作”出想要的声音。研究团队将橡胶样品精确调校至6个不同音高，依次滑动这些样品时，仿佛弹奏着一台看不见的乐器，用摩擦声复刻了《星球大战》配乐的旋律。
在最寻常的现象中，往往蕴藏着最不寻常的真理。这项看似“小题大做”的研究，拥有创新运用的巨大潜力。比如，通过物理学、材料科学和工程学的跨学科合作，科研人员可开发通过表面微结构主动调控摩擦力和声音的智能材料，有望在低噪声交通、智能机器人触觉感知等领域取得突破。
同时，实验中观察到的“脱开波”现象，有助于研究和理解地震的触发与传播这一科学难题。地震的本质是地壳板块在巨大压力下，经历漫长的“卡住”(应力积累)到突然的“滑动”(能量释放)过程。那些急速掠过的微小“脱开波”，正是地震这一宏观过程的微观缩影。或许有一天，我们可以通过研究鞋底的“歌声”，更好地预测地球的“怒吼”。
(作者为中国科学院力学研究所研究员)
《 人民日报 》( 2026年03月30日 16 版)
相关攻略
这项研究来自美的集团AI研究中心（AIRC）与北京交通大学、大连理工大学的联合团队，论文于2026年4月10日挂载于预印本平台arXiv，编号为arXiv:2604 09450v1。对技术细节感兴趣的读者，可以通过这个编号查阅完整论文。 一个放射科医生的日常困境 想象一下，一位放射科医生每天早晨面对
来源：环球时报美国《科学日报》 4月4日文章，原题：科学家发现大米的奇异特性，并将它们转化为智能材料 近日，在一项发表在美国学术期刊《物质》上的研究中，英国伯明翰大学牵头的国际团队发现，紧密堆积的
一、前言：PCIe 5 0 SSD今年能普及吗？去年年底，我们还满心期待 2026 会是 PCIe 5 0 SSD 真正普及的一年。可谁也没想到，AI 引发的这轮半导体风暴，直接让存储市场的价格全线
这项由印度萨蒂亚赛巴巴高等学习学院联合印度理工学院罗帕尔分校和红帽公司共同完成的研究发表于2026年3月的arXiv预印本平台，编号为arXiv:2603 17309v1。有兴趣深入了解的读者可以通
快科技3月29日消息，据日本AKIBA PC Hotline报道，市面上出现了一批仿真度极高的假冒三星990 PRO SSD。其包装、标签几乎与正品无异，甚至能被Windows和CrystalDis
热门专题
热门推荐
钉钉文档官网 在探讨企业级协同办公解决方案时，钉钉文档无疑是备受瞩目的核心工具之一。作为阿里巴巴钉钉官方推出的旗舰级应用套件，它深度融合了在线文档编辑、智能表格、思维导图等多种高效创作工具。其核心优势在于与钉钉平台生态的无缝衔接，能够直接同步企业内部组织架构与通讯录，实现团队成员间的即时协作与信息流
在数字化转型浪潮中，高效、易用的数据分析工具已成为企业提升决策效率的关键。商汤科技推出的“办公小浣熊”智能助手，正是基于自研大语言模型打造的一款创新产品，旨在彻底降低数据分析的技术门槛。用户无需掌握编程知识或复杂操作，即可通过自然对话完成从数据查询、处理到可视化洞察的全流程，让数据价值触手可及。 办
在人工智能技术快速发展的今天，MiniMax作为一家专注于全栈自研的AI公司，正以其独特的技术路径和前瞻性的布局，在业界脱颖而出。公司致力于构建覆盖文本、图像、语音和视频的新一代多模态智能模型矩阵，这不仅体现了对核心底层技术自主权的深度掌控，也展现了对未来人机交互与内容生成形态的前瞻思考。 那么，M
ApolloCreditFund（ACRED）作为连接传统信贷与DeFi的桥梁，其价格受市场情绪、协议基本面及宏观环境影响。其价值逻辑根植于现实世界资产（RWA）的收益捕获与链上流动性释放。短期价格波动难以预测，但长期发展取决于信贷资产质量、协议安全性和市场采用度。投资者需关注其底层资产表现、代币经济模型及整个RWA赛道的发展趋势。
在数字化转型浪潮中，一套能够深度适配业务、彰显品牌特色的智能客服系统，已成为企业提升服务效率与用户体验的关键工具。然而，市场上许多解决方案往往模式固化，难以满足个性化需求。如何让AI客服不仅具备基础的自动化应答能力，更能承载独特的品牌文化与服务哲学？其核心在于系统是否支持深度的自定义与持续的AI训练