每年的諾貝爾獎志在表彰在不同領域作出最重要發現或發明的人，但同一時間亦有一個「搞笑諾貝爾獎」（Ig Nobel Prize），表彰十種「不尋常、推崇想像，並激起人們對科學、醫學與科技興趣」的科學研究，例如踩蕉皮的摩擦力、怎樣捧咖啡最安全等等。科研除了幫助人類解決大問題，亦可解決生活的疑難雜症。今期STEM教室就整理「搞笑諾貝爾獎」歷屆得獎研究，從中挑選了四項讓人「腦洞大開」的物理學研究，和大家分享科學的趣味。
歷屆的搞笑諾貝爾獎和特製獎杯：
基本概念：力學
力學是物理世界的重要範疇，接下來提到的四項實驗都與力學有關，而應用力學本身亦可以分為靜力學、 動力學、運動學。靜力學研究物體的平衡狀態；動力學研究物體的運動狀態和因素；運動學則把物體視為「剛體」，專門描述物體的運動，而不考慮作用力、質量、性質等，應用力學較常用作解決工程技術問題。
2021：街頭動力學→行路勿低頭
街道人來人往，為甚麼我們很少迎頭相撞？物理學家提出了「自我組織」（self-organization）， 解釋「行人自動跟隨相同方向人潮」的現象。但是，自從出現了智能手機，人人成為低頭族，打破了這項不明文規定。東京大學先端科學技術研究中心的村上久（Hisashi Murakami）博士邀請了五十四名大學生，分成左右兩組，各二十七人。兩邊的人分別戴上黃色和紅色的帽，以正常的走路速度朝另一邊前進，研究者以攝影自動追蹤系統，記錄和研究他們的行進速度、分布、轉彎角度等數據，改變不同變項，最後得出研究結果。
他發現只要路人隊伍的「領頭羊」滑手機，緊隨其後的路人便很容易「方寸大亂」，造成大擠塞的情況；相反，若是隊伍的中間或後面的路人滑手機，對行人路秩序產生的影響則少得多。
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2017：流體動力學→倒着捧咖啡
同學有沒有試過「倒瀉」飲品？ 如果有，便要學學二○一七年「搞笑諾貝爾獎」得主Han-Ji-Won，他還在韓國讀高中的時候，就以十五頁論文研究得出「最強」捧咖啡方法：「抓住杯口，向前看，倒着走。」
看來令人哭笑不得的研究題目，自然少不了實際的科學知識和嚴謹的研究方法。這名「無聊」的韓國高中生觀察一般人捧咖啡杯的情況，發現杯內液體的晃動可分成前後、左右、上下幾種模式，而不同模式之間晃動的頻率並不一致，當晃動疊合，杯內液體便會調皮地溢出；加上不同形狀的杯子亦會影響液體的晃動模式。
至此，我們已得出幾個影響液體溢出的變量，那麼要如何找出最不容易令液體溢出的方法呢？
手機APP記錄移動數據
原來這個實驗十分簡單，只要你有一部智能手機，下載能夠記錄手機移動數據的應用程式（Sensor Logger），打開程式後把手機蓋在杯子上，模擬不同的行走方法，程式會記錄手機前後、左右、上下的方位改變、速度，甚至磁場改變，分析這些數據，例如頻率和振幅，找出最理想的捧杯方式。
充滿好奇心的同學，不難想像在日常生活中，也可以利用這個應用程式來研究身邊大小事，例如「哪一條巴士綫路最適合睡覺」、「如何跑步最省力」等等，只要多觀察，科學實驗原來也可以很簡單。
Sensor Logger App
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2014：香蕉摩擦力→滑倒的真相
踩蕉皮滑倒的畫面常令人捧腹大笑，是電影中常見的橋段，不知道各位同學有沒有踩蕉皮的經驗呢？日本北里大學的研究團隊決定認真研究「香蕉皮有多滑」，找出蕉皮令人滑倒的真相，這項看似開玩笑的科學研究，奪得二○一四年「搞笑諾貝爾獎」。
這個「搞笑」的實驗用上可以測量正向力和橫向力的感知器，在感知器上放一塊地板，地板上放置黃皮朝上的香蕉皮，然後「不幸」的研究人員穿鞋子踩上去一滑，將結 果得出的橫向力除以正向力（μ =(fx2+fy2)0.5/fz），可得出蕉皮與地板之間的摩擦系數。多次測試後，研究團隊的得出蕉皮的摩擦系數是0.07。研究又引用其他科學文獻指出，對一般人的行路模式而言，腳踏在摩擦系數低於0.1的表面，滑倒機率大於百分之九十。
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摩擦系數（Friction）
摩擦系數是兩個物體表面之間，摩擦力與正向壓力的比值，受滑動面的性質、粗糙度、表面狀態影響，數值愈大，代表物件表面愈粗糙。下表是一 些常見物件之間的摩擦系數。
| 物件一 | 物件二 | 表面狀態 | （靜）摩擦系數（μ） |
| 冰 | 冰 | 清潔 | 0.1 |
| 木材 | 木材 | 乾燥 | 0.4 |
| 皮革 | 橡膠 | 乾燥 | 0.61 |
| 汽車胎 | 瀝青 | 乾燥 | 0.72 |
1996：牛油面着地→麵包力學圖
來自國外的都市傳聞，麵包總是以塗有牛油的一面着地 （Bread always falls on the buttered side down），最初來自詩人的諷刺，透露對日常中「微不幸」的無奈。英國物理學家羅伯特．馬修斯（Robert Matthews）是墨菲定律（Murphy's law）的研究學者，他非常嚴肅地面對這個問題，決定用科學方法去驗證這個都市傳聞，設計麵包墜地的力學圖（見圖六），數學計算牛油面向地板的概率，寫成論文〈掉落的吐司、墨菲法則和基本常數〉發表於《歐洲物理學期刊》，勇奪一九九六年的「搞笑諾貝爾獎」。
經過幾頁紙的數學計算，羅伯特的結論只是，「從早餐桌上掉下的吐司會以牛油的一面着地，是宇宙中必然會發生的。」但因為數學模型的限制，無法完全考慮現實的各種影響因素，羅伯特其後以實驗方式，統計一千次麵包掉在地板的結果，在9,821次有效掉落結果，其中6,101次以牛油一面落地，概率達到62%，超出常理50%的預測結果，某程度支持了這項都市傳聞。
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墨菲定律（Murphy's law）
墨菲定律指「有可能出錯的事總會出錯」，大多時候會從心理學的角度去解釋，但其實亦可以數學式表達：
設出錯的概率為E、重複做一件事的次數為n，那麼不出錯的概率可以1 - E（全部可能－出錯的可能＝不出錯的可能）表示，而連續n次不出錯的概率為（1 - E）^n。
試考慮一下，不能連續n次不出錯的概率（即在n次中，至少出錯1次的概率）便可得出數學式：
P（possibility）= 1 -（1 - E）^n
因為0<1 - E<1，所以當n愈大（重複次數愈多），（1 - E）^n愈接近0，即P愈接近1（「1」在概率上代表必然發生）。
結論是，只要重複做一件事情的次數足夠多，便一定會發生錯誤；也許各位同學下次做錯題目，可以用墨菲定律跟老師解釋是因為功課太多了。
文：盧家彥、星島中學學生報《S-FILE》編輯部；圖：網上圖片
