Science

A Tangle of Staples Has No Plan — Yet It Decides to Be Strong

June 21, 2026 · M. Mitchell Waldrop, Complexity~5 min read

Empty a box of office staples onto a table and you get a useless little heap. So why does a pile of staple-shaped grains, when it is just tangled together, behave like a material that holds its shape — and then, on cue, dissolve like sand?

The finding, stripped of the hype

Here is the news with the breathlessness removed. A team at the University of Colorado Boulder — François Barthelat and his students Youhan Sohn and Saeed Pezeshki — reported in the Journal of Applied Physics on June 15, 2026, that particles shaped like tiny two-legged staples can hook their bent legs through one another and form what they call an "entangled material." No glue. No weaving. No scaffold. Just shape and crowding. The pile is genuinely strong and tough — it resists being pulled apart — and yet it has a second, stranger trick: gentle vibration coaxes the particles to interlock and grow stronger, while harder vibration makes the whole network unravel in seconds. Concrete that pours back into sand when you shake it. I want to be careful here: these are lab demonstrations of a behavior, not a finished building material, and the team is upfront that recyclable structures and swarm-robot uses are hopes, not results.

Where, exactly, does the strength live?

Now the question that should nag at you. Pick up one staple. Is it strong? No — it bends in your fingers. Is it "reversible"? The word doesn't even apply to a single bent wire; reversibility is a property of how a thing assembles and comes apart, and one staple assembles into nothing. So point to the staple that holds the strength. You can't. The strength is not in any particle. It is in the relationships between them — in the thousands of little hooks each leg makes with its neighbors. This is the idea M. Mitchell Waldrop spends a whole book chasing in Complexity, and it has a deceptively plain name: emergence. The motto the Santa Fe scientists kept repeating was "more is different." Not more of the same — different in kind. A property appears at the level of the crowd that has no meaning at the level of the individual.

How the whole gains properties no part has: in lab tests at CU Boulder (Journal of Applied Physics, June 15, 2026), staple-shaped particles whose two bent legs thread through their neighbors’ legs formed an entangled material that is strong yet comes apart on demand — gentle vibration strengthens it, stronger vibration unravels it. No glue, no weave. Lens: M. Mitchell Waldrop, Complexity (emergence — “more is different”). Schematic of a reported finding, not measured values.

The simple rule that does all the work

What makes this such a clean example is that the "rule" each particle follows is almost insultingly simple: be a bent shape, and tangle with whoever is nearby. There is no foreman counting hooks, no chemistry choosing partners, no master blueprint of where each staple should sit. Each grain only ever interacts locally — with the few neighbors its legs can reach. And out of nothing but that local hooking, repeated across a whole crowd, comes a global behavior: a solid that flows on demand. This is the spine of complexity science. Stop asking "who is in charge of the strength?" — because nobody is. Ask instead: what simple local interaction, repeated enough times, would produce this? The order is not imposed from the top; it grows from the bottom. Waldrop's scientists found the same shape of answer in brains, ant colonies, immune systems, and markets — many simple agents, no controller, a coherent whole nobody designed.

What is real here, and what is still a hope

Let me hold the honest line, because wonder without rigor is just hype. What has been observed is specific and modest: in the lab, staple-shaped particles tangle into a material that is measurably strong, and vibration tunes it stiffer or looser. That is the result. What is still inferred and hoped is everything downstream — recyclable buildings that you shake apart and reuse, reconfigurable structures, robot swarms that bind and release on command. Those are extrapolations the researchers themselves flag as future possibilities, not findings. Emergence is genuinely thrilling, and that is exactly why it needs a guardrail: it is easy to let a striking lab demo balloon into "they've reinvented construction." They have shown a principle. Whether it scales into bridges or shape-shifting robots is an open, testable question — and saying "not yet" out loud is not a buzzkill, it is what keeps the wonder honest.

Why this changes how you see almost everything

Here is the gift you can carry out of a box of staples. Once you really feel emergence, you start seeing it everywhere — and you stop making a certain mistake. When something complex works — a flock that wheels as one, a city that feeds itself, a brain that thinks, a price that finds its level — your instinct is to hunt for the part that contains the magic: the lead bird, the central planner, the "consciousness neuron." The staples whisper that you may be looking in the wrong place. The magic often isn't in any part. It is in the pattern of simple relationships between the parts — which means it can appear with no designer, no blueprint, and no one in charge. That is a humbler and far more interesting picture of the world: strength, life, even thought may be less like a machine someone built and more like a tangle that, given enough simple parts following simple rules, decides to hold together.

No single staple is strong, and none is reversible — both properties belong only to the crowd. The whole, it turns out, can be more than, and different from, the sum of its parts.

Stop hunting for the part that holds the magic. The magic is in how the parts hold each other.

Sources: University of Colorado Boulder (François Barthelat, Youhan Sohn, Saeed Pezeshki), "Combined Effects of Particle Geometry and Applied Vibrations on the Mechanics and Strength of Entangled Materials," Journal of Applied Physics 139(14), June 15, 2026; CU Boulder / EurekAlert! press materials; ScienceDaily report (June 2026). Framework paraphrased from M. Mitchell Waldrop, Complexity. Note: this piece describes an observed laboratory behavior; recyclable buildings, reconfigurable structures, and swarm-robotics uses are the researchers' stated future hopes, not demonstrated results.

科普

一把订书钉没有图纸——却"决定"要变得强韧

2026 年 6 月 21 日 · 米歇尔·沃尔德罗普《复杂》约 5 分钟

把一盒订书钉倒在桌上，你得到的只是一小堆没用的废铁。那为什么一堆订书钉形状的颗粒，只是互相缠在一起，就能像一种材料一样撑住形状——又能在你一声令下时，像沙子一样散开？

把炒作抽掉，先说发现本身

先把那股急喘的兴奋抽掉，说真实的新闻。美国科罗拉多大学博尔德分校的一支团队——François Barthelat 和他的学生 Youhan Sohn、Saeed Pezeshki——在 2026 年 6 月 15 日的《应用物理学报》上报告：形状像一枚枚两条腿订书钉的颗粒，能用弯腿互相钩住，形成一种他们称为"缠结材料"的东西。没有胶，没有编织，没有骨架。只有形状，和"挤在一起"。这堆东西是真的又强又韧——它抗拒被拉开——而且还有第二个、更古怪的本事：轻轻地振动，会哄着颗粒互相锁紧、变得更结实；用力地振动，整张网络几秒钟就散架。一种你一摇、它就倒回成沙子的混凝土。这里我想谨慎些：这些是实验室里对某种行为的演示，不是一种成品建材；团队自己也坦白，可回收的结构、群体机器人的用途，都是希望，不是结果。

那份强度，究竟"住"在哪里？

现在该有个问题硌着你了。拿起一根订书钉。它强吗？不强——它在你指间就弯了。它"可逆"吗？这个词对一根弯铁丝根本不适用；可逆是"一样东西如何组装、又如何拆开"的性质，而一根订书钉，什么也组装不成。那么，请你指出"强度"在哪一根订书钉身上。你指不出来。强度不"在"任何一个颗粒里。它在它们彼此的关系里——在每条腿与邻居钩出的成千上万个小钩里。这正是米歇尔·沃尔德罗普在《复杂》整本书里追着不放的那个念头，它有个朴素得有点骗人的名字：涌现。圣塔菲那群科学家反复念叨的口号是"多了，就不一样"。不是同一样东西多了几个，而是种类上变了：一种性质出现在"群"这个层级，而它在"单个"那个层级上根本没有意义。

整体如何长出部件没有的性质：在 CU Boulder 的实验室测试中（《应用物理学报》，2026 年 6 月 15 日），订书钉形状的颗粒——它那两条弯腿穿进邻居的腿里——缠成了一种又强又能按需散开的材料：轻摇让它更结实，重摇让它散架。无胶、无编织。视角：米歇尔·沃尔德罗普《复杂》（涌现——「多了，就不一样」）。这是对一项报告发现的示意图，非实测数值。

那条"包办了一切"的简单规则

让这个例子干净得近乎完美的，是每个颗粒遵守的"规则"简单得几乎有点欺负人：长成一个弯形状，再跟身边谁都缠上。没有工头在数钩子，没有化学键在挑搭档，没有一张"每根订书钉该坐哪儿"的总图纸。每一粒永远只跟局部打交道——只跟它的腿够得着的那几个邻居。可就从这点无非是局部钩挂的动作里，在一整群上反复发生，长出了一种全局行为：一块按需流动的固体。这正是复杂性科学的脊梁。别再问"谁在负责这份强度？"——因为没有谁在负责。要问的是：什么样的局部互动，重复够多次，会生成出这个？秩序不是从顶上压下来的，它是从底下长上来的。沃尔德罗普书里的科学家，在大脑、蚁群、免疫系统和市场里，一次次找到的是同一种形状的答案——许多简单的主体、没有中枢、一个没人设计的、却融贯一体的整体。

哪些是真的，哪些还只是希望

请允许我守住这条诚实的线，因为没有严谨的惊奇，不过是炒作。已经被观测到的，具体而克制：在实验室里，订书钉形状的颗粒缠成一种可测量到的、确实强的材料，而振动能把它调得更硬或更松。这就是结果。还停留在推断与希望里的，是它下游的一切——一摇就拆开、再重新利用的可回收建筑，可重构的结构，能听令一会儿抱住一会儿放开的机器人集群。那些是研究者自己也标明的"未来可能"，不是发现。涌现确实令人激动，而正因为它令人激动，它才需要一道护栏：太容易让一个惊艳的实验室演示，膨胀成"他们重新发明了建筑"了。他们展示的是一条原理。它能不能放大成桥梁、或变形机器人，是一个敞开的、可被检验的问题——而把"还不算"说出口，不是扫兴，而是让惊奇保持诚实的那件事。

为什么这会改变你看几乎一切的方式

这是你能从一盒订书钉里带走的礼物。一旦你真的体会到涌现，你会开始到处看见它——并且不再犯某个错。当某个复杂的东西运转良好时——一群鸟整齐地转弯、一座城市自己养活自己、一颗大脑在思考、一个价格找到它的水平——你的直觉是去搜寻那个"装着魔法"的零件：领头的鸟、中央的计划者、那颗"意识神经元"。订书钉在悄悄提醒你：你也许找错了地方。魔法常常不在任何一个零件里。它在零件之间那张由简单关系织成的图案里——这意味着，它可以在没有设计者、没有图纸、没有谁负责的情况下出现。这是一幅更谦卑、也有趣得多的世界图景：强度、生命，甚至思想，也许都不太像某人造出来的机器，而更像一团乱缠——只要有足够多的简单零件、遵守足够简单的规则，它就"决定"了要抱在一起。

没有哪一根订书钉是强的，也没有哪一根是可逆的——这两种性质都只属于那一群。原来，整体可以多于、并且不同于，它各部分之和。

别再去找那个"装着魔法"的零件。魔法，就在零件们如何彼此抱住的方式里。

资料来源：美国科罗拉多大学博尔德分校（François Barthelat、Youhan Sohn、Saeed Pezeshki），《颗粒几何形状与外加振动对缠结材料力学与强度的联合影响》，《应用物理学报》139 卷 14 期，2026 年 6 月 15 日；CU Boulder / EurekAlert! 新闻材料；ScienceDaily 报道（2026 年 6 月）。框架转述自米歇尔·沃尔德罗普《复杂》。说明：本文描述的是一项实验室观测到的行为；可回收建筑、可重构结构、群体机器人等用途，是研究者声明的未来希望，并非已演示的结果。

サイエンス

ホチキス針の山に設計図はない——なのに「強くあろう」と決める

2026年6月21日 · M・ミッチェル・ワールドロップ『複雑系』約 6 分

ホチキスの針を一箱、机にぶちまけても、できるのは役立たずの小さな山だ。では、なぜホチキス針の形をした粒の山は、ただ互いに絡み合っただけで、形を保つ材料のように振る舞い——そして合図一つで、砂のように崩れていくのか。

誇張をはぎ取った、発見そのもの

まず、息せき切った興奮を抜いた本当のニュースを。米コロラド大学ボルダー校のチーム——François Barthelat と学生の Youhan Sohn、Saeed Pezeshki——は、2026 年 6 月 15 日の『Journal of Applied Physics』で報告した。二本脚の小さなホチキス針のような形をした粒子が、曲げた脚を互いに引っ掛け合い、彼らの言う「絡まり材料」を作る、と。糊なし。編みなし。骨組みなし。あるのは形と、「ぎゅう詰め」だけ。この山は本当に強くて粘り強い——引き離されるのに抵抗する——うえに、もう一つ、もっと奇妙な芸当を持つ。穏やかな振動は粒子をなだめて噛み合わせ、より固くする。強い振動は網全体を数秒でほどく。揺らすと砂に戻るコンクリートだ。ここは慎重にいきたい。これらは実験室での「ある振る舞い」の実演であって、完成した建材ではない。再利用できる構造や群ロボットへの応用は希望であって結果ではない、とチーム自身が率直に断っている。

その強さは、いったいどこに「宿る」のか

さあ、あなたを引っかけるはずの問いだ。針を一本つまみ上げる。それは強いか。いや——指の間で曲がる。それは「可逆」か。その語は一本の曲がった針には当てはまりもしない。可逆とは「あるものがどう組み上がり、どう崩れるか」の性質で、針一本は何にも組み上がらない。では、「強さ」が宿る針を一本、指してほしい。指せない。強さはどの粒子の「中」にも無い。それは粒子どうしの関係の中にある——各脚が隣と作る、何千もの小さな引っ掛かりの中に。これこそ、M・ミッチェル・ワールドロップが『複雑系』一冊を費やして追いかける考えであり、それは拍子抜けするほど素朴な名を持つ。創発だ。サンタフェの科学者たちが繰り返した標語は「多ければ違う（more is different）」。同じものが増えるのではなく、種類として違う。「群れ」の階層に、ある性質が現れる——それは「一個」の階層では意味すら成さないのに。

全体が部分の持たない性質を得る仕組み：CU Boulder の実験室試験（Journal of Applied Physics、2026 年 6 月 15 日）で、二本の曲げた脚を隣の脚に通したホチキス針状の粒子が、強くて要求に応じてほどける絡まり材料になった——軽い振動で固くなり、強い振動でほどける。糊なし、編みなし。視点：M・ミッチェル・ワールドロップ『複雑系』（創発——「多ければ違う」）。報告された発見の模式図であり、実測値ではない。

すべてを取り仕切る、たった一つの単純なルール

この例をほとんど完璧なほど澄んだものにしているのは、各粒子が従う「ルール」が、失礼なほど単純だという点だ。曲がった形であれ、そして近くにいる誰とでも絡め。鉤の数を数える現場監督もいない。相手を選ぶ化学結合もない。「どの針がどこに座るか」の総設計図もない。各粒は常に局所としか関わらない——脚が届く数個の隣とだけ。なのに、その局所的に引っ掛けるだけの動作が、群れ全体で繰り返されることから、全体的な振る舞いが立ち現れる。要求に応じて流れる固体だ。これが複雑系科学の背骨である。「この強さの責任者は誰か」と問うのはやめよう——誰もいないのだから。問うべきはこうだ。どんな局所的な相互作用が、十分な回数くり返されれば、これを生み出すのか。秩序は上から課されるのではない。下から育つのだ。ワールドロップの本の科学者たちが、脳・アリの巣・免疫系・市場の中で何度も見つけたのは、同じ形の答えだった——多数の単純な主体、中枢の不在、誰も設計していないのに整合した全体。

何が本物で、何がまだ希望なのか

この誠実な一線は守らせてほしい。厳密さを欠いた驚嘆は、ただの誇張だからだ。観測されたのは、具体的で控えめなことだ。実験室で、ホチキス針状の粒子が、測定できるほど確かに強い材料に絡み合い、振動でそれをより硬く、あるいはより緩く調律できる。それが結果だ。まだ推測と希望にとどまるのは、その下流のすべて——揺すって分解し再利用する循環型の建物、組み替え可能な構造、合図で結びまた放すロボット群。それらは研究者自身が「将来の可能性」と明記したもので、発見ではない。創発は本当にわくわくする。だからこそ手すりが要る。鮮烈な実験室の実演を「彼らは建築を発明し直した」へと膨らませるのは、あまりに容易だ。彼らが示したのは一つの原理だ。それが橋や変形ロボットへ拡大するかは、開かれた、検証可能な問いである——そして「まだだ」と声に出すことは、興ざめではなく、驚嘆を誠実に保つ当のものなのだ。

これが、ほぼすべての見方を変える理由

これが、ホチキスの一箱から持ち帰れる贈り物だ。ひとたび創発を本当に体感すると、あなたはそれをそこら中に見はじめ——そして、ある一つの誤りを犯さなくなる。複雑な何かがうまく働くとき——一斉に旋回する鳥の群れ、自らを養う都市、思考する脳、水準を見いだす価格——あなたの直感は、魔法を「収めている」部品を探しにいく。先頭の鳥、中央の計画者、「意識のニューロン」。針たちはそっと告げる。たぶん、見る場所が違う、と。魔法はしばしば、どの部品の中にも無い。それは部品どうしの、単純な関係が織りなす模様の中にある——つまりそれは、設計者なし、設計図なし、責任者なしで現れうる。これは、より謙虚で、はるかに面白い世界像だ。強さも、生命も、思考すらも、誰かが組み上げた機械というより、十分な数の単純な部品が単純なルールに従いさえすれば「ひとつにまとまろう」と決める、一つの絡まりに近いのかもしれない。

どの針一本も強くなく、どれも可逆ではない——その二つの性質は群れだけのものだ。全体は、部分の総和より多く、そして総和とは別物でありうる。

魔法を収めた部品を探すのはやめよう。魔法は、部品どうしがどう抱き合うか、その中にある。

出典：米コロラド大学ボルダー校（François Barthelat、Youhan Sohn、Saeed Pezeshki）「Combined Effects of Particle Geometry and Applied Vibrations on the Mechanics and Strength of Entangled Materials」『Journal of Applied Physics』139 巻 14 号、2026 年 6 月 15 日；CU Boulder / EurekAlert! のプレス資料；ScienceDaily 報道（2026 年 6 月）。枠組みは M・ミッチェル・ワールドロップ『複雑系』からの言い換え。注記：本稿は実験室で観測された振る舞いを記すものであり、循環型の建物・組み替え可能な構造・群ロボットへの応用は研究者が述べた将来の希望であって、実証された結果ではない。