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古話說得好：人如其名。而名字裏有魚的人，也會(hui) 對魚充滿偏愛吧。比如有位名為(wei) Frank Fish的教授，他就表示自己也很喜歡Fish。

不過這位“魚教授”弗蘭(lan) 克·費什不僅(jin) 愛魚，也愛水裏的鴨鴨。作為(wei) 一名生物學教授，他研究的主要方向是動物的運動動力學。1994年，弗蘭(lan) 克教授發表了一篇鴨鴨遊泳的文章，研究了鴨鴨們(men) 列隊遊泳時的能量消耗。

但關(guan) 於(yu) 鴨鴨遊泳的研究還沒結束，2021年，元誌明（Zhiming Yuan）博士研究團隊又發表了一篇新的鴨鴨遊泳論文。這兩(liang) 篇研究共同獲得了今年的搞笑諾貝爾獎物理學獎。

元誌明博士在搞笑諾貝爾獎中介紹鴨鴨列隊丨搞笑諾貝爾獎

鴨鴨遊泳，到底是有什麽(me) 迷人魔力讓研究者“沉淪”？

一鴨一鴨遊丨Satya Prakash Karan/Youtube

乘風破浪的鴨鴨

選秀節目裏，每個(ge) 團隊的舞台表演都很講究走位這件事，鴨鴨的“水上公演舞台”也不例外。“一”字形簡直是鴨鴨團的標配隊形。

跟著遊丨Vicki Jauron/Babylon and Beyond Photography

鴨鴨們(men) 喜歡“一字前行”的原因還處於(yu) 研究之中，不過這種隊形帶來的好處卻逐漸呈現：省力。可以說是“不是因為(wei) 省力才排隊，而是因為(wei) 排隊才省力”。

野鴨們(men) 在實驗裝置中，研究人員通過測量耗氧量情況來計算代謝率丨參考資料[2]

弗蘭(lan) 克在研究中“訓練”了幾隻一天大的野鴨，讓他們(men) 可以在實驗裝置裏跟著雌性鴨子遊泳前行。隨後，他們(men) 分別對生長到3天、7天和14天的鴨子進行實驗測量。對鴨鴨們(men) 的代謝測量表明，隨著行中小鴨數量的增加，每隻小鴨的能量消耗降低。這項實驗從(cong) 代謝的角度證明了列隊運動中的能量消耗假設。

而省力背後的原因，是因為(wei) “浪”。

元誌明博士等人對鴨鴨進行了7年的觀測，並建立了相關(guan) 的數學模型，發現了鴨鴨遊泳時的波浪秘密。

鴨鴨在靜止水麵、波長相同但相位不同水麵中的受力圖。（綠色曲線表示水麵，藍色曲線表示對小鴨子體(ti) 表的壓力，箭頭表示力的方向）丨參考文獻[3]

在“一字隊形”中，當小鴨位於(yu) 母鴨身後最恰當的位置時，此時的波浪阻力會(hui) 變成“正值”——阻力的方向變成和小鴨同向了，此時波的相位如上圖d中所示。換句話說，這時候的阻力實際上變成了從(cong) 後往前的推力，“推動”小鴨子乘風破浪。更微妙的是，這種情況可以通過隊形中的小鴨子們(men) 進行維持。大鴨身後的第一隻小鴨和第二隻小鴨都受到了推動，從(cong) 而可以省力前行。從(cong) 第三個(ge) 小鴨子開始到最後，個(ge) 體(ti) 受到的力會(hui) 逐漸趨近於(yu) 零，從(cong) 而達成一種動態平衡。

列隊前行丨Martin Diebel/Discovery

哪有什麽(me) 歲月靜好，隻不過是有頭鴨在為(wei) 你負重前行。這種乘浪和傳(chuan) 浪 （Wave-riding and Wave-passing）的機製，讓跟隨著大鴨遊泳的小鴨子們(men) 暢通無阻。

鴨省力，船省油

在水裏遊的不僅(jin) 有鴨，還有船。既然鴨鴨這麽(me) 聰明，那人類當然也要給船注入一些智慧。

武漢理工大學的研究團隊就對不同的船舶編隊構型進行了分析，結果發現串聯型的船隊隊形總阻力係數得到了有效的降低，也就是說它更節能。

想得遠一點，有沒有可能以後整個(ge) 海上火車……元誌明博士的團隊還真的在研究相關(guan) 的概念，希望能夠提高的海上運輸效率。

誰不期待《航海王》裏的海上列車走進現實呢。

冒煙湯姆海上火車丨航海王wiki

參考文獻

[1] Fish, Fish, Fish - Improbable Research. https://improbable.com/airchives/paperair/volume12/v12i3/Fish-v12i3.pdf

[2]Fish, Frank E. "Energy conservation by formation swimming: metabolic evidence from ducklings." Mechanics and physiology of animal swimming (1994): 193-204.

[3]Yuan, Zhi-Ming, et al. "Wave-riding and wave-passing by ducklings in formation swimming." Journal of Fluid Mechanics 928 (2021).

[4]鴨群過河，為(wei) 什麽(me) 排成 “一” 字形？星空体育官网入口网站分子.

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