烷基百科|这种生物死了都能游泳，物理学破解了它的奥秘

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烷基八氮

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“逆水行舟，不进则退”是我们一直以来的常识，但事情并非永远如此。虹鳟就被发现是一种在逆流中游泳比在静水中躺平更轻松的动物，甚至连死亡的虹鳟都能够在逆流中自动“游泳”溯流而上。这背后的流体力学原理引起了生物工程学家的注意，或许有朝一日也能帮助人类驾驭海洋和大气中的湍流。

人死了还能继续走的话，先不说《釜山行》和《行尸走肉》会不会变成纪录片，至少打工人的永动机就一步达成了。那么，鱼死了还能游么？

实际上，是可以的。在十来年前，哈佛大学和麻省理工学院的研究者首次发现，有一种鱼在死掉后还可以像活着的时候那样继续游动，甚至可以逆流而上。

这是一条死掉的虹鳟（Oncorhynchus mykiss）在游

这种鱼就是虹鳟（Oncorhynchus mykiss）。

虹鳟是一种很常见的水产，它的肉和同科（鲑科）的大西洋鲑（老百姓理解的“三文鱼”）类似，因此曾被拿来冒充大西洋鲑，在我国曾引发巨大争议。

虹鳟肉看起来和大西洋鲑很像，图片为法国售卖的烟熏虹鳟

因为具有经济价值，在被引入了许多国家后，虹鳟不出意料地变成了世界百大外来入侵种之一。

虹鳟（上）和大西洋鲑（下）

鳟鱼死了也能逆流而上，这听起来真的很吓人，不懂流体力学的人。死掉的虹鳟继续游动并没有违反物理规律，相反，它正是依靠物理学才能变成游动的僵尸。

这一切都要从卡门涡街开始。

当水或气体经过一根棒槌的时候，棒槌后方就会出现一连串左右交替的涡旋，这就是卡门涡街（Kármán vortex street）。

卡门涡街

临近的两个涡旋还会相互帮忙砍一刀，也就是发生相长干涉。这样的结果就是，在临近的两个涡旋之间还有一股朝着棒槌方向的逆行水流，把附近的水流往棒槌那儿撸。

那么，逆行水流到何处终止呢？那就是卡门涡街的末端，也就是棒槌直径2倍处，这里就是棒槌产生的抽吸区（suction region）的边界。

这个能要人命的区域我们之前在介绍野外游泳禁区时也讲过（点我查看），小学生千万别尝试。但是和人类不同，虹鳟特别喜欢逛卡门涡街，喜欢追着抽吸区跑。

虹鳟在卡门涡街后游动时，穿行在涡旋之间，动作像是在画 8

哈佛大学生物工程学家 James Liao 和同事发现，在前方出现卡门涡街时，虹鳟可以在抽吸区附近不费力地左右节奏摇摆，这种摇摆幅度很大，像扭秧歌的大妈，在水中不停地画 8。

虹鳟在卡门涡街后的风骚走位此前从来没有在其他鱼类中被发现，是独一无二的，因此被取名为卡门步态（Kármán gait）。Liao 和同事把相关研究发表在了 2003 年的《科学》（Science）以及其他学术期刊上。

更诡异的是，哪怕死掉的鳟鱼也可以在卡门涡街后游泳，甚至能逆流而上。死掉的鳟鱼在卡门涡街里的振动频率和它活着的时候一样，而且动态和活鱼没什么不同。

死掉的虹鳟在卡门涡街后游动

死鱼还能死亡蹦迪，它们的“槌”死挣扎显然不是生物驱动的，而是流体驱动的。为了理解这种奇特的现象，Liao 在虹鳟的肌肉里安插了电极，用来测量肌肉电流，并据此推算它们游动时所花的能量。

Liao 发现，实际上在卡门涡街后面，逆流而上比在静水中躺平要容易得多。“逆水行舟，不进则退”的老话在虹鳟身上是谬论。

他指出，在混沌的漩涡中游泳的虹鳟只用了一小丢能量，和顺流而下时没差多少，而且只动用了一小啾肌肉，无需大脑参与，因此死掉的鳟鱼也能猥琐地游起来，甚至能逆流而上。

显然，卡门涡街能驱动虹鳟，给鳟鱼搓出进击的“魔法球”。这也能解释，不管活着还是死了，虹鳟在卡门涡街后面的扭动频率，以及头的摆角都是一样一样的。

这条死掉的虹鳟虽然也能利用卡门涡街，但是会被抽吸区吸住。

当然了，活鱼和死鱼也不是完全没有区别：死鱼没有办法控制自己的运动，因此有时死鳟鱼在抽吸区内会撞上棒槌，然后弹回下游。另外，只有刚刚去世的虹鳟才能被卡门涡旋驱动，愉快地游起来，已经尸僵成棒槌的就不行了。

因为在卡门涡街里游泳特别省力，虹鳟还会主动寻找卡门涡街，比如流水中的大石头后面。垂钓的人都知道，鳟鱼喜欢躲在石头后面“歇脚”，这个现象背后就是这个道理。

为了验证这一点，Liao 还在加拿大的溪流里进行实地观察。他在溪流里放上棒槌，观察到鳟鱼会聚集到棒槌后方，展现出和实验室里类似的动态。

研究者们发现，虹鳟喜欢利用卡门涡旋

当然了，卡门涡街也能解释为什么鱼会聚集成群，因为每条鱼都在利用其他鱼产生的卡门涡街的输出辅助。Liao 发现，两条并排游动的鱼产生的湍流和棒槌后面的卡门涡街类似，因此会吸引其他鱼儿过来搭便车。
这一点对一些海洋哺乳动物也适用。海豚和鲸喜欢追着人类的轮船跑，很可能也是在利用人类轮船带来的卡门“魔法球”，可不是为了交个朋友。

其实上面都不算最惊人的。Liao 和同事在 2006 年发表在《流体力学期刊》（Journal of Fluid Mechanics）上的一篇论文指出，捕鲸人曾观察到死掉的鲸也能在捕鲸船后以每小时 1 海里的速度“游”很长时间。这恐怕也是卡门涡街用未冷的尸首召唤出的“死亡尾行”。

但是对于这些哈佛大学和麻省理工学院的研究者们来说，卡门涡街和鳟鱼的这种死亡对线不仅不吓人，甚至有望创造出“不插电”的能量捕捉设备，将大气和海洋中原本碍事儿的湍流“驯化”成环保能源。

总之，这种“僵尸”带给人类的不是恐惧，而是希望。

是美食，也是新能源的工程尸。

TOP Posted:2021-11-06 13:08 樓主引用 | 發表評論

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