鸭子靠什么划水（鸭鸭告诉你如何科学划水）

北京时间9月16日上午6点，第32个第一届搞笑诺贝尔奖揭晓啦！对，你没有看错，确实是“第32个第一届”。该奖从1991年开始每年颁奖一次，但永远是第一届，正如很多小伙伴认为自己永远18岁一样，永远年轻，永远富有神秘感！今天我们想带领大家回顾一下本届的物理学奖研究。

俗话说，人如其名。一位来自西彻斯特大学的生物学教授FrankFish则表示自己很喜欢鱼，其实作为生物学家的他，不仅爱鱼，也爱研究水里游泳的鸭鸭。鸭鸭到底有何魔力能够让研究人员沉迷其中呢？

小伙伴们在户外玩耍的时候，有没有注意到这样一个现象：幼鸭总是跟随着鸭妈妈向前游，像一支有组织有纪律的编队排成“一”字形。

那么问题来了，为何幼鸭要形成编队游泳前进？这样做是为了省力还是另有所图呢？若是为了省力，又可以节省多少能量呢？为了尽可能多得减少能量，什么样的队形最有利于鸭群集体前进呢？

为了回答以上这些疑惑，1994年“鱼教授”发表了一篇鸭鸭游泳的文章。“鱼教授”研究了鸭鸭们列队游泳时的能量消耗，从代谢的角度证明了列队运动中的能量消耗假设，即随着队列中幼鸭数量的增加，每只幼鸭的能量消耗会降低。但关于鸭鸭游泳的研究还没结束，2021年，元志明博士研究团队又发表了一篇新的鸭鸭游泳论文，该论文阐述了编队鸭群在水面游行时的兴波问题。他们历经7年的实地观测，建立了精确的数值计算模型，最终发现了鸭鸭游泳时候的波浪秘密，而这些波浪蕴藏着鸭鸭省力的原因。

元志明博士在搞笑诺贝尔奖中介绍鸭鸭列队

根据生活经验我们知道，船只在湖面经过时，在后面会激起一道V形的波。最早对船波进行数学研究的是开尔文，因此称为开尔文船波。如同船只在湖面游行一样，当鸭鸭们在水面前行时，其身后也会产生开尔文船行波系，这一波系会以一定的角度向物体后方传播。

对于行驶的船舶而言，船首对水施加压力，把水劈开而前进，于是就激起了一组随船前进的波浪，这就是首波。船尾在前进时，水中留出了一个低压区，成为波谷，形成了一组由船尾引起的波浪，称为尾波。由于船舶航行时，船体兴起了首波和尾波，需要能量，兴波阻力便形成了。

研究发现，在由鸭鸭组成的“一字队形”中，幼鸭可以通过“乘坐”头鸭所产生的波浪以减小其自身的兴波阻力，即此时波的阻力实际上变成了推动幼鸭向前的推动力。更神奇的是，在由鸭鸭组成的“一字队形”中这种情况可以得到维持。头鸭身后的第一、第二只幼鸭都受到了推动，从而达到了省力的效果。而从第三只幼鸭开始到队列的最后，个体受到的力会逐渐趋近于零，从而达到一种动态平衡。在这种平衡状态下，每只幼鸭都充当着波浪传递者的角色，因而这一现象被形象地称为传波。这一过程犹如一场接力赛，最终达到了“雨露均沾”的效果。

大自然是如此的神奇，让鸭鸭们能够在前进过程中减小阻力乘风破浪地前进。这一研究的发现，也启发着人们将这个原理应用到海上运输效率的提高方面。传波的仿生设计已经应用在美国的“海上列车”项目中，海上列车由四个或更多的无人驾驶水面车组成，排成一排行驶，将列车整体的兴波阻力最小化。

参考文献

1https://baike.baidu.com/item/开尔文船波/16805842?fr=aladdin

2https://baike.baidu.com/item/兴波阻力/5295784?fr=aladdin

3https://mp.weixin.qq.com/s/m40_NNf13h7eBVdyCuuEEA

4https://mp.weixin.qq.com/s/SfDxf6iPmiXeUF1ruGOWPA

5https://mp.weixin.qq.com/s/M6v6V23i0kkpDD9uBnsEig

6https://mp.weixin.qq.com/s/8r7VsvJMod2QFpsTyZZvDw

END（图片源自于网络，仅供科普参考）

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来源：力学科普

编辑：牧羊