2022年搞笑諾貝爾物理學獎聯合頒發給了兩個研究小組。研究人員來自中國、英國、土耳其和美國，研究人員試圖了解小鴨如何排成隊形游泳而獲得此獎。

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該獎項的一個工作發表在《動物游泳的力學和生理學》一書中，另一個工作發表在《流體力學雜志》上。早在1994年，生物學家Frank Fish就很好奇動物的隊形運動（如集群）如何減少個體動物的能量消耗。

根據發表在《流體力學雜志》上的研究，小鴨子在開放水域中以高度組織化的隊形跟隨它們的母親。這就產生了三個問題，即為什么小鴨子要排成隊形游泳，最好的游泳隊形是什么，以及隊形游泳時每個個體能保存多少能量。

研究者們用乘波（wave riding）和傳波(wave passing)來概括鴨群排隊游泳中的流體力學關系。乘浪正如其名，如圖所示。當領頭鴨子游泳時，它會在水中產生尾流和尾波。根據后面的鴨子在波浪上的位置，它可以像上坡或下坡游泳一樣，前者比后者需要更多的能量消耗。事實上，這種效果可能非常強烈，以至于尾隨鴨子所受到的阻力可能是負的，就好像它被拉著一樣。當然，領頭的鴨子走得越遠，其尾流就越小，這意味著后面的每一只鴨子乘浪的節能效果都會減弱。然而，這就是波傳遞發揮作用的地方。其余的小鴨也可以以單列隊形維持乘浪優勢。因此，乘波和傳波可能是水禽游泳形態進化的主要原因。

這項研究首次揭示了水禽的編隊運動可以節省個體能量消耗的原因。這個概念正是普通汽車、自行車手和跑步者在比賽中所做的。這個研究引起了轟動，不僅因為其令人驚嘆的因素，還因為在引人入勝的系統背景下呈現了具有數學挑戰性的信息。從小鴨身上抽象出來，這項研究的結果有可能應用于航海船只或其他動物的群體動態。如果將這一結果應用于水火車形式的貨運，可以顯著節省燃料，而且還可能在以下方面有用：優化運輸和物流。

供稿單位：重慶市無線電科普體驗中心

審核專家：張啟義

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來源: 重慶市科學技術協會

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