作者：Yuki、Nekout

編輯：kamin

 

“水面行走”這 樣的高超本領(lǐng)，在各種武俠小說(shuō)和影視作品中可以說(shuō)是屢見(jiàn)不鮮了——各路大俠和超級(jí)英雄們天賦異稟，常常藐視地球引力的存在，邁開(kāi)雙腳就能在江河湖海上之上來(lái)去奔走，如履平地。

 

古往今來(lái)，生活在現(xiàn)實(shí)世界里的人們，對(duì)水面行走這般絕技可謂滿懷憧憬，不斷有仁人志士挑戰(zhàn)“水上漂”和“水上跑”等極限項(xiàng)目。然而尷尬的是，不論大家的入水姿勢(shì)多有創(chuàng)意，結(jié)局似乎永遠(yuǎn)都只有一個(gè)—— 沉下去。

 

這次一定能成功——誒？怎么又沉了……

 

看來(lái)，“笨重”的人類(lèi)暫時(shí)是學(xué)不會(huì)水面行走了。還是讓我們來(lái)看看其他動(dòng)物的表現(xiàn)如何吧！

 

其實(shí)，對(duì)于大部分動(dòng)物來(lái)說(shuō)，水面行走也是一項(xiàng)不可能完成的任務(wù)（所以人類(lèi)不必太沮喪）。

 

不過(guò)，仍有一些身懷絕技的高手，能夠輕松活躍于水面之上——

 

比如 水黽 的家族成員，大多可以長(zhǎng)期生活在水面上——它們的身體非常輕巧，加上修長(zhǎng)美腿上無(wú)數(shù)密集的 腿毛 剛毛提供的超強(qiáng)疏水性，再借助水的表面張力，就可以自由自在地在水面漂浮移動(dòng)了。

 

“水上漂”的行家——水黽。

 

一些身形嬌小的壁虎也能掌握這種本領(lǐng)，比如南美洲熱帶雨林中有一種 侏儒壁虎 ，同樣能夠憑借輕盈的身體和防水的皮膚完全“立足”于水面之上，即使一動(dòng)不動(dòng)也不用擔(dān)心會(huì)沉下去。

 

身長(zhǎng)不到5cm的侏儒壁虎能輕松站在水面上

 

可以看出，這些 體型微小的生物，僅僅依靠天然裝備和體型優(yōu)勢(shì)，就能泰然若之地在水面行走。但 對(duì)于體重更大一些的生物來(lái)說(shuō)，水面提供不了足夠的表面張力來(lái)抵消重力，想保持站立又不沉下去，就得多費(fèi)些腿力了。

 

比如某些蜥蜴、水禽甚至海豚，會(huì) 借助寬大的腳掌（或鰭）和強(qiáng)大的肌肉力量，通過(guò)高速“踩水花”產(chǎn)生額外的動(dòng)力 ，讓自己的身體持續(xù)保持在水面之上。

蛇怪蜥蜴在遇到天敵時(shí)，會(huì)跳入水塘發(fā)足狂奔， 讓岸邊的獵食者目瞪口呆。

 

??在求偶過(guò)程中會(huì)在水面踩著小碎步跳“踢踏舞”。

 

這些動(dòng)物雖然不能“水上漂”，但掌握“水上跑”的本領(lǐng)也不賴(lài)。

 

 

壁虎也有絕學(xué)

 

而就在最近，科學(xué)家們無(wú)意間發(fā)現(xiàn)， 東南亞常見(jiàn)的一種壁虎( Hemidactylus platyurus )，竟然也深藏不露，掌握著一項(xiàng)集“水上漂”和“水上跑”于一體的技能 。他們仔細(xì)研究了壁虎的這項(xiàng)絕技，并將結(jié)果發(fā)表在2018年12月的《當(dāng)代生物學(xué)》雜志（Current Biology）上。

 

為躲避天敵，小小的壁虎掌握著多種貼身絕技—— 被逼入墻角時(shí)能飛檐走壁，被咬住尾巴時(shí)會(huì)壯士斷尾，被追到水邊，則會(huì)毫不猶豫沖進(jìn)水里。

 

（“游”過(guò)水塘的壁虎。來(lái)源：參考文獻(xiàn)[1]）

 

乍一眼看去，壁虎仿佛是在游泳，但仔細(xì)觀察就會(huì)發(fā)現(xiàn)，它們大半個(gè)身子都保持在水面之上，更像是半漂半跑的“凌波微步”。

 

（從慢動(dòng)作來(lái)看，壁虎其實(shí)是在水面“凌波微步”。 圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[1]）

 

但這樣的舉動(dòng)著實(shí)令人驚詫?zhuān)吘拐搨€(gè)頭，它們不夠小，不能像侏儒壁虎那樣完美利用水面張力；而論腳力，它們也遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上蛇怪蜥蜴。按理說(shuō)，這種壁虎下水多半會(huì)沉底，它是如何做到在水面凌波微步的呢？

 

科學(xué)家對(duì)壁虎凌波微步的本領(lǐng)進(jìn)行了詳細(xì)的測(cè)試和拆解，發(fā)現(xiàn)它的這項(xiàng)絕技可謂集齊武林各家門(mén)派之所長(zhǎng)。

 

 

招式拆解之——“連環(huán)掌”

 

蛇怪蜥蜴 ( Basiliscus plumifrons ) 能用雙腳在水面上快速奔跑，得益于強(qiáng)有力的后肢和一雙大腳板，它們能以站立的姿態(tài)快速地用后腳蹬踏水面，利用在水面形成的空腔提供向上的升力。

 

 

壁虎沒(méi)有那么強(qiáng)勁有力的后肢，它們采用的是 四肢并用，連環(huán)出掌拍擊水面，同時(shí)頭部微揚(yáng)，在水面上保持一個(gè)小的向前的縱傾角 （Trim angle），以提供足夠的升力。

 

（“連環(huán)掌”的技術(shù)細(xì)節(jié)（動(dòng)力學(xué)分析）。圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[1]）

 

 

招式拆解之——“神龍擺尾”

 

除了用連環(huán)掌劃水外， 壁虎還會(huì)用動(dòng)靈活的腰身和尾巴扭出一道優(yōu)美的正弦，配合四肢的動(dòng)作，像魚(yú)類(lèi)一般擺動(dòng)游走，為壁虎在水面前進(jìn)增添推動(dòng)力 。

 

高速攝像機(jī)下，壁虎“神龍擺尾”的慢動(dòng)作。來(lái)源：參考文獻(xiàn)[1]

 

 

招式拆解之——“水上漂”

 

然而，僅僅依靠四肢和尾部出力，仍不足以讓壁虎待在水面之上。科學(xué)家們推斷， 壁虎皮膚的疏水性應(yīng)該也在其中起到了重要的作用 ，它們也會(huì)利用水面張力去支撐大部分體重，同時(shí)減少水滴落在身上產(chǎn)生的阻力。

 

為了驗(yàn)證這一假設(shè)，研究者們邀請(qǐng)了壁虎的親戚——蛇怪蜥蜴來(lái)一起參加測(cè)試。他們準(zhǔn)備了一個(gè)大水缸，錄制壁虎和蛇怪蜥蜴在水面行走的情況，然后又在水中添加了肥皂，降低了約一半的表面張力，再次觀察它們的表現(xiàn)。

 

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，肥皂水對(duì)蛇怪蜥蜴的表現(xiàn)絲毫沒(méi)有影響，而壁虎的速度卻降低到了58%左右，身體也有明顯下沉。也就是說(shuō)，蛇怪蜥蜴的“水上跑”完全是腿腳功夫過(guò)硬，而 壁虎則會(huì)巧妙借助水面張力來(lái)節(jié)約體 能 。

 

 

加肥皂前（上）和加肥皂后（下），壁虎“凌波微步”的表現(xiàn)明顯不同。來(lái)源：參考文獻(xiàn)[1]

 

“凌波微步”可以幫助壁虎迅速劃過(guò)水面——科學(xué)家們通過(guò)計(jì)算得出，集齊上述招式， 壁虎就能以0.6米每秒的速度在水面前進(jìn)，平均每秒移動(dòng)10.5個(gè)身位 。而人類(lèi)目前的百米自由泳世界記錄保持者——巴西游泳選手西埃羅·費(fèi)羅，平均每秒只有1.3個(gè)身位。

 

（“凌波微步”的分解動(dòng)作。圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[1]）

 

這些小動(dòng)物的表現(xiàn)確實(shí)令人羨慕不已，那么，人類(lèi)能不能通過(guò)模仿它們，實(shí)現(xiàn)在水上奔跑的夢(mèng)想呢？

 

一組來(lái)自意大利米蘭大學(xué)的研究者，就從蛇怪蜥蜴的“水上跑”獲得靈感，特地對(duì)這一問(wèn)題做了詳細(xì)地分析和研究。

 

他們通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，人類(lèi)想像蛇怪蜥蜴那樣在水面奔跑，有三種實(shí)現(xiàn)的途徑：

 

1. 加快奔跑速度 ——以超過(guò)30米每秒（約為人類(lèi)在陸地上奔跑速度極限的3倍）的速度在水面奔跑。這顯然很不現(xiàn)實(shí)。

 

2. 增大和水面的接觸面積 ——比如穿上一雙面積為1平方米左右的踩水專(zhuān)用鞋，并以10米每秒速度奔跑。這看起來(lái)也難以實(shí)現(xiàn)。

 

3. 換個(gè)星球 ——既然我們沒(méi)法減少地球引力，那不如找個(gè)引力更小的星球去嘗試“水上跑”吧。研究者們通過(guò)模擬低重力環(huán)境測(cè)試得出，當(dāng)相對(duì)重力降低到地球重力的22%時(shí)，人類(lèi)就可以輕松地實(shí)現(xiàn)“水上跑”了。而我們的鄰居月球，以及太陽(yáng)系中木星的4顆衛(wèi)星，土星的兩顆衛(wèi)星，冥王星等都是不錯(cuò)的選擇。不過(guò)等等，就算我們能抵達(dá)這些星球，好像也沒(méi)有可以用來(lái)練習(xí)水上跑的池塘啊……

 

（研究者們正在通過(guò)模擬低重力環(huán)境測(cè)試“水上跑”的條件。圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[2]）

 

只能說(shuō)，這項(xiàng)研究更進(jìn)一步證實(shí)了人類(lèi)在水上行走的難度（順便幫研究者拿到了2013年的搞笑諾貝爾獎(jiǎng)物理學(xué)獎(jiǎng)）。

 

說(shuō)到底，水上漂、水上跑、凌波微步等極限水上項(xiàng)目，人類(lèi)是沒(méi)法憑空做到了，不過(guò)沒(méi)關(guān)系， 機(jī)智的現(xiàn)代人早就想出了各種“作弊”的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)美好的心愿。

 

比如，非牛頓流體作弊法，

 

 

水下藏玻璃作弊法，

 

 

吊索作弊法，

 

 

以及，使用終極作弊武器——腳上噴水裝置。

 

 

所以，不用去月球，大家一樣可以玩得很開(kāi)心嘛！

 

天敵來(lái)襲，不怕，我會(huì)“凌波微步”

圖文簡(jiǎn)介

就在最近，科學(xué)家們無(wú)意間發(fā)現(xiàn)，東南亞常見(jiàn)的一種壁虎(Hemidactylus platyurus)，竟然也深藏不露，掌握著一項(xiàng)集“水上漂”和“水上跑”于一體的技能。他們仔細(xì)研究了壁虎的這項(xiàng)絕技，并將結(jié)果發(fā)表在2018年12月的《當(dāng)代生物學(xué)》雜志（Current Biology）上。