科学家们发现：这种鱼死后仍然可以游动，甚至可以逆流而行！

每个人都见过鱼在水里游泳，死去的鱼竟然可以逆流而行？那听起来有点荒谬，但是 2024 年度搞笑诺贝尔物理学奖颁发了一项关于死鱼游泳的研究。

来自美国的科学家因“示范和解释死鳟鱼的游泳能力”而获得了这一荣誉。这项研究不仅报道了一个令人惊讶的神奇现象，还揭示了流体力学的奥秘，为我们提供了一个新的视角，了解鱼如何利用水中涡流节约能量。

鱼类游水"各怀绝招"

鱼的游泳方式多种多样，远比我们想象的要复杂，最为常见的是摆动式游水，鱼身呈现 S 弯曲的形状，从头到尾产生一个行进波，推动鱼向前游动，但这只是冰山一角。

一些鱼类如旗鱼和鲭鱼，选择巡航游水，它们的身体呈流线状，尾鳍呈新月状，能长时间保持高速游动。相比之下，鳗鱼用蛇形游动，全身产生大波浪运动，适合在复杂的环境中穿梭。

有趣的是，有些鱼还开发了一种特殊的游泳方式，可以利用胸鳍在海底“行走”，而且飞鱼可以跳出水面，用胸鳍滑行一段距离，这些游泳方式反映了鱼类对不同生态环境的适应性。

泳姿背后的流体力学

没有流体力学原理，就不可能理解鱼在水中游泳。当鱼在水中游泳时，它们实际上是在不断地操纵周围的水流。通过身体和鳍的运动，它们可以带来和控制涡流，从而获得驱动力。

有趣的是，鱼在游泳时产生的涡流并不是随机的。研究表明，高效游动的鱼能带来有组织的涡流系统。除推动力外，这些涡流还可以减少水的阻力，使鱼游得更快，更省力。

科学家们一直关注鱼类游泳的能量效率，研究表明，除优化身体结构外，为了节约能量，鱼还采取了多种策略。有些鱼，比如金枪鱼，可以远距离迁移几千公里，这需要很高的能量效率。许多鱼也使用“滑行”来节省能量。摆动两次后，它们会暂时停止运动，并使用惯性滑行一定距离。此外，团体游也是一种节能策略。跟随前面鱼产生的涡流，后面的鱼可以节省很多精力。

下次，当你在水族馆或河边观察鱼时，你可能希望更多地关注它们的游泳方式。也许你会发现，流体力学的微妙奥秘隐藏在看似简单的摆动背后，这些奥秘正在启发我们创造更智能、更有效的未来技术。

涡街游水：一种独特的游泳方式

卡门涡街是一系列涡流系列，当液体以一定速度流经圆柱体等钝体物体时，在后方形成规律的替代排列，呈现出街道般的有序结构。研究小组的灵感来自一个有趣的现象:在河流中，鱼经常喜欢停留在障碍物的后面，涡流甚至涡街经常出现在障碍物的后面。科学家们想知道鱼是否能从这些涡流区的独特水流中受益。他们设计了一个巧妙的实验来探索这个问题。

实验中，研究人员把一个水槽放在水槽里 D 形状的柱子用来产生规律的涡流。当活鳟鱼被放入这种环境中时，它们表现出一种独特的游泳方式，被称为“卡门姿势”。这时，鱼的感觉以大大低频的方式摆动，频率与涡流的形成频率惊人地一致。这种游泳方式似乎可以让鱼在保持位置不变的同时节约能量，甚至逆流而行。

但真正令人惊讶的是，当研究人员用死鳟鱼进行实验时，他们发现即使是死鱼也能展现出类似的“游泳”能力！

死鱼“复活”的谜团

那么，死鱼是如何“游泳”的呢？答案在于流体力学原理和鱼体的柔软性。当死鱼被放置在涡流中时，来自不同方向的水流作用于鱼体，使其周期性摆动。这种被动摆动正好可以与水流中的涡流相互作用，产生向前推力。

研究者发现，死鱼的摆动次数和幅度与鲜鱼非常相似。这意味着鱼在使用涡流游泳时，很大程度上使用了被动机制。鱼体的柔软度和形状已经进化了很长时间，特别适合这种被动推动。简单来说，这项研究揭示了大自然中一种巧妙的能量利用方法。鱼在湍急的水流中，并非单纯的与水流抗争，而是学会了“乘势而上”，利用水流中的能量来减少自己的能量消耗。

这项研究不仅有趣，而且具有潜在的实用价值。

了解鱼类如何有效地利用涡流，科学家们可以开发出新的水下机器人设计。这类机器人在湍急的水域中可能更灵活，能源效率更高，同时，了解鱼类如何利用涡流也可以帮助我们设计更有效的船舶和潜水器。举例来说，船体的设计可能会考虑如何更好地利用自己产生的涡流来降低阻力。

另外，这项研究也为我们对鱼类生态行为的理解提供了一个新的视角。在河流和海洋中，鱼类选择特定位置停留或迁移的原因可能与它们对水流特性的应用有关，这对鱼类保护和渔业管理具有重要意义。

2024 2008年诺贝尔物理学奖的这项研究看似荒谬，实则极具启发性。它警告我们，科学探究中充满了惊喜，即使是一条死鱼也能揭示大自然的奥秘。这项研究不仅加深了我们对流体力学的认识，也展示了生物如何巧妙地适应和应用环境。

下次你在水族馆或河边观察鱼的时候，不妨多关注一下它们的游泳方式。你会发现流体力学的微妙奥秘隐藏在看似简单的摆动背后，这些奥秘正在启发我们创造更智能、更有效的未来技术。

参考文献

[ 1 ] James C. Liao, Neuromuscular Control of Trout Swimming in a Vortex Street: Implications for Energy Economy During the K á rm á n Gait

[ 2 ] David N. Beal et. al., Passive Propulsion in Vortex Wakes

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生产中国科普产品

王佳音，作者 中国科学院先进技术研究院

制片人|中国科普博览会

董娜娜负责编辑

审校丨徐来 林林

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