這種好吃的入侵生物死了還能游，甚至能逆流而上，物理學家們聞之大喜 原創 萬物 把科學帶回家

撰文 七君

人死了還能繼續走的話，先不說《釜山行》和《行尸走肉》會不會變成紀錄片，至少打工人的永動機就一步達成了。那么，魚死了還能游么？

實際上，是可以的。在十來年前，哈佛大學和麻省理工學院的研究者首次發現，有一種魚在死掉后還可以像活著的時候那樣繼續游動，甚至可以逆流而上。

這是一條死掉的虹鱒（Oncorhynchus mykiss）在游。圖片來源：Lauder, Harvard

這種魚就是虹鱒（Oncorhynchus mykiss）。

虹鱒是一種很常見的水產，它的肉和同科（鮭科）的大西洋鮭（老百姓理解的“三文魚”）類似，因此曾被拿來冒充大西洋鮭，在我國曾引發巨大爭議。

虹鱒肉看起來和大西洋鮭很像，圖片為法國售賣的煙熏虹鱒。圖片來源：world.openfoodfacts.org

因為具有經濟價值，在被引入了許多國家后，虹鱒不出意料地變成了世界百大外來入侵種。

虹鱒（上）和大西洋鮭（下）。圖片來源：wikipedia

鱒魚死了也能逆流而上，這聽起來真的很嚇人，不懂流體力學的人。死掉的虹鱒繼續游動并沒有違反物理規律，相反，它正是依靠物理學才能變成游動的僵尸。

這一切都要從一條叫做卡門渦的街開始。

當水或氣體經過一根棒槌的時候，棒槌后方就會出現一連串左右交替的渦旋，這就是卡門渦街（Kármán vortex street）。

卡門渦街。圖片來源：wikipedia

臨近的兩個渦旋還會相互幫忙砍一刀，也就是發生相長干涉。這樣的結果就是，在臨近的兩個渦旋之間還有一股朝著棒槌方向的逆行水流，把附近的水流往棒槌那兒擼。

那么，逆行水流到何處終止呢？那就是卡門渦街的末端，也就是棒槌直徑2倍處，這里就是棒槌產生的抽吸區（suction region）的邊界。

這個能要人命的區域我們之前在介紹野外游泳禁區時也講過，小學生千萬別嘗試。但是和人類不同，虹鱒特別喜歡逛卡門渦街，喜歡追著抽吸區跑。

虹鱒在卡門渦街后游動時，穿行在渦旋之間，動作像是在畫8。圖片來源：web.mit.edu

哈佛大學生物工程學家 James Liao 和同事發現，在前方出現卡門渦街時，虹鱒可以在抽吸區附近不費力地左右節奏搖擺，這種搖擺幅度很大，像扭秧歌的大媽，在水中不停地畫8。

虹鱒在卡門渦街后的風騷走位此前從來沒有在其他魚類中被發現，是獨一無二的，因此被取名為卡門步態（Kármán gait）。Liao 和同事把相關研究發表在了2003年的《科學》以及其他學術期刊上。

更詭異的是，哪怕死掉的鱒魚也可以在卡門渦街后游泳，甚至能逆流而上。死掉的鱒魚在卡門渦街里的振動頻率和它活著的時候一樣，而且動態和活魚沒什么不同。

死掉的虹鱒在卡門渦街后游動。

死魚還能死亡蹦迪，它們的“槌”死掙扎顯然不是生物驅動的，而是流體驅動的。為了理解這種奇特的現象，Liao 在虹鱒的肌肉里安插了電極，用來測量肌肉電流，并據此推算它們游動時所花的能量。

Liao 發現，實際上在卡門渦街后面，逆流而上比在靜水中躺平要容易得多?！澳嫠兄?，不進則退”的老話在虹鱒身上是謬論。

他指出，在混沌的漩渦中游泳的虹鱒只用了一小丟能量，和順流而下時沒差多少，而且只動用了一小啾肌肉，無需大腦參與，因此死掉的鱒魚也能猥瑣地游起來，甚至能逆流而上。

顯然，卡門渦街能驅動虹鱒，給鱒魚搓出進擊的“魔法球”。這也能解釋，不管活著還是死了，虹鱒在卡門渦街后面的扭動頻率，以及頭的擺角都是一樣一樣的。

這條死掉的虹鱒雖然也能利用卡門渦街，但是會被抽吸區吸住。圖片來源：Lauder, Harvard

當然了，活魚和死魚也不是完全沒有區別：死魚沒有辦法控制自己的運動，因此有時死鱒魚在抽吸區內會撞上棒槌，然后彈回下游。另外，只有剛剛去世的虹鱒才能被卡門渦旋驅動，愉快地游起來，已經尸僵成棒槌的就不行了。

因為在卡門渦街里游泳特別省力，虹鱒還會主動尋找卡門渦街，比如流水中的大石頭后面。垂釣的人都知道，鱒魚喜歡躲在石頭后面“歇腳”，這個現象背后就是這個道理。

為了驗證這一點，Liao 還在加拿大的溪流里進行實地觀察。他在溪流里放上棒槌，觀察到鱒魚會聚集到棒槌后方，展現出和實驗室里類似的動態。

研究者們發現，虹鱒喜歡利用卡門渦旋，其圖片來源：fish code studios

當然了，卡門渦街也能解釋為什么魚會聚集成群，因為每條魚都在利用其他魚產生的卡門渦街的輸出輔助。Liao 發現，兩條并排游動的魚產生的湍流和棒槌后面的卡門渦街類似，因此會吸引其他魚兒過來搭便車。

這一點對一些海洋哺乳動物也適用。海豚和鯨喜歡追著人類的輪船跑，很可能也是在利用人類輪船帶來的卡門“魔法球”，可不是為了交個朋友。

其實上面都不算最驚人的。Liao 和同事在2006年發表在《流體力學期刊》（Journal of Fluid Mechanics）上的一篇論文指出，捕鯨人曾觀察到死掉的鯨也能在捕鯨船后以每小時1海里的速度“游”很長時間。這恐怕也是卡門渦街用未冷的尸首召喚出的“死亡尾行”。

但是對于這些哈佛大學和麻省理工學院的研究者們來說，卡門渦街和鱒魚的這種死亡對線不僅不嚇人，甚至有望創造出“不插電”的能量捕捉設備，將大氣和海洋中原本礙事兒的湍流“馴化”成環保能源。

總之，這種“僵尸”帶給人類的不是恐懼，而是希望。

是美食，也是新能源的工程尸。

封面來源：wikimedia

參考資料：

https://docs.qq.com/doc/DVGlWQWNia2thaHVn

原標題：《這種好吃的入侵生物死了還能游，甚至能逆流而上，物理學家們聞之大喜》

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