人类可以练成"水上漂"吗?

蛇怪蜥蜴(basilisk lizard)身轻如燕,能够以合适的角度摆动双腿,在水上快速“行走”,人类是否也可以做到这一点呢?根据最新的一项研究报道,来自意大利的3位科学家首次利用数学模型对人类在水上奔跑进行了模拟。模拟结果显示,人类可以在减少重力的情况下实现水上奔跑。


在地球上,仅有少数物种能够在水上“奔跑”,如水黾(黾mǐn,水生半翅目类昆虫)、一些水生鸟类和蜥蜴等等。而包括人类在内的其他物种由于身体重量的限制,缺乏灵活的肢体且自身肌肉力量有限,均无法在水上奔跑。然而,如果能够把重力减小到小于自身在地球引力下的实际重力,那么是否只需要较小的肌肉力量人类便可实现在水上奔跑。

为了验证这一大胆猜想,意大利的3位科学家发明了一种特殊的鳍状鞋子,并在儿童泳池中开展了相关实验。在实验中,研究人员首先利用水动力学模型方程对人类在水上奔跑所需的体重、步频和重力进行预测。然后要求实验人员穿上一种特殊的鳍状鞋子在儿童泳池中奔跑。与此同时,研究人员利用重力减小模拟器对实验人员的体重和重力进行实时调整。实验结果表明,人类可以利用小型刚性鳍在较小重力水平下(约等于或小于物体在月球上的重力)实现水上奔跑。

另外,通过将反光贴粘在实验人员的主要关节部位,研究人员捕捉到了实验人员在水上奔跑过程中其主要关节的三维动作图像。研究人员发现,实验人员在水上奔跑的过程中,其关节运动频率及模式与蛇怪蜥蜴和水鸟非常相似,尽管步频较高且运动较剧烈,但是实验人员的头部和躯干部位几乎始终保持在同样的水平高度。这种躯干的稳定性有别于人类在普通情况下的奔跑行为。

研究人员指出,尽管人类和蜥蜴在体形结构上区别非常大,但是蛇怪蜥蜴在水上奔跑的水动力模型也能适用于人类。

相关文献:https://blogs.discovermagazine.com/seriouslyscience/2015/10/26/study-shows-that-you-can-run-on-water-on-the-moon/#.VjnGStKl-ue


(科学之家,译审/编辑:AJ Chen)