鴨子為何排成一行？為了遊得更順暢——《華爾街日報》

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插圖：托馬斯·瓦倫塔初夏的泰晤士河美不勝收，倫敦市中心上游河段棲息着眾多鳥類：凝神捕魚的蒼鷺靜立水中，忙碌的沼澤母雞在水草間穿梭覓食，天鵝羣優雅地梳理羽毛。當我們的獨木舟俱樂部沿河划行時，總在尋找最受歡迎的景緻——身後跟着毛茸茸小鴨羣的鴨媽媽。

鴨羣在岸邊徘徊時看似雜亂無章，小鴨子們或閒逛或探索，鴨媽媽則時刻看護。但當它們啓程時，混亂瞬間轉為秩序——小鴨子們會在成年鴨身後列隊，整個隊伍以完美隊形快速遊動。這令人着迷的景象絕非偶然，而是節省能量的智慧。

水中行進實屬不易，因水體密度大且具粘滯性。水面移動的主要阻力來自運動物體後方產生的波浪——即我們常見的船隻、獨木舟和鴨子身後楔形波紋，這些波浪都攜帶能量。水面移動會持續生成波浪，游泳者必須耗費能量製造它們，這種能量消耗就表現為運動阻力。此外，附着在船體或鴨體表面的水層也會被帶動，形成額外阻力。

母鴨足夠強壯，能夠消耗克服阻力所需的能量，在遊動時形成尾流：一種隨她移動的波峯與波谷模式。但一旦這種水流模式形成，小鴨子們就能選擇在其中游動的位置。尾流由兩部分組成。一部分是楔形輪廓，這是最易觀察到的部分；而內部還存在與母鴨前進方向垂直的波浪線，從楔形一側延伸至另一側。第一隻小鴨子會精確固定在這個波型中心線的特定位置：乘着第一道波浪的前坡向下滑行。研究發現，處於這個位置的小鴨子幾乎不會受到波浪阻力，反而能在滑下波浪時獲得向前的推力。只要它始終保持與母親相對位置的精準同步，遊動就變得輕鬆。但後面的小鴨子們呢？

仔細觀察一列小鴨子，你會發現它們的間距極其精確。每隻小鴨子都位於前一隻後方一個波長處。這意味着每隻小鴨子都能通過滑行在下一道波浪前坡獲得助力。領頭的小鴨子獲得最大輔助，但這種助力會沿隊列傳遞，使得即便末尾的小鴨子也幾乎不會因製造波浪而產生阻力。這極大降低了小鴨子們的遊動難度，使它們能與成年鴨保持同速。母鴨尾流的節能效應是物理規律的偶然呈現，但小鴨子們將其利用到了極致。

下次我們劃獨木舟時，我不會僅僅因為小鴨子們可愛、毛茸茸且對世界充滿快樂的好奇心而關注它們。我會留意母鴨帶着小鴨子們遊動的場景，因為這是一個展示硬核物理學如何幫助最弱小、最毫無戒備的小鴨子的美好例子。

出現在2022年6月4日的印刷版中，標題為《為什麼鴨子要排成一列？為了遊得更順暢》。