鱼类游动的神秘之道

1936年，英国生物学家James Gray在探索鱼类游动秘密方面发表了一篇文章，主要是关于海豚研究的，文章发表后引起了轰动。众所周知，海豚虽然属于哺乳类动物，但它具有与鱼类相似的外形和相同的运动方式。James Gray以海豚的身体作为计算模型来测算海豚在水中运动时的阻力，他假设海豚以每小时20节（1节=1海里/小时）的平均游速在水中游动，将计算所得的阻力乘以海豚每日游动的距离以获得海豚一天当中所做的功。同时，他还记录下海豚每日摄取的食物热量，并推算出海豚能够用于游动的能量。通过这些观察和计算，他得出了一个令人不可思议的结论，那就是海豚每天所做的功是其每日摄取食物热量的7倍之多，这与人们熟知的能量守恒定律相矛盾。

20世纪90年代中期，美国MIT的Triantafyllou等学者设计了一种仿生金枪鱼，通过模拟方法来研究鱼类游动的秘密。他们将仿生金枪鱼放在水池中来回拖拽做阻力实验，当机器鱼摆动时就模拟“活”鱼，否则就是“死”鱼，根据两种情况测出输入效率，可以确定两者阻力的比值。结果表明：若“活”鱼处于低效游动时，其阻力会比“死”鱼大；当“活”鱼处于最佳范围巡游时，会比“死”鱼减少阻力50%。

从流体理论方面的研究来看，任何处于流场中的物体都会造成一连串的尾随其后的旋转涡流，而同其他物体所不同的是，鱼类能够利用其鱼鳍的摆动制造涡流，并形成推进其前进的力量——射流（向后高速喷射出的水柱）。这些喷射出的涡流水柱在鱼类的推进上具有极为重要的作用，鱼类就是通过合理地运用这些射流来获得相当可观的推进效率。(www.xing528.com)

鱼类能够具有如此高的推进效率主要缘于其尾鳍对其后部涡流的控制。尾鳍力量的增加使其后部涡流的强度也随之增加，这些涡流的旋转轴方向垂直于鱼前进的方向，所以形成有效推力的射流，平行于鱼前进的方向。