水波布下數字羅網

水中是許多生物的樂園，它們有的在水面上踏波而行，有的在水下斬浪潛游。不論怎麼折騰，這些生物都會遭遇到一些無法克服的限制，它們無論怎麼努力，也突破不了水波布下的數字羅網。

游速與0.16

航海者常會發現，同樣比例的船，大船容易保持高速行駛，而小船要想加速到很高的速度，反而很困難，100米長的船可以以45千米/小時的速度行駛，10米長的小船，速度要想超過10千米/小時都不容易，這是為什麼呢？

也許你不相信，船速的平方除以船長和重力加速度（v2/gl），得到的數值就是個「數字羅網」，這個數一般不會超過0.16，這個小小的0.16就限制了船隻的航速。這個數看似隨意拼湊出來的，有什麼深刻含義呢？

原來，船隻破水前進，速度高到一定程度，船尾就會出現湍動的漩渦，這會大大阻礙船速進一步提高，之後，相同長度的船隻若想再提高船速，所需要的動力會急劇增加。只有當船隻的長度很長時，水流從船頭可以貼著船流到船尾，水就越不容易湍動，因此反而更容易達到較高的速度。

這個數也限制了浮遊動物的游速，鴨子體長大約30厘米，遊動的速度能達到2.6千米/小時就不錯了，而身體長得多的海豚、鯨魚游得就快多了。不過，動物們若潛入水下游，就不受這個0.16的限制了，游速可以快上好幾倍。這也說明為什麼海豚等海洋動物喜歡潛入水下游，即使必須頻繁地浮上水面來呼吸也不嫌麻煩。

這也給游泳者一個啟示，在對1988年漢城奧運會的所有游泳比賽進行分析後，結論讓人驚訝：每一次比賽中，游得最快的人往往是划水次數最少的。為什麼會這樣？

要想游得快，最重要的並不是肌肉強壯程度，而是很長的划水長度，更長的划水長度代表了更快、更省力的游泳速度。要想增加划水長度，首先，身體要盡量伸展呈直線型；其次，划水時，手入水要向前伸得越遠越好；腳需要拍水，但腿要盡量伸直。而要想游得更快，最好是潛入水下游，這樣遊動最省勁也最快，當然也就能游出最遠的距離。

凌波起舞與0.075

水黽、蜘蛛等小昆蟲可以在水面上踏波而行，甚至可以在水面上騰跳而起，都不會落進水中。但如果是蝗蟲，即使想在水面上靜靜呆著都不容易，再大的動物就更別想練凌波舞步了。

我們已經知道，小昆蟲之所以能在水面上漫步，是水的表面張力托起了它們，而水的表面張力畢竟有限，必須重量很小的物體才行。那麼是不是體重不要超過水黽的生物，都可以飄在水面上呢？顯然不行，小小的麥粒也難以飄在水面。那麼到底什麼樣的東西才可以做到水黽那樣呢？

科學家總結的結果是，物體的重量除以物體的周長得出的數值如果小於0.075，物體就可以踏波而行。根據這個數值，一個腳穿25碼鞋的人，要在水面上能站立著，體重不能超過10克，要想在水面上行走，體重必須小於5克才行。對於足部有很多纖毛的小昆蟲來說，身體的周長就大多了，因此，水黽不但可以在水面上行走，在水面上跳躍都行。

到瀑布下1米處尋找小蟲子

科學家曾發現，流水之下的岩石下面，竟會攀附著一些陸生昆蟲，這些非水生動物如何能在水下生活，難道它們不存在窒息問題嗎？

原來，它們生活的地方會有許多小氣泡從水中析出，它們就是靠這些小氣泡呼吸的。但並不是所有的水下岩石上都有陸生昆蟲，只有水流速度與岩石深度滿足一定關係的岩石上才有，這個關係又可以總結為一個數值。如果有機會觀察，你就會發現，水流速度1米/秒的小溪流里幾厘米深的水底的岩石上會有昆蟲，而水流速度達到10米/秒以上的瀑布之下，1米水深處的岩石上才會有昆蟲。

這是為什麼呢？昆蟲當然不懂什麼數學，但是它能感受到，周圍氣泡壓力太大、太小都會讓它呼吸起來不舒服，氣泡壓力為1個大氣壓時最舒服。於是氣泡壓力為1個大氣壓的地方，在水中生活的陸生昆蟲就最多。可這與水流速度有什麼關係？

別忘了，水流速度越大，水下產生的氣泡壓力就越小；岩石所處的水位越深，氣泡壓力越大。於是，昆蟲就在水流速度和水位之間找到了舒服的平衡點。

看來，溫柔的水波之中暗藏玄機，生物在水波織就的數字羅網中只能服服帖帖，不能肆意妄為。

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