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爆炸吧知识

欲练神功

学好物理

中国武术，博大精深。能够掌握一门武林绝学，是全世界男人的终极梦想。

可翻翻公认的武林十大绝学：葵花宝典、六脉神剑、九阳神功....不是断子绝孙，就是杀人于无形，代价实在太大。

唯有轻功水上漂，不仅招式酷炫，看起来也具备可操作性，时不时就有人自曝“掌握”了这门绝学：

有个外国老哥在Youtube上，上传了自己在水面奔跑的视频，累计有1527万次的播放，还引发了国外的“水上跑步热”（liquid mountaineering）。

事后，某个运动品牌承认这是一场营销，让万千为此苦练的网友懵了逼。

泉州少林寺武僧释里亮，创造了125米的“水上漂”世界纪录，可定睛一瞧，他走的是浮桥。

和超模君一样较真的人都坚信，纯粹的水上漂只能有水和人，所以释里亮也不算掌握了这门绝技。

莫非，人类要实现水上漂，真的只是天方夜谭？那不一定。

有一群科学家，为此专门研究了人类如何才能在水面上奔跑，论文还因此获得了2013年的搞笑诺贝尔物理学奖。

2013年搞笑诺贝尔奖颁奖现场 图片来源：Pinterest

自然界“轻功水上漂”好手

在展示这项研究成果之前，我们得先了解几个自然界天生掌握水上漂技能的小动物：

水黾

上图这个不起眼的小虫子，叫做水黾，它们平时生活栖息在水面，也就是站在水面，就像这样：

为什么水黾能够轻松站在水面呢？这是因为这种小虫的体重低于水的表面张力，这股力足以支撑它们在水上站立而不掉落。

另一个至关重要的秘密，来自于水黾的大长腿，不仅能排开相当于身体体积300倍的水量，腿部数千根刚毛上特殊的疏水结构，还能让它在水面以极快的速度滑行，捕捉食物。

人类并不具备像水黾这样的天赋，因此一落水就是落汤鸡，除非你体内有一种名为查克拉的特殊物质：

扯远了....很快，人类就发现了另一种更具参考价值的动物——双冠蜥。

这个绿色的小家伙生性胆小，还栖息在热带雨林这样的不毛之地，一不小心就会成为别人的盘中餐，因此，它们练就了一种救命的神技——在水上跑！

看看它在水上奔跑的身姿，是不是和我们想象中的水上漂非常相似：

为了能在水上奔跑，双冠蜥蜴后腿上长着长长的皮脚趾，能够在水中展开，增加表面积。

当它们迅速摆腿，会用展开的脚用力蹬水，如果保持了速度，那么所产生的小气涡能让它们不沉入水里。这样它们能在水面前进大约15英尺（4.5米)或者更长距离。

换句话说，参考双冠蜥的“水上漂”功夫，人类只要增加脚下的表面积，再保持一定的速度，是不是就同样在水面奔跑了呢？

在Youtube上，有一个日本的视频博主/综合格斗选手朝仓海，就照着双冠蜥的原理来了一次“水上漂”挑战。

朝仓海作为综合格斗选手，可以说代表了人类最顶级的身体天赋，据统计，一个空手道选手极限的踢腿速度可以达到14m/s。

第一次挑战，朝仓海选择以肉身相搏，不借助任何道具，结果：

这让屏幕前满心期待的超模君直呼：就这？就这？就这?

看着未到一半的进度条，我意识到事情并不简单，果然，朝仓海拿出了第一个道具，一块套在脚下的长海绵。

朝仓海重新振作，发起了第二次挑战，结果：

第三次，也是最后一次挑战，朝仓海脚下又垫了三层超长增厚海绵，连走路都吃力，不出意料，结果相当悲剧：

可以看出，不论是赤脚，还是加了海绵，两者并无差别，都只跨出了两步就咣当掉进水里，问题究竟出在哪呢？

“轻功水上漂”到底靠不靠谱

回到那篇获奖论文，论文一开始就进入攻击模式，先给那些妄想不借助外力就能练成水上漂的人浇了一锅冷水：

他们先是引用了1996年的一项研究，对于一个普通重量的人来说，如果试图在水面上使用双冠蜥的方式奔跑，大约需要双腿以30m/s的速度蹬水。

这相当于人类肌肉力量要增长为现在的15倍才有可能。

好家伙，博尔特看了都要骂骂咧咧地离开会场！

至于增加脚掌的表面积，就更夸张了。

他们通过测试和过往研究发现，即使人穿上面积1平方米的“蹼”，也仍然需要10m/s的速度蹬水才能在水上奔跑。

如果仅仅只是提出不可能，那这群大聪明们怎么能够获奖呢？搞笑诺贝尔奖的宗旨一向是“先把人整笑，再让人思考”。（Make people laugh and then think）调侃一番后，他们很快在下文提出了“解决方案”。

那就是——减小重力！

他们的理论模型表明，对于一个66 kg的人来说，在的前提下，以正常的速度(2.504 m/s)蹬水，就能保持不沉没。

为此，他们进行了实验论证：

研究者们让志愿者穿上用于增大脚掌面积的蹼(大小参考蜥蜴的脚掌，根据人的体重取相对值)，并被悬挂于一个架子上。

架子可以给人提供一定的拉力，但是这个拉力是小于人的重力的，差值在人自身重力的10%-25%。为了使自己稳定，志愿者需要蹬水，以补足这个差值。这就模拟了一种低重力加速度的环境。

实验表明，10%重力加速度的情况下，所有的实验者(6个)都能保持自己不沉下去。随着重力加速度的增加，能保持不沉的实验者越来越少。

其中最接近实现人类“水上漂”梦想的，就是重力加速度环境为0.16G的月球了！在月球上，咱们有80%的几率可以使出轻功水上漂。

这里超模君给大家通报一个好消息，人类即将实现首次商业载人绕月飞行，提供服务的，是现世界首富埃隆·马斯克的航天运输公司——SpaceX。

如果此次绕月飞行能够成功，那咱们在有生之年登陆月球，在月球旅游、甚至自由行，也就不再是无法实现的梦想！

不过，普通人目前进行一次绕月飞行的费用是1.75亿美元，像这次前往月球的乘客便是日本的亿万富豪前泽友作，据称，登月费用已经一次性付清。

总之，千言万语，万语千言，汇成一句话：

祝各位模友们接下来的日子里都大发横财吧！

神奇的非牛顿流体

当然，超模君的意思，绝不是鼓励凡事大家都用钱去解决，人类的很多奇思妙想，往往就是在没钱又没人的条件下诞生的！

下面超模君就给你介绍一种神奇的物理现象，不用去到月球这么折腾，就能轻松使出真正的水上漂。

演示效果如下：

今年过年在亲戚好友面前露一手，准保让所有堂弟堂妹表弟表妹对你顶礼膜拜！

下面，超模君就来说说其中的原理，其实秘密就在水下，运用的是一种相当常见的物理性质——非牛顿流体。

为了更好的理解非牛顿流体，我们得先明白什么是流体。

流体是与固体相对应的物质形态，具有流动性，其流动性由粘度决定，粘度越低，越容易流动。

我们生活中常用的水、油等流体就属于牛顿流体，外力无法改变它们的粘度。

非牛顿流体恰恰相反，外力可以改变其粘度，比如牙膏、番茄酱，越用力挤，流的越快，被称为剪切稀化物体。

而上图中人类能够行走的“水面”，则属于剪切增稠物体，和剪切稀化物体相反，越用力，越坚固，不受力时流得越快。

那么问题来了，制造这种神奇的“水面”难吗？

一点都不难！只需要玉米淀粉和水，按照5:3的比例混合，人人都能在家里自己做。

当你用力敲击时，可以看到整个流体表面非常坚固：

相反，将手指放至平面不动时，很快就会往下陷：

正因为越受力越坚固的神奇特性，在上面做这种花式动作也不在话下。

看到这里，你还用担心春节每年一度的亲戚聚会吗？方法都教给你了，咱不虚！

这招使出来，七大姑八大姨们也肯定没心思再问你各种问题了，纷纷夸你是个小天才，过了这么多新年，从未像这次如此般畅快。

啥也不说了，春节快到了，超模君要赶紧去练习了。

写在最后

要想学好物理，毫无疑问得先学好数学！

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作者简介：超模君，数学教育与生活自媒体博主，新晋理工科奶爸。出版过《芥子须弥 · 大科学家的小故事》；《数学之旅·闪耀人类的54个数学家》。后续数学文化创意多多，欢迎关注认识！

本文系网易新闻·网易号“各有态度”特色内容

参考资料：

Minetti, A. E., Ivanenko, Y. P., Cappellini, G., Dominici, N., & Lacquaniti, F. (2012). Humans Running in Place on Water at Simulated Reduced Gravity. PLoS ONE, 7(7), e37300. doi:10.1371/journal.pone.0037300

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