影片:帝企鵝抱團的物理學原理 影片:帝企鵝抱團的物理學原理

影片:帝企鵝抱團的物理學原理

影片:帝企鵝抱團的物理學原理

就像在球賽上惹人厭煩(沒錯,我就是這麼說的)那些人一樣,帝企鵝也會做出人浪動作。就像這樣:

皇帝延時追蹤

當企鵝們擠在一起時,就會產生波浪狀的波動。這種行為有助於它們在氣溫低至攝氏零下50度(華氏零下58度)、風速高達每小時200公里(約120英里)的環境中保持溫暖。成千上萬隻企鵝可以聚集在一起。偶爾,會有企鵝移動。這種移動會引發整個系統的變化,研究人員將其觀察為波浪。現在,來自德國和法國的一個研究團隊已經破解了這些波浪的數學原理,就像你我一樣。

研究人員發現,企鵝會對周圍同伴的動作做出反應。也就是說,當一隻企鵝看到前面的企鵝向前邁步時,它也會跟著邁步走。同時,這一步還會帶動後面的企鵝也向前走。一隻企鵝的移動也會帶動前面的企鵝向前邁步,如此循環往復,直到隊伍的最前面。成千上萬隻企鵝的這種移動,就形成了我們今天看到的「企鵝波浪」。

其他研究人員發現,鳥群和魚群的運作方式也類似。雖然人類觀察者可能會在飛掠而過的鳥群和魚群中看到複雜的圖案,但任何個體動物都無法感知群體的整體形態;它只專注於對周圍同伴的移動做出反應。

為了檢驗他們的想法,企鵝研究人員編寫了一個企鵝聚集的數學模型,然後將模型的結果與他們拍攝的生活在法國南極研究基地杜莫·迪維爾 (Dumot d'Urville) 及其德國對應基地諾伊邁爾三世 (Neumayer III) 附近的帝企鵝群落的延時錄像進行了比較。

他們發現了以下情況:

  • 企鵝群中任何一隻企鵝都可以發起人浪。只需要踏出一步,但人浪傳播的速度取決於發起人邁出的步伐有多大。
  • 企鵝喜歡彼此保持大約兩厘米的距離。每隻企鵝的隔熱羽毛層厚約1.2厘米,因此研究人員認為,企鵝們可能只是喜歡在擠在一起時稍微互相接觸,這樣它們既能彼此靠近,又不會破壞自身的天然隔熱層。
  • 兩個相鄰的、有波浪在其中傳播的群體可能會合併,研究人員在他們的模型和企鵝影片中都發現了這種現象。

關於企鵝抱團取暖,仍有一些未解之謎。例如:

  • 波浪發起者為什麼要發起波浪? (他只是在轉移重心嗎?誰知道呢?)
  • 為什麼每波人潮之間通常會有 30 秒或更長的延遲,在此期間所有人都會保持靜止?

研究人員今天在《新物理學雜誌》上發表了他們的研究成果。