[閒聊] 死魚
今年的搞笑諾貝爾物理獎頒給了美國佛羅里達大學生物系的James C. Liao教授，得獎的研
究是「死掉的鱒魚還可以游多遠」…
咦？死掉的鱒魚還可以繼續游啊...
這當然是頒獎單位為了製造效果所下的標題啦！其實廖教授做的研究是：「為什麼魚類可以
用很高的效率游泳」。得獎理由說的「死魚游泳」，主要是發表在2004年9月的「實驗生物
學期刊」（Journal of Experimental Biology），20年來廖教授持續這個問題的研究，一
直到今年都還有相關的論文發表。
我們小時候都有讀過「偉人看到小魚逆流而上，於是立志長大要當偉人，後來真的變成偉人
」的勵志故事，魚類在水中的游泳的能力確實令人驚奇。無論是逆流而上還是順水滑行，貌
似都能輕鬆駕馭水流。2004年這篇主要的獲獎文章，就是探討鱒魚在流體動力學中的「卡門
渦街」（Kármán vortex street）環境中，如何輕鬆的游泳，減少能量消耗。
卡門渦街是什麼呢？當流體經一個圓柱形障礙物時，會產生交替的渦流並且脫離障礙物兩側
，在後方形成一條渦流鏈，稱為「卡門渦街」，因為這一現象由物理學家卡門（Theodore v
on Kármán）所提出。
廖教授的研究顯示，魚類能夠巧妙地利用卡門渦街來提高游泳效率。他用一個有圓柱體障礙
物、可以調節水流速度的水槽來製造卡門渦街，然後把虹鱒放進去，發現鱒魚在渦街中會自
動調整游泳模式，得到更高的能量效率，這種模式稱為「卡門步態」（Kármán gait，當
然啦，魚類沒有腳，這裡所謂的「步」態指的是牠行進的姿態與動作）。
他用精密的肌電圖（EMG）記錄鱒魚在卡門步態中肌肉的活動狀態，發現「軸向」（前後向
）肌肉活動顯著減少，只有位於體長的前40%的肌肉保持活動，而尾部肌肉則幾乎沒有活動
，而以與渦流的脫落頻率（2.87 Hz）接近的頻率（2.21 Hz）擺動，可見在卡門渦街中，魚
類的動作有一大半是被動的順著水流而行，減少了自身肌肉運動。
為了進一步驗證魚類在卡門渦街中多數的動作是被動的，廖教授進行了「死魚對照實驗」。
把剛死掉的虹鱒用線綁著拖曳在渦街區域，觀察其動態（沒錯，死魚沒有在游泳啦！只是綁
在那邊而已，又不是殭屍…）。結果顯示，死魚在渦街中產生類似活魚的擺動模式，且尾巴
擺動的頻率（2.77 Hz）與渦流的脫落頻率更加接近（因為死魚完全是隨波逐流）。
不過死魚畢竟是死的，無法像活魚一樣微調自己的肌肉來維持身體的穩定，容易產生翻滾和
不穩定的姿態，因此難以長時間在渦街中保持穩定。
比較死魚跟活魚在卡門渦街中的運動模式，證明了魚類在卡門渦街中的運動至少有一部分是
被動被水推著走的，因此能夠減少能量的消耗，主要花的力氣是在微調動作於保持穩定方面
。
這就是搞笑諾貝爾物理獎「死掉的鱒魚還能游多遠」的研究真正的內容，老實說是挺正經的
，不過廖教授拿到這個獎，在頒獎典禮上也是笑得非常開心就是了！
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