蚊子为什么不会被雨滴砸死？2015菠萝科学奖在杭州揭晓_中国科学网
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蚊子为什么不会被雨滴砸死？2015菠萝科学奖在杭州揭晓
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来源:科技金融网
　　4月11日晚上，浙江省科技馆沉浸在一片&呵呵&声中。当晚，一年一度的&中国版搞笑诺贝尔&&&菠萝科学奖正式揭晓。　　菠萝科学奖已经走过4个年头。此次除了幻想奖首次空缺，颁出的奖项包括语言学奖、物理奖、化学奖等8个奖项。2006年诺贝尔物理学奖得主乔治斯穆特作&为颁奖嘉宾出席了此次颁奖典礼。　　看似搞笑实则很严肃　　对于一根棒棒糖能舔多少次这样的问题，也许很多人会觉得很搞笑，但来自美国纽约大学柯朗数学系黄金紫团队做了一系列非常严谨的实验，最后推导出了这一问题的最终***。该项目获得了此次菠萝科学奖数学奖。　　他们将棒棒糖放在一根被水流冲刷的管道中，通过延时摄影摄下棒棒糖的溶解过程。他们发现，不管棒棒糖原来是什么形状，也不管水流速度多快，在即将溶解时的形状几乎都是月牙形。同时，他们还发现了一个固体溶解的规律，并预测出对于直径1厘米左右的棒棒糖大约要1000次才能舔完。　　蚊子为什么不会被雨滴砸死？看似好玩的命题背后，是获奖团队复杂、缜密的研究过程。　　为破解谜题，2015菠萝科学奖物理奖&得&获者、美国佐治亚理工学院教授胡立德的研究团队对雨中飞舞的蚊子进行了高速摄像，以便仔细观察蚊子被雨滴击中瞬间的行为。视频显示，蚊子被雨滴击中时并不抵挡雨滴，而是与雨滴融为一体，顺应雨滴的趋势落下。当雨滴击中蚊子翅膀或腿部时，蚊子会向击中的那一侧倾斜，并通过高达50度的高难度&侧身翻滚动作&让雨滴从身侧滑落；而当雨滴直接击中蚊子身体时，蚊子会先顺应雨水强大的推力与之一同下落，随之迅速侧向微调与雨滴分离并恢复飞行。　　科学研究需要好奇心　　记者发现，其实获奖项目的许多命题都发生在人们的身边，但是人们却&视而不见&&好奇心&。而将这些命题变成了一个个创造发明。　　2015菠萝科学奖&菠萝Me&奖颁给了&一坨肉的365天&的记录者，正职是摄影记者的生物男张弘?。从日到日，张弘?坚持观察了一坨肉在常温下的腐败过程，并在社交网络上持续图文直播。　　张弘?说：他一直很好奇一个问题&&离开了冰箱这台&食物的时光机&一块肉在常温下会发生怎样的，腐败过程。他的坚持和科学精神，让这成了一场致意好奇心的行为艺术。　　在心理学中，对自己名字的偏爱叫做姓名偏爱，表示一个人在多大程度上喜欢自己的名字。国际上近十&年对姓名偏好的研究挺多。出于好奇心，我们想知道中国人是否也喜欢自己的名字，以及这种偏爱究竟是天生的还是后天的。2015年菠萝心理学奖获得者、&中国科学院心理研究所行为科学重点实验室的蔡华俭告诉我们，据我所知，&我们实验室成员都挺喜欢自己的名字，因为我们是一群充满好奇心、快乐而又幸福的探索者。&　　杭州人好奇心排第十　　菠萝科学奖的口号是&向好奇心致敬&因此，，每年都会公布我国城市好奇心指数。今年的好奇心指数调查依托淘宝&大数据&在调查了10个不同城市人群对，于20个关键词的搜索频率并运用科学算法后得出了系列结果。　　城市好奇心指数显示，北京城市好奇心指数位列首位，之后依次为上海、天津、重庆、南京、深圳、西安、武汉、沈阳和杭州。本报记者姚俊英分享给朋友：通用代码: 复 制flash地址: 复 制html代码: 复 制分享视频到站外获取收益&&手机扫码分享视频二维码2小时内有效蚊子为什么不会被雨滴砸死？[2015菠萝科学奖]下载至电脑扫码用手机看用或微信扫码在手机上继续观看二维码2小时内有效蚊子为什么不会被雨滴砸死？[2015菠萝科学奖]扫码用手机继续看用或微信扫码在手机上继续观看二维码2小时内有效，扫码后可分享给好友没有优酷APP？立即下载请根据您的设备选择下载版本
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　　现在很流行的一个笑话，说是有一个人小a不小心加入了一个物理学博士群，一群博士在群里面讨论一个问题：一滴水从很高的地方落下来会不会砸死人。群里讨论的很激烈，各种专业人士各种建立模型。最后小a实在是看不下去了，弱弱的说了一句：你们见过下雨会砸死人嘛？
　　这个笑话不晓得是不是杜撰的，反正现在充斥的各种“知识无用论”都会拿着这个笑话作为论点。我还曾听过一个较高逼格的评论，说在知识大爆炸的当今社会，人们习惯于用已有的，成熟的，专业性的知识来看待问题，结果往往忽略的问题的简单性……
　　作为一个在物理学上浸淫了十年的物理学“geek”，笔者此刻只想弱弱的说一句，这个问题，还是很值得研究。之所以成为笑话，是因为这个问题提出的角度太过于迎合“知识无用论”的角度了。在此，我们换一种问法：为什么从很高处落下来的水不会砸伤（砸死太血腥了）人？
　　对于这个问题，直观的感觉好像是这个样子的，水这么“软”的东西，也会砸伤人？然而实际情况是，在相对速度很大时，水就变得很“不软”了。笔者作为游泳爱好者，还清楚的记得在第一次从跳台上跳水之后肚皮肿了有多高~推而广之，从几千米的高空掉入水中，结果可想而知。明显水的“软”并不是砸不伤人的原因呀。（下次千万不要再说找块豆腐撞死算了，高速运动的豆腐真的可以撞死人……）
　　这样可以得到一个结论，高空落下的水之所以不会砸死人，是因为它的速度不够。更确切的说，是因为它的动能不够（稍微严格一些的推导是酱紫的：简化模型，假设水滴砸人的过程中，“砸人”的力是均匀的，水滴“砸完”人之后动能近似为零，由E=F*s可知，在水与人接触的长度s近似相等时，能量越大砸人的力F越大，人也就越疼了）。那它的动能小，又是什么原因导致的呢？
　　作为一个物理所公众号问答专栏的铁杆粉，记得一期有个问题是为什么蚂蚁从高空落下不会摔死。
　　专栏编辑给出的专业回答中有这样一部分：物体的质量是与体积（即线度的三次方）成正比。而物体受到的空气阻力是与面积（即线度的平方）和速度成正比的，因此在空中降落的物体的最终速度是和物体的线度成正比的。前面说的这段话跟绕口令似的，简单（但不严格）的结论就是：在密度一定时，越大的物体下落时的最终速度越大。
　　相信每个人都有这样的经验，从高处倒下来的水，都会散成水滴。推而广之，从高空（可以让水滴达到最终速度那么高）倒下的水，都会散成小水滴。小水滴的线度很小，它的最终速度也就不会很大了，加上它的质量很小，在落地时，它具有的动能（E=mv^2/2）就非常小了。这样小的动能，确实不会对人体造成伤害。
　　至于水会散成小水滴，这是由于水这种液体是靠氢键和分子间作用力将分子“黏”到一起形成水的。这种力相对来说很弱，在水下降的过程中，最下层的水直接受到空气阻力，速度变慢，会导致上层速度比较快的水想从旁边“超车”。这就致使水越来越薄面积越来越大，而最终薄薄的一层水膜就被空气阻力“割裂”了。
　　基于以上讨论，可以设计这样一个实验：找一个能保持形状的正方体空腔轻质薄膜（简单说就是类似纸杯的东西），这样的薄膜从高空中落下来最终速度会很小，照样不会“砸伤”人。然后在里面放满水，再从高空中落下来，依然不会砸伤人？***是否定的。
　　其实高空降落的水滴，不会砸伤人，但是对于其他生物呢？比方说蚊子之类的？水滴落地时的动能对人不会造成伤害，但是对于像蚊子这样的小生物，那就想一辆高速行驶的卡车对于老鼠一样。如果蚊子刚好在地面上被砸中的话，它确实是会被砸伤甚至砸死的。
　　老美就有人研究过这个问题。他们在玻璃箱内模拟了下暴雨的场景，并用快速抓拍的摄像设备拍下了全过程。结论是蚊子能轻松逃脱。这是因为它们身体非常轻，又是飞行高手，当雨滴从正面、侧面等多角度砸下来的时候，蚊子通过侧飞、翻跟斗等多种形式顺利化解了雨滴的冲击力。
　　当然，也有蚊子被雨滴正面砸中的情况，然而只要不是蚊子倒霉的正好在地面被砸中，它还是有自己的解决办法。详细的讨论参见2015年“菠萝科学奖”物理学奖：蚊子为什么不会被雨滴砸死（佐治亚理工学院生物力学实验室首席科学家胡立德博士）。
　　这就是进化的结果吧。笔者不禁感叹：真是物竞天择适者生存。
　　作者：可爱的你
　　审校：ikkiikki
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