人字形编队,省体力?
在现有的大雁人字形编队说法中,“节省体力”的解释流传最广。事实上,这个解释还停留在假说阶段。目前为止,科学家还没有确凿的证据来支持它。
很早以前,人类就已经开始观察到,大型鸟类通常选择人字形或者一字形的线形阵,而小形鸟类则往往聚成一团。不过,对大型鸟类编队飞行奥秘的科学探索,还要追溯到二十世纪初莱特兄弟刚刚开启航空时代的岁月。1914年,德国的空气动力学家卡尔•魏斯伯格(Carl Wieselsberger)经过简单计算后首次提出大雁飞人字形可以节省能量这一假说。他认为,大雁翅膀扇动会引发尾流的涡旋,而涡旋的外侧正好是向上的气流。如果相邻的大雁刚好处在上升气漩里,那么他们的飞行就会大大省力。
【选取俯视或正视角,可以看到鸟儿扇动翅膀形成的气流产生一个水平的气漩,有上升也有下降,后来者如果位于上升气漩中,那就能够借助这股抬升力飞行了。图片来自lifeomics.com】
这个假说从诞生那天起,就受到了鸟类学家的欢迎,但是真正对它定量计算却是在几十年以后。1970年,里萨满(Lissaman)和斯科伦伯格(Schollenberger)利用日臻成熟的空气动力学理论首次给出了一个估算。他们发现,与单个大雁相比,一个由25只大雁组成的人字形编队可以多飞71%的航程。他们还得出,最佳的人字形夹角为120度。这个研究结果是如此的激动人心,以至于如今的成功学和领导学教材上已经充斥这个结论,用来说明领导是多么伟大,而团队工作是多么有效率。
难道说,大雁组队飞行Pose摆法的问题就要这样盖棺定论了?
且慢!在里萨满和斯科伦伯格的研究中,他们并未给出具体的计算公式和计算过程。而他们采用的模形也过于简化:先是假设这些鸟不扇动翅膀,而是像固定翼飞机一样僵硬;同时也没有考虑光滑的机翼和毛茸茸的翅膀之间的区别。此后,一批更深入的理论研究证明,大雁编队飞行的能量利用率远没有文章中提到的那样高。不管此类工作如何细致,模型如何复杂,严谨的科学家们还是批评这些理论计算过于理想化。光凭理论计算,似乎无法博得人们的青睐。
【固定翼飞机的尾流里,外侧的确是上升气流,不过鸟儿们飞行时候的气流模型,可就复杂多了。图片来自sciencebuddies.org】