纯科学”项目不会带来明确利益的情况下，还应该继续给物理学投入吗？......
2024-11-12 232
苍蝇飞得并不快，可你就是无法打到它，知道是什么原因吗？
来源：互联网
2024-11-12 23:30:05 版权归原作者所有，如有侵权，请联系我们
打苍蝇的正确姿势是怎样的？静静的等待苍蝇落在某个地方，然后悄悄地举起苍蝇拍，毫不犹豫地飞速挥击，于是苍蝇便以扁平状的形态印在了你的苍蝇拍上。
这是一个打苍蝇的成功例子，也是使用普通苍蝇拍打苍蝇的唯一可行的方法，如果你没有耐心等待苍蝇降落，想要在空中将其击落，那么是不会成功的。苍蝇是一种我们不愿意看到的昆虫，这也是我们要将其击杀的原因，所以自然也就不会有人愿意花时间去思考有关打苍蝇的问题，但这的确是一个问题，而且还是一个经典的数学问题。常规飞行状态下的苍蝇的飞行速度其实并不快，所以无法打到苍蝇绝不是因为苍蝇飞行速度过快，之所以无法打中正在飞行的苍蝇，是有原因的。现在让我们想一想，如果我们要捕捉或击打一个正处于移动中的物体，应该如何去做呢？
对于一个正处于移动中的物体，且移动速度并不算很慢，我们要想打中它肯定是不能击打此时它所处的位置的，因为当我们击打物体此时所处的位置时，它已经向前移动了，所以我们的击打必然落空。
要击打移动中的物体就必须要对物体的移动有一个预判，比如一个从我们面前滚动而过的足球，我们可以通过观测它的滚动速度和滚动轨迹来判断出我们从抬脚到踢中球体时足球所处的位置，这种预判可以使得我们准确地踢中足球。如果我们的预判出现了问题，那么我们很可能会一脚踢空。预判错误会导致我们无法准确击中移动中的物体，而如果对一个物体的移动无法做出预判，那么也就是说我们根本无法击中这个物体，而苍蝇的飞行就属于此类。
在我们看来，苍蝇的飞行漫无目的、难以捉摸，而事实上也的确如此，这种飞行模式在数学上被称之为莱维飞行。
莱维飞行的本质实际上就是一种随机游走，下一步的飞行方向、飞行速度都是随机的，这就让人无法做出预判。我们以为苍蝇会以现有的速度继续向前飞行，但它却没有按照我们预判的这样去做，事实上连苍蝇自己也不知道自己下一步的飞行方向以及飞行速度，它完全是随机的。
这有点类似于武术上所讲的“无招胜有招”，没有固定的招数，对手无法做出预判，也就无法做出有效的防御。我们可以通过跟踪一个人，了解他的活动路线，但如果这个人每次经过路口都会拿出筛子来决定向哪个方向前进，我们则永远无法掌握他的活动规律，因为规律本身就并不存在。
作为一种随机运动，莱维飞行与粒子的布朗运动有何区别呢？区别就在于莱维飞行不受区域的局限。
粒子的布朗运动虽然也是随机的，但粒子只能局限于一定的区域之内进行运动，但莱维飞行却没有这种限制，它能够向更远的距离运动，所以莱维飞行具有更高的探索效率。正是因为如此，掌握莱维飞行可以探索未知区域的时候为自身提供良好的保护，所以在自然界之中掌握莱维飞行的动物并不止苍蝇一个。
生物学家们通过跟踪研究发现，小到浮游生物、昆虫以及鸟类，大到海洋生物和哺乳动物，其中都有大量的生物掌握了莱维飞行运动，并将这种数学原理应用于食物短缺的时候。因为在食物短缺的时候，动物们必须要进入新的环境进行探索，以便获得更多的生存资源，而进入新的环境无疑是危险的。
未知的区域对于动物而言隐藏着未知的危险，所以动物在进入未知环境后会采用莱维飞行运动方式进行随机游走，这样做能够有效的回避掠食者的捕杀，大大提高生存几率。
不仅动物会利用莱维飞行运动，在人类社会，通过构建莱维飞行轨迹模型可以对很多问题进行更有效的分析，比如病毒的传播同样具有莱维飞行特征，通过构建相应的模型，我们能够更好的预测病毒的传播情况。另一方面，弄懂了莱维飞行也可以使我们不对某些事物过分纠结，比如当你的投资在股票市场上反复失利的时候，不用过分懊恼，因为股票的短期走势同样具有明显的莱维飞行特征，如果你一定要在一件充满随机性的事件中找到所谓的规律，那么只能是自寻烦恼。
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