跳动城乡网数学家的一项新研究发现了以前未知的空气动力学相互作用，这有助于解释鸟类如何在协调的群体中飞行。该研究结果发表在《自然通讯》杂志上，揭示了鸟类和鱼类等动物如何群体移动，并可能在交通和能源领域得到应用。
莱夫说：“这一领域的研究很重要，因为众所周知，动物会利用群体其他成员留下的空气或水等流动来节省移动所需的能量或减少阻力或阻力。”里斯特罗夫是纽约大学库朗数学科学研究所的副教授，也是该研究的资深作者。
鸡群规模很重要
研究人员发现，空气动力学的影响取决于飞行群体的规模。在最多四只鸟的小群体中，空气动力相互作用帮助每个成员保持相对于邻居的位置。如果一只鸟移位，领头鸟留下的空气漩涡会帮助将跟随者推回原位。
里斯特罗夫解释说：“这意味着传单可以自动排列成一个规则间距的有序队列，无需额外的努力，因为物理原理完成了所有工作。”
然而，在较大的群体中，这些相同的流动相互作用可能会导致后面的鸟类被推挤并失去位置，可能导致碰撞和鸟群形成的崩溃。
Flonons：一种新型波浪
为了更好地理解起作用的力量，研究人员使用了数学模型。他们得出的结论是，相邻鸟类之间的流动介导的相互作用就像单向弹簧一样，领头的鸟对其追随者施加力，但反之则不然。这种非互惠的相互作用可能会导致后来的成员剧烈波动。
参与这项研究的前纽约大学物理学研究生乔尔·纽博尔特(JoelNewbolt)表示：“振荡看起来就像波浪，使成员前后摇晃，并沿着群体传播并增加强度，导致后来的成员碰撞在一起。”
该团队将这些新型波称为“flonons”，与声子相似，声子是指由弹簧连接的质量系统中的振动波，用于模拟晶体或其他材料中原子或分子的运动。
纽博尔特补充道：“因此，我们的发现提出了与材料物理学的一些有趣的联系，有序群体中的鸟类类似于规则晶体中的原子。”
这项研究的结果拓展了我们对动物如何群体移动的理解，并可在交通和能源等领域得到应用，例如通过空气或水进行更有效的推进，以及更好地从风、水流或波浪中获取能量。
