第八百六十一章 莱维飞行 (第2/2页)

「只要在一个地方长时间停留，就可以制造出两个有浓厚气味的发源地，在声音的世界里这点是没法做到的。」
　　
　　「大家对布朗运动应该不陌生，悬浮在液体或气体中的微粒所做的永不停息的无规则运动，一个连续的随机过程。」
　　
　　「其实布朗运动看起来好像不起眼，但它的发现是物理学的一个重大发展，让人类对宇宙的理解产生了巨大影响。」
　　
　　「自然界中许多生物的行为也无形中遵守着这点，进行布朗运动的动物，就像是来到的二楼，随机进入一个房间搜索，并且从数据的角度上来说，这还是效率最高的一种方式。」
　　
　　「它的步长服从正态分布，就像随机游动一样，它的步长和方向都是离散的。尽管布朗运动和随机游动是两个概念，也各自发展出一套不同的理论，但两者的数学本质是一样的，无论捕食者采用哪种觅食策略，发现猎物的效率实际上没有差别。」
　　
　　「可如果捕食者真的像无头苍蝇一样漫无目的地做布朗运动，真的能很有效地找寻到猎物吗？」
　　
　　毕方向观众提出了疑问。
　　
　　可不用回答就知道，这个答桉是否定的。
　　
　　「在数学上可以证明，布朗运动就和分子的自由扩散一样，单位速度的分子在时间t内平均只有根号t的位移量。」
　　
　　「捕食者若采用这种方案找寻猎物，可能需要踏遍千山万水才能成功了。」
　　
　　「所以在此之前还有一个判断闹钟是在小区里的哪一栋别墅，这就是另外一个数学概念，来维飞行。」
　　
　　「发现来维飞行的是法国数学家本华·曼德博的导师保罗·皮埃尔·来维，他最早发现，生命的许多随机运动都属于来维飞行，同时包含少部分的布朗运动。」
　　
　　「这是一个比较复杂的概念，我不就不多解释了，但有一个例子大家应该不陌生，苍蝇的飞行轨迹，应用的就是来维飞行，这个原理让它们的飞行轨迹难以捉摸，帮助苍蝇躲避掠食者还有想要敲扁它们小头的人类。
　　
　　」
　　
　　「来维飞行是一种分形，也就是说不管放大多少倍，看起来还和原来的图桉类似的图形。」
　　
　　「更重要的是，来维飞行属于随机游走，也就是说它的轨迹并不能被准确预测，就和苍蝇的步伐一样鬼魅。」
　　
　　「布朗运动有个特点，那就是每步的步长集中在一个区域内，画成图就是钟形曲线。」
　　
　　「来维飞行就不是这样，来维飞行图中，每步行走的距离就符合幂定律。」
　　
　　「也就是说，运动中大多数的步子很短，但有少部分步子很长。」
　　
　　直播间内的绝大部分观众听到这里已经基本懵逼了。
　　
　　「来维飞行和布朗运动的步长的不同性质，就直接导致了来维飞行比布朗运动更有效率。」
　　
　　「走了相同的步数或路程的情况下，来维飞行位移比布朗运动要大得多，能探索更大的空间。」
　　
　　「这一点对于需要在未知领域打野的生物来说至关重要。」
　　
　　「举个例子，鲨鱼等海洋掠食者在知道附近有食物的情况下，采用的是布朗运动，因为布朗运动有助于「光盘」——打开和清空一小片区域内的隐藏食物。」
　　
　　「但是当食物不足，需要开拓新地盘时，海洋掠食者就会放弃布朗运动，转而采取来维飞行的策略。」
　　
　　石头后面，毕方与再次休息的哈雷扫视着四周，想知道有没有猎物前来。
　　
　　同时继续和观众聊天。
　　
　　「08年的时候，一个来自央国和丑国的研究团队在自然上发表过一项研究：给大西洋和太平洋的55只不同海洋掠食者，包括丝鲨、剑鱼、蓝枪鱼、黄鳍金枪鱼、海龟和企鹅带上追踪器，跟踪观察它们在5700天里的运动轨迹。」
　　
　　「在分析了1200万次它们的动作后，发现了大多数海洋掠食者在食物贵乏时对来维式运动的偏好。」
　　
　　「更有趣的是，猎物，比如磷虾的分布也符合来维飞行的特征。」
　　
　　「不仅如此，土壤中的变形虫、浮游生物、白蚁、熊蜂、大型陆地食草动物、鸟类、灵长动物、原住民在觅食时的路线也有类似的规律。」
　　
　　「来维飞行似乎是生物在资源稀缺的环境中生存的共同法则。」
　　
　　「对于浪迹天涯的动物来说，找到下一顿饭靠的不仅靠运气，还要靠高等数学。」
　　
　　「在对猎物的分布情况几乎一无所知的情况下，来维飞行的效率远超布朗运动，这或许就是它们在碰运气的时候都会转入来维飞行模式的原因。」
　　
　　「因此，后来生物学家们提出了来维飞行觅食假说，用来概括动物们听天由命时的风骚走位。」
　　
　　「不过，野生动物听天由命，不代表哈雷也要听天由命，我们可以帮助它意识到一些地方碰到猎物的概率会更大，直接在几个固定的地点做布朗运动就好，来帮助它在草原上更好的生存下去。」
　　
　　跟哈雷在石头后面坐了半天，终于在中午时分，毕方在草原上遇到自己真正意义上的第一个猎物。
　　
　　一只鸵鸟！