布朗运动有哪些特点,布朗运动的运动特点

首页 > 上门服务 > 作者:YD1662023-11-22 16:54:59

撰文 七君

夏天在外边吃饭的时候,苍蝇经常会不请自来。打苍蝇是件技术活,因为苍蝇的飞行轨迹十分诡异,人类只靠双手很难找到准头。

布朗运动有哪些特点,布朗运动的运动特点(1)

所以问题来了,苍蝇为什么会乱飞呢?

你可能不知道,苍蝇这样乱飞,实际上应用了一种强大的数学原理,这个原理让它们的飞行轨迹难以捉摸,从而避免被打中。

而这种数学原理,就叫做莱维飞行(Lévy flight)。莱维飞行的路线图是这样的——

布朗运动有哪些特点,布朗运动的运动特点(2)

图片来源:wikipedia

莱维飞行是一种分形,也就是说不管放大多少倍,看起来还和原来的图案类似的图形。更重要的是,莱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。

很显然,莱维飞行可以帮助苍蝇躲避掠食者还有想要敲扁它们小头的人类。2008年,东京大学的生物学家 Masakazu Shimada 的团队发现,家蝇(Musca domestica)的飞行线路就属于莱维飞行。

不仅是家蝇,家里常见的果蝇也是莱维飞行家。比如,黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)飞行的时候常常是直线飞行夹杂飞速90度大转弯。它们的飞行轨迹就是妥妥的莱维飞行图——

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黑腹果蝇的莱维飞行。图片来源:(doi)10.1371/journal.pone.0000354

咱们在中学时学过,一些微小的粒子会有布朗运动。

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