感知的差距,让大家好像隔了两个世界。
思索了好一会,他才举了一个自己觉得比较恰当的例子。
「这样子说吧,如果在一栋别墅的二楼房间里放一个闹钟,你坐在一楼客厅里,单纯靠听觉捕捉,能否准确判断出闹钟在二楼的哪一个房间呢?」
「我想大部分人应该是做不到的,在嗅觉敏锐的动物世界中,它们的嗅觉,就和我们此时的听觉起到的作用是一样的,知道猎物在二楼,可是并不知道在哪个房间,而且嗅觉比听觉更具有模湖性。」
「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!