
2005年,梅赛德斯-奔驰推出了一款造型奇特的概念车。这款名为Bionic的车辆,拥有卡通式的钝鼻子,是以黄箱鲀(Ostracion cubicus)为蓝本设计的。汽车制造商并非唯一从这种奇特的珊瑚礁生物身上获得灵感的人。但研究人员现在表示,模仿箱鲀的工程师可能被误导了。将汽车塑造成箱鲀的形状是为了使其具有空气动力学优势。而且,箱鲀在水下的低阻力并非其唯一有趣的特征。近十年来,研究人员声称箱鲀的稳定性也非常出色。他们认为,由于水流过其身体产生的涡流,箱鲀即使偏离航线也能自我纠正。一位模仿箱鲀制造机器人的工程师将这种稳定性列为其设计原因。在珊瑚礁中生活时,箱鲀不需要特别快。它们拥有坚硬的外骨骼,可以保护它们免受捕食者的侵害。由于这种坚硬的盔甲阻止它们像其他鱼类那样摆动身体,它们只能僵硬地漂浮,依靠鳍和尾巴的摆动前进。然而,它们却能瞬间转弯。比利时根特大学研究脊椎动物身体的Sam Van Wassenbergh决定重新审视箱鲀的运动方式。他与同事们研究了两个物种。第一个是启发了梅赛德斯-奔驰的黄箱鲀(Ostracion cubicus),如上图所示。如果将O. cubicus进行横截面分析,你会看到一个相当规整的方形。第二个物种是光滑的箱鲀(Rhinesomus triqueter)。如果对这种鱼进行横截面分析,你会得到一个三角形。

“但请不要这样做。”科学家们对这两种鱼的保存标本进行了激光扫描,然后创建了详细的身体计算机模型进行模拟。他们还使用3D打印制作了箱鲀的实体模型,并在水流箱中进行了测试。他们发现,无论是方形还是三角形,箱鲀在水中的阻力都比大多数鱼类更大。这种阻力“明显高于”正常形状鱼类研究中测得的数值。光滑的曲线确实使箱鲀比鞋盒等形状的物体游得更有效率。但这并不意味着它们是制作汽车的绝佳模型。“一个角落非常圆滑的汽车,与当前车型相比,总是相对较好的,”Van Wassenbergh说。但他表示,如果汽车制造商真的想最小化阻力,他们最好模仿那些为长距离迁徙游泳而设计的“更像鱼的鱼”。至于箱鲀所谓的稳定性,Van Wassenbergh和他的同事们发现的结果与之前研究人员的结论恰恰相反。箱鲀轨迹上的微小晃动会被放大,而不是被纠正。这种鱼并非特别稳定,反而特别容易转向。“我担心这(之前的研究)到底哪里出了问题,可能永远是个谜,”他说。这也使得箱鲀成为汽车制造商不太理想的模型。“在风雨天气中,不稳定性确实可能是一个问题,”Van Wassenbergh说。“你不想让你的汽车在侧风中随气流偏离方向。”但箱鲀的摇摆性使其极易操控,尽管其形状笨拙。它能轻松地在珊瑚礁中穿梭。Van Wassenbergh将这种鱼比作F-16战斗机,后者也“高度不稳定”且易于操控。除非你在公路上的主要顾虑是躲避大鱼,否则箱鲀并不是你汽车的最佳灵感来源。Van Wassenbergh说,它可能更适合作为水下机器人或船只的模型。

图片来源:Ostracion cubicus 作者:zsispeo (来自Flickr);Rhinesomus triqueter 作者:Becky A. Dayhuff (来自维基百科);汽车由 Ryan Somma (来自维基百科)。
Van Wassenbergh S, van Manen K, Marcroft TA, Alfaro ME, & Stamhuis EJ (2015). Boxfish swimming paradox resolved: forces by the flow of water around the body promote manoeuvrability. Journal of the Royal Society, Interface / the Royal Society, 12 (103) PMID: 25505133













