蜜蜂是如何飛行的？這一直是一個(gè)令人迷惑不解的問(wèn)題。然而，更加令人大惑不解的是，科學(xué)家驚奇地發(fā)現(xiàn)，如果你用飛機(jī)這類(lèi)飛行工具飛行時(shí)所遵循的傳統(tǒng)空氣動(dòng)力學(xué)原理來(lái)看的話，蜜蜂根本就不能在天上飛。可是，這些小小的蜜蜂卻是飛行能手。那么，它們?yōu)楹文苋P(pán)否定空氣動(dòng)力學(xué)所遵循的經(jīng)典法則呢？為此，科學(xué)家利用機(jī)器人模型，再結(jié)合慢動(dòng)作錄像，解開(kāi)蜜蜂如何飛行的奧秘。此研究成果發(fā)表在近日出版的《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上。

按照傳統(tǒng)空氣動(dòng)力學(xué)原理，蜜蜂是不能飛行的。

據(jù)《新科學(xué)家》等媒體報(bào)道，昆蟲(chóng)是世界上第一個(gè)飛行家，如今，它們進(jìn)化的后代所進(jìn)行的飛行絕技表演比精英比賽還要精彩得多。它們可以像流星一樣在你眼前劃過(guò)；可像直升機(jī)一樣在花朵上盤(pán)旋；在你要拍打它們時(shí)，它們就一下消失得無(wú)影無(wú)蹤了。

按科學(xué)的方法來(lái)說(shuō)，昆蟲(chóng)飛行是20世紀(jì)的一大謎團(tuán)，至今仍令人大惑不解。有研究表明昆蟲(chóng)是通過(guò)猛烈地拍打它們的翅膀來(lái)飛行的，可這種力量太小沒(méi)有應(yīng)用到飛機(jī)上。1934年，科學(xué)家安托萬(wàn)·馬根來(lái)和安德烈·桑來(lái)古進(jìn)行蜜蜂的飛行研究。他們應(yīng)用數(shù)學(xué)分析和已知的飛行原理來(lái)計(jì)算蜜蜂的飛行，得出結(jié)論是“蜜蜂飛行是不可能的”。自那以后，蜜蜂成了不遵守空氣動(dòng)力學(xué)原理的典型。盡管蜜蜂飛行之謎成了冰山之巔，但長(zhǎng)久以來(lái)，研究人員都致力于搞清楚所有昆蟲(chóng)的飛行，從極小的果蠅到樣子邪惡的蜻蜓。這是因?yàn)槔ハx(chóng)飛行與人類(lèi)飛行的技能有很大不同，后者的物理學(xué)原理不能解釋前者的飛行。因?yàn)橄翊簏S蜂、蜻蜓、果蠅和其它飛行的昆蟲(chóng)體積都很小，必須用顯微鏡才能看清它們的飛行動(dòng)作和難以置信的自然力和不可忽視的作用。

高速錄像機(jī)幫助科學(xué)家捕捉到了蜜蜂翅膀拍打的幅度和次數(shù)。

最新例子就是這次由奧特蘇勒、迪克遜和他們的同事所進(jìn)行的研究。他們?cè)谡撐纳蠄?bào)告說(shuō)，為揭開(kāi)蜜蜂的飛行戰(zhàn)術(shù)，科學(xué)家將蜜蜂趕進(jìn)一個(gè)清澈的塑料箱中，箱子里安了3個(gè)高速錄像機(jī)，以每秒6000次的速度拍攝蜜蜂的3D快照。他們發(fā)現(xiàn)，盤(pán)旋的蜜蜂經(jīng)常以每秒240次的速度拍打它們一厘米長(zhǎng)的翅膀，每次拍打的幅度只有90度，較其它昆蟲(chóng)的小，但拍打得快。因?yàn)槠渌ハx(chóng)拍打次數(shù)每秒不到200次，每次拍打幅度超過(guò)165度。按照飛行專(zhuān)家的一貫假定，昆蟲(chóng)越小，它們的翅膀就拍打得越快。在這方面，蜜蜂又是個(gè)例外，比如，意大利蜜蜂(Apis mellifera)拍打其10毫米寬的翅膀，每秒可達(dá)240次，較比它小得多的果蠅每秒僅200次要快許多。為何身材翅膀短小的蜜蜂要小幅度地盡快拍打其翅膀呢？為弄清這一點(diǎn)，研究人員還觀察了這些昆蟲(chóng)在低壓高空條件下是如何飛行的。當(dāng)它們飛進(jìn)低濃度氧和氦氣的蜂箱時(shí)，里面的空氣稀薄得如同海拔9200米高空的水平，此時(shí)，蜜蜂只得將拍打幅度增加到近140度，接近其它昆蟲(chóng)的幅度，才能支持它們的飛行，蜜蜂的這種不尋常的飛行方式是為了適應(yīng)其飛行中所面臨的不同需求。因?yàn)椋诟淖兯俣确矫妫叹嚯x拍打較長(zhǎng)距離拍打更快捷。

研究者發(fā)現(xiàn)，蜜蜂翅膀改變方向可以產(chǎn)生額外的力量。這次昆蟲(chóng)飛行研究領(lǐng)域的關(guān)鍵工作是英國(guó)劍橋大學(xué)的查爾斯·伊林頓與其他科學(xué)家，包括迪克遜。迪克遜1996年所建造的相同比例的大機(jī)器人昆蟲(chóng)模型———機(jī)器人飛蟲(chóng)幫了大忙。當(dāng)機(jī)器人翅膀前后拍打時(shí)，他們測(cè)量了其不同部位的力量?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，蜜蜂產(chǎn)生的舉升力不穩(wěn)定，而是在每次拍打的開(kāi)始、中間和結(jié)尾時(shí)所產(chǎn)生的力量最大。還有一種奇特的力量就是已知的額外質(zhì)量力，這種力量每次拍打結(jié)束時(shí)可達(dá)到頂峰。當(dāng)翅膀方向改變時(shí)，此力量還能提高加速度。也就是說(shuō)，翅膀改變方向可以產(chǎn)生額外的力量。研究人員發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)昆蟲(chóng)拍打其翅膀的幅度較大，而蜜蜂的較小但更為猛烈。蜜蜂的一種方式效率低且穩(wěn)定性差?？茖W(xué)家認(rèn)為，蜜蜂的這種不尋常的飛行方式是為了適應(yīng)其飛行中所面臨的不同需求。當(dāng)找蜂蜜時(shí)，它們的重量最輕；當(dāng)粘上花粉，或帶有卵時(shí)，它們的重量是平時(shí)的2倍。在改變速度方面，短距離拍打較長(zhǎng)距離拍打更快捷，因此蜜蜂的飛行方式能大大改變其上升的力量。