พระเจ้าในอียิปต์โบราณสามารถทำได้ พระพุทธเจ้าและพระเยซูถูกกล่าวหาว่าทำได้ แต่สำหรับพวกเราที่เหลือซึ่งเป็นมนุษย์ต่ำต้อย อย่างน้อยพวกเราที่ไม่มีพ่อแม่หรือความสามารถเหนือธรรมชาติ สิ่งที่ใกล้เคียงที่สุดที่เราสามารถเดินไปบนน้ำได้คือการสวมรองเท้าโป๊ะและหวังว่าจะได้สิ่งที่ดีที่สุด (ความคิดก่อน วาดภาพสเก็ตช์โดยเลโอนาร์โด ดา วินชี) แต่ในอาณาจักรสัตว์ ความสามารถนี้ไม่ใช่เรื่องใหม่
กิ้งก่าบาซิลิสก์
ใช้เท้าที่มีรูปร่างพิเศษเพื่อตบพื้นผิวให้แรงพอที่จะไม่จมเมื่อมันวิ่งข้ามน้ำ ปลาโลมาใช้เทคนิคเดียวกันกับหาง เช่นเดียวกับนกบางชนิด แมลงส่วนใหญ่ใช้วิธีที่ต่างออกไป แมลงส่วนใหญ่กว่าล้านชนิดที่จำแนกได้นั้นอาศัยอยู่ได้ทั้งในอากาศหรือบนบก แต่ส่วนเล็กน้อย – ประมาณ 0.1% – อาศัยอยู่ในน้ำ
อย่างน้อยก็ในบางครั้ง นักเล่นสเก็ตน้ำ (หรือที่เรียกว่าสไตรเดอร์น้ำ) หนึ่งในผู้ที่อาศัยอยู่ในน้ำนั้นเชี่ยวชาญเป็นพิเศษในการลอยตัว มันสามารถลอยนิ่งๆ บนผิวน้ำ หรือแล่นไปมาด้วยความเร็ว 150 ซม./วินาที – ประมาณ 3 ไมล์ต่อชั่วโมง เหตุผลที่นักเล่นสเก็ตในบ่อน้ำสามารถลอยตัวอยู่ได้
ก็เพราะแรงตึงผิวของน้ำทำหน้าที่เหมือนผิวหนัง โมเลกุลของน้ำมีแรงยึดเกาะระหว่างกัน และน้ำหนักของนักเล่นสเก็ตในสระน้ำก็น้อยเกินกว่าจะเอาชนะแรงเหล่านั้นได้ นั่นเป็นเรื่องปกติสำหรับการยืนนิ่งๆ แต่ถ้าแมลงต้องการจะเคลื่อนไหว กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สามของนิวตันบอกว่ามันต้องผลักอะไรบางอย่าง
และสิ่งเดียวที่มีอยู่ก็คือน้ำความรู้ล่าสุดของเราเกี่ยวกับสัตว์ตัวน้อยเหล่านี้ต้องขอบคุณความพยายามของ ซึ่งเป็นนักศึกษาปริญญาโทด้านคณิตศาสตร์ที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ใช้เวลาสี่ปีในการศึกษาพวกมัน วิเคราะห์ขนาดและรูปร่างของพวกมัน และพยายามทำความเข้าใจฟิสิกส์ที่
ช่วยให้ข้อบกพร่องเหล่านี้ลอยอยู่ เขาทำงานในโครงการร่วมกับหัวหน้างานระดับปริญญาเอกของเขา จอห์น บุช ผู้ซึ่งมุ่งเน้นไปที่การจัดการกับปัญหาไดนามิกของของไหลในโลกแห่งความเป็นจริง“พวกเขาต้องพายเรือโดยไม่ทำลายผิวน้ำ” Hu กล่าว ซึ่งขณะนี้กำลังดำเนินการห้องปฏิบัติการวิศวกรรม
เครื่องกล
และชีววิทยา ในแอตแลนตา “ถ้าพวกมันเคลื่อนที่เร็วเกินไป พวกมันจะทำลายพื้นผิว นั่นเป็นแนวคิดที่ไม่ง่ายสำหรับคนที่จะเข้าใจ แต่คุณสามารถเห็นได้ถ้าคุณกดเบา ๆ บนผิวน้ำด้วยคลิปหนีบกระดาษ คุณเห็นระลอกคลื่นเหล่านี้ยิงออกไป และโดยพื้นฐานแล้วนักเล่นสเก็ตในสระน้ำจะต้องพายเรืออย่างเบามือ”
กระแสน้ำวนที่ซ่อนอยู่ก่อนที่ Hu จะทำงาน การทดลองและการสังเกตได้เสนอแนะว่านักเล่นสเก็ตในบ่อน้ำสามารถขับเคลื่อนตัวเองไปข้างหน้าโดยใช้ขาเป็นระลอกคลื่นเล็กๆ ในน้ำ แนวคิดนี้ดึงดูดใจโดยสัญชาตญาณเพราะ “คลื่นฝอย” เหล่านี้สามารถมองเห็นได้ในทันทีเมื่อผู้เล่นเล่นสระน้ำกระโดด
ข้ามพื้นผิวที่เปียก แต่มันนำไปสู่ปัญหาซึ่งถูกกล่าวถึงครั้งแรกโดยนักชีววิทยา ในปี 1993 เขาชี้ให้เห็นว่านักเล่นสเกตบ่อน้ำสำหรับทารกไม่สามารถขยับขาได้เร็วกว่าความเร็วเฟสของคลื่นฝอย ซึ่งเป็นความสามารถที่จำเป็นในการสร้างมันขึ้นมาตัดสินใจตรวจสอบโดยใช้นักสเก็ตบ่อน้ำที่รวบรวมมาจากสระน้ำ
ในท้องถิ่น สิ่งมีชีวิตเหล่านี้แพร่พันธุ์ในห้องทดลองและทำให้นักวิจัยมีทารกจำนวนมากในการตรวจสอบความขัดแย้ง และเพื่อดูว่าจริงๆ แล้วเกิดอะไรขึ้นในน้ำ หูและบุชจึงถ่ายแมลงโดยใช้กล้องความเร็วสูง
พวกเขาพบว่านักเล่นสเก็ตในสระน้ำใช้ช่วงกลางของขาทั้งสามคู่เหมือนนักพายเรือใช้ไม้พาย
ในเรือพาย
เมื่อพายผ่าน้ำ มันจะสร้างกระแสน้ำวนใต้ผิวน้ำที่บิดออกจากเรือ ส่งแรงเหวี่ยงไปข้างหน้าไปยังเรือ ในทำนองเดียวกัน ขาของนักเล่นบ่อน้ำทิ้งกระแสน้ำวนเดียวกันไว้ใต้ผิวน้ำ ในห้องทดลอง กระแสน้ำวนเริ่มปรากฏให้เห็นเมื่อนักวิทยาศาสตร์ส่งนักเล่นสเกตในบ่อกระโดดข้ามน้ำที่เต็มไปด้วยอนุภาคหลากสีสัน
ตั้งข้อสังเกตว่าการกระทำดังกล่าวยังสร้างคลื่นฝอย ซึ่งเป็นระลอกคลื่นเล็กๆ ที่สังเกตและนักชีววิทยาคนอื่นๆ แต่คำนวณได้ว่าคลื่นเหล่านั้นมีส่วนทำให้การเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของแมลงมีขนาดเล็กกว่าที่พวกเขาคาดไว้มาก และไม่แรงพอที่จะเคลื่อนย้ายแมลง . เคลือบโลภสิ่งที่น่าสนใจเกี่ยวกับนักเล่นสเก็ต
ในสระน้ำก็คือ ขนพิเศษที่เคลือบด้วยสารคล้ายขี้ผึ้งจะปกคลุมขาของพวกเขา และฟองอากาศบนขนเหล่านี้จะช่วยไม่ให้น้ำไหลออกมา Hu กล่าวว่า มีเส้นขนเป็นพันเส้นต่อตารางมิลลิเมตร และสารคล้ายขี้ผึ้งบนเส้นขนเป็นที่ต้องการของนักออกแบบและนักวัสดุศาสตร์ เนื่องจากวัสดุสังเคราะห์
มักอาศัยสารเคมีกันน้ำที่ชะล้างออกไป “ไม่มีใครรู้วิธีทำวัสดุไม่ซับน้ำแบบถาวร” เขากล่าว ขนเหล่านี้ทำให้นักพายเรือในสระสามารถพายเรือได้ มีเพียงส่วนปลายของเส้นขนเท่านั้นที่ทะลุผ่านผิวน้ำ ทำให้เกิดกระแสน้ำวน และในทางกลับกัน จะส่งโมเมนตัมผ่านกำแพงกั้นน้ำและอากาศ
ลักษณะเฉพาะของเส้นขนเหล่านั้นคล้ายกับขนบนปีกของผีเสื้อที่ส่งละอองน้ำไปทางปลายปีก สำหรับนักเล่นสเก็ตในสระน้ำ ขนเหล่านั้นจะชี้ไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง ทำให้แมลงมีทิศทางที่ต้องการ และทำให้แน่ใจว่านักเล่นในสระน้ำจะไม่หันเหออกนอกเส้นทาง ไม่ว่าจะมีชีวิตอยู่หรือตายไปแล้ว
“ถ้าคุณมีสไตรเดอร์น้ำที่ตายแล้วและเป่ามัน มันจะยังคงพุ่งไปข้างหน้า” Hu กล่าว หูได้สำรวจดูว่าแมลงอื่นๆ รวมถึงสัตว์บนบกอยู่รอดได้อย่างไรเมื่ออยู่ในน้ำ ในปี 2554 เขาและทีมงานจากห้องทดลองของเขาได้บรรยายว่าฝูงมดคันไฟของบราซิล ซึ่งปกติแล้วเป็นสัตว์ว่ายน้ำเก่ง สานตัวกันเพื่อสร้างแพกันน้ำ
ได้อย่างไร ด้วยตัวของมันเอง มดตัวเดียวไม่สามารถกันน้ำได้มากนัก แต่เมื่อพวกมันเชื่อมแขนเข้าหากัน พวกมันสามารถสร้าง “พื้นผิวกันน้ำได้ คล้ายกับที่เราสร้าง แนวคิดหลักเหมือนกัน: สร้างผ้าที่มีพื้นผิวสูงและใช้ช่องอากาศเล็กๆ เพื่อป้องกันไม่ให้น้ำไหลออก แต่มดเช่นนักเล่นสเก็ตในสระน้ำและเหล่าทวยเทพนั้นเก่งกว่านักประดิษฐ์ที่เป็นมนุษย์มาก “เราเข้าใจสิ่งที่ยิ่งใหญ่เหล่านี้ในธรรมชาติ”
