【天生物理学大师！嘘，别惹蚂蚁[并不简单]】卢卡斯在欺负小蚂蚁时，他看到的只是草坪上冒出来一个小土堆，中间有一个小洞，几只蚂蚁忙着四处乱爬。蚁丘看上去不是很厉害。

但当卢卡斯被神奇药水缩小，来到地表之下，一个神奇的蚂蚁地下王国展现在了他眼前。隧道向下延伸，不断分支并通向专门空间：蜂王的家、幼蜂的温床、食物储藏间、垃圾站等等。25英尺的地下，在没有机械和加固材料的情况下，蚂蚁建造了一个能容纳数百万同伴的家园，并能维持数十年。

图1：研究人员站在蚂蚁穴模型旁边。来源：美国加州理工
图2：在蚂蚁挖隧道之前，土壤中颗粒之间的力链是随机排列的（左），但当蚂蚁挖隧道时，力链会重新排列。来源：美国加州理工

现在，利用X成像和计算机模拟，美国研究人员揭开了蚂蚁是如何建造这些复杂而稳定结构的。相关论文https://t.cn/A6IjAKk2刊登于美国《国家科学院院刊》。

有“想”才做

蚂蚁“知道”如何挖隧道吗，还是它们只是盲目地挖？加州理工学院的José Andrade一直有这个疑问。

但Andrade是一名工程师，对蚂蚁“一窍不通”，所以他求助了该校生物学和生物工程助理教授Joe Parker，后者的研究重点是蚂蚁及其与其他物种的生态关系。

Parker说：“Andrade团队需要一个研究蚂蚁的人，深入了解这些群居昆虫的适应性和集体行为，为弄清其挖掘行为机制提供一些生物学信息。”

《中国科学报》从加州理工学院获悉，研究人员花费了近1年培养蚂蚁，并了解它们。他们不仅需要繁殖足够多的蚂蚁进行研究，还需要进行大量的试验。

研究人员在一个容器中建立了小型蚁群，容器中装有500毫升土壤和15只西部收工蚁。每隔10分钟，高分辨率x射线扫描就会捕捉到每一只蚂蚁和每一粒土壤的位置，每次试验持续20小时。

“蚂蚁有点反复无常，它们想挖才挖。”Andrade告诉记者，“我们把蚂蚁放在一个容器里，有些蚂蚁会马上开始挖掘，并会取得惊人的进展。但有些可能要花上几个小时，甚至根本不挖。有些蚂蚁会挖一会儿，然后停下来休息一下。”

但一旦蚂蚁开始行动，研究人员就会对整个过程进行x光扫描，从而生成所有内部隧道的三维扫描图。研究人员可以借助扫描结果创建模拟，显示蚂蚁在隧道越来越深时能取得的进展。

蚂蚁也懂物理学

接下来，研究人员开始分析蚂蚁的实际工作是什么。

他们发现，首先，蚂蚁会尽可能地提高效率，它们会沿着容器的内边缘挖掘，因为容器本身能充当隧道结构的一部分，从而能减少工作量。

它们还把隧道挖得尽可能直。“因为直线是两点之间最短的路径。而且，它们懂得利用容器的侧面，这表明蚂蚁的工作非常高效。”Andrade说。

蚂蚁们也会尽可能地挖出陡峭的隧道，一直挖到所谓的静止角。这个角度代表了颗粒材料在崩塌前可以堆积的最大角度。

什么是静止角？Andrade提到，想象在海滩上建造一个沙堡。如果用的是干沙子，加进去的每一勺沙子都会顺着已经堆好的沙子滑下去。更多的沙子会使堆得更高、更宽，但它永远不会变得更陡。另一方面，如果使用湿沙，就能够把沙堆得足够陡峭，以建造墙、塔和沙堡等。

湿砂比干砂有更高的静止角，蚂蚁能分辨出挖洞时的角度能有多陡，而且不会超过这个角度。“如果我是一名挖掘者，我要活下来，我的挖掘技术必须符合物理定律，否则隧道就会坍塌，我就会死。”他说。

最后，蚂蚁隧道的物理原理是这样的：当蚂蚁移走土壤颗粒时，它们会导致隧道周围称重力链的重新排列。这些力链在蚂蚁开始挖掘之前是随机的。重新排列后，力链一方面加固了隧道现有的土壁，同时减轻了位于隧道末端的颗粒承受的压力，使蚂蚁更容易安全地移走它们。

“在工程学和蚂蚁生态学中，蚂蚁如何构建这些持续数十年的结构一直是个谜。”Parker说，“事实证明，蚂蚁在挖掘时受益于这些环向力链。”

超级有机体

回到开头的那个问题：蚂蚁在挖的时候知道自己在做什么吗?

实际上，有人曾把熔化的塑料或金属倒进蚁巢，凝固成模型后，人们就能看到这些巨大的隧道系统。“这些系统令人印象深刻。我曾看到一张模型照片，模型旁边是一个人，我想‘天哪，这真是一个奇妙的结构。’从那以后，我开始怀疑蚂蚁是否‘知道’如何挖掘。”Andrade说。

但是，人们没有办法询问蚂蚁，于是，研究人员一开始就假设蚂蚁有意识地在泥土中摸索，寻找松散的土粒以便移走。这就像抽积木游戏，玩家需要选择哪块积木能安全取出来。而那些无法移开的石块，也就是蚂蚁建筑的承重“梁柱”（即力链）的一部分。

“一开始，我们假设蚂蚁可以感觉到这些力链，并避免在那里挖掘。它们可能在不停地敲打土壤颗粒，以评估施加在这些颗粒上的机械力。”Andrade告诉记者，“但后来，我们发现，它们似乎并不‘知道’自己在做什么。它们没有系统地寻找沙子中的薄弱点。相反，它们可能是根据物理定律进化出了挖掘能力。”

Parker将这称为行为算法。“这种算法并不存在于一只蚂蚁身上。”他说，“所有工蚁的群体行为就像一个超级有机体。这种行为程序是如何在所有这些蚂蚁的小大脑中传播的，这是自然界的一个奇迹，我们无法解释。”

Andrade希望开发一种人工智能方法，可以模拟这种行为算法，这样他就可以在电脑上模拟蚂蚁是如何挖掘的，并将蚂蚁的挖掘能力用于建造人类隧道。

“与流体或固体等材料相比，颗粒材料的形成方式不同。而且，移动颗粒状材料是非常耗能的，而且成本非常高昂。”他说，“如果蚂蚁的行为算法能够被进一步分析并最终复制，那么就可能在自动采矿机器人上得到应用，无论是在地球上还是在其他行星上，机器人就能更有效地工作。”https://t.cn/A6IjAKkL

#邓紫棋[超话]#相信这段时间以来，很多歌迷粉丝的心情都挺复杂的。大部分人从2014开始认识你，因此深知你在大家心里是多么美好的存在。然而近期因为总总因素，渔圈似乎变得熟悉又陌生。但今天，是感动的。歌迷粉丝站子精心替你准备了层层庆生的仪式感。而你，在生日贴最后一句话给了是歌迷看了都会为之一振的一句话！当然还有彩胶，今日有幸收到的棋士们，确实也是你给我们最好的礼物。

在生日贴之前，我相信大家都还是愿意从心底相信你依旧是那个你，但却总是免不了因为周围的声音，使得一些人产生了动摇、质疑。但今天看到你发的图，是笑得多么开心、多么灿烂，似乎也让我意识到一件事情，就是其实只要你过得开心就真的足够了。同时也希望其他歌迷们也能给她更多的时间空间去探索，最重要的是一起成长，用生命影响生命，用音乐给世界带来一点改变！

生日快乐，解解[心]

【中国青年报：暴雨洪水下 河南农村受灾有多严重？】据中国青年报报道：暴雨下在城市，也下在农村。

自7月17日以来，河南省郑州、新乡、鹤壁等地出现持续大暴雨。最先引起人们注意的，是拥有1260万常住人口的城市郑州，交通瘫痪、水灌地铁、医院停电。但在范围更为广大的村庄，暴雨来得更加猝不及防。

对于河南省巩义市黄河南岸虎峪沟的人来说，记忆里的洪灾出现在39年前。在河南省鹤壁市卫河左岸的彭村，人们至少有25年没遇见过洪水。暴雨下，一些村庄被山洪冲毁，在断网、断电、断路后失联。

据河南省人民政府的最新统计数据，截至8月2日12时，河南全省共有150个县（市、区）、1663个乡镇、1453.16万人受灾，此次特大洪涝灾害共造成302人遇难，50人失踪。

麻痹

8月2日，从卫河水的颜色看，洪水似乎没那么凶猛了。前几日浑黄的河水，开始呈现出青蓝色。

河南大部分地区已雨过天晴。郑州、新乡、鹤壁、卫辉等城市正慢慢恢复秩序。当一些地方的市民们拉着横幅送别外地救援队时，卫河沿岸的一些村民还没回家，他们的村庄和土地仍被洪水浸泡着。

7月30日零时，“为了保浚县县城及卫河河道防洪安全，确保鹤壁、安阳两地人民群众生命财产安全”，河南省启用了小滩坡蓄滞洪区。这是7月21日以来，河南省在卫河流域启用的第八个蓄滞洪区。

卫河是海河水系南运河的支流，发源于太行山脉，流经河南新乡、鹤壁、安阳、濮阳。7月17日至22日，卫河流域持续暴雨，卫河水位超历史最高水位，其中卫河汲县站超历史极值1.84米。

卫河发洪水，是许多人始料未及的。

鹤壁市浚县新镇镇西双鹅头村72岁的农民陈书清在7月21日就接到了转移通知。他和其他村民一起，被转移安置在邻镇的澡堂，至今已经快两周。他的家在卫河右岸的柳围坡蓄滞洪区内，现在仍然被卫河泄洪而入的水围困。在他的印象里，这片平坦的蓄滞洪区至少有60年没用过了。

在洪水真正来临之前，陈书清还在为下雨感到高兴，他想的是“这雨下透了，就不用浇地了。”等他意识到情况不妙，那雨正跟“泼的”一样往地上落，他感觉“坏事了”。村里通知他撤离时，他家中的财物尚未来得及转移。

村里的排水沟，已是20年前修建的工程，因为很久没发过洪水，在路口处这条水沟已经被填平。

对于村民而言，洪水是遥远的记忆，干旱才是他们经常要面临的问题。在陈书清的印象里，村里原本有四五个池塘，常年有水，但过去的几十年里，它们有的变小了，有的常年干涸，有的被村民填平，盖上房子。

“这都麻痹了，平常都不管它（排水沟）。”陈书清说。虽然事后看来，村里的排水沟面对此次洪水毫无抵抗能力，但45岁的村支书陈卫清在暴雨来临时为此备感焦虑，“一定要把这个排水沟疏通，不疏通对不住乡亲们”。

“现在很多地方都把坑塘给填掉了。”中国水利水电科学研究院原副总工程师程晓陶告诉中青报·中青网记者，填掉的原因，除了因地下水位下降、北方降水少而变得干涸外，“更多的是因为它变成垃圾坑、污水坑”。在他看来，如果村子里池塘较多，承载暴雨的能力就会更强。

对洪水记忆的模糊，带来的另一个问题是对预警反应的不及时。在巩义市康店镇，此次暴雨的预警信息7月19日就经由村干部传递到村民那里。巩义市气象局也在7月19日19时50分，发布了“暴雨预警”，提醒辖区内“做好山洪、泥石流等地质灾害的防御工作”。当天晚上，暴雨预警从橙色变为红色。

但是7月20日上午，当郑州市地铁正经历早高峰时，康店镇虎峪沟的村民王四华就眼睁睁看着自己的家，消失在泥石流里。而村民逯兆鹏也是在7月20日早上，才渐渐意识到“情况有点不大对劲”，但由于没有更合适的避难点，村干部也未强制要求转移，他们就选择待在虎峪沟的老房子里。13时过后，暴雨冲刷山体，砸塌房子，父亲受重伤，舅舅被泥石流掩埋。

“（之前）那个时候感觉没有那么严重。”逯兆鹏事后向记者回忆道，村子经历过许多次暴雨，有时降雨时间短，有时强度小，不会带来太多次生灾害。7月中旬，在村子里，还有人冒雨在路边店铺打麻将，将塑料袋顶在头上防雨。

程晓陶说，跟灾害相对频繁的南方村庄相比，“（洪水）它不是经常来。几十年来一次。”这使得北方对洪水更陌生。

在程晓陶看来，尽管多年以来，国家在山洪预警上投入颇多，山洪带来的伤亡也显著下降，但山洪预警还有许多需要完善的地方。

对于农村而言，预警之下的转移并不是一件轻松的事，“不是说跑出家门口就行了。”程晓陶说，这种转移需要有安置点，有安置能力。“老百姓往往不是一个人，他家里还养有鸡、猪。”这些东西是不可能带着逃出来的，他需要回家。这就会带来许多麻烦。

“农村的事情很复杂的。”程晓陶告诉记者，每次气象部门暴雨预警的范围是比较大的。“一道一道地发预警，（村民）一遍遍地转移，可能有那么几个村子是该跑的，对于多数人来说是空跑的。”

“你并不知道暴雨中心在哪里，结果那些防范的人很头疼。”程晓陶表示，预警是个复杂的命题，而且喊多了又会遇到类似“狼来了”的问题。见详文：https://t.cn/A6IZo4Eg（中国青年报）