如何成为一名合格的救生员，如何快速救起一名溺水者？

救生员& amp#039;的选择

假设你是救生员，正在巡逻，突然看到有人溺水。作为一名合格的救生员，你想以最快的速度救出落水者，那么如何选择最快的路径呢？这里讨论的路径只考虑纯物理，不考虑潮汐、海浪、救生员经验水平等因素。

现在有三条路径可以选择，假设无论你选择哪条路径，你的速度都是一样的。路径A是你和溺水者之间的连接，路径B是你先跑到溺水者垂直于沙滩的焦点，然后游到那里，路径C介于两者之间。

我猜你的第一反应应该是两点之间的线段最短，沿着你们之间的直线直线跑会最快，所以你选择路径a .但是don & amp#039;别忘了，沙滩上的跑步速度和海里的游泳速度是不一样的，游泳速度会比跑步速度慢。而且这条路线的游泳距离最长，所以在水里的时间会比较多。路径b呢？在B路线中，因为溺水者与沙滩的连线垂直于沙滩，这是他到沙滩的最短距离，所以游泳距离最短，但这条路线在沙滩上最长，所以会在沙滩上花更多的时间。路径c是最佳选择。正如美国理论物理学家理查德费曼所说。quot水路最短路径太长，陆路最短路径太长。综合考虑两者，最短路径应该在两者之间。& ampquot所以当你面前有三条路的时候，你应该选择c路。

光的折射

看路径C，还记得光的折射吗？将激光笔照入水中，你可以看到光被折射了。当光在空气中时，它传播得很快。入水时不断与水分子碰撞，速度会降低，发生折射。事实上，有一个法律叫做斯内尔& amp#039;的法律。当光从一种物质进入另一种物质时，折射角与该物质的折射率有关。根据这个定律，只要知道物质的折射率，就可以计算出光的折射角。然而，你知道确切的折射角，但你不知道。#039;我不知道为什么光会选择这条路。

那么为什么光会以这样的路径传播呢？1662年，法国科学家皮埃尔费马解释说：当光从一个地方传播到另一个地方时，它总是走最短的路径。这就是最初的费马原理。他猜测光会自己选择，选择最快的路径传播出去。这似乎有点奇怪。光有自我意识吗？后来量子力学发展以后，发现有意识的不是光，而是路径上的光子都会去，但是有干涉，综合结果就是光走了最短的路径。

人类是经过长期的经验积累和实验才发现这个原理的，但动物似乎天生就知道这个原理。

动物也知道优化。

美国数学教授蒂姆彭宁斯养了一只名叫埃尔维斯的柯基犬。教授喜欢带猫王去密歇根湖玩。猫王& amp#039;他最喜欢的玩具是网球。每当教授把球扔得很远的时候，猫王就会飞快地跑过去捡回来。

一天在湖边，教授把网球扔进湖里，让猫王捡起来。奇怪的是，猫王没有。#039;t直接跳入水中直线捡球，而是沿着岸边跑了一段距离后跳入水中。蒂姆教授想知道猫王为什么要这样做。它的选择是最快的路径吗？他决定尝试这个实验。

他花了一天时间和猫王玩同样的游戏，做好标记，测量网球到岸边的垂直距离(X)和猫王跳入水中的位置到垂直点的距离(Y)。他收集了35组数据，并根据这些数据绘制了一幅图像。

从图像中可以看出，猫王选择的路径都在最优路径附近。但是最优路径没有考虑水流，并且假设海岸是直的，Ives匀速跑，匀速游，不会感到累，所以实际上Ives & amp#039;路径可能是最好的。

猫王不是唯一知道如何选择最佳路径的狗。两名法国数学家和一只拉布拉多重复了这个实验，结果证明猫王并不是特例。

是数学家。#039;狗特别聪明？然而，并不是只有狗会做出这种选择。蚂蚁也会做同样的事情。

蚂蚁& ampquot导航& ampquot把费洛蒙留给他们的伴侣。如果蚂蚁找到食物，越来越多的蚂蚁会逐渐聚集，形成从食物到巢穴的轨迹。如果蚂蚁需要将食物从光滑的平面移动到粗糙的平面，它们会如何选择？选择最短路径或最快路径。

为了找到答案，研究人员将玻璃与粗糙的绿色表面结合起来，将食物放在粗糙的表面上，将蚂蚁& amp#039;它在玻璃的一边筑巢，等待蚂蚁& amp#039;s携带轨迹成型。结果表明，轨迹不是一条直线，而是一条类似于光入水的折线。就像狗一样，它们在距离和时间之间选择最短的路径。

动物如何优化自己的时间？科学家认为没有必要感到惊讶，因为进化是最好的优化者。经过进化的洗礼，大自然会选择最高效的策略来保持它。人类，显然还没有享受到这样的礼物，但是我们可以通过计算得到最佳的救援路线。普通人& amp#039;s在陆地上奔跑的速度是在水中游泳的6倍左右，这样就可以根据各自的位置找到最佳的救援路线，这是初中数学学过的。只是在救命的关键时刻，这种计算方法虽然准确，但是比较啰嗦。最好是凭经验和直觉找到一条你认为最好的路线。

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