下次当你准备从跳板上跳下，想摆脱夏日炎炎的时候，可以想想这一点：动物界中有一些居民，它们的跳水技巧甚至能让最炫目的奥运跳水冠军都自愧不如。比如塘鹅。为了寻找新鲜的鱼类作为食物，这种白色的海鸟可以以每小时 55 英里的速度 冲入水中。这几乎是精英人类运动员从 10 米跳台跳下速度的两倍。
工程师们现在可以亲身测量跳水对人体的影响，而不会对任何人造成伤害。他们制作了类似碰撞测试假人的模型，并为其安装了力传感器，然后将它们放入水中。他们的研究结果发表在 7 月 27 日的《科学进展》杂志上，揭示了人类身体头朝下俯冲入水是多么不自然。
“人类并非为跳水入水而设计，”康奈尔大学的生物工程师 Sunghwan Jung 说，他是该研究的负责人之一。
Jung 的团队在过去几年里一直在研究各种生物体如何冲击入水。起初，他们专注于动物：例如塘鹅、鼠豚；还有著名的能在水面奔跑，然后被重力迫使脚下沉的蛇蜥。
这些动物的身体可能已经进化并适应了它们的水生环境。它们可能需要潜入水中寻找食物，或躲避从上方俯冲下来的捕食者。而人类，是在更干燥、更陆地的环境中进化的，没有这种生物学上的需求。对我们来说，这种倾向使得跳水更加危险。
“人类是不同的，”Jung 说。“人类跳水是为了娱乐——而且很可能经常受伤。”
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Jung 和他的同事们想测量人体冲击水面时承受的力。为此，他们 3D 打印了假人并为其安装了传感器。传感器可以记录假人潜水员承受的力，以及这种力在溅起过程中如何变化。
他们测量了三种不同的姿势，每种姿势都模仿了一种跳水动物。为了模仿鼠豚圆圆的头部，一个假人头朝下落入水中。为了模仿鸟类尖锐的喙，第二个姿势是假人的双手在头部上方呈 V 形并拢。为了模仿蛇蜥的落水方式，第三个姿势是假人脚朝下入水。
当身体承受冲击力时，研究人员发现力的变化率取决于形状。圆形的形状，比如人的头部，会比尖锐的形状受到更剧烈的冲击。
由此，他们估算出在特定姿势下跳水会有危险的高度。他们说，从约 50 英尺的高度脚朝下跳水，会使膝盖受伤。从约 40 英尺的高度手朝前跳水，可能会产生足够的力导致锁骨受伤。研究人员认为，仅仅从 27 英尺的高度头朝下跳水，就可能导致脊髓损伤。
你在当地的游泳池可能遇不到这么高的跳板，但如果你从悬崖跳水，跳到那个高度并非不可能。
“模型非常扎实，研究不同冲击力的结果也非常有趣，”华盛顿大学研究脊髓损伤恢复的 Chet Moritz 说，他并未参与这项研究。
脊髓损伤并不常见，但泳池边的警告标语让你不要在浅水中跳水是有充分理由的：这种创伤可能导致完全的残疾。2013 年的一项研究发现，大多数脊髓损伤是由于跌倒或车祸造成的——而跳水占其中的 5%。
但 Moritz 指出，他所了解的脊髓损伤是由于撞击泳池底部造成的，而不是像这些工程师所研究的水面。“根据我的经验，我不知道有任何人仅仅因为撞击水面而导致脊髓损伤，”他说。
尽管如此，Jung 认为，如果人们无法停止跳水，那么他的研究至少可以使这项活动更安全。“如果你真的需要跳水，那么最好遵循这些建议，”他说。也就是说：尽量不要头朝下撞击水面。
Jung 的团队进行这项研究不仅仅是为了改进跳水安全警告。他们正在试图制造一种弹射器——一个前端尖锐，灵感来自鸟喙——能够在深水中更好地划出弧线。
更正（2022 年 7 月 28 日）： Sunghwan Jung 的姓氏之前拼写有误。现已更正。
