说到虾，人们首先想到的就是餐桌上的
椒盐虾、白灼虾、清蒸虾……
虾除了好吃之外
有些种类还具有爆表的战斗力
今天的主角就是它们：
枪虾
来源：中科院物理所
螳螂虾
○原图片来源：左，互动百科用户：solier；右，Roy L. Caldwell。
江湖传说
枪虾“开枪”打残小螃蟹
螳螂虾“出拳”击碎水族箱
二者皆得“虾派气功”真传
各立门派，行走江湖
下面，让我们来了解一下，“虾派气功”的两位传人，以及它们的神功。
枪虾
枪虾（Pistol Shrimp），又叫鼓虾、嘎巴虾，是鼓虾科（Alpheidae）的总称，其中包含一千多种虾，绝大多数在热带海洋的浅水区域挖洞生活。
枪虾的身长通常只有5cm，可以捧在手心里（但没人敢）。它有一只大螯和一只小螯，大螯的长度超过身长的一半，是枪虾打猎用的“枪”；小螯则是枪虾吃饭用的“筷子”。
○枪虾大螯的结构。(a) 大螯打开，d为大螯的可活动部分，其上有凸起p，另一侧有与之吻合的凹陷s；(b) 大螯闭合时，凸起p插入凹陷s，将其中的水沿图中所示沟槽挤出，箭头标示水流方向。图片来自Phoevos Koukouvinis et al.
枪虾的大螯具有如上图所示的特殊结构，迅速闭合时，能射出速度高达115km/h的水流。
根据伯努利定律，液体流速越大，压强就越小。
而压强越小，水越容易沸腾。想想看，在平原地区，大气压约为100kPa，水100℃沸腾；而在高海拔地区，比如西藏拉萨，海拔3658m，大气压强65kPa，水在88℃就会沸腾。
枪虾射出高速水流产生的低压足以让水在常温下沸腾，产生气泡，气泡可以生长到1cm长。
但是当气泡流入流速慢、压强大的水中，会被快速压扁，发生内爆，放出冲击波。
传说中的“虾派气功”，指的就是气泡从产生到消失的全过程，学名叫做：
“空化作用”
○枪虾开枪，释放“虾派气功”，历时2.7ms，约为1s的四百分之一，此动图为4050倍慢放。从图中可以看到，大螯闭合瞬间，一个大气泡开始向右侧生长，随即从右端开始被压扁，向内爆炸，消失的瞬间又激发出无数个小气泡。图片来自Michel Versluis et al.
“虾派气功”的杀伤力主要来自冲击波，它是物体运动速度超过音速的结果。
在气泡收缩的过程中，气泡表面的水向气泡内运动的速度，随着气泡体积变小而无限增大，直到超过气泡中的音速，放出冲击波，造成小范围爆炸伤害。
当冲击波扩散出去，会在周围产生高达218dB的声音（大于枪击、火箭发射），就算猎物侥幸躲过了爆炸伤害，也会被巨大的响声震晕。
枪虾是当之无愧的水下第一枪手，却偏偏有一个致命的弱点：它瞎（准确来说是眼神不好）。
所以枪虾通常会和它的好基友——“虾虎鱼”保持共生关系。枪虾能打，负责打猎、干仗以及挖洞；虾虎鱼眼神好，负责望风。
枪虾把触须搭在虾虎鱼身上，虾虎鱼一旦发现危险，就摆动尾巴让枪虾知道，然后这二位就立刻躲进洞里……
○枪虾和虾虎鱼。原图来自Melev's Reef。
既有本事，又有靠山，枪虾也并非无敌。江湖险恶，出来混总是要还的。
如果作为武器的大螯因外力脱落怎么办？缴械认栽吗？
不。做虾总要留一手：失去的大螯会重新长出来，只不过新长出来的是小螯；而与此同时，原来的小螯会长成大螯。
正所谓真正的枪手，两只手都能拿枪。
还有一些枪虾因为罕见的意外长出两个大螯，可以说是双枪老太婆本婆了。只是没有了吃饭的筷子，应该也很不方便吧……
螳螂虾
螳螂虾
俗称皮皮虾
其实不是虾
螳螂虾（Mantis Shrimp），又叫虾蛄、皮皮虾，是口足目（Stomatopoda）生物的总称。在生物分类学意义上，螳螂虾和其他虾的亲缘关系，甚至不如其他虾和螃蟹的关系近。
在此我整理了一下各种常见虾类的分类：
○常见虾的分类，仅列出了枪虾、螳螂虾以及部分常见虾类所在的类别。
可以看出，枪虾是真虾中的真虾（而且是真的瞎），可谓是根正苗红；而螳螂虾那微乎其微的虾族血统，根本无法在虾界立足。
如果比拼出身的话，螳螂虾完败。
但是，螳螂虾走自己的路，用实力说话。
螳螂虾身长大多在10cm左右，人类发现的最大的一只有46cm！首先在体型上就占优势。
螳螂虾按攻击方式分为两类：
第一类：“舞矛者”，拥有一对和螳螂爪一样的附肢，攻击方式和螳螂一样，这应该就是“螳螂虾”名号的来源。食用皮皮虾属于这一类。
第二类：“粉碎者”，它不是虾就算了，也和螳螂没有半点相似之处……它也有一对用来攻击的附肢，但末端是重锤，或者叫“拳头”……
○看，砂锅大的拳头！“粉碎者”螳螂虾的代表——“雀尾螳螂虾”的正面照。图片来自Silke Baron。
粉碎者类型的螳螂虾，可谓是走最野的路子，学最强的技能：虾派气功。
它出拳的速度高达83km/h，击中猎物时可产生1500N的力。
这还没完，击中的瞬间，拳头与猎物由快速靠近突变为快速分离，在中间形成低压，触发空化作用，产生气泡，气泡内爆释放冲击波，对猎物造成二次伤害。
○螳螂虾版本的“虾派气功”。空化气泡清晰可见。图片来自BBC Earth Unplugged。
所以说，螳螂虾的攻击模式是：一拳，紧接着一个波，自带连击。
况且，螳螂虾可不是只有一只拳头……它的两只拳头可以同时出击。
○惨遭螳螂虾双拳重击的小螃蟹……身上有两个大洞。图片来自Smarter Every Day。
被它击中的猎物，就算氪了金，有4条命，也死了。
如果和枪虾比拼攻击力，螳螂虾至少有3倍的优势。如果再考虑到直接出拳攻击和贴身冲击波的杀伤效率要高于枪虾的隔空冲击波，螳螂虾的优势就更大了。
凭借碾压一切的攻击力，螳螂虾在体型相近的生物中没有对手，吃东西都专挑螃蟹、蛤蜊之类带壳的敲碎了吃，见玻璃敲玻璃，见石头敲石头……
但是，你以为螳螂虾也像枪虾一样，是个看也看不清，上来就一通乱锤的莽夫？
事实恰恰相反。螳螂虾是人类已知的一切动物中，眼睛结构最复杂，眼神最犀利的崽。
○螳螂虾的凝视，来自Alexander Vasenin。
人类这种弱渣只有红绿蓝3种感光细胞，而螳螂虾有12~16种不等，不但可以看到人类能看到的颜色，还能看到深紫外光和远红外光。
螳螂虾有两只复眼，每只分为上中下3部分，每一部分都可以独立成像。所以，每只眼自身就能根据各部分的成像，分辨物体的距离远近。
此外，螳螂虾是目前已知范围内仅有的能用眼睛检测偏振光的生物。
螳螂虾靠自己的超强视觉侦察敌情、锁定猎物，已是绰绰有余，所以它不需要任何伙伴，是一位独来独往的冷面杀手。
○冷面杀手螳螂虾，配备了致命武器、超强视觉和七彩炫光皮肤。原图片来自Bored Panda。
换一种思路：拥有七彩炫光皮肤的螳螂虾，眼神不可能差。毕竟，如果眼神不好，穿漂亮的衣服连自己都取悦不了。
实际上，人类从螳螂虾的七彩炫光皮肤中只能看到梦幻般的感觉，而不能看清它的真面目。能看清的只有螳螂虾的同类。
拥有超强视觉和炫光皮肤，让螳螂虾生活在一个人类永远无法理解的奇幻世界。
所以说，要想变强，不如先换套皮肤。
虾派气功秘籍
前面已经介绍了两位“大虾”和它们的“虾派气功”，它们的杀伤效果都依赖于气泡内爆产生的冲击波。
○《七龙珠》中的“龟派气功”，又叫“神龟冲击波”。
实际上，“虾派气功”，也就是空化作用的奥妙远不止于冲击波。
在气泡缩到最小，即将消失的瞬间，气泡内部的温度可以达到5000K以上，要知道，太阳表面温度才5800K。但是由于气泡太小，并不能显著改变周围水体的温度，更无法烧伤猎物。
此外，气泡消失的瞬间还会发出微弱的光。2001年，Michel Versluis等人发现了这种发光现象，非常不走心地将其命名为“虾光现象”。我个人更倾向于把它叫做：
“虾闪”
○《死神》中的“虚闪”。
这种光过于微弱，只能用精密的仪器来探测，无法用肉眼观察，更没有闪瞎猎物的作用。但是，在目前人类的认知范围内，能借助空化作用发光的动物，只有枪虾和螳螂虾两种。
由于虾派气功过于炫酷，我研究了一下该怎么练……
总的来说，虾派气功的关键就是一个字：
速度
枪虾和螳螂虾如何实现如此快的速度？
是特殊的肌肉？骨骼精奇？
我打了一个响指
似乎明白了些什么
○打响指。图片来自Marvel。
在打响指的准备阶段，大拇指与中指相互挤压，阻止中指的运动，让肌肉储存能量，中指离开大拇指时，肌肉中储存的能量释放，驱动中指加到足够快的速度，在击打手掌时发出响声。
如果一开始不用大拇指阻止中指运动，没有储存能量的环节，直接用中指敲击手掌，可以试一下，是不会响的。
枪虾快速闭合大螯、螳螂虾快速出拳，同样是能量储存与释放的道理。
下面以某一种枪虾的大螯为例：
○某种枪虾大螯的肌肉结构示意图。图中绿色部分为活动趾。小白点为活动趾转动的支点。cm表示用于闭合大螯的肌肉，由红色部分和金色部分组成，附着于活动趾上小黑点处；om表示用于打开的肌肉。图片来自Tomonari Kaji et al.
这种枪虾的大螯最特殊的地方在于，它的活动趾既能旋转，也能滑移，而且，当大螯完全打开的时候，很大一部分闭螯肌肉（金色）收缩产生的效果反而是张开大螯。此时，这一部分肌肉收紧，储存能量，大螯保持张开。
蓄能完成后，剩下的闭螯肌肉（红色）收缩，让活动趾稍稍向闭合的方向转动，并向下滑移，使得用金色标出的那部分肌肉收缩的效果转变为闭合大螯。
于是那些肌肉（金色）中已经蓄满的能量开始释放，大螯快速闭合。
在这个过程中，闭螯肌肉中的金色部分相当于上膛的子弹中的火药，储存着能量；而红色部分相当于扳机，触发了能量的释放。
好了，虾派气功的原理大概知道了，那么具体怎么练呢？
欲练其功，先观其形。
一位研究螳螂虾多年的小姐姐为我们提供了很好的范本：
○Kate Furby博士对皮皮虾进行灵魂模仿。图片来自Physics Girl。
在漫长的生物演化过程中，枪虾和螳螂虾习得了虾派气功，从此成为虾界霸者，在江湖立于不败之地，但是……
○炒皮皮虾，图片来自自然志。
吃，或被吃。
这大自然的法则，几十亿年来从未改变。
好吃的灵魂，早晚会发光。
主要参考资料：
http://stilton.tnw.utwente.nl/shrimp/
https://en.wikipedia.org/wiki/Alpheidae
https://en.wikipedia.org/wiki/Mantis_shrimp
http://m.sohu.com/a/159772805_711271/?pvid=000115_3w_a
Kaji, T., Anker, A., Wirkner, C. S., & Palmer, A. R. (2018). Parallel saltational evolution of ultrafast movements in snapping shrimp claws. Current Biology, 28(1), 106-113.e4. doi:10.1016/j.cub.2017.11.044
Koukouvinis, P., Bruecker, C., & Gavaises, M. (2017). Unveiling the physical mechanism behind pistol shrimp cavitation. Scientific Reports, 7(1), 13994-12. doi:10.1038/s41598-017-14312-0
Franc, J., & Michel, J. (2004;2005;). Fundamentals of cavitation. Dordrecht: Springer. doi:10.1007/1-4020-2233-6
来源：费米科学编辑：重光
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