收下這份打水漂終極秘笈，你就能做到一擊必殺！
來自專欄 Dizzy In Science
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幾乎每一種語言中，都有這麼個特殊名詞或短語用於形容「打水漂」。美式英語稱之為「stone skipping」，英國俚語為「ducks and drakes」，法語則為「ricochet」，愛爾蘭語為「stone skiffing」，丹麥語為「smutting」。
這種古老的小遊戲，跨越了地域與文化隔離，讓全世界人民都樂此不疲。
不過，我們還真別小看了這種鄉土味極濃的殺時間遊戲。有的人同樣能玩出花樣，玩出名堂。
在世界範圍內，每年都會有各類正兒八經的打水漂錦標賽隆重開幕。比賽規則也很簡單，就看誰的石子彈跳的次數最多，又或是跳得最遠。
所以，關於打水漂的吉尼斯世界紀錄，也屢屢被刷新，競爭十分激烈。
目前，打水漂彈跳次數的紀錄是由美國人kurt Steiner在2013年創下。這個數字說出可能有點嚇人，他竟打出了88次彈跳的驚人紀錄。
而在今年的6月份，一位名為Dougie isaacs的英國男子，則打破了世界打水漂最遠的記錄，達121米遠。因為他這次打的水漂實在太遠了，當時比賽的湖面還「差點不夠用」。對比一下自己運氣好時才能打出幾跳的水平，確實有些自愧不如。
那麼問題來了，這些奇人究竟怎麼做到的，難道打水漂還有訣竅不成嗎？
你別說，還真有科學家研究過如何才能打出一擊必殺的水漂，並給出了不少指導。收下這份秘籍——雖然不保證你能打破世界紀錄。但，起碼能讓你在普通人中脫穎而出。
在這之前，我們先來溫習一下打水漂的原理。
當一塊石子被擲出去時，它就會以一定的速度飛向水面。此時，在粘滯性的作用下，與石塊底部接觸的一部分液體會獲得與石頭相同的速度。而這部分的液體，是比下層未與石頭接觸的靜止液體要快的。
根據伯努利定律可知，沿著一根流線，流體的速度越大，壓強也就越小。於是，這兩部分不同速度的液體便會產生一個壓強差。
當向上的壓力足夠大的情況下，石頭就會克服向下的重力，產生一個向上的速度。水漂，就是這樣誕生的。
但是，要如何恰到好處地讓石塊持續地在水面彈跳，則是另一個問題了。投出去速度，石塊與水面夾角，石塊本身的形狀、重量、材料等統統都會影響到最後的結果。
「怎麼打水漂才能打得更遠？」法國里昂大學的利德里克·博凱（Lyderic Bocquet）博士也真被這個問題問倒了。
為了回答自己8歲兒子，他決定用物理知識解開這個謎題。經過多年的研究，這位科學家把業餘的愛好變成了一組打水漂方程式發表在了2003年的《美國物理學》上。通過系統的試驗，博凱博士把打水漂成功的關鍵要素都列了出來。
天下武功，唯快不破。速度，正是打水漂的第一要義。在拋擲石塊時，初速度必須超過某個臨界值，只有當速度超過2.5m/s時，彈跳才會發生。
每一次，石塊與水面碰撞都會損耗掉一定的能量，若能量太低石塊便會直接落入水面。石塊的初始速度越大，也意味著石塊動能越大，能彈跳次數也就越多。按照理論來說，若石頭的動能可以不發生損耗，這水漂就可能一直進行下去。所以說手勁兒越大，你離創造打水漂世界紀錄就越近了一步。
當然除了力量以外，技巧才能讓打水漂事半功倍。而20度，便是水漂界的「夢幻入射夾角」。
這個角度，可以將石頭與水面碰撞的時間降到最低。而這也代表著石塊因與水面碰撞損耗的能量越小。因此，石塊也儘可能地保留更多的能量做後續的彈跳。
這一點，也是最關鍵的。因為只要控制好這個入射夾角，讓其盡量地接近於20度，石塊即可獲得最大化的打水漂效果。
而值得注意的是，這個夾角是絕對不能超過45度或接近零度。不然你力氣再大，石頭也只會毫不留情面地「嗵」一聲沉入水底。
而讓石塊旋轉起來，則是另一個技術要點。
將石塊擲出去時，我們需要把它當做一個飛盤，賦予它一個自旋角速度。這有些類似於陀螺儀的原理，旋轉石塊的飛行姿態會更加地穩定。自旋速度越高，石塊運動也就越穩。
實際上，打水漂彈跳次數多寡，會受到許多不確定的因素影響。而高速的自旋速度，則可以使石塊在一定程度上無視這些外力影響，保持最佳飛行姿勢。若沒有自旋，石塊可能在第一次跳起後就已經被水面撞得東倒西歪，無法跳起第二次了。
最後一點，則要回歸石塊本身。我們選擇打水漂用的石塊時，應盡量選擇較輕、更圓扁的那種鵝卵石。當然，也不是越輕越好，因為石塊大部分運動軌跡還是在空氣中，因而也需要有一定的重量。
所以綜合上面的所有要素，我們就可得出：去湖邊找一塊扁平的鵝卵石，找准20度的夢幻夾角，用盡吃奶的力氣，將其以高速自旋的姿態射入水面。
不過，知道這些秘訣後，離打出完美水漂還是有一定距離的。因為即便有了理論，實踐起來也並不容易。而如何精準控住身體，投擲出符合打水漂物理學的石塊，才是制勝重點。這就好像普通人知道「香蕉球」怎麼踢，但就是成不了貝克漢姆，屬於一個道理。
但不要緊，腦子才是最好的東西。
博凱博士的這篇論文，很快就引起了馬塞大學Christophe Clanet的注意。他和團隊就從中汲取靈感，一台自動打水漂機面世。這台機器可以將直徑5公分、厚度2.75mm的鋁盤投入2公尺長的長池，用於模擬打水漂的過程。
而這整個過程，都將被高速相機完整記錄下來。所以這個機器除了能打出漂亮的水漂以外，也進一步印證了博凱博士的理論是正確的。
事實上，當你還覺得打水漂只是個小遊戲時，有人早就應用該原理打過無數場漂亮仗了。
其中機智的英國人，正是將打水漂應用到戰事上的先驅。早在16世紀，一名叫伯儒那英國海軍軍官就發現了，將炮彈打到水面上可以射得更遠，射程往往能增加2至3倍。
在這之後，英國的海軍們就常用這種方法來攻擊射程之外的目標了。其中有記載的最高記錄是，一枚25千克的炮彈在水面上120m/s的速度在水面上彈跳了30下。
而早早嘗到了「打水漂」的甜頭，二戰期間英國更是精心炮製出了一種「跳彈」。當時德國納粹最重要武器生產基地——魯爾重工業區，就是被這種會打水漂的炸彈摧毀的。
說魯爾工業區是德國崛起的搖籃就再最貼切不過了。這裡不僅創造了令全世界都艷羨的財富，還生產出了各種優質的武器，是納粹德國叱吒戰場最大的幫凶。
1943年，二戰的歐洲戰場正處於相持階段。彼時，摧毀對方的戰鬥潛力便成了最重要的手段。而在盟軍眼裡，魯爾重工業區就是重點打擊對象，必除之而後快。但在多次空襲中，英國空軍都未能攻破德國人的防守。
所以，英國人只能把眼光放在魯爾河上游的三座大壩身上。只有炸毀水庫大壩，魯爾重工業區便會陷入停產，下游居民點也會被淹沒。
然而，想要摧毀水壩也並非易事。
水壩本身就由混泥土澆築而成，只有超重型炸彈直接命中才有可能將其炸毀。而且德軍還如保護命根子一樣，在大壩上設置了密集的防控火力。英國空軍即便是派出最遠射程的轟炸機，也無法碰到大壩。此外，水中更設多道防魚雷網，想要用魚雷的轟炸也不是辦法，計劃陷入了僵局。
此時，一位名叫巴恩斯·沃利斯（Barnes Wallis）的航空工程師則巧妙地想到了對策。他從打水漂中獲得了靈感，並發明了一種大射程的跳彈（bouncing bamb）。
這種跳彈呈圓桶形，發射之前會以一定速度旋轉。在離水面18米的高度投下，這種特製的炸彈便能打著「水漂」，以彈跳前進的方式越過防魚雷網，命中水壩。
一切準備就緒，1943年5月16日晚，英國空軍的代號為「懲罰」秘密行動開始。很快，魯爾水庫的兩座大壩被這種會打水漂的跳彈炸毀。空襲過後，水災沖毀了25座橋樑，導致兩座發電站癱瘓。其中，三分之一的軍工廠則停業數月之久，德國受重創。
而此戰的功臣沃利斯，也因此戰績被載入史冊。
現在科學家也重現了二戰時期這種跳彈攻擊大壩的過程。
看到這裡可能就有人會感嘆了，這莫不是人類史上最大型的打水漂現場？
還真不是。比跳彈還要強大的打水漂現象，發生在地球的大氣層邊緣，主角則是航天器。
大氣由極稀薄到稠密，也可以看作一個流體的界面。當航天器的返回艙以高速從空氣稀薄的太空返回地球時，也是會發生打水漂現象的。
高速的航天器穿越大氣層時，產生的高溫是致命的。為了避免航天器因高溫受損，科學家也想出來了給航天器降溫的辦法。就是讓航天器先在大氣外層先打打水漂，待速度降下來再正式進入大氣層。這種方式也叫做「跳躍式再入返回」，我國的嫦娥五號T1就是這樣返回地球的。所以下次打水漂被別人說幼稚時，你就可以說，我這是在研究航天技術返程問題呢。
*參考資料
stone skipping.Wikipedia
Lydéric Bocquet.The physics of stones kipping [J] .American Journal of Physics, 2003
Lionel Roselini， Fabien Hersen， Christophe Clanet，Lydéric Bocquet.Skipping stones[J].J. Fluid Mech.2005
胡海.會打水漂的炸彈和飛機[J].知識就是力量.2007
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