今天我们要介绍一种几乎每个人都见过的昆虫，它既像蜘蛛又像蚊子，它可以在水面上健步如飞。它丑陋的样貌让轻功水上漂的飘逸感大打折扣，但这不妨碍它成为孩子们心目中既神奇又有趣的生物。它们就是——水黾（mǐn）。它们经常出现在夏日波光粼粼的水面上，好奇的小伙伴可能会想它们为什么可以在水面上行走而不会沉下去，又是如何让水面给自己提供前进的动力以及跳跃飞起时的冲击力呢？今天，我们就来聊一聊水黾实现轻功水上漂的秘密！
首先，我们来思考水黾是如何做到在水面上站立的？初中物理学告诉我们，昆虫所受的重力若小于液体将其托起的支持力，它就不会下沉。那么，支撑着水黾站立在水面上的究竟是什么力呢？我们知道液体的表面就如同一张绷紧的弹簧垫，这是因为构成液体的分子之间存在相互作用力，处于液体内部的分子所受到的各个方向的作用力相对平衡，但对液体表面的分子而言，缺少了来自上方液体的作用力，就会在内部液体的“牵拉”下，“绷紧”表面，形成张力，即表面张力。
而水黾能够克服重力正是利用了水的表面张力，那么，仅有这种表面张力够吗？如果我们将一粒小石子放在水面上，还是会沉下去。这说明表面张力不是能支撑所有物体，否则我们人就可以在水面行走了。是不是因为水黾很轻呢？我们将一根小毛毛放在水面上，一般不会沉下去。可见，足够轻的物体也可能不会沉下去。那么，水黾有多大、多轻呢？水黾的体长是2厘米左右，重量只有10毫克左右。这么轻的水黾，按理能躺在有张力膜的水面而不下沉。
其实，水黾还有自身独特的身体结构，那就是神奇的刚毛腿。水黾腿上覆盖着数千根微小的毛发，小刚毛的直径为数微米到10余微米不等。不仅如此，这些小刚毛聚在一起会形成螺旋状，螺旋就会有构槽，而其中吸附着空气，于是形成一个气垫，增加了对水的阻力和整体浮力。这浮力可以支撑其体重的15倍而不会下沉。不只是腿，水黾身上每平方毫米都有几千根毛发，这些毛的覆盖，提供了抵抗飞溅物或水滴的能力，在水张力的帮助下，即使遇见狂风暴雨，惊涛骇浪，水黾也丝毫不惧。
搞清楚水黾站立在水面的秘诀后，我们再来聊一聊，水黾是如何做到在水面上运动的？众所周知，一个物体要运动，必须要给其他物体一个力的作用，在其他物体的反作用力作用下开始运动。陆生动物对结实的地面给予力的作用，靠着反作用力运动，而对于游泳和飞行的动物来说，情况要稍微复杂一些，它们必须靠流体来推动。
人们早期很难理解水黾如何传递动力向前移动，曾经科学家提出一种解释是，它们在扫腿时产生的微小表面波纹向后传递动量。经过研究，要产生这种微小表面波纹，水黾的腿的移动速度必须超过25厘米每秒，这是任何表面波可以移动的最低速度。但是这一速度是幼年水黾无法达到的，那么水黾究竟是如何推动自己运动的呢？
科学家们通过进一步的研究表明，水黾向后传递的动量不是表面的微小波纹，而是水面下的旋涡。与鱼类摆动尾鳍形成的圆形旋涡不同，水黾所产生的旋涡是一种“U”形的结构，“U”形结构的两端在水面上。这些旋涡一个连着一个，犹如一个个烟圈相连。通过测量在腿后形成的涡的大小和速度，科学家证明了所产生的后向动量足够大，可以解释水黾的运动。所以，尽管它们的体积很小，但是水黾的腿就像划船的桨一样，通过在流体中扫动向后产生一系列旋涡来推动自己向前移动。
鸟类，水黾以及鱼类的运动方式，均为产生旋涡的形式
这些研究给我们的发明创造提供了很多灵感，借鉴水黾腿上奇特的刚毛结构科学家们设计了新型的防水材料；韩国首尔大学以及中国哈尔滨工业大学的科学家还发明了在水面弹跳的小机器人，弹跳高度可达14厘米；中科院沈阳自动化所也研究出了仿水黾微型机器人，并利用红外激光实现了微型机器人在水面上的可控运动。
