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撰文七君你可以在不用计算机辅助的情况下，用最快的速度找到地图上两点间最短的路径吗？
在数学上，找到所有可能路径中的最短路径是一个比较困难的问题，因此这个问题发展成了一个数学分支——图论。所以铁路规划什么的需要几百年的努力。但是，找到两点间的路径也并不是没有原始的方法。在自然界中存在一种叫做黏菌的原始单细胞生物，这种生物虽然没有大脑，但是却可以用几天的时间找到人类用几百年时间规划的铁路网。
单细胞生物黏菌解迷宫今天我们要介绍另一种找到最短路径的更快方法。这种方法不需要其他智能的协助，只需要一些简单的化学材料就可以了。看，在迷宫出口和入口放上特定的化学材料，入口的颜料就可以自动找到走出迷宫的最短路径——
这是年，日本明治大学的数学家KohtaSuzuno、匈牙利布达佩斯科技工业大学的物理学家IstvanLagzi和科研同伙们设计出的方法。他们使用的化学材料也没什么特别，普通化学实验室就有。出口放的是吸收了盐酸的海绵，入口放的是普通的颜料，迷宫里泡在碱和脂肪酸的混合液里。如果你想自己在家做，他们的配方是这样的：迷宫里是氢氧化钾溶液加上2-己基癸酸（2-HDA），没有2-己基癸酸也可以用油酸（如橄榄油）代替。颜料用的是酸碱指示剂苯酚红，我们暂且叫它小姨妈。那么，小姨妈为什么这么聪明，能自动找到出口呢？其实，这靠的是一种很好吃的现象——马拉高尼流（Marangoniflow），马拉糕泥榴。
我们其实都见过马拉糕泥榴，小时候玩的肥皂船就是马拉糕泥榴动力的——
酒挂壁也是——
简单来说，在酒杯边缘，当酒因为毛细作用爬到高处时，酒精蒸发，那里的酒精浓度变低。但是呢，酒精的表面张力比水小，因此这个区域的表面张力就增加了。越靠近酒杯边缘，表面张力越大，而液体会向表面张力更大的地方跑，所以酒杯中心的酒就被吸到边缘。杯壁喝多了以后，酒又因为重力落下，形成挂壁。所以告诉你爸，酒挂壁真的没什么稀奇的，只能证明里面有水有酒，且酒精浓度高，但并不能证明它过期了几个世纪。小姨妈找出口也是一样的道理。
放在出口的酸和迷宫里的碱发生反应，这波操作就产生了酸碱度的梯度，也就是说越靠近出口的地方越酸。但是呢，酸也会和脂肪酸2-HDA发生送子反应，质子的子。大家随意鉴赏一下送子的过程——H+（没人管的质子）+DA-（无籽脂肪酸）HDA（有籽脂肪酸）这个无籽脂肪酸可以降低表面张力，但是有籽的不行。所以越靠近出口的地方，表面张力越大，马拉糕泥榴就产生了。在迷宫表面，马拉糕可以吸引小姨妈朝着更酸的地方，也就是出口处奔涌。在人眼看来，机智的小姨妈找到了走出迷宫的最短路径。这些研究者发现，在他们的实验里，小姨妈粒子的流动速度是每秒1.3毫米。如果是上面这样简单的迷宫，只要几十秒就可以解开，比黏菌的计算速度快多了。他们还制作了一个类似于城市的更复杂的地图，测试了一下小姨妈的算速。像这么大的一个地图，大概60秒就能出结果。
用布达佩斯的地图计算两点间的最短路线，只需要60秒。图片来源：(doi)10./la耐心等待的话，最终小姨妈会把所有可能的出口路径都标出来。有趣的是，小姨妈的浓度和路径长度成反比，因此最短的路径看起来颜色最深。这一切如果用计算机进行模拟的话，就要去解那个因为很难解而被克雷数学学院悬赏了百万美金的纳维-斯托克斯方程，老不划算了。因为马拉糕是真的好用，这个研究的作者IstvanLagzi还想出了另一种用液滴解迷宫的方法——
这种解迷宫的方法也很简单。迷宫里泡着氢氧化钾溶液，出口放着吸饱了盐酸溶液的琼脂。这样设置好以后，只要在迷宫入口滴一滴矿物油（或二氯甲烷）和2-己基癸酸的混合液，这个幽灵液滴就可以自动走迷宫了。
被马拉糕又拖又拽的幽灵红豆人的速度可以达到每秒10毫米，有时候也会因为惯性太大冲入错误的路线里。
当然，这里的马拉糕泥榴也是利用上面的送子反应产生的。年，中国科学院化学研究所的研究者们也利用马拉糕泥榴，做了一个硬核吃豆人。把这个固态水晶吃豆人放在迷宫入口，它就能自动找到出口——
想自己玩的小学生可以参考他们的制作方法：把1.5%的海藻酸和0.2mol/L的氯化钙混合，放一个小时后就可以做出水凝胶。
迷宫只需要泡在水里，在出口滴上酒精就设置完成了。马拉糕泥榴会引导着吃豆人找到出口。其实，不少生物也采用马拉糕泥榴动力。比如，体长和鼻毛差不多的昆虫尖钩宽黾蝽（Microvelia）就能活用表面张力，喷出肥油，制造出表面张力梯度，利用马拉糕泥榴推动自己前进。那种咬人特别疼的隐翅虫也会这招。
拉油动力的尖钩宽黾蝽图片来源：(doi)10./nature在水里，尖钩宽黾蝽的最高车速可以达到每秒17厘米，是它们在陆地上的2倍。对于这种长得像鼠标，又可以主动调速的动物来说，陆地的灵敏度真的太低了。遇事不决，量子力学；高德坑你，马拉糕泥；吊打百度，表面梯度；路走不通，酸碱迷宫。无标注图片来源网络。动图来源和参考资料储存于石墨：