鲨鱼可以游弋2万公里再回到原点，它们靠什么导航呢？

鲨鱼，是地球上最古老的生物之一，在广袤的海洋里已经生活了4.5亿年。

在近二十年的研究中，科学家发现鲨鱼在自然迁徙中，表现出惊人的导航能力。 在一项2005年的研究中，人们发现大白鲨可以非常有方向性地从南非游到澳大利亚。在往返2万公里的行程中，大白鲨的游行轨迹，几乎接近直线。

这一匪夷所思的壮举使科学家们猜想，鲨鱼在它亿万年的演化过程中，一定是学会准确的导航的本领。科学家们猜想很大的可能是鲨鱼在利用地球磁场导航。

大白鲨可以往返2万公里的行程中，游行轨迹，几乎接近直线

为了验证这一猜想，佛罗里达州立大学的生态学家布莱恩.凯勒(Bryan Keller）做了最新实验。 他的最新研究证实了鲨鱼的确会有效地利用地表磁场为长途迁徙做导航。

在这个实验中，科学家在佛罗里达海湾捕到20个小型的锤头鲨（Bonnethead shark）。这种鲨鱼喜欢15°C以上的水温，常年住在靠近佛罗里达的墨西哥湾北端。到了冬天会向南迁徙数百公里去过冬。到了春暖时分，它们又准确地游回到佛罗里达相同的海湾。在广袤的大海里，锤头鲨是如何利用地表磁场回到原点呢？

锤头鲨（Bonnethead shark)喜欢温暖的水温

我们先来介绍一下地表磁场。 地表磁场是由地核磁场和地壳磁场叠加而成的。地核磁场是由地核岩浆对流而形成的磁场。 地核磁场比较对称，没有很多的几何特征。 这个磁场定义了地球磁场的南北极。

地核磁场是由地核岩浆对流而形成的磁场

而地壳磁场是由地壳里磁物质不同的分布所形成。具有很强的地域特征。这种地域特征可以像人类指纹一样定义一个地理位置。

两个磁场叠加一起，使每个不同的地理位置，磁场都有特定的强度，强度变化和磁场走向。理论上，人们可以把每个点的磁场的特征与地磁特征图比较来决定所处的位置。问题是，鲨鱼有这个能力吗？

地磁特征可以像人类指纹一样唯一地定义一个地理位置

科学家可以用铜线圈的不同组合，根据每个地方的磁场特征，在位于佛罗里达的游泳池里模拟出不同的地理位置。

在实验中，科学家模拟了三个地方的磁场。地点1是鲨鱼被捕捉到的地方，是鲨鱼的春夏秋栖息的区域，位于墨西哥湾北端。地点2是距离地点1正南600公里的地方， 这里是鲨鱼迁徙经过的地方，位于墨西哥湾南端。地点3离地点1正北600公里的地方，这里是内陆，是鲨鱼从来没到过的地方。

科学家模拟了三个地方的磁场，当地，600公里南，600公里北

当科学家把鲨鱼放到游泳池后，在不同时间把磁场调整成调三个地方的磁场特征，然后记录鲨鱼在这三个模拟地方的表现：

当把磁场特征调成位置1时，科学家发现鲨鱼们自由自在地游弋，游泳方向是随机的。

而当把地磁调特征调成位置2时，既最下面的五角星，鲨鱼们都不约而同地把游泳方向调成北方。

由于位置1是鲨鱼的常年栖息地，冬天来到之前它们就在生活在这里。所以它们的游泳方向是随机的。而在位置2时，鲨鱼的游泳就有明显的方向性。 由于在调成位置1和位置2时，其他外部环境都是一样的，唯一不同只是磁场的分布。合乎逻辑的解释只能是在情况2时，鲨鱼根据磁场特征判断它们的当前的位置是南方600公里的地方，而这里不是它们在春夏秋应该呆的地方。所以它们掉头向北游，试图游回到北面的墨西哥湾的北端（位置1）！

当把地磁特征调成位置3时，也许读者会猜想鲨鱼应该向南游，这样可以回到位置1。但令人失望的是，鲨鱼的游泳方向是随机的，没有任何优先取向。科学家们认为，之所以如此，是因为鲨鱼从来没有去过位置3。它们对那里的磁场特征没有任何记忆，所以不知道往哪个方向游，表现得有点“懵圈”。

鲨鱼并不是唯一能利用地磁导航的海生动物。人们已经知道龙虾、海龟也有类似的功能。人类对海洋动物如何利用地磁的了解还很少。还有很多未知奥秘等待人类去发现探讨。譬如，它们是如何把地磁特征的记忆从一代传到下一代的；再譬如，鲨鱼真会利用地表磁场来达到十米级精确度的定位吗？

最近笔者写了一篇短文介绍量子钻石在第二次量子革命的两个应用。本来还想讲讲另一个应用：建立在量子钻石上的地磁导航。在准备材料过程中发现了这个新的科学进展——鲨鱼时是利用磁场做导航的高手，所以及时介绍给读者。