來源：頭條號 生命科學(xué)前沿。

新冠肺炎使呼吸道傳染病對人類的影響成為人們關(guān)注的焦點。它還表明，應(yīng)對健康危機的最大防御手段是政府的政策，這一政策牢固地植根于科學(xué)。

為了遏制該疾病的蔓延，許多國家的政府實施了防止身體接觸的政策。這對我們的日常生活有直接影響：人們的移動方式、工作地點以及彼此之間的互動方式都發(fā)生了變化。

這些政策是很好的第一步，但它們是有限的，因為它們沒有充分說明病毒是如何通過物理途徑在人與人之間傳播的。一些答案可能存在于被稱為流體力學(xué)的研究領(lǐng)域——理解流體是如何運動的。

了解液體如何流動有助于我們了解像COVID-19這樣的病毒是如何在感染者之間傳播的。這是因為當我們咳嗽或打噴嚏時，我們排出的微滴的運動受流體力學(xué)原理的控制。了解病毒的傳播方式可以為公共衛(wèi)生干預(yù)措施提供信息，以最大限度地降低風(fēng)險。

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最近對流體力學(xué)和流行病學(xué)相互作用的認識，已經(jīng)開始至少使人們對COVID-19的物理傳播途徑有了一些了解。例如，有研究表明咳嗽或打噴嚏是由多相混沌氣體云組成的。這種氣體云將病毒病原體輸送到比預(yù)期更遠的地方。

越來越多的證據(jù)促使世界衛(wèi)生組織 (WHO) 承認，冠狀病毒可以通過懸浮在空氣中的微小顆粒傳播。

流體力學(xué)的研究

流體力學(xué)是研究流體如何運動的學(xué)科。這聽起來很簡單，但實際上非常復(fù)雜。

首先，理解移動意味著什么是很重要的。物理學(xué)家艾薩克·牛頓爵士證明了一種叫做力的東西是改變物體運動方式所必需的。這個力必須作用在物體上，這個力的大小和方向是物體的質(zhì)量和加速度的乘積。

加速度是指物體的速度隨時間的變化（速度的變化率）。另外，物體的速度是指它在一定時間內(nèi)所走的距離。因此，牛頓運動定律可以幫助我們預(yù)測物體是如何穿越時空的。這有助于我們計算物體在任何給定時間的位置。

我們可以把牛頓的運動定律應(yīng)用于流體，試圖解釋流體是如何運動的。流體是一種物質(zhì)，當一個力作用于它時，它的粒子會相對移動很多。

換句話說，流體的定義特性是流體易于變形。流體沒有固定的形狀。任何液體，比如水，都是一個很好的例子，但是我們周圍的空氣也可以被視為流體。液體和固體之間的界限并不是涇渭分明的，在某些情況下，固體如果凍、干漆和瀝青會表現(xiàn)得像液體，反之亦然。

流體的一個重要特征是它們輸送"物質(zhì)"，這些"東西"可能是熱、污染物、病原體或其他液體。因此，流體力學(xué)的研究是理解我們生活的世界的基礎(chǔ)。例如，流體力學(xué)可以幫助我們模擬和預(yù)測太陽的熱量如何在世界各地傳播（想想氣候變化）。另一個例子是，流體力學(xué)在傳播呼吸系統(tǒng)疾病（如COVID-19）方面的應(yīng)用。

將流體力學(xué)應(yīng)用于COVID-19

研究表明，我們目前對呼吸系統(tǒng)疾病的傳播途徑的理解是有限的，而且是基于一個過于簡化的模型。流體力學(xué)和流行病學(xué)的最新發(fā)展表明，打噴嚏或咳嗽噴出的湍流氣流將病原體輸送到比預(yù)期更遠的地方。

當我們呼吸、咳嗽或打噴嚏時，噴出的"煙泡"或"煙羽"的特征對于理解液滴是如何運輸?shù)暮苤匾?/p>

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"噴氣"內(nèi)部的液滴會被與"噴氣"或"羽流"相關(guān)的復(fù)雜氣流模式及其與周圍空氣的相互作用所扭曲。這一過程可以將液滴分解成幾塊，然后從懸浮液中掉落，污染許多表面。當然，破碎過程也會產(chǎn)生比大顆粒運動更遠的小顆粒。

流場、溫度和濕度也會影響水滴的運動距離。這對世界衛(wèi)生組織制定的1-2米（3-6英尺）身體距離指南有一定影響。研究表明，這些液滴可以飛行7米（20英尺）。這還沒有考慮到由于建筑通風(fēng)系統(tǒng)的存在，微小的水滴可以被運輸?shù)礁h的地方。

在最近致世衛(wèi)組織的一封公開信中，200多名科學(xué)家指責(zé)世衛(wèi)組織低估了COVID-19通過空氣傳播的可能性。鑒于世界衛(wèi)生組織最近的聲明，這些指南可能會被修訂。

流體力學(xué)的原理已經(jīng)用于通風(fēng)設(shè)計和職業(yè)健康，這對流體力學(xué)和流行病學(xué)的新理解可能有助于改善建筑通風(fēng)系統(tǒng)。這些情況可能也會為政府政策提供參考，以減少未來COVID-19等大流行病的傳播。