近日北方楊絮肆虐，雖然現在已經沒那麼
肆了，我這個熱點也已經追不上了，但我相信大家被漫天楊絮虐的場景還歷歷在目吧！
生活在楊絮中的我們
人人都變成了遺落民間的B-box選手，我的鼻孔也長期充斥著白色毛毛，每天都得給亞清解釋那是楊絮而不是衰老的鼻毛。我踏馬就不明白了，楊絮是長眼睛還是裝雷達了，不然為啥總是能精準地飛進人的鼻孔和嘴裡？？
這主要原因是楊樹實在太多了。楊樹又綠化又好養，樹幹還直，能用於建築、製造行業，因此除成都外，全國很多城市都會種楊樹。當空氣中達到了106朵/m³的楊絮密度時，你1cm³的鼻孔怎麼著也能分到1朵...
次要原因是鼻子和嘴巴都是對外界連通的。正如蒼蠅不叮無縫的蛋，楊絮也不鑽沒有孔的人。但研究表明，有些人連楊絮毛毛都沒見過，而有些人鼻孔往哪長，楊絮就衝哪鑽，站大街上吃個棉花糖能越吃越多。
本質上講，楊絮進入口鼻問題可以抽象為一個輕質蓬鬆小顆粒在粘性流體中的圓管非穩態流動。本文中，我們在第一部分對問題進行了系統的建模分析，在第二部分以本人的人肉實驗親自測試了吸楊絮的效果，進而給出了科學的解決方案！
一、楊絮入鼻的流體力學分析
人走路的時候一般不張嘴，所以楊絮進嘴的概率其實不大。只有在聊天、倒吸一口涼氣、公開練習說唱、在大街上吃火鍋等情況下才容易發生楊絮進嘴的尷尬場面，這並不具備普適性。
相比之下，楊絮順著呼吸時溜進鼻孔裡就極其頻繁！因此下面我們以鼻孔作為主要研究對象，系統地為大家解析楊絮入鼻的影響因素。
鼻孔吸入楊絮的過程可以用經典的伯努利方程來定性描述。
考慮到人的鼻孔裡面難免有鼻毛、鼻屎等，不能看作光滑的圓形管道。 因此實際計算時，要在伯努利方程右端加上鼻毛鼻屎造成的沿程阻力項
鼻毛、鼻屎等給楊絮帶來的阻力前人已經研究得比較透徹，由範寧公式給出
式中λ與ζ為無量綱係數，λ稱為鼻孔摩擦係數，ζ稱為鼻毛鼻屎摩擦係數。它們和鼻孔內氣體流動的狀態、鼻毛的密度、鼻屎的飽滿度息息相關，下面試圖計算
λ與ζ。正常人在呼吸時，鼻腔內的氣體流速分佈模擬圖大概是這樣[1]
鼻腔不同剖面上的速度分佈圖
由上圖知，人吸氣時的鼻孔氣體流速u在3 m/s以下。人鼻孔直徑d約為8mm，算出雷諾數約為
這說明人體鼻腔內的流動是平靜的層流，但也有向劇烈的湍流過渡的趨勢。因此，平靜呼吸時的鼻孔摩擦係數可參考層流阻力的一次方定律，約為0.04
ζ的計算較為困難，因為鼻毛和鼻屎容易擾亂楊絮的路徑，大坨鼻屎的後方甚至會形成氣流漩渦。下圖是擁有一大一小兩坨鼻屎的鼻孔吸氣時的模擬效果，可以看顯著的漩渦
此時的鼻毛鼻屎摩擦係數只能勉強查查Moody摩擦係數圖，由於涉及對鼻屎粗糙度的測量，此處不再贅述。有興趣的讀者可以自行挖鼻屎查圖。
你看上面這些方程它又長又寬，仔細分析方程我們會發現，最核心決定了楊絮入鼻的因素其實有三個：
1、鼻孔直徑d
2、肺部吸力u
3、鼻子長短l
這下問題就大大簡化了，我們可以依次對這三個方面展開一些慘無人道的實驗探究，從而得到三個因素對楊絮入鼻問題的影響大小，最終提出一套最優質的吸氣方法！
二、減少楊絮入鼻的實驗探究
這個實驗方案非常簡單，無非就是控制變量在不同條件下吸楊絮。
第一步應該先捕獲楊絮。我們將實習生徐健美趕到室外告訴她收不到楊絮就開除她後，半小時即可集齊楊絮。她在收集過程中還看到楊絮落在狗尾巴上，這就是傳說中的
採集來的楊絮直徑大小不一，服從正態分佈。為了實驗的嚴謹性，我們從中從中挑選出
樣貌白皙、氣質出眾、能夠成功進入鼻孔的小直徑楊絮，完成樣本蒐集。
鑑於實驗條件較為粗糙，品質不佳的楊絮和品質不佳的鼻孔都會造成實驗誤差，我們決定將實驗建立在兩條理想假設之上：
1、理想楊絮假設： 楊絮為輕質蓬鬆的小顆粒，先進入鼻孔的楊絮不會對後續楊絮進入造成任何影響
2、理想鼻孔假設：我的鼻孔是一個內部光滑無鼻毛無鼻屎的圓柱形理想鼻孔
我們定義畢導在25℃、一個標準大氣壓下正常呼吸時的楊絮吸入量為1畢鼻（1bb），進而展開具體的實驗探究。
【實驗一】鼻孔直徑對楊絮吸入量的影響
【實驗方案】從鼻孔正上方落下等量楊絮，控制吸氣量不變，調節鼻孔直徑，統計吸入的楊絮數量
注：起初我們試圖尋找三名擁有不同鼻孔直徑的志願者共同完成此項實驗，但因為不同的人吸力不一，且周圍的人都拒絕了我測量他們鼻孔直徑的要求，此實驗只能由我一人完成。
實驗開始前，首先進行簡單的鼻孔擴縮訓練，確保自己夠靈活控制鼻孔直徑
仔細看，我鼻孔收縮了16回後還冒出了一個鼻涕泡
隨後選取3種不同直徑狀態，用遊標卡尺量出鼻孔直徑
接著二話不說就是吸！我們拋出事先準備好的一杯楊絮，保持鼻孔正常直徑大小，平靜地呼吸！
AMAZING！正常呼吸情況下，楊絮可以輕盈地飄入我的鼻孔，甚至已經垂落的楊絮都會被重新吸附回來。
下面我將鼻孔裡的楊絮掏出，並由徐健美統計楊絮的坨數。因為我的鼻孔是理想鼻孔，所以我們不考慮掏出鼻屎的可能性，也不展示掏出的過程
反正大概是這樣
總之，正常情況下我掏出了4朵楊絮，即1畢鼻=4朵楊絮。
隨後將鼻孔擴張至10.01 mm左右，重複實驗，這次平平無奇地吸入了3朵楊絮。
最後，將鼻孔擴張至極限狀態，是的沒錯，一個畢導的鼻孔直徑竟然高達12.63mm，只需要3億個鼻孔即可環繞地球一圈！重複實驗
AMAZING！這次居然只吸入了2朵楊絮！健美甚至還能餘裕滿滿地接住掉落的楊絮！不過這三次還真是完美地呈現了等差遞減的狀態啊！
【實驗結論】鼻孔越大，吸入的楊絮越少。
其實這個現象很好解釋。理想一維圓柱穩態層流鼻孔的氣體流速分佈為
在徑向積分即可求出鼻孔內的吸氣量，遵循Hagen-Poisenille方程
人在平靜呼吸時，肺部體積擴張的速率是一定的，因此吸氣速率Q為一定值。此時平均流速極其簡單
因此，吸力量一定時，氣體的平均流速和鼻孔半徑的平方成反比。鼻孔大了，流速低了，能吸到周圍空氣的範圍就會變小，吸入的楊絮自然也就減少了。由此我們可以得到
大鼻孔吸楊絮定理：鼻孔的直徑越大，氣體流速越小，吸入的楊絮量就越少。
所以我建議大家平時多用大拇指挖鼻孔。
引申極限思考：當你的鼻孔擴張為一個半無限大鼻孔，你甚至不需要考慮楊絮入鼻的困擾了，因為你的鼻孔就是全世界，楊絮甚至可以生根發芽，長成楊樹；除此之外，單根楊絮纖維的直徑約0.01 mm，如果你能把鼻子直徑縮得比這個數還小，也能直接過濾楊絮。
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【實驗二】肺部吸力對楊絮吸入量的影響
【實驗方案】從鼻孔正上方落下等量楊絮，保持鼻孔直徑不變，採用不同大小的肺部吸力進行吸氣，統計吸入的楊絮數量
正常吸力實驗我們沿用【實驗一】中的標準數據，1畢鼻是4朵。接下來我們進行超強吸力的實驗。
這次我要賭上男人的尊嚴，拿出高中男生測試肺活量互相攀比的勁兒，奮力吸氣，以滿臉通紅眼睛瞪得像銅鈴為宜
我特麼都快抽抽過去了！但是AAAAAMAZING！因為我奮力一吸居然把所有飄落的楊絮都踏馬吸進來了！連已經掉到下巴的都吸回來了！統計了一下總數，竟然到達了驚人了16朵！
休息五分鐘，待缺氧的大腦完全清醒後我將2次實驗數據進行對比
【實驗結論】肺部吸力越大的人吸的楊絮越多。
你可能會說這個結論你不用腦子都能想到。但沒辦法，做科研發文章難免要湊數據量，大家應該都能理解。根據實驗結論我們有理由猜測，肺活量大的人(如游泳運動員和嗩吶演奏家)吸入了這個世界絕大部分的楊絮，建議大家少游泳、少吹嗩吶。
【實驗三】鼻子長短對楊絮吸入量的影響
【實驗方案】從鼻孔正上方落下等量楊絮，採用不同長度的鼻子進行吸氣，統計吸入的楊絮數量
鼻子長短意味著鼻孔沿程阻力的不同。有人就會問了，你都假設鼻孔光滑無鼻毛鼻屎了，為啥還有阻力呢？假設固然重要，但它也必須經受現實問題的修正。你的鼻子是一個堂堂正正、有血有肉有鼻屎 的鼻子，有阻力非常正常。
將鼻子變短的方法非常簡單，那就是
在豬鼻子的上方拋出楊絮，吸氣！
這次藕斷絲連地一共吸入了三朵。實驗進行到這裡，我已經分不清楚什麼是我的鼻毛，什麼是楊絮了，每次即便掏出所有鼻毛，我也覺得鼻子裡充滿楊絮。
那麼如何將鼻子變長呢？我們給鼻子外接了吸管，構建出增長10 cm的人工鼻，進行長鼻吸入實驗。理論上講，由於路程變長沿程阻力也將會增大，氣體流動困難，吸入楊絮應當會變少。
這特麼！！！楊絮瞬間鑽入吸管直接進入我的鼻孔裡了啊！整整吸進去9朵！這踏馬變少了個屁啊！但實驗結果是不會錯的，我們的理論分析宣告失敗。
我反思了一下，主要是因為吸管內壁光滑，沒增加什麼阻力，反而對氣流有匯聚作用，導致我吸入了前所未有的楊絮量...如果我往鼻子裡插一根粗糙的管子比如蛋卷的話，相信吸入量一定會少很多...
【實驗結論】從理論上講鼻子越長的人吸的楊絮越少，但本次實驗結果和理論出現了一定偏差。個人認為主要是實驗對象的材質及摩擦係數造成的影響。我們期待本文的工作未來能激發更多科研人員進行深入的研究，總結出更為準確精煉的結論。
綜上所述，要想不吸入楊絮，應當擴大鼻孔直徑、縮短鼻孔長度、輕輕地吸。
海賊王路飛就深諳此道
因此我們在海賊王的劇情中，從來沒有看到路飛被楊絮問題困擾過，這就是科學的力量。
展望思考
實驗探究過後我還有一個奇怪的思考。我們在小學二年級的時候學過，流體的流動狀態有層流和湍流。
舉個例子，當我們擰水龍頭的時候，慢慢擰的話水會平穩下流，這屬於層流；而當開到最大的時候，可以看到水流紊亂急速噴出，這就是湍流。
但我們在小學三年級的時候也學過，流體的雷諾數<2000時為層流，雷諾數>4000時為湍流。前面我們算了，正常人的鼻孔裡是層流。但雷諾數和直徑、流速都相關，如果改變鼻孔大小，鼻子可能會由層流向湍流轉化！
式中空氣密度ρ=1.29kg/m3，黏性係數µ=17.9x10^-6Pa•s。人在平靜狀態下每次呼吸大約4秒，吸氣量約500ml，因此Q=1.25x10^-4 m3/s。考慮到一般人都有倆鼻孔，實際計算時Q要再減半。
令Re>4000，求得d<4.5 mm。
因此，當鼻孔直徑d<4.5 mm時，你就會擁有一個湍流鼻！
湍流是極其複雜的問題！在湍流鼻的情況下，即使你正常呼吸，你的鼻子裡氣體運動也十分劇烈！此時我們前面的一切理論都會失效，鼻孔摩擦係數λ的計算方程會變得十分複雜。
比如鼻屎較多的粗糙湍流鼻孔可能遵循
這種複雜隨機的物理過程會讓鼻孔周圍形成強烈的漩渦，對楊絮的流動產生巨大的影響，此時物理定律再也無法阻止你吸入楊絮。比如下面就是一個湍流鼻，一看就很難受
著名物理學家海森堡臨終前說：“如果我見到上帝，我會帶著相對論和湍流兩個問題去問他。但我相信第一個問題上帝知道答案。”
所以你問我湍流鼻有什麼用，當然是牛逼啊！大家都是層流鼻，就你鼻孔直徑小，擁有獨一無二的湍流鼻，這難道不是一件值得驕傲的事情嗎！
結語
本文針對最近滿城楊絮飛的神奇景象與困擾大家已久的楊絮鑽鼻問題進行了絮謀已久的充分探究，最後總結出當採用盡力擴大鼻孔縮短鼻長輕輕地呼吸這一豬式呼吸法，推薦給大家
當我興致勃勃地將這個結論傳授給周圍的人後，健美突然提出了一個疑問
為什麼我們不直接戴口罩呢？
我選擇將其開除。
參考文獻
1、Ishikawa S, Nakayama T, Watanabe M, et al. Visualization of flow resistance in physiological nasal respiration: analysis of velocity and vorticities using numerical simulation[J]. Archives of Otolaryngology–Head & Neck Surgery, 2006, 132(11): 1203-1209.
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3、Thompson A E. Nasal air flow during normal speech production[J]. 1978.
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