尽管目前已拥有大量知识并有许多科学家从事动物导航及生物节律科学的研究，但对这两门学科涉及的一些基本问题仍未找到答案。动物导航所提出的几种模式都有关“钟”的概念，这表明动物导航与生物节律之间有一种相互作用，在本模式中这两方面的问题主要是由同一物理机制联系起来的。

动物利用惯性导航的概念并不新鲜。早期的倡导者有达尔文 · 伊辛（Ising）、伊格勒（yeagley）、巴洛（Barlow）等人，本模式除了用于上述这些较早期模式的概念外，对生物体如何利用生物惯性传感器获得时空信息提了一些全新的见解。

惯性论

傅科摆之类的惯性装置对每一纬度来说有它的振荡面旋转的特殊周期。在两极，这个周期等于真正恒定日（23小时56分4.0996秒）的时间，而在赤道上则是不限定的，因为在北半球上的旋转从南半球来看具有相反的意义。这躭可清楚地看出，至少在理论上可用傅科摆、计时器及某种简单的两项原则或符号来探测纬度是在北半球还是在南半球。

测量经度的惯性装置是没有的。根据这一问题的几何性质，只有经度的变化才能从一条任意的子午线，用旋转着的陀螺、计时器再加上两项原则或简单的符号来决定经度是东向还是西向的变化。测量是这样进行的：除了两极之外，在地球上任何地方的一只旋转着的陀螺，即使是在理想的条件下，由于“入睡”（旋转轴与垂直的或当地方向的重力成一直线）的矛盾倾向以及角动量的守恒作用，不售地球的转动也会使旋转轴继续指向空间的同一方向；结果某一给定的旋转着的陀螺被旋转着的地球（切向速度）带动时，也会以相应于陀螺的运动速度的某种频率进动；如果除了地球的切向速度之外，陀螺也会被某种其它速度向西或向东带动，这样进动频率将会被声学及光学的著名的多普勒效应的机械模拟作用所改变。

已证明一只原地不动旋转着的陀螺，由于地球的旋转会以某种频率进动。如果一只非惯性的振荡器（生物体神经细胞的或化学的）模仿这种频率，则这只振荡器的频率可用来检测惯性振荡器的变化，并指出在经度上的位移，而陀螺的静止例子的频率与两种类型的振荡器等同，这是一种确当的时间基础或时钟基准频率，为测定与地球的旋转相关的、和生物有利害关系的一些事件的时间很有用。对跟踪经度的位移来说只需对频率变动进行简单积分。下面我们将看到要达到这一点是出奇地轻而易举。

频率的比较通常是以‘节拍’法或干涉法来进行的。如果一只惯性振荡器及一只非惯性振荡器调整到在静止条件下的同一频率，然后以某一速度向东或向西位移，则机械性的多普勒频率各别地移动到由惯性振荡器所经受到的较低或较高频率，从而使它和神经细胞的或化学的非惯性振荡器一起打节拍，而且拍频的最大或最小幅度，不管位移的速度如何会沿着纬度的任何一条平行线在几乎是等距离的点上发生，那么如果假定简单数学的线性，则计算节拍就相当于计算距离的单位，这样就不难看出速度积分的这种过程就简化成如同数脚步一样简单。

磁 性

长时期来的报道是相互矛盾的，现在已有确切证据证明与地磁场的强度相似的或甚至更弱一些的磁场会和有生命的有机体相互起作用，所形成的这种图像表示出有两种不同的检测法：一种是极向的，另一种是轴向的◆极向这种形式可以追踪到布莱克莫尔（Blackmore）所描述的磁铁石晶体的范畴（或类似的磁性化合物）；轴向的形式在当时还没有公认的解释，但是从惯性模式这一方面来说，提供了旋转着的陀螺作为重力 - 惯性的传感器而存在的最强有力的证据，以致由于旋转蕃的陀螺的实际性质（分子内部的回旋器或振荡器）被磁场所扰乱。

林道尔（Lindauer）和马丁（Martin）对蜜蜂实验结果在下面所作的解释提供了上述这个论点的一个戏剧性的例证，他们以令人难以置信的耐力和准确性测定了蜜蜂的几百万次的舞蹈动作后发现蜜蜂犯了错误。事实上蜜蜂从来犯什么错误，错误是由于人们主观期待蜜蜂该有怎么样的行为而造成的，人们观察这种舞蹈动作的这种模式预测蜜蜂，在它们的蜂窝受磁力的屏蔽或者地磁场由于使用了探向线圈而受到补偿时，会有怎么样的确当结果所造成的。

我们将指出在地心吸力及地磁场的联合作用下，蜜蜂的舞蹈动作受到磁性的拉莫尔（Larmor）进动的干扰，这就如同用一只带电的旋转着的陀螺来检测垂直仪的方向，而且由于这个原因也就是检测“纯粹的”机械运动。林道尔及马丁对结果所作的结论表示出下列两点：

（1）当蜜蜂的舞蹈动作的矢量方向是沿着磁场的话，磁场并不会导致什么错误。惯性论认为这种情况之所以发生是因为陀螺沿着磁场周围的电磁分力是“入睡”了，同时拉莫尔（Larmor）进动是零，而且机械进动（重力 - 惯性的）表示出“纯粹”无误的结果，而且与人们预期的结果完全一致。

（2）当舞蹈动作的矢量垂直于地磁场时，误差最大。惯性论又认为两个矢量的和（进动的机械运动的速度及磁力角速度）表示出正好当两个矢量垂直时，矢量与这两种分力的任何一个分力的方向最不可能形成直线，也就是误差最大。

实验证据

多年来积累了大量有关动物导航系统的惯性性质，可是不适合于“正统派思想的数据很容易被打入冷宫”，这一点部分地说明了为什么艾布尔（Able）说这个题材的研究是一团糟。事实上确是如此，由于缺乏一个综合性的模式所以不能把庞大的越来越多的一大堆数据整理出头绪来。

除了已经讲过的关于磁性检测器的轴向形式的例子外，发表的“关于月球对昼间活动的几种动物的定向、定时方面的影响”的几篇论文是惯性导航的最强有力的证据。根据一致公认的物理科学的框架，月球对地球及它的地面上的居民只有两种类型的影响，一种是惯性 - 重力方面的（机械力；其最佳例子：潮汐），另一种是电磁方面的，而电磁的影响又可分为光学方面的（通过视觉系统对月光作出直接反应；其中有文学上最为寓于诗意的及浪漫色彩的影响）及电磁方面的（非视觉的）。尽管月球的电磁影响确实存在，而且已被测量出来，但其强度及频率比起太阳的同样性质的影响来说，其调节作用或比例是微小的。由于这个原因月球对生物体的周期性影响就不大可能由电磁符号来驱动或使之同步。从另一方面来说，机械影响在月球占统治地位而太阳的作用较少的那些地方，上述这种情况就会逆转过来。总之，当一种生物体显示出月球的周期性或频率，并可排除视觉方面的因素时，就要推测一下机械效应如何，而当一种周期性变动包含太阳频率的成分时则需检查一下电磁效应。化学及内分泌方面的事实指出了重力及定时之间的关系，这是一种令人感到好奇的启示。这一事实说明：传递植物的重力反应的激素、杂咄长素以及与脊椎动物的松果腺的生理节奏有关的激素，即褪黑激素，属于具有羟色胺及色氨酸的吲哚类的同类化学品。

结 论

有证据证明动物的迁移路线是根据遗传性来编码的，上面刚才描述的惯性导航的方法可把经度、纬度简化成时间上的差别或数脚步。这样，编码就显得十分简单了。因为迁移路线的坐标就可从完全以时向为单位三组数字（日期；经度及纬度）中得出。在一些早期的有文化国家里，计数是用系在绳子上的珠子来进行的，而在我们今天的文明国家里是通过几种不同的物理方式来编码的一连串数据来储存和处理信息，因此任何人也不会对把遗传的“绳子”作为计数器而感到惊奇，当迁移的那种动物扩大它们的活动范围，这样它们的原先老路上增加了新路，好比在确定路线的基因上增加或拼接新的部分。

对惯性导航概念的最为强有力的及最早的对抗者之一就是马修斯（Matthews）。追随他的托他人几乎都是如出一辙地重复他的错误。这一点可特别清楚地在他著的本书“鸟的迁移”其中谈到互补加速度时看到。马修斯认为互补加速度只能提供一个坐标，不能提供整个信息的图表所必需的双坐标网。奇怪得很这一惯性模式和马修斯的“全太阳模式”以及他对天文网络的概念十分相似。马修斯的太阳模式是昼间天体导航法的翻版，而通过只有在本世纪才被爱因斯坦的相对论所认识、到的途径，这一模式与上述这种形式的惯性导航的关系有着深远的意义。当所有物理学的定律是根据指向星球的望远镜的轴及指向同样星球的陀螺仪的旋转轴所形成的坐标轴来制定时，则所有这些定律都具有同样的形式。如果这一点已在19世纪后期被认识到的话，则迈克尔森（Michaelson）及奠利（Morley）的实验就会是多余的了。因为本来就该认识到一种光学（电磁）的实验不能消除牛顿力学的局限性，因为这种局限性使我们不能绝对速度。

马修斯对简单的导航系统的信仰以及他的清晰的论点，即“时间是经度，经度是时间”是他的功劳。这一模式增加了内容：即纬度也是时间，而且两者都能以惯性法来下定义。

导航及定时的惯性形式利用了十分基本的物理学上的机理，生物体在最早的进化阶段就利用了这一机理。古代原始的简单物种以其几乎是难以令人置信的导航性能使我们感到惊奇也是由于这一原因。

[Speculations in Science and Technology，第12卷No. 3]