Une théorie physique unique permet de décrire comment se meuvent les divers types d’animaux, de l’insecte qui vole au poisson. Selon les scientifiques de la Duke University’s Pratt School of Engineering et de la Pennsylvania State University, qui ont mené les recherches, leur théorie, dénommée «théorie constructale», permet d’expliquer les caractéristiques basiques de la locomotion animale. Elle contredit la notion selon laquelle des différences fondamentales entre des formes apparemment non reliées, existent. Les résultats procurent de surcroît, selon les chercheurs, une explication des similitudes universelles des caractères fonctionnels chez les animaux, lesquelles ont longtemps intrigué les scientifiques.

La locomotion animale ne serait pas différente des autres flux. Tout d’abord proposée en 1996, la loi constructale émerge du principe basique selon lequel les systèmes de flux évoluent de telle sorte à optimiser le flux de matière, à minimiser les imperfections, par exemple l’énergie gaspillée par la friction ou d’autres formes de résistance. D’où la perte d’une quantité minimale d’énergie utile. La théorie s’applique virtuellement à tout ce qui se meut, aussi bien aux courants des rivières, aux flux du trafic qu'à la locomotion animale. Dans ce dernier cas, cela signifie que les animaux se meuvent de façon à voyager sur la plus grande distance en dépensant la plus faible quantité d’énergie. Il est autrement dit possible d’expliquer, à l’aide de la physique simple, sur la seule base de la gravité, de la densité et de la masse, de nombreux aspects de la nage, de la course et du vol, indique James Marden, professeur de biologie à la Penn State University. Ainsi, la cadence de course du vertébré porte la même relation à la masse de l’animal que le rythme de nage en ce qui concerne le poisson. De manière similaire, la vitesse des coureurs concorde avec les principes de la vitesse des oiseaux en vol. La force générée par les muscles des animaux qui courent, nagent ou volent, s’accorde à une valeur universelle dépendant seulement de la masse musculaire, précise Marden. L’explication de cette concordance demeure un mystère.