人与自然 系列丛书-第261章
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海洋动物还能告诉我们些什么?这的确令人倍感兴趣。科学家正在进行各种研究,他们都同意这种观点:了解海洋动物,我们就能更好地了解我们自己!
章鱼
生活在水中的章鱼,长有8只长脚,活像8条带子,人们也叫它“人带鱼”。别看章鱼叫鱼,它其实不是鱼,而是一种贝类。
在章鱼的脚上,长有强有力的吸盘,靠吸盘来摄取食物。它们平时嗜好器皿,喜藏匿其中,吸附不出。人们利用它这个怪癖,得益不浅。
希腊的克里特岛,由于煤船的频繁往来装卸,海底堆积了厚厚一层煤。
渔民们常常捉来章鱼,拴在长绳子上丢进海里,让章鱼到海底去抓煤块,然后再把绳子拉上来,煤块也就捞上来了。
章鱼抓煤块靠的是脚上的吸盘,吸盘的构造和人们治病用的拔火罐相似。拔火罐里的燃烧物消耗了罐中的氧气,使罐内外产生了压力差,这就是拔火罐有吸力的原因。章鱼则是利用肌肉收缩排出吸盘内的水,造成吸盘的压力差而产生吸劲的。章鱼吸盘的吸附能力很强,有时甚至能吸住比自己体重大20倍的煤块。
据说,上世纪日本皇室一艘满载朝鲜贵重瓷器的货轮在日本海沉没,尽管知道沉船准确地点,但因潜水员下潜不了那么深,于是求助于章鱼。人们把章鱼系上细绳投入大海,沉至海底,章鱼便觅罐而卧。随后,人们拉起绳子,顽固的章鱼死死吸住器皿不放,于是一个个贵重瓷器被吸拉上来。
章鱼吸盘产生巨大吸力的道理,使研究人员极受启发,他们根据这个原理,制成了真空起重机。这种起重机用吸盘代替了普通起重机的吊钩,工作时像章鱼一样,把装有吸盘的吊臂对准起吊物的光滑部位,就能牢牢地抓住起吊物。用这种起重机,可吊起重30吨的水泥预制板。
在日常生活中,人们也利用了章鱼吸盘的原理。比如我们常见的“真空吸盘式”塑料挂衣钩,这种塑料吸盘只要往玻璃或平整的木板上一按,挤出盘内空气,就能牢牢地吸在上面,一个小小的衣钩可擎住一件大衣的重量呢!
鸟类的启示
自古与人类生活于同一天地的鸟类,是自然的产物。在亿万年的演化进程中,为适应自然界各种复杂的环境条件,鸟类形成特殊的生理构造和生活习性,这对人类的创造发明和科技发展有着启示作用。
鸟与飞机
约在公元1800年,气体动力学创始人之一的英国科学家凯利,曾深入地研究过飞行动物的形态,寻找最具流线型的结构。他模仿鸟翼设计了一种机翼曲线,与现代飞机机翼截面曲线几乎完全相同。法国生理学家马雷曾写过一本研究鸟类飞行的《动物的机器》的书,介绍了鸟的体重与翅膀负荷(即单位翅膀面积所负的重量)的知识。后来,俄国科学家茹可夫斯基在研究鸟类飞行的基础上,提出了航空动力学的理论,正是通过对鸟类的一系列的研究,终于找到了人类上天的关键所在。在人们模仿鸟类翅膀,采用大功率轻便发动机带动螺旋浆之后,美国莱特兄弟终于在1903年发明了飞机,实现了人类梦寐以求的飞上天空的愿望。
现代航空技术飞速发展,先进的飞机时速可达3700公里,但飞机的飞行本领有许多方面不及飞鸟。有一种“军舰鸟”,它的翅膀骨骼仅有100克重,而两翅展开却有两米多长,因此,它飞行时消耗的能量和动力非常少。比“军舰鸟”更节拾燃料”的是一种叫作金色鹬的小鸟,它从加拿大越海连续飞到南美洲,行程3900公里,而体重只减轻60克。现代航空技术若能赶上这种效率,那么一架轻型飞机飞行30公里,只需耗用0。5升汽油,仅相当于目前用量的1/9。
在西印度洋群岛上的蜂鸟,身长不过5厘米左右。就是这种小鸟,竟会做现有的任何飞机都做不到的各种机动灵活的飞行:向上高飞升至2000米的高空接着垂直下降,陡然起飞,掉头飞行,向后退着飞以及悬停空中等。如果一旦把它的飞行奥秘破译出来,对改善飞机性能将有宝贵的借鉴作用。
鸟类的飞行,还有其他许多优异特性是现代化飞机所不具备的。可以乐观地预测,继续深入地研究鸟的飞行并从中得到有益的启示,一定可以进一步改进现有飞机的性能,给未来新型飞机的设计增添异彩。
鸟与电子眼
科学家在研究中发现,许多鸟类都有高度敏锐的视觉,对运动物体简直是“明察秋毫”。如鸽子,它能在人眼视力所不及的距离上发现飞翔的老鹰。
科学家根据鸽眼机能原理制成的“鸽眼电子模型”,将可改进图像识别系统的性能。利用鸽眼发现定向运动物体的性质而改进的雷达系统,可设置在机场边缘和国境线上,它只能发现飞进来的敌方飞机和导弹,对飞出去的则不起反应。这样,便提高了发现目标的选择性和准确度。电子鸽眼还可用在计算机系统中,可自动消去与解题无关的那些数据。
鹰眼的敏锐度在鸟类中名列前茅,它比人眼敏锐1~2倍,而且视野非常开阔。展翅翱翔于两三千米高空的雄鹰,一下子便能发现地面上的小兔子和老鼠;而在高空飞行的飞行员用肉眼是很难发现和识别地面目标的。科学家正根据鹰眼的构造原理,研制类似鹰眼的搜索观测系统,即电子鹰眼。这项技术不仅能使飞行员的视野和视敏度得以扩大,还将会提高地质勘探、海洋救生、遥感探测等方面的工作效率,同时也可用来控制远程激光制导武器的发射。如果能制出具有“鹰眼系统”的导弹,它就能像鹰一样自动寻找和识别目标,并自动跟踪目标直至攻击成功。
鸟与天文罗盘
许多鸟类以及一些昆虫,具有利用天空偏振光来导航的本领,即使飞行几千公里,仍能准确无误地到达目的地或回巢。原来,这些鸟类感觉细胞的感光部分,使它们能够感觉天空偏振光的偏振面,因而也就可以定方向了。
人们由此得到启示,制成了用于航空和航海的“偏振光天文罗盘”。这种偏振光罗盘的优越之处在于,即使乌云遮日,或者在太阳处于地平线以下时,仍然可以利用天空偏振定向。在不能使用磁罗盘的高纬度的地区,就更显出这种偏振光罗盘的好处。
科学技术的发展是没有止境的。鸟类的特殊本领正在为科学家所不断认识、模仿、借鉴,从而造福于人类。
鸟与戈
大家对电视或电影中的古战争场面比较熟悉吧!万马奔腾,狼烟滚滚,士兵们高举戈矛,奋声呐喊,跟随主将冲突。
戈是古代战争中一种非常重要的武器,也是最早的进攻性武器。可是,你大概不会想到,戈是我们聪明的祖先受到鸟嘴和兽角的启发制造出来的。
啄木鸟尖尖的长嘴巴是那样的锋利,可以啄穿树木,秃鹰铁钩子一样的嘴巴可以致敌人于死地,犀牛的独角让兽中之王感到害怕,斗鸡在战斗中将对手啄得鲜血淋漓,鸟嘴和兽角保护了它们自身,是它们生存的必不可少的工具。
在石器时代,我们的祖先过着群居生活,靠打猎为生。刚开始的时候,他们围住野兽,用石块和木棒攻击野兽。但是,如果遇到巨大和凶猛的野兽,石块和木棒往往不能制服它们。祖先们发现,禽兽们常用嘴、角进行攻击和防御,因而受到启发,开始将兽角绑在木棒上,制成兵器,这就是戈的雏形。
后来,他们又用石头做成禽兽嘴或角的样子来制造戈。原始的戈虽然很粗糙,使用也不方便,但却体现了兵器制造较为先进的仿生工艺,是中国古代人的一大贡献。
兽类骨胳的启示
兽类在长期进化中,形成了适合生存环境的种种形态,而保持这种形态的骨骼系统在强度、硬度和稳定性等方面是很完美的。中国的古建筑人字形屋盖与兽类的脊柱有点相像;房屋的大梁好像牛、马的背椎骨;椽子(桁桷)好像牛、马的肋骨。
现代建筑普遍采用的“钢筋混凝土”结构,其中钢筋在建筑物中的作用,跟骨骼在动物身体中的作用一样。
艾菲尔铁塔是一座耸立在巴黎市中心的高达300多米的金属塔,它是法国著名工程师艾菲尔在1889年为巴黎博览会设计的,这座宏伟的铁塔是当时世界上最高的建筑,也是巴黎的象征。但其结构是艾菲尔不自觉地模拟和重复了灵长类小腿骨(胫骨)的结构,两者的表面角度完全相符。
古往今来,人类建造了无数桥梁,但细细分析,四足着地的兽类,前后肢好像一座桥的桥墩,脊椎骨又恰似桥身。有些生活习性特殊的动物,如跳鼠,后肢特别长,它靠后肢跳跃和站立,整个身体的结构就跟单桥墩的悬臂桥相像。而吊桥跟终年在树上悬挂生活的树懒样子一样。
动物前爪的启示
二趾树懒的两只弯长利爪能牢牢地钩住树枝倒挂身体,不仅睡觉时不会坠落,就是它死后也还牢牢地挂在树上,主要原因就是它能依靠自身的重力使弯爪越钩越紧。这种结构为设计起重机挂钩提供了很好的模型,具有科学的力学原理。
食蚁兽的前爪可以轻易地刨开坚硬的地面,模仿食蚁兽的前爪制造出一种轻便的耕作机,肯定会大受农民的欢迎。犰狳、穿山甲、鼹鼠都是打洞的好手,根据它们的打洞方式去设计制造新型打洞机械,人们开掘隧道、采矿、挖煤将变得轻而易举。河狸是兽中的筑坝能手、“水利专家”,其效率和精巧程度令人叹为观止,值得人们借鉴。
昆虫隐身术的启示
昆虫的隐身术是相当高明的。一只蝴蝶落到花朵上,看上去好像是为花朵增加了一个花瓣;酸苹果树上的蜘蛛从不结网,只是静静地躲在花上,变成跟花一样的颜色,轻而易举地捕捉前来栖息的幼虫。
在军事技术当中,也有类似的隐身技术。像侦察中的化装术和通讯中的干扰术,飞机和导弹的隐身术等,都是隐身技术。不过,这里的“隐”字,不是对眼睛说的,而是对雷达、红外电磁波和声波等探测系统说的。目前,军用飞行器的主要威胁是雷达和红外探测器。
用什么办法对付这种威胁呢?科学家们经过刻苦地研究,隐形材料应运而生了。隐形材料是指那些既不反射雷达波,又能够起到隐形效果的电磁波吸收材料。它是用铁氧体和绝缘体烧结成的一种复合材料。这种材料是由很小的颗粒状物体构成的。电磁波碰到它以后,就在小颗粒之间形成多次不规则的反射,转化成热能被吸收了。这样,雷达就收不到反射波,也就发现不了飞行器。
到本世纪80年代初,神秘的飞行器隐身技术有了新的突破。它跟高能激光武器和巡航导弹列为军事科学技术上的三大革新。美国计划投入使用的B—LB战略轰炸机,就用上了一些重要的隐身技术。其雷达反射截面不到1平方米,是B-52型轰炸机的1%。这种飞机将取代目前的B—52战略轰炸机。
1983年底,日本防卫厅宣布,它跟美国国防部合作研制出了一种雷达发现不了的新导弹。这种新导弹上面涂有含有特殊合金的铁酸盐涂料,它可把雷达的电磁波迅速转化成热能。
目前,除了先进技术轰炸机正在试飞行外,实用的隐身巡航导弹、隐身飞机�