【簡介:】1.蒼蠅,是細菌的傳播者,誰都討厭它??墒巧n蠅的楫翅(又叫平衡棒)是“天然導航儀”,人們模仿它制成了“振動陀螺儀”。這種儀器目前已經(jīng)應用在火箭和高速飛機上,實現(xiàn)了自動駕駛。蒼
1.蒼蠅,是細菌的傳播者,誰都討厭它。可是蒼蠅的楫翅(又叫平衡棒)是“天然導航儀”,人們模仿它制成了“振動陀螺儀”。這種儀器目前已經(jīng)應用在火箭和高速飛機上,實現(xiàn)了自動駕駛。蒼蠅的眼睛是一種“復眼”,由30O0多只小眼組成,人們模仿它制成了“蠅眼透鏡”。“蠅眼透鏡”是用幾百或者幾千塊小透鏡整齊排列組合而成的,用它作鏡頭可以制成“蠅眼照相機”,一次就能照出千百張相同的相片。這種照相機已經(jīng)用于印刷制版和大量復制電子計算機的微小電路,大大提高了工效和質量?!跋壯弁哥R”是一種新型光學元件,它的用途很多。
2 魚兒在水中有自由來去的本領,人們就模仿魚類的形體造船,以木槳仿鰭。相傳早在大禹時期,我國古代勞動人民觀察魚在水中用尾巴的搖擺而游動、轉彎,他們就在船尾上架置木槳。通過反復的觀察、模仿和實踐,逐漸改成櫓和舵,增加了船的動力,掌握了使船轉彎的手段。這樣,即使在波濤滾滾的江河中,人們也能讓船只航行自如。
3 鳥兒展翅可在空中自由飛翔。據(jù)《韓非子》記載魯班用竹木作鳥“成而飛之,三日不下”。然而人們更希望仿制鳥兒的雙翅使自己也飛翔在空中。早在四百多年前,意大利人利奧那多·達·芬奇和他的助手對鳥類進行仔細的解剖,研究鳥的身體結構并認真觀察鳥類的飛行。設計和制造了一架撲翼機,這是世界上第一架人造飛行器。
4 生物在漫長的年代里就是生活在被聲音包圍的自然界中,它們利用聲音尋食,逃避敵害和求偶繁殖。因此,聲音是生物賴以生存的一種重要信息。意大利人斯帕蘭贊尼很早以前就發(fā)現(xiàn)蝙蝠能在完全黑暗中任意飛行,既能躲避障礙物也能捕食在飛行中的昆蟲,但是堵塞蝙蝠的雙耳后,它們在黑暗中就寸步難行了。面對這些事實,帕蘭贊尼提出了一個使人們難以接受的結論:蝙蝠能用耳朵“看東西”。第一次世界大戰(zhàn)結束后,1920年哈臺認為蝙蝠發(fā)出聲音信號的頻率超出人耳的聽覺范圍。并提出蝙蝠對目標的定位方法與第一次世界大戰(zhàn)時郎之萬發(fā)明的用超聲波回波定位的方法相同。遺憾的是,哈臺的提示并未引起人們的重視,而工程師們對于蝙蝠具有“回聲定位”的技術是難以相信的。直到1983年采用了電子測量器,才完完全全證實蝙蝠就是以發(fā)出超聲波來定位的。但是這對于早期雷達和聲納的發(fā)明已經(jīng)不能有所幫助了。
5 在利奧那多·達·芬奇研究鳥類飛行造出第一個飛行器400年之后,人們經(jīng)過長期反復的實踐,終于在1903年發(fā)明了飛機,使人類實現(xiàn)了飛上天空的夢想。由于不斷改進,30年后人們的飛機不論在速度、高度和飛行距離上都超過了鳥類,顯示了人類的智慧和才能。但是在繼續(xù)研制飛行更快更高的飛機時,設計師又碰到了一個難題,就是氣體動力學中的顫振現(xiàn)象。當飛機飛行時,機翼發(fā)生有害的振動,飛行越快,機翼的顫振越強烈,甚至使機翼折斷,造成飛機墜落,許多試飛的飛行員因而喪生。飛機設計師們?yōu)榇嘶ㄙM了巨大的精力研究消除有害的顫振現(xiàn)象,經(jīng)過長時間的努力才找到解決這一難題的方法。就在機翼前緣的遠端上安放一個加重裝置,這樣就把有害的振動消除了??墒牵ハx早在三億年以前就飛翔在空中了,它們也毫不例外地受到顫振的危害,經(jīng)過長期的進化,昆蟲早已成功地獲得防止顫振的方法。生物學家在研究蜻蜓翅膀時,發(fā)現(xiàn)在每個翅膀前緣的上方都有一塊深色的角質加厚區(qū)——翼眼或稱翅痣。如果把翼眼去掉,飛行就變得蕩來蕩去。實驗證明正是翼眼的角質組織使蜻蜓飛行的翅膀消除了顫振的危害,這與設計師高超的發(fā)明何等相似。假如設計師們先向昆蟲學習翼眼的功用,獲得有益于解決顫振的設計思想,就可似避免長期的探索和人員的犧牲了。面對蜻蜓翅膀的翼眼,飛機設計師大有相見恨晚之感!
6 從螢火蟲到人工冷光
自從人類發(fā)明了電燈,生活變得方便、豐富多了。但電燈只能將電能的很少一部分轉變成可見光,其余大部分都以熱能的形式浪費掉了,而且電燈的熱射線有害于人眼。那么,有沒有只發(fā)光不發(fā)熱的光源呢? 人類又把目光投向了大自然。
在自然界中,有許多生物都能發(fā)光,如細菌、真菌、蠕蟲、軟體動物、甲殼動物、昆蟲和魚類等,而且這些動物發(fā)出的光都不產(chǎn)生熱,所以又被稱為“冷光”。
在眾多的發(fā)光動物中,螢火蟲是其中的一類。螢火蟲約有1 500種,它們發(fā)出的冷光的顏色有黃綠色、橙色,光的亮度也各不相同。螢火蟲發(fā)出冷光不僅具有很高的發(fā)光效率,而且發(fā)出的冷光一般都很柔和,很適合人類的眼睛,光的強度也比較高。因此,生物光是一種人類理想的光。
科學家研究發(fā)現(xiàn),螢火蟲的發(fā)光器位于腹部。這個發(fā)光器由發(fā)光層、透明層和反射層三部分組成。發(fā)光層擁有幾千個發(fā)光細胞,它們都含有熒光素和熒光酶兩種物質。在熒光酶的作用下,熒光素在細胞內水分的參與下,與氧化合便發(fā)出熒光。螢火蟲的發(fā)光,實質上是把化學能轉變成光能的過程。
早在40年代,人們根據(jù)對螢火蟲的研究,創(chuàng)造了日光燈,使人類的照明光源發(fā)生了很大變化。近年來,科學家先是從螢火蟲的發(fā)光器中分離出了純熒光素,后來又分離出了熒光酶,接著,又用化學方法人工合成了熒光素。由熒光素、熒光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充滿爆炸性瓦斯的礦井中當閃光燈。由于這種光沒有電源,不會產(chǎn)生磁場,因而可以在生物光源的照明下,做清除磁性水雷等工作。