乐乐
地球上的生物丰富多彩,种类繁多。它们经过几十亿年的演变,进化出了完美的外形结构,掌握了高超的生存技能。大自然给予人类许多启示,帮助科学家们发现机械原理,研发新型技术,解决科学难题,简直是人类科技发展的“超级导师”。
给高速列车换个头
日本新干线列车高速便捷。然而,当它行驶进入隧道时,车头会像推土机一样推挤前方空气,形成一堵“风墙”。当列车驶出隧道时,“风墙”与外界空气剧烈碰撞,会产生震耳欲聋的噪声。列车工程师们为此煞费脑筋。有一次,一位列车工程师注意到了捕食的翠鸟。翠鸟捕鱼时高速俯冲入水,流线型的喙使它入水时不产生一丝涟漪。于是,工程师将列车的车头设计得跟翠鸟的嘴喙一样又尖又细。改良后的高速列车不仅可以安静地离开隧道,速度和能源利用率也有了明显的提升。
让病菌无处安家
医院看似干净整洁,实际上是各种病菌的“聚集所”。哪怕医务人员洗手再频繁,医疗器械和设施消毒得再彻底,也难以避免病菌传播。怎样将病菌传播率降到最低?科学家注意到了鲨鱼。海底的各种寄生物,比如水藻或藤壶,喜欢栖息在海洋生物身上,久而久之,传播滋生各种疾病。唯独鲨鱼“独善其身”,能长久地保持清洁。原来,鲨鱼皮覆盖着一层凹凸不平的小鳞甲,这些鳞甲令水藻和藤壶无法立足。
鲨鱼皮看似光滑,其实上面分布着细小的鳞甲。
根据鲨鱼皮的构造,科学家研发出了一种环保涂层,大大减少了医院公共设施上吸附的病菌。这种涂层还能有效减少舰艇底部藤壶、水藻的吸附和腐蚀。
不反光的屏幕
阳光灿烂的日子,想拿出平板电脑和小伙伴们对战一局,却发现强光照射下,平板的屏幕反光得厉害,连上面的字迹都看不清。有什么好办法吗?手机设计工程师们发现了透翅蝶翅膀的秘密,将这个原理用于手机、平板等玻璃屏幕上,减少了不必要的反光。
透翅蝶的透明翅膀能帮助它很好地融入环境,躲避天敌。科学家由此受到启发,发明了这款“隐形斗篷”,希望帮助士兵们在战场上更好地隐蔽自己。
透翅蝶的翅膀像玻璃一样透明,但它在阳光下绝对不会反光,否则掠食的鸟类会很容易发现它们。
通过显微镜,科学家发现透翅蝶的翅膀表面密集地分布着许多凸起的柱状体。这些柱状体令透明的蝶翼不会反光。
模仿“特技大师”
除了外形和习性上的优势,动物家族当中还有许多身怀绝技的“高手”。它们的各种绝技,人类是怎么学习的呢?
摩洛哥沙漠蜘蛛利用“侧翻特技”逃避敌人的追捕。科学家由此研制的机器人“塔伯特蛛”能“侧翻筋斗”,在各种复杂地形上轻松行驶。科学家将其派往不毛之地,进行地质考察。
蛇怪蜥蜴凭借两条纤细的脚爪在水面上疾行,人称“水上漂”。它的同款机器人和它一样,在水上行走如履平地。
蟑螂号称“打不死的小强”,具有卓越的逃窜技能。它能瞬间承受大于体重300倍的压力打击,并且在极度狭窄的空间里迅速穿行。科学家据此打造了一款“机器蟑螂”,即使被挤压成原来体积的一半也能行动自如,是救灾现场的“排头兵”。
爬坡,冲刺,急转弯……模仿猎豹四肢和体态的机器人灵活度极高,行动敏捷,是未来战场上的“急先锋”。
跟着昆虫学干活
长期以来,科学家一直致力于在火星上寻找生命的痕迹。这就需要在火星表面凿洞,提取岩层样本。然而,在几乎没有重力的火星地表凿洞,谈何容易?不信你让飘浮在空间站的宇航员往墙上钉一颗钉子试试?
不需要任何外力,树蜂能从各个角度轻易将“钻头”式输卵管钻入坚硬的树干。它的“钻头”进入树皮后,能像拉链一样将切口锁闭起来,在锁闭和固定的基础上继续往里钻孔。科学家根据树蜂原理研制出的“钻头”能在无重力的表面轻松凿洞。
勤劳的蚂蚁干起活来分工明确,有条不紊。智能蚂蚁机器人凭借红外信号与临近的“伙伴”保持联系,协同合作,完成搜寻任务。
错综复杂的蚁丘设计巧妙,空对流合理,温度恒定。建筑师模仿蚁丘建造出不需要空调设施的居民楼。
模拟大脑
人脑无疑是地球上最复杂、最精密的生物器官。它由大约1000亿个神经元构成,每个神经元又和其他约10000个神经元相连,形成巨大的网络系统,令人类拥有学习思考、创意想象的能力。那么,人脑能够仿造吗?
科学家参照人脑构造,开发出“类人脑处理器”,内含100万个人工神经元和上亿座“神经桥梁”。未来,电脑不再是冷冰冰的机器,而是具有独立思考能力的“超强大脑”。
动物们“身怀绝技”,植物们也不甘落后。人类从植物身上得到的启发也不少。
向日葵转转转
太阳东升西落,像玩捉迷藏似的,总让方位固定的太阳能电池板吃不饱。望着欣欣向荣的向日葵,给房屋设计太阳能电池板的科学家们灵光一现……
向日葵花盘下方的茎部含有一种奇妙的“植物生长激素”。它会受到光的抑制,所以向日葵背光的那一面总是长得比向光面快。于是,茎总会托着向日葵的花盘朝有阳光的方向转动,使得向日葵看上去总跟着太阳转。
“向日葵”住宅装备红外线跟踪器,会追随太阳位置,令整栋建筑随之旋转。阳光始终洒满房间,屋顶的太阳能电池板也能时时刻刻接触到阳光。
太阳能电池板将白天收集到的太阳能储存起来,供晚上或阴天使用。
在干旱的沙漠里,仙人掌凭借表面凸起的刺进行光合作用。这座摩天大楼每户的阳台都参差凸起,既美观大方,又能享有充足的阳光。
马蹄莲的启示
这幢建筑的外观相当奇特。仔細看看,它像是哪种植物呢?对了,就是马蹄莲!告诉你,这是一幢新型能源研究院,它的建筑结构、环保理念和马蹄莲非常相似哦!
马蹄莲的花梗不光是“中轴”,也是将水分、养分及时运输到根部、花朵和果实的“能量传输带”。
“马蹄莲大厦”底部利用温室效应加热空气,通过“中轴”管道,将热空气源源不断地输送给整栋建筑;圆弧形楼顶让经过的风力更加强劲,更充分地被“花蕊”处的风力发电机吸收;上宽下窄的构造将大楼置于自身阴影之下,免于暴晒。
永不结业的课堂
其实,人类向大自然学习,受大自然启发,早已成为人类科技研究的一项科学——仿生学。然而,人类本身也有许多和生物界“不谋而合”的伟大发明,这些发明与生物界的某些生物构造有着惊人的相似。科技日新月异,人们越来越多地发现了这样的相似。看来,仿生学还有很长的路要走,人类向大自然学习,学无止境。
随着显微镜的放大倍数越来越强,人们惊异地发现:微小的细菌内部也有和发动机类似的线圈、转子、齿轮……难怪细菌能短时间内快速移动,原来它也安装着一台小小“发动机”啊!
发动机是人类史上一项伟大的发明。。没有它,飞机、汽车就是一堆废铜烂铁。它的工作原理是通过通电线圈在磁场中受力转动,带动发动机转子旋转,转子上的小齿轮再带动发动祝飞轮旋转。