去看看动物身上的图案

何小凡

12岁

调皮好动，好奇心强，麻烦制造者，所以大家都叫他“何小烦”。

宋大力

12 岁

何小凡与马飞飞的同学，平时总喜欢说自己是天才，其实是个萌萌的傻大个。

马飞飞

12 岁

何小凡的同桌兼好友。喜欢美食，零食常常不离手。“学霸”，遇到不懂的问题喜欢请教他人。胆小，但在危急时刻敢于挺身而出。

郝 布

X学院的老师，是何小凡、马飞飞和宋大力的班主任。关心学生，但很严肃，总在课堂上或考卷中出难题，大家都叫他“ 好恐怖”。

会变色的翠鸟

“真想出去玩啊！” 何小凡偷偷瞥向窗外的树枝，一只翠鸟灵巧地立在枝头，颇为好奇地盯着窗户里的少年。

“何小凡，请回答我的问题。”郝布的声音突然响起。

“什么问题，我怎么没听到？”何小凡有些摸不着头脑。

“我猜，小凡你一定是看到了比上课更有趣的内容，可以和大家分享一下吗？”郝布问道。

“我在思考一个和翠鸟相关的科学问题。”何小凡大声回答道。

“明明是被发现上课走神……”何小凡话音刚落，旁边的马飞飞便扑哧笑出了声。

“是什么问题呢？”郝布轻轻抬手，课堂重新恢复了安静。

“我在想，翠鸟身上为什么有那些鲜艳的图案。”受到鼓励的何小凡瞬间来了精神，“每种动物都有不同的颜色，但那些动物不论从什么角度看过去，颜色都是一样的，”他的话引起了同学们的注意，课堂又响起了窃窃私语。“而那只翠鸟，随着我看它的角度不同，颜色是变化的。”小凡没有理会周围的声音，大声说完自己的想法。

“ 小凡你的观察很仔细。”郝布点点头。

郝布老师竟然没有批评自己上课走神，这让何小凡更来劲儿了。

“ 那为什么翠鸟的颜色会变化？”宋大力也来了兴趣，忍不住问道，“我昨天吃拉面，里面有两片牛肉跟你说的一样，也会变色，从侧面看过去绿莹莹的，吓得我赶紧扔了。”

“我也喜欢吃拉面，也看到过同样的情况！”马飞飞深表赞同。

“翠鸟的特殊颜色呈现原理其实和大力昨天看到的牛肉会变色是一样的。”郝布的话又一次让课堂安静下来，“如果我们把翠鸟的羽毛放大几万倍，就可以看到它的表面具有排列整齐的小鳞片，这些鳞片将绿光或者红光反射出去，让别的颜色的光透过，这样我们看到的翠鸟就呈绿色或者红色了。这就是结构色。”

郝布又补充道：“牛肉也是同样的原理，在切肉的过程中，其表面的肉纤维形成了有序的结构，出现特定的色彩反光。”

何小凡眼睛滴溜一转，追问道：“那斑马身上也有奇怪的黑白条纹，是不是也有它特殊的形成原因呢？”

“所以明天的科学课主题是：斑马身上的条纹是怎么来的！请同学们准备相关的课前材料。”郝布竟然用何小凡的问题作为今天的结束语。果然，出难题才是老师的特长。

“ 郝老师的意思是那牛肉没坏？”大力还在想着自己的问题。

“ 对，没坏。”马飞飞回答道。

“啊，那我岂不是全都浪费了！”大力感觉自己遭受了很大的损失，懊恼地提高了嗓门。

云端动物园

为了完成科学课的准备活动，何小凡、马飞飞和宋大力结成的学习小组商量决定，一起去往城里新开放的“天空之境”动物园近距离观察斑马，寻找形成它们身上特殊条纹的线索。

“不只斑马身上有条纹，长颈鹿也有特殊的斑点，就连我家的猫，身上都有漂亮的斑纹……”何小凡喃喃自语道，他转头问身边的小伙伴，“飞飞，大力，你们有没有什么想法？”

“直接去问问动物们不就好啦。据说这里的动物可以和游客实现真正的交流。”宋大力的注意力已被吸引住了——透过浮空车的玻璃，他看到了半空中巨大的全息投影广告。

天空之境动物园，和动物来一次心灵的沟通。

远远看去，天空之境动物园像是一个顶天立地的大蘑菇，人们从“蘑菇”的根部坐电梯来到顶端的阳光平台观看动物。

“能撑起这么大一片建筑，它根部的材料一定很结实。”马飞飞从包里拿出了一包零食，边吃边啧啧称奇。

三人迫不及待地从浮空车接驳处赶到动物园门口，乘坐高速电梯快速上升。

“这东西看起来可不结实。”何小凡好奇地敲了敲墙壁和玻璃，发现它们比想象中的要薄很多。

“ 啊？你可不要吓我！”上一秒还在兴奋地东张西望的马飞飞突然觉得零食不香了。

“你们好，我是智能导游，现在由我来解答你们的疑问。”一个柔和的声音响起，仿佛来自每一个人的身边。

“ 请问这个动物园不会塌吗？”宋大力的问题总是这么直接。

智能导游用轻松的语调说道：“虽然我们的动物园看起来宏伟壮观，但是整个建筑的重量却非常轻，甚至比空气还要轻，也许我们更要担心它被‘ 吹跑’了。”

“比空气还轻？”宋大力惊出声，三人都感到不可思议。

“是的，我们的建筑利用的是凝聚了最新科技的气凝胶材料，这种材料非常轻且结实，同时又隔热，能让动物们的房间冬暖夏凉，可以说是拥有如同‘天空之境’一般的美妙环境。为了人类的喜好就把动物关在有限的空间中，并不是很好的行为。” 智能导游解释道，“所以，我们用仿真虚拟技术模拟出真实的动物，它们看起来不仅栩栩如生，还有真实动物没有的能力——跟人类对话的交互设计。”

“那我们可以问它们问题吗，比如斑马身上的条纹是怎么来的？长颈鹿身上的斑纹是怎么来的？”何小凡问道。

“当然可以，不过……”智能导游似乎有点儿犹豫，“ 也许它们也不知道。”

会说话的动物

天空之境动物园中，刚抵达的三个小伙伴深受震撼：天空似乎触手可及，铺满青草的地面异常柔软，云朵飘浮在身边，不时有三三两两的动物在远处出没。

“我们架设了无线智能通信系统，只要接入园区内的云端，便可以和动物们进行无障碍交流了。”智能导游的声音又一次在身边响起。

三人连忙将自己的通信设备接入。

“恭喜你们成功连接云端，如果有什么疑问请随时叫我。”智能导游的声音渐渐消失。

“我们赶快去问一问吧。”何小凡一马当先，马飞飞与宋大力紧随其后。

“感谢天空之境动物园为我准备这么一块凉爽的地方，还有这大水池，让我喝水也不用那么费力了。”一个声音响起，随后一个巨大的身影出现在他们右前方。

“长颈鹿！”三人第一次离长颈鹿这么近，不由感叹长颈鹿的高大。

“是的，你们好，人类。”长颈鹿埋头看看他们，似乎很高兴，“在非洲老家的时候，每次喝水我都需要把头整个低下去。你们也知道由于脖子太长，我的血压是你们人类的两倍多，所以每当我喝水的时候，都感觉自己快要晕过去一般。你们看看这……”

“我们想问问你，你身上漂亮的图案是怎么来的？”何小凡连忙提出了问题。这只长颈鹿似乎有说不完的话，如果不打断，它可能会一直说下去。

“ 我身上的斑纹？”长颈鹿左右扭头看了看。

“以你们人类的眼光，它可能算得上漂亮，但对于我们而言，它只是皮肤的一部分而已。” 长颈鹿舔了舔自己的身体，“我们每只长颈鹿身上的斑纹都不完全相同，但我并不知道它们是怎么来的。不如你们去问问斑马，它们也有特殊的图案。”

斑马总是成群结队地活动，当见到三人时，好奇的斑马们拥上前来将他们团团围住。

宋大力仔细打量了下离自己最近的一头斑马身上的黑白条纹，说道：“我们想来问问，你们身上这种漂亮的图案是怎么来的？”

“我们身上的条纹图案可是独一无二的。”斑马们对此很自豪，七嘴八舌地说了起来，“我们的条纹其实具有很好的保护作用。”“没有这些条纹，我们可活不下来。”

“保护作用？你们不是生活在大草原吗？保护色难道不应该是黄棕色，像狮子那样？”何小凡忍不住发问。

“保护色当然是一种保护，但是我们的条纹图案是另一种形式的保护。你们人类管它叫作视错觉。”一头高大强壮的斑马走上前来，“我们身上有密集的黑白条纹，当我们奔跑或者静止不动的时候，会给捕食者带来一定的错觉，在它们眼中，与我们的距离远近和我们的身形大小都会有变化，让它们难以快速准确地判断我们的轮廓，在大草原上，多争取的每一秒都能够决定我们的生死。”

“ 那你们身上为什么会有条纹呢？”宋大力没有忘记来此的目的。

斑马们沉默了，片刻之后纷纷打起响鼻。

“ 我们出生后就是这样了。”

看来，在斑马群这儿是找不到答案了。三人决定去往下一个目标。

随后，马飞飞、何小凡和宋大力去茂密的森林边问了悠闲散步的梅花鹿母子，去水族馆的深处问了小丑鱼，甚至鼓足勇气唤醒熟睡的老虎，得到的答案都是“ 我们天生就是这样”。

“ 这个问题好难啊。”何小凡有点儿泄气。

马飞飞伸手从包里拿零食，却掏了个空，她的眉头更皱紧了几分。

“既然已经在动物园完成了对一个科学问题的基础信息收集，那你们下一步可以去哪里呢？”正当三人一筹莫展之际，一个熟悉的声音从同学们的手腕上响起。

“ 郝老师！”三人惊喜地收到了来自郝布的语音信息。

原来，宋大力在梅花鹿处没有得到答案时，就偷偷给老师发了消息，希望他能给大家自发组织的这次研学活动提供帮助。这时，三人才明白过来：对了，还可以回X学院寻求帮助呀！

科学的路径

“我们回来啦。”何小凡率先走进郝布的办公室，小声嘀咕，“跑了好大一圈却没什么头绪……”

“科学的探索和发展从来都不是一帆风顺的，总会走一些弯路，这跟我们的学习一样。”郝布出声安慰，“科学的探索如同盲人摸象，科学家们只能依据自己有限的科学知识做出假设，并设计实验对假设进行验证。你们刚刚便完成了一次假设的验证，就是根据已知的问题，去找动物进行询问。虽然这不是一次成功的验证，但却是一次成功的假设。”

“我明白了，也就是说，科学家面对问题都会从不同的方向进行探索。”宋大力学到了一些新的东西。

“去动物园实地探访是一个方向，这个效果不好，去实验楼求助更专业的设备或是专业人士也是一个方向。”何小凡也明白了。

“ 完全正确！”郝布点点头。

“请问郝老师，斑马为什么会有条纹？”何小凡一本正经地向郝布提问道。

“斑马身上条纹的产生，其实是一个涉及物理、化学和生物的复杂问题，科学家们虽然没有百分百理解其原理，但将之称为图灵斑图。”

“图灵？我们在计算机课程上学习过，他是一位横跨诸多学科的科学家，被人们称为计算机科学之父和人工智能之父。”马飞飞不愧是学霸，但学霸也有不知道的知识，“图灵斑图就是他提出的概念吧？这是什么意思呢？”

“没错。我们一起去生物实验室看看到底是怎么回事吧。”郝布带着同学们进到实验室，操作了一番桌上的电脑，站在电脑屏幕前的四人瞬间便被彩色光影笼罩。

“图灵斑图的形成大致可以这么理解：比如有两种材料，当它们的浓度都达到一定程度时，便会发生反应，生成新的物质，就好像两种颜色混合，就会产生新的颜色一样。”郝布说到这里，众人眼前出现了黄色和蓝色的小球，数量足够多、足够密集的黄色和蓝色小球合在一起，便形成了密集的绿色小球，远远望去就是一条绿色条带。

“可这个也不是很多条纹的组合呀。”宋大力疑惑地挠挠头。

“产生新颜色是因为碰撞的材料粒子的运动速度一致，如果两种材料的速度不同，就不会产生新的颜色。”郝布补充道。

话音刚落，两种小球便开始滚动起来，只不过黄色小球的速度要慢于蓝色小球，当黄色小球的数量不足之际，正密集形成的绿色区域就戛然而止，重新变成蓝色和黄色小球的混合体。

“当两种材料的数量比例再次达到一定程度，同时运动速度也一致时，便又产生新颜色。”郝布解释道。

此时，远方飞快滚来更多的黄色小球加入，因此绿色条带又出现了。循环往复之间，一条又一条绿色的条带在同学们面前形成。

“可我还是不理解，为什么粒子相互碰撞后会形成斑马身上的黑白条纹。”何小凡期待地转向郝布追问道。

“目前还没有针对图灵斑图的透彻解释，一些科学家认为，图案的生成发生在动物胚胎发育过程中，它们体内的某些化学物质产生反应使其有了条纹、斑块等图形结构。”郝布解答道。

“原来还没有完全研究明白呀。”何小凡有点儿失望。

“这不是好消息吗，这些问题的答案都等着你们未来去探索啊。”郝布给大家鼓劲儿。

“也对！等我以后大展拳脚，就能彻底弄明白那些动物身上的图案到底是怎么回事了。”何小凡大声宣布。

马飞飞自信地补充道：“不只这个，我们未来还会弄明白更多未解之谜，突破更多前沿科技。”

宋大力举起手，“ 还有我，我也要加入！”

“只要你们坚持探索，大自然里那些充满科学谜团的细节，总有一天会全部露出它们的‘真面目’！”郝布欣慰地点点头。

虽然这次的课前准备还不够圆满，大自然的“图案”却已留在了同学们心中，“探索精神”的小种子也埋在了每个人的心底，等待开花结果的一天。