仿生学 第10期
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不知道大家有没有看过电影《碟中谍4》呢？在这部电影中，阿汤哥借助一副壁虎手套，一步一个“手印”地攀爬在世界第一高楼——迪拜的哈利法塔的玻璃墙上。这种飞檐走壁的本领，真是让人羡慕不已，我们不禁要问：这么功能强大的手套，究竟存在不存在，又是应用的什么原理呢？
答案很简单，这种手套确实存在。早在2008年，就有人利用壁虎手套爬墙了，只不过远没有电影中那么潇洒帅气，也没有广泛应用。至于这种壁虎手套的原理，当然要从壁虎说起了。
众所周知，虽然壁虎长得不帅，但人家可是飞檐走壁的高手，在天花板上玩倒挂，在墙面上玩攀爬，毫无压力。这些高难度的动作，早就引起了人们对壁虎的注意。古希腊的哲学家亚里士多德把这种独特的“天赋”，归结于超自然的力量。而到了19世纪，科学家们又提出诸如脚底有黏液、吸盘、静电等说法，但都被相继了。后来，随着高分辨率电子显微镜的出现，科学家发现壁虎的脚底板上布满了细小的刚毛，这些看似小钩子一样的刚毛末端，实际上是开叉的，每根刚毛都分成了100根～1000根更细的绒毛。这些绒毛极大地增加了壁虎脚掌的面积，尤其是当壁虎攀在那些粗糙的物体表面时，这些绒毛更能填满那些细小的坑洼。数量众多的绒毛，增加了壁虎脚掌和墙面分子之间的相互作用力，从而使彼此“粘”在一起。借此，壁虎就可以轻而易举地摆出各种高难度的姿势。
大家的衣服或书包上，肯定都有一撕就开的魔术贴吧。壁虎脚掌与墙面的关系，就像是魔术贴的两片，原理也是一样的。我们所说的壁虎手套，正是通过对壁虎脚掌结构的研究和仿造，应用这种原理“盗版”出来的。而且啊，我们“盗用”其他生物的“超能力”，远不止这么一次，甚至形成了一门学科。
其实，幻化多奇的自然界自古以来就是人类思想、文化、技术发明的灵感源泉。为了生存和繁衍，自然界的生物不断地进化出各种结构与功能，以适应不断变化的环境。聪明的人类，在适应自然的同时，也学会用自己的智慧学习自然，为己所用。而这种向自然“取经”的方法，即为仿生学。
顾名思义，仿生学是一门模仿生物的学科，利用生物的结构性质、能量转换和信息加工的处理过程等，来改善现有的设备、技术，或研制出新型机械、建筑结构等各种新技术。它算得上是一门既古老又年轻的学科：中国古代就有鲁班从带齿的草身上获得灵感，发明锯的故事；也有通过模仿游鱼，凿木为船的佳话；还有观察万物形态，发明象形文字的事实。西方有模仿飞鸟制造飞行器的尝试，文艺复兴时期的画家、科学家达·芬奇就曾画过飞行器的草图。在后人的努力下，这种对翱翔天空的向往，也随着飞机的诞生成为现实。
到了20世纪60年代，仿生学成为一门独立的学科。现代科技的发展，总是一次次地颠覆我们的想象，仿生学也不例外。由于自然界的生物形态本来就是丰富多样的，可供借鉴的东西数不胜数，因此仿生学将眼光放在了生物的各个方面，涉及的学科领域非常广泛，研制出来的东西也五花八门。大体来说，仿生学主要涉及四个方面：力学仿生、分子仿生、能量仿生、信息与控制仿生。
想必大家早被这些看似深奥的术语搞迷糊了，其实，仿生学在生活中的应用无处不在，你不妨往下看。
蝙蝠的启示——眼见为虚，耳听为实
估计大家都有过走夜路的经历，黑黢黢的天让人心惊胆战，一不小心还会摔一跤。然而，“黑夜精灵”蝙蝠却是昼伏夜出的动物，在夜晚照样能敏捷地变换飞行方向和速度，快速捕捉飞虫，从不会撞到什么东西。
为了搞清楚蝙蝠的“超能力”，科学家可是挖空了心思，先是蒙上人家的眼睛，又塞住人家的嘴巴，后来还堵住人家的耳朵。功夫不负有心人，他们发现，蝙蝠的眼睛简直是个摆设，人家是用耳朵和嘴巴来“看”的（难怪它的耳朵那么大）。原来，在飞行过程中，蝙蝠的喉内会产生一种超声波，通过嘴或鼻孔发射出来。遇到障碍物时，超声波便被反射回来，由耳朵接收。蝙蝠通过分析回声的声音特征，确定物体的方位和性质，并决定接下来的行动——若是食物便捕捉，是障碍物便躲开。人们把这种根据回声探测目标的方法称为“回声定位”。得益于这个超强的定位系统，蝙蝠的分辨力和灵活性惊人！有人统计，蝙蝠能在几秒钟内捕捉到一只昆虫，一分钟可以捕捉十几只。同时，蝙蝠还有超强的抗干扰能力，能从杂乱无章的噪声中分辨出属于自己的声音，不受干扰。
蝙蝠的这套“回声定位”系统，堪称“活雷达”。根据这一原理，人们制造了盲人使用的探路仪。这种探路仪内装有一个超声波发射器，有了它，盲人也可以“发现”电线杆、台阶、桥上的人等，从而快速、有效地避开障碍。如今，有类似作用的“超声眼镜”也已制成。蝙蝠不仅要知道目标的距离和方位，还要知道对方的运动速度，这样才能不断地修正自己的飞行路线，而用于监测天气的多普勒气象雷达运用的也正是这个原理。利用它，人们可以更为准确、及时地对天气和气象灾害进行预报。
爱“装”才会赢
若要向动物请教生存心得，它们估计会说：“装呗。”的确，在险恶的生存环境中，动物们必须进化出各种伪装术，来应付不请自来的袭击。它们或者随时随地变化身体的颜色来掩护自己，变色龙当属代表；亦或是模仿周围物体的形态，与环境融为一体，枯叶蝶便是一例；甚至会模仿比自己强悍的生物的形态，来“吓唬”入侵者，蚂蚁当仁不让。不过，任它们怎么伪装，还是逃不过科学家的火眼金睛，还反过来被我们所利用。五彩斑斓的蝴蝶在军事上的应用，就是一个好例子。
二战期间，德军包围了苏联列宁格勒，一位昆虫学家和他的战友被困在列宁格勒。德军企图用轰炸机摧毁对方，这对于没有任何掩护的城市和部队来说是巨大的威胁。一天，这位昆虫学家发现营地附近停满了蝴蝶，欣赏美景之余，他的目光突然停留在了蝴蝶的翅膀上——翅膀上各种各样的色彩，仿佛让蝴蝶“消失”在花丛中，这不是最好的防护服吗？他顿时心潮澎湃，恨不得马上搬来红、黄、绿三大桶颜料就往自己身上泼。于是，他在军事设施上覆盖了一层蝴蝶花纹般的伪装，给自己的军事基地“穿”了一件花色繁多的“隐身服”。因此，德军的阴谋变成了竹篮打水一场空，列宁格勒安然无恙。根据同样的原理，人们生产出了迷彩服，使士兵与环境融为一体，从而大大减少了战斗中的伤亡。