人类从动物身上获得了哪些灵感?
雷达:雷达是根据蝙蝠不用眼睛也能在夜间飞行的特点发明的。蝙蝠的大脑就像雷达。通过耳朵和嘴巴发出的超声波,他可以探测到任何阻挡他的障碍物,这样这些障碍物的准确位置就会出现在蝙蝠的大脑中,蝙蝠就不会撞到任何障碍物。所以雷达也是用超声波定位的。
直升机:现代直升机的旋翼就像竹蜻蜓的叶片。旋翼轴就像竹蜻蜓的细竹竿,驱动旋翼的发动机就像用力搓竹竿的手。竹蜻蜓的叶片前钝后尖,上表面比较圆拱,下表面比较直。气流通过圆拱上表面时,速度快,压力小;当气流通过平坦的下表面时,其流速较慢,压力较大。因此在上表面和下表面之间形成压力差,并产生向上的升力。当升力大于自身重量时,竹蜻蜓就会飞起来。直升机旋翼产生升力的原因和竹蜻蜓是一样的。
人工荧光:萤火虫不仅发出发光效率高的冷光,还发出一般柔和适合人眼的冷光。因此,生物光是人类理想的光。科学家发现萤火虫的发光装置位于腹部。这种发光装置由三部分组成:发光层、透明层和反射层。发光层有成千上万个发光单元。它们都含有荧光素和荧光素酶。在荧光素酶的作用下,荧光素与氧化结合发出荧光。萤火虫的发光本质上是化学能转化为光能的过程。
早在20世纪40年代,人们就在对萤火虫的研究基础上创造了荧光灯,极大地改变了人类的照明来源。近年来,科学家首先从萤火虫的发光体中分离出纯净的荧光素,然后分离出荧光素酶,再通过化学方法人工合成荧光素。由荧光素、荧光素酶、ATP(三磷酸腺苷)和水组成的生物光源,可以在充满爆炸性气体的矿井中作为手电筒使用。
电池:自然界中很多生物都可以发电,包括500多种鱼类。人们把这些能放电的鱼称为“电鱼”。
各种电鱼都有不同的放电技巧。电鳐、电鲶和电鳗的放电能力最强。中型鱼雷能产生70伏左右的电压,而非洲鱼雷能产生高达220伏的电压;非洲电鲶能产生350伏的电压;电鳗能产生500伏的电压。有一种南美电鳗能产生高达880伏的电压,被称为电击冠军。据说它能杀死像马这样的大动物。
电鱼放电的奥秘在哪里?经过对电鱼的解剖研究,终于发现电鱼体内有一个奇怪的发电器官。这些发电机由许多半透明的盘状电池组成,称为电板或电盘。由于电鱼的种类不同,发生器的电板形状、位置、数量也不同。电鳗的发生器呈棱形,位于尾棘两侧的肌肉中;鱼雷的发生器形状像一个扁肾,排列在身体中线两侧,有200万个电板。电鲶的发生器起源于某种腺体,位于皮肤和肌肉之间,大约有500万个电板。单个极板产生的电压很弱,但是因为极板多,产生的电压就很大。
电鱼的非凡技能引起了人们极大的兴趣。19世纪初,意大利物理学家伏特设计了世界上最早的基于电鱼发电器官的伏打电池。因为这种电池是根据电鱼的天然发电机设计的,所以被称为“人造电官”
桨:鳍是鱼类和其他水生脊椎动物适应水的运动器官。鳍是鱼类不可缺少的部分,尤其是尾鳍。尾鳍不仅能保持身体稳定,把握运动方向,还能与尾巴一起产生前进的动力;背鳍可以让鱼在水中保持平衡;胸鳍的作用主要是改变方向;腹鳍只是帮助背鳍和臀鳍保持平衡。科学家仔细研究了鱼的生理结构,发现鱼的胸鳍和腹鳍都有杠杆原理的“应用”,所以鱼可以在水中一前一后划水。认识到这个问题后,人们发明了可以在水中划桨的桨。但是科学家们发现,仅将杠杆原理用于桨是不够的。于是人们不断改进桨,改进后的桨采用了物理学中的牛顿第三定律,通过水波的反作用力使物体前进。
防毒面具:通过研究和实验,科学家发现野猪特别喜欢用它那有力的长嘴拱土,在野外寻找植物和一些小动物的根。当它们闻到一股强烈的刺激性气味时,往往会拱起身子躲避。当德国人用毒气攻击盟军时,聪明的野猪把鼻子和嘴巴伸进土里,躲过了这场灾难。经过进一步的科学分析,得出结论:由于野猪用嘴拱地,软土颗粒吸附过滤了有毒气体,才得以幸免。
受此启发,两国科学家根据土壤可以过滤毒物的原理,选用既能吸附有毒物质,又能使空气通畅的木炭,很快设计制造出世界上第一批模仿野猪嘴部形状的防毒面具。