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“偷師”大自然

2019-06-17 05:34貳圓
第二課堂(初中版) 2019年5期
關(guān)鍵詞:剛毛牛蒡小毛

貳圓

蜜蜂是一個神奇的群體,它們似乎沒有思維,智力也不高,但是卻本能地知道自己應(yīng)該扮演什么角色,需要完成什么工作。蜜蜂之所以能做到分工明確,高效率地工作,是因為背后有一只“無形的手”——蜂群思維。

蜂群思維是指由不同組成部分高度連接形成的非常靈活的系統(tǒng),采用分布式管理,沒有控制中心,各部分之間相互溝通,主動判斷自己需要做什么,工作效率極高。具有蜂群思維的個體蜂,可以相互交流與溝通,明確自己的角色,然后開始忙碌地工作。

美國的雷根能源公司就運用了蜂群思維,建造了沒有控制中心的電力分配系統(tǒng),提高了電力資源分配的效率。這個系統(tǒng)雖然沒有控制中心,但是有很多區(qū)域控制器。像蜂群中的個體蜂一樣,每個區(qū)域控制器都能像個體蜂一樣互相傳遞信息,不同的是控制器通過無線通信傳遞信息??刂破鱾鬟f信息的同時自主判斷出自己需要負責的區(qū)域,當自己負責的區(qū)域電力不足或有剩余時,可以獨立分配電力資源,無須通過中央控制,既可節(jié)省時間,又能提高效率。

1941年,瑞士電氣工程師喬治·德·梅斯特拉爾興致勃勃地去阿爾卑斯山打獵,打獵回來他發(fā)現(xiàn)自己的衣服上粘了許多牛蒡果。回家后,他花了很長時間也沒能清除干凈。這勾起了他的好奇心,牛蒡果怎么會有這么強大的附著力呢?他將牛蒡果放在顯微鏡下觀察,發(fā)現(xiàn)牛蒡果的表面有無數(shù)個小鉤子,他不禁想,如果制作這種結(jié)構(gòu)的搭扣,會不會既方便又牢固呢?

以牛蒡果的小鉤子為靈感,喬治·德·梅斯特拉爾經(jīng)過長期試驗后發(fā)明了“魔術(shù)貼”。這種新型搭扣分為兩部分,一部分是一塊布滿環(huán)狀小毛球的布,另一部分布滿小鉤子形狀的鉤毛,當鉤毛和小毛球貼在一起時,鉤毛從小毛球的環(huán)狀部位穿過,鉤子就能鉤住小毛球,要想拉開鉤毛和小毛球,需要極大的力,“魔術(shù)貼”就此誕生。

我們驚訝于壁虎能抵抗地心引力,在天花板上游走;也對壁虎能輕而易舉攀爬光滑表面感到詫異,因為我們無法做到這些事情。研究發(fā)現(xiàn),壁虎不懼地心引力,可在光滑表面靈活地爬行的秘密在于壁虎爪上的一排剛毛。大量剛毛和物體表面接觸時會產(chǎn)生強大的黏附力,就像黏合劑一樣,可將壁虎和物體表面牢固地粘在一起。

以剛毛結(jié)構(gòu)為靈感,科學家和工程師們成功使用硅膠模擬了屬于人類的剛毛結(jié)構(gòu)。模擬壁虎剛毛結(jié)構(gòu)的吸盤,可以讓人類在光滑的物體表面上行走,就像蜘蛛俠一樣??梢哉f,壁虎讓“蜘蛛俠”在現(xiàn)實中出現(xiàn)了。

海洋中,有許多生命進行著各類生命活動,因此會遺留許多生命活動的產(chǎn)物,如糞便、遺體等,它們在海洋中沉積下來。這些沉積物和海洋里的泥炭等混合,形成生物淤積物。當運輸貨物的船只行駛時碰到生物淤積物,那這些生物淤積物就非常容易黏附在船只表面,對行駛造成阻力,降低運輸效率。

研究人員發(fā)現(xiàn),鯊魚的皮膚上好像不會沉積任何淤積物,這是為什么呢?原來,鯊魚的皮膚上有微小的鱗片,鱗片凹凸不平,沉積物在這些鱗片上沒有“立足之地”,自然不會沉積在鯊魚皮膚上面。于是研究人員根據(jù)鯊魚皮膚的特點,開發(fā)了一種用于船只的涂層,用其給船只“貼膜”后,航運的效率大大提高了。

當列車經(jīng)過隧道時,會發(fā)出震耳欲聾的聲音,沖擊我們的耳膜,讓我們無法忍受。同時,列車的速度還會因為阻力而下降,這是為什么呢?

原來,當列車高速駛過隧道時,車頭會不斷擠壓空氣,形成高壓墻,高壓墻和隧道里的空氣發(fā)生碰撞,會發(fā)出極大的聲響,同時,高壓墻還會給列車增加阻力。

來自日本的中津英治發(fā)現(xiàn),翠鳥高速俯沖進入水中時,水面幾乎不產(chǎn)生一點漣漪,這是因為翠鳥鳥喙呈流線型,從喙尖到頭部的直徑是逐漸增大的。當翠鳥穿越水面,水會順著鳥喙流向鳥身,從而減少了水花的產(chǎn)生。在翠鳥的啟發(fā)下,工程師們將列車頭做成了翠鳥鳥喙的形狀,這樣一來,噪聲大大地減小了,而且列車的速度也不會因為過大的阻力而降低。(莫難薦自《大科技·科學之謎》)

(編輯 牧 童)

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