向生物界學習
人類的生存雖然離不開生物界,但人類卻不是被動地依賴於生物,聽任大自然的擺布。作為大自然的主人,人類總是在不斷地積極主動地認識、改造和利用著生物。人類在長期艱苦卓絕的勞動中,把許多野生動物馴養成了家畜(牛、羊、馬、豬等)和家禽(雞、鴨、鵝等),把大片大片的荒地開墾成良田,又精心培育和種植了農作物,進行辛勤耕耘、防病治蟲。人類用勤勞的雙手不斷地改善著自己的生活環境和生活條件。
正如偉大導師恩格斯所指出的那樣:“動物僅僅利用外部自然界,簡單地用自己的存在在自然界中引起改變;而人則通過他所作出的改變來使自然界為自己的目的服務,來支配自然界。”
人類是大自然的主人,這並不是說人在所有的方麵都高於一切生物。
從身體條件來看,人比許多動物都差。在力氣上,人比不上和他身體同樣大小的大多數動物。和動物相比,人的走路顯得格外笨拙,人跑不過鹿、狗和兔子,跑不過其他許多動物。
在看東西、聽聲音、嗅氣味等感覺能力上,人也隻能甘敗下風,比許多動物確實差得很遠。
當想到許多生物的身體在進化過程中所獲得的完美結構和具有的特殊本領時,人們更不能不為之讚歎。魚兒和許多水生生物遊得那麼棒;鳥兒和有翅昆蟲飛得那樣美;冬眠的刺蝟可以睡上二百多天,不吃也不喝;蝙蝠不用眼睛,什麼都能“看”得見;秋去春來的小燕子,長途飛行幾千裏,可它從來不迷路……單純作為活的有機體來看,人類可能是地球上沒有什麼特色的平常的物種。人類之所以能夠成為地球的主人,僅僅因為受惠於高度發達的大腦。靠著智慧的頭腦和靈巧的雙手,人們製造出種種工具,借以延伸自己身體各部分的機能,彌補機體條件的不足。人類在製造工具的過程中,不但利用了所掌握的科學知識與技術,而且也從奇異的生物界得到了許多有益的啟示,向生物界學習到了許多東西。
據傳說,我國古代的著名工匠魯班,上山砍伐樹木時,被絲茅草拉破了手。他覺得很奇怪,一棵小草怎麼會這樣厲害?
經過仔細觀察,他發現絲茅草葉子的邊緣上長有許多鋒利的細齒。正是由此得到啟示,魯班發明了木工用的鋸子。
據推測,古代木船的發明,是從魚類的遊泳得到了直接的啟示。古人們看到魚兒在水中遊,就千方百計地去模仿。先是用木材仿照魚體的紡錘形狀做成船身,繼而又仿照魚的胸鰭和尾鰭製成了劃船的工具——雙槳和單櫓。
在飛機的發明過程中,人們也曾經向蟲鳥的飛行學到了極為有用的東西。很多年以前,一些科學家根據對鳥類翅膀的研究,為飛機設計的一種機翼曲線,幾乎與現代飛機的機翼曲線完全相同。
到了近代,特別是二十世紀中期,隨著科學技術的蓬勃發展,使人們對生物界的認識深入了一大步。生物界所具有的精確可靠的定向、導航、探測、控製調節、能量轉換、信息處理、生物合成、結構力學和流體力學等生物係統的新型機能原理,使工程技術人員的耳目為之一新。許多部門的工程師們開始積極主動地帶著技術設計中的難題,到生物界中去尋找答案。
生物學家們也開始有意識地為技術部門提供有價值的研究成果。這樣,就在生物科學與工程技術兩門學科的相互滲透、緊密結合的基礎上,產生了一門新的邊緣科學——仿生學。
仿生學,是一門模仿生物的特殊本領、利用生物係統的結構和功能原理來建造機器和其他技術係統的科學。在現代,人們正在以仿生學作武器,探索生物世界的奧秘,向生物界這個巨大的綜合博物館搜尋著幾乎是無所不有的技術設計藍圖。
生物與仿生
種類繁多的生物,經過漫長的進化和自然選擇,形成極其精巧的結構和完善的本領。例如:
小小的螳螂在二十分之一秒的瞬間,便能計算出飛掠眼前的昆蟲的速度、距離與方向、一舉捕獲。這使得現代化的火炮跟蹤係統相形見絀。海豚遊泳時速每小時七十至一百多公裏,遠遠超過了現代化潛艇的航速。人們讚歎著、羨慕著……很早很早的時候,人類就把注意的目光投向了生物界。
四千多年前,我國古代勞動人民模仿魚的體形造船;模仿魚鰭和尾的擺動製作了槳、櫓和舵;模仿遇風而轉的飛蓬草發明了輪子。相傳,兩千三百多年前,戰國墨子曾帶領弟子製成一隻叫做“竹(音卻què)”或“木鳶(音冤yuān)”
的“會飛的木鳥”。有人說這隻木鳥為春秋時代著名工匠魯班所作。據說在東漢時期,我國傑出科學家張衡也製成一架裝有“機關”的“木雕”,能飛數裏。四百多年前,意大利著名科學家、藝術家達·芬奇,根據對蝙蝠飛行的觀察與研究,設計了一種象人那樣大小的“撲翼機”,試圖用人腳蹬力撲動雙翅而飛行。人類幾千年來夢寐以求的飛天,終於在1903年飛機的發明而得以實現。這些都是人們仿生的實例。