第23章 漫談生物與仿生(2)(1 / 3)

我們人以及不少動物,都是用鼻子來聞味的。蒼蠅沒有鼻子,它是用觸角聞味的。蒼蠅的觸角上,分布著許許多多的嗅覺感受器。每個感受器都有上百個感覺神經細胞,這些細胞不但能夠感覺極其微量的氣態物質,而且可以將氣味刺激立即轉變成神經電信號。這些神經電信號經嗅神經傳向蒼蠅的腦,從而產生嗅覺。

科學家們根據蒼蠅嗅覺器官的優異功能原理,采用電子技術製成了高靈敏度小型氣體分析儀,已經用於分析宇宙飛船座艙裏的氣體成分。蒼蠅觸角的功能原理,還可以用來改進電子計算機輸入裝置的性能哩!

與蒼蠅的生活習性相適應,它還有一身漂亮的飛行本領。一隻小小的蒼蠅,竟能一直不停地飛行好幾個小時,每小時可以飛行二十公裏。它還有幾手絕招——直向上升、垂直下降、急速掉頭飛行、定懸空中,這是任何現代飛機都做不到的。很顯然,深入探索蒼蠅飛行的秘密,對新型飛機的設計一定大有好處。

我們都知道,蒼蠅有兩隻翅膀。實際上,更確切地說蒼蠅是有四隻翅膀。因為在它前麵的翅膀(前翅)之後,還長著一對狀似啞鈴的小棒,這是退化了的後翅遺留下來的痕跡器官。這對小棒叫做楫翅,也叫平衡棒。

平衡棒雖小,但它在蒼蠅的起飛過程中,在控製飛行中,卻起著極重要的作用。假如我們把這對平衡棒給它切掉,那麼這隻蒼蠅就會東衝西撞,它的全套飛行技巧好像一下子全部“忘掉”了似的。

平穩棒可以調節翅膀的運動、保持蠅體的緊張性,以使蒼蠅能騰空一躍不用跑道而直接起飛。

但平衡棒的最重要的功能,則是作為一種“天然導航儀”來控製蠅體的平衡,並為其飛行導航。蒼蠅飛行時,平衡棒以一定的頻率不停地振動著。當蠅體傾斜或偏離航向時,平衡棒的振動平麵就會發生變化。平衡棒基部的感受器馬上會感覺到這種變化並報告給蠅腦,蒼蠅會立即校正身體姿態和航向。

科學家們根據蒼蠅平衡棒的導航原理,研製成了一種小巧的新型導航儀器——“振動陀螺儀”,已經應用在火箭和高速飛機上,保證了飛行的穩定性並實現自動駕駛。

和象鼻蟲的眼睛一樣,蒼蠅的眼睛也是複眼,每隻眼睛由三千多隻小眼組成。每隻小眼表麵呈六邊形,鑲嵌排列的整整齊齊。

當小心地剝下蒼蠅複眼最外層的角膜,並把它放在顯微鏡下進行成像觀察時,我們會驚異地發現,對於同一個目標卻形成了許許多多個相同的象。所以會出現這種現象,是因為每個小眼的角膜(光學係統)都形成了一個像。人們模仿蒼蠅複眼光學係統的這一結構和功能特點,用許多塊小透鏡有規律地緊密排列膠合起來,製成了一種新型光學元件——“蠅眼透鏡”。用它作鏡頭製成的蠅眼照相機,一次就能照出千百張相同的像來。蠅眼照相機已經用於印刷製版以及複製電子計算機的微小電路,大大提高了工效和質量。

科學家認識蜂巢的結構——應用蜜蜂建造蜂巢的本領,令人佩服。達爾文就曾經說過:“(蜜蜂)巢房的精巧構造十分符合需要,如果一個人看到巢房而不備加讚揚,那他一定是個糊塗蟲。”這些小小的動物,它們用蜂蠟一晝夜可以造出幾千間巢房。而且每間的體積幾乎都是0.25立方厘米,壁厚都精確地保持在0.073±0.002毫米範圍內。如果你仔細進行觀察就會發現,每個巢房從正麵看去都是正六邊形(每個角都是120°),而它的尖頂形的底部則都是由三個完全相同的菱形拚接而成的。十八世紀初,法國學者馬拉爾琪經過測量發現,所有的底部菱形的鈍角都等於109°28′,而其銳角都等於70°32′。法國物理學家列奧繆拉由這個有趣的發現得到一個啟示:蜂房的這一特殊形狀,可能是為了保證得到同樣大的容積而所用材料最省。後來,經過一些數學家的計算,證明確實如此。多麼令人驚奇,小小的蜜蜂在人類有史以前就已經解決了的問題,十八世紀的數學家竟要用高等數學才能解決!我國著名數學家華羅庚教授還曾專門對中學師生作過題為《談談與蜂房結構有關的數學問題》的講演呢。

蜜蜂的巢房不僅能以最少的材料獲得最大的居住空間,而且能以單薄的特殊結構獲得最大的強度。人們發現,用幾層普通的紙做成的具有蜂窩結構的拱形板,竟能承受一個人的體重。

蜂窩結構中的力學問題,早就引起了科學家們的注意,人們已經仿製出了各種各樣的蜂窩結構材料。人造的蜂窩結構材料,重量輕,強度和剛度大,而且絕熱和隔音性能良好,現已廣泛應用於飛機和火箭的建造以及建築結構上。