人与自然 系列丛书-第229章
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蚂蚁与人造肌肉发动机
蚂蚁是动物界的小动物，可是它有很大的力气。如果你称一下蚂蚁的体重和它所搬运物体的重量，你就会感到十分惊讶！它所举起的重量，竟超过它的体重差不多有100倍。世界上从来没有一个人能够举起超过他本身体重3倍的重量，从这个意义上说，蚂蚁的力气比人的力气大得多了。
这个“大力士”的力量是从哪里来的呢？
看来，这似乎是一个趣的“谜”。科学家进行了大量实验研究后，终于揭穿了这个“谜”。
原来，它脚爪里的肌肉是一个效率非常高的“原动机”，比航空发动机的效率还要高好几倍，因此能产生这么大的力量。我们知道，任何一台发动机都需要有一定的燃料，如汽油、柴油、煤油或其他重油。但是，供给“肌肉发动机”的是一种特殊的燃料。这种“燃料”并不燃烧，却同样能够把潜藏的能量释放出来转变为机械能。不燃烧也就没有热损失，效率自然就大大提高。化学家们已经知道了这种“特殊燃料”的成分，它是一种十分复杂的磷的化合物。
这就是说，在蚂蚁的脚爪里，藏有几十亿台微妙的小电动机作为动力。
这个发现，激起了科学家们的一个强烈愿望——制造类似的“人造肌肉发动机”。
从发展前途来看，如果把蚂蚁脚爪那样有力而灵巧的自动设备用到技术上，那将会引起技术上的根本变革，那时电梯、起重机和其他机器的面貌将焕然一新。
现在我们用的起重机一般也是靠电动机工作的，但是作功的效率比起蚂蚁来可差远了。为什么呢？因为火力发电要靠烧煤，使水变成蒸汽，蒸汽推动叶轮，带动发电机发电。这中间经过了将化学能变为热能，热能变成机械能，机械能变成电能这么几个过程。在这些过程中，燃烧所产生的热能，有一部分白白地跑掉了，有一部分因为要克服机械转动所产生的摩擦力而消耗掉了，所以这种发动机效率很低，不过只有30～40％。而蚂蚁发动机利用肌肉里的特殊燃料直接变成电能，损耗很少，所以效率很高。
人们从蚂蚁发动机中得到启发，制造出了一种将化学能直接变成电能的燃料电池。这种电池利用燃料进行氧化——还原反应来直接发电。它没有燃料过程，所以效率很高，达到70～90％。
企鹅与极地越野车
茫茫雪原上，到处是积雪。雪地上的摩擦力太小，车轮只能不断地空转，很难前进。但是，在冰雪终年不化的南极，平时是蹒跚而行的企鹅在紧急情况下却能以30公里/小时的速度在雪地上飞跑。这是什么原因呢？原来企鹅在南极生活了近2000万年，早已适应了那里的生活环境，成为“滑雪健将”了。只要它扑倒在地，把肚子贴在雪的表面上，蹬动起作为“滑雪杖”的双脚，企鹅便快速滑行了起来。人们由此得到启示，设计并制造了一种“极地越野汽车”。它用宽阔的底部贴在雪地上，用转动的“轮勺”扒雪前进，行驶速度可达50公里/小时。这种汽车还可在泥泞地带快速行驶。
袋鼠与跳跃机
带轮的汽车在沙漠上行进很困难。但生活在广阔草原和沙漠地区的一种哺乳动物——袋鼠，却有一套快速运动的本领。袋鼠是靠强有力的后肢在沙漠上跳跃前进的，每小时可以跑上四、五十公里。模仿袋鼠这种运动方式的无轮汽车——“跳跃机”已经试制成功，它在坎坷不平的田野或沙漠地区均可通行无阻。
尺蠖与坦克
有种动物叫尺蠖，它前进的时候是身体一屈一伸地行动，人们模仿它的行走方式，制造出了一种带有行走部分的轻型坦克。这种坦克能够越过较大的障碍物，当它隐蔽在掩体里时，能升起炮塔射击，射击后再隐蔽起来。这种坦克的通行能力比以前的坦克提高了许多。
设计人员还模仿双壳贝壳的构造，设计了具有较好流线型的炮塔，并大大降低了坦克高度。这种坦克车内的武器装备排列得十分紧密，是模仿软体动物的消化器官排列的。像软体动物吃食物那样，炮弹从弹药盒进入炮塔，而后沿类似于食道的送弹槽被送到类似于胃的炮的后部，周围的类似于消化腺的药室则可收集和排出射击时产生的火药气体。在像贝壳的顶盖下面，有两个供坦克乘员半躺的座椅。这一方案，是为解决现代坦克的重要设计问题的一种卓有成效的尝试。
狗与“电子警犬”
狗的嗅觉比人灵敏100倍，根据气味，狗几乎可以找到任何要找的东西。
经过训练的警犬更加给人以启示。模拟警犬的嗅觉，人们制成了一种电子仪器——“电子警犬”，已经在化工厂用作检测过氯乙烯毒气，测定浓度达到千万分之一。
该仪器的工作原理，是基于不同物质对紫外线的选择性吸收：当气味物质从紫外灯与检测器之间通过时，一部分紫外线被吸收，这样便可确定物质的性质和浓度。这种“电子警犬”可以检测染料、漆、树酯、酸、氨、苯、瓦斯以及新鲜的苹果和香蕉的气味，其灵敏度已经达到狗鼻子的水平。另一种在某些方面比狗鼻子灵敏1000倍的“电子警犬”，也已用于侦缉工作。
苍蝇与气体分析仪
苍蝇也有惊人的嗅觉，它的非常灵敏的嗅觉感受器分布在触角上。这种感受器能把气味物质的刺激立即转变成神经电脉冲。模仿苍蝇嗅觉器官制成的灵敏度很高的小型气体分析仪，已用于分析宇宙飞船座舱里的气体。
蚕与人造丝
走进商店里，大家常会被那绚丽的丝绸所吸引。舒适的感觉，明艳的色泽，给人以极大的诱惑。在夏季拥有丝绸做成的衣裙是许多女孩子的美好心愿。
丝绸是一种比较名贵的织物，我国是丝绸的故乡。直到现在，人们还常常把丝绸同中国的古老文明连在一起。河西走廊穿过茫茫大漠，将美丽的丝绸和文明一起带到欧洲，人们叫它“丝绸之路”。
在古时候，丝绸只有富人才穿得起，它有时候也就成了身份和地位的象征。从一首唐诗就可知当时的情景：“昨日入城市，归来泪满巾，遍身罗绮者，不是养蚕人。”
以前的丝绸，是用蚕吐出的丝做成的。人们经过研究发现，蚕丝是一种蛋白纤维。人们用桑树的叶子喂蚕，经过一段时间，蚕吐出丝，结成茧，人们把茧经过处理，抽出丝然后才能织出衣料。
随着时间的推移，天然的蚕丝越来越不能满足人们的生产需求。于是，人们便想，能不能模仿蚕吐丝用人工的方法生产“丝”呢？
1855年，瑞士人奥蒂玛斯用硝化纤维溶液成功地制取出纤维。1884年，法国人夏尔多内将硝酸纤维素溶解在乙醇或乙醚中制成粘稠液，再通过细管吹到空气中凝固而成细丝。1891年在法国贝桑松建厂进行工业生产，但由于这种纤维易燃，生产中使用的溶剂易爆，纤维质量差，不能大量发展。
1933年，蛋白质纤维开始生产。
人造丝的生产，为纺织业提供了大量原料。1922年，世界人造丝产量超过了真丝的产量。
现在，我们见到的那些五光十色的丝绸，大部分都是人造丝。如今的丝绸，已经进入百姓家。
蜘蛛仿生车
有些辛勤的昆虫，昼夜寻花采蜜，它们凭着什么样的夜视眼才能摸黑飞行呢？有人这样假想，它们可能装备了紫外线“雷达”。那些晚间靠昆虫授粉的花儿受了昆虫发出的紫外线照射，便会放出明亮的光芒，昆虫接受到这种回波便追踪而至。同时，人们发现，蜘蛛和它们的网在紫外线照射下却丝毫不发光，这样那些夜行的昆虫就不免误投罗网了。蛛网一经触动，哪怕是极轻微的震动，蜘蛛腿上特别灵敏的振动传感器立即就感受到了，稳坐蛛网中央的蜘蛛，便会飞奔过去，把昆虫逮住，美餐一顿。
科学家现已探明，蜘蛛的飞毛腿根本没有肌肉，甚至连肌肉纤维也没有。
最令人感兴趣的是它的跳跃不是由肌肉，而是依靠压向大腿的体液来提供动力的。蜘蛛的脚竟是一种独特的液压传动机构，在这个装置中的液体就是血液。进一步研究证明，它们依靠这种装置，能够把血压迅速升高，使软的脚爪变硬。也正是依靠这种液压传动，蜘蛛才能成为优秀的跳高运动员，它能跳到10倍于身高的高度。据计算，要取得这样的成绩，它们必须在刹那间把自己的血压提高半个大气压。测量蜘蛛脚伸展时脚爪内的张力，刚巧等于这样的压力。
受蜘蛛脚液压传动机构的启发，加拿大多伦多舞蹈学校教师高登·道顿发明了一种奇特的仿生车。这种座车采用铝和玻璃纤维做材料，重14磅（1磅=0。453592千克），它由液压装置驱动，用一个模铸的座子和在臀部以及脚后跟下的一些小轮子装配而成。使用时，只要对后端和膝盖处的两个活塞中的任何一个施加压力，就可以驱动电动机使液体压入另一个活塞。如果朝后倾斜，液体就涌入较低的活塞，从而使膝盖伸展开；如向前倾则会使膝盖弯曲。虽然仅仅依靠上肢，但使用者看起来就像是在用下肢的小腿移动。
这种蜘蛛仿生车相对于轮椅来说，能给残疾者更大的活动范围。使用者坐姿很低，可以用手来推行。一位每周使用一小时的患者说：“它有点像滑冰板，不同的是你坐在上面。”有关专家认为，这种座车有助于截瘫者生长肌肉，促进血液循环。
蜘蛛机器人
擦拭清洗玻璃，可谓司空见惯的生活小事。然而，伴随着“现代化”的进展，大批高耸入云的建筑拔地而起，封闭式摩天大楼的玻璃清洗问题便日益突出起来。且不说颇费功时，单是其危险程度便不免使人望而却步了。
前不久，美国一家公司推出一种“蜘蛛人”装置，其外形与蜘蛛相仿，身躯下有6只吸脚，能在大楼外自由行走，从容跨越，更令人惊叹的是，这种“面目可憎”的“蜘蛛人”，竟能按指令完成2万个动作，刮、铲、冲、洗，无所不能。回想起来，世界上第一个现代机器人“降临”人间迄今还不过30年，但已迅猛地壮大起来，并不断更新换代，向“智能化”过渡。
机器人不光在上述民用领域里大显身手，而且还跻身于广泛应用尖端科技的军事领域，成为战场上冲锋陷阵、刀枪不入的“钢铁士兵”。美国奥地狄克斯公司对“蜘蛛”式六腿机器人进行了多年的研究。这种机器人的上部是一个圆球玻璃罩，里面装有摄象机和各种传感器；下部为六条细长的有关节的腿，整个机器人的形状酷似一只六腿蜘蛛。腿部可自由地伸直和弯曲，可在平地行走，也可在普通履带车和轮式车无法行驶的地方行走，还可以攀登楼梯或斜坡。“透明脑袋”中的传感器可接收各种信息，操作人员通过无线电控制它的行动。
苍蝇到处乱飞，污染环境，传染疾病，使人生厌。其实，深入探讨，苍蝇具有很强的抗病本领。如果我们在显微镜下面去观察的话，整个苍蝇，是完全处于细菌的包围之中，在它身上生活的细菌是上亿，甚至上百亿。而苍蝇自己却能“安然无恙”。在二战中以及二战结束之后，苍蝇问题引起了许多军事科学家、生物学家、病理学家的极大兴趣。他们带着各自的目的在进行研究。结果发现苍蝇的进食方法与众不同，它是一边吃，一边吐，一边又拉，真是“吃、吐、拉一条龙”。它的消化道工作效率之高，是其他任何一种动物也无法与之比拟的。当食物进入消化道后，它可以立即进行快速处理。
在7～11秒钟之内，可将营养物质全部吸收，与此同时，又能将废物及病菌迅速排出体外。当病菌进入苍蝇体内，刚好准备要“繁育后代”时，却已被苍蝇迅雷不及掩耳地将它们排出体外。这样高速度、高效率，真叫人“叹为观止”，因为这在动物界可说是绝无仅有的。
但事物往往不是绝对的，也有个别的强硬对手具有快速繁育后代的能力，它们可在三、五秒钟之后产卵育后。碰上这样的细菌，苍蝇体内有可能“大闹天宫”，甚至令其“命归黄泉”。在这种情况下，苍蝇只好用最后一张“王牌”。在80年代中期，意大利病理学家莱维蒙尔尼卡博士研究发现：当病菌侵入苍蝇机体，使它的生命受到威胁时，它的免疫系统就会立即发射BF64和BD2的球蛋白。这两种球蛋白，说得确切一点，可以叫做“跟踪导弹”。
它们会自动射向病菌，引起爆炸，与敌人“同归于颈。更为神奇的是：BF64和BD2这两种球蛋白从免疫系统发射出来时，它们是双双对对，一前一后，自找目标，从不�
