人与自然 系列丛书-第188部分

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　　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，从不错乱。更叫你无法理解的是：这两种球蛋白在消灭对手时，一定以“彻底消灭干净”为最终目的。　
　　我们人类常用的抗菌素药物，例如青霉素、庆大霉素之类，如果与BF64、BD2比较起来，那才是“老式步枪”与“现代冲锋枪”的较量，不知相差多少倍。　
　　正因为如此，目前有许多病理学家们正在潜心研究，想把它们应用到人类的抗菌治病方面来。如果能提取BF64和BD2用于人类抗菌，无疑将是一大福音。　
　　最近，日本东京大学药理学教授名取俊二先生，在他几年的实验和研究中，竟然在家庭常见的大麻蝇体液中，成功地提取了外源性凝集素，并从这种蛋白质中分离出了核糖核酸。他用这种凝集素应用于试验，奇迹般地发现：这种外源性凝集素能有效地干扰哺乳类动物体内的肿瘤细胞，首先是使肿瘤萎缩，随着时间的推移，竟慢慢地消失了。无疑，这对于人类的抗癌治癌开辟了一条新的途径。




蜘蛛丝与防弹衣
　　蜘蛛营造网的技能很高，而且结构合理、形状多样。三角形的、八卦状的、漏斗形的、华盖状的、圆币形的、不规则形的等等。蜘蛛按一种高级几何曲线“对数螺线”的无穷曲线形式织网，人工难以画得像它那样匀称、美观。斑点金蛛织出比自行车轮还大的巨大圆网。危地马拉有一种蜘蛛，总是几十只汇聚在一起集体吐丝，织出硕大的网。这网有美丽的图案，红红绿绿十分好看，而且还能抗风抵雨，不易损坏。当地居民竞相采用这种蛛网来做窗帘。　
　　美国马萨诸塞州研究中心的军事科学家和分子生物学家们经过深入研究，发现了蛛丝的不少奥秘。首先，蛛丝的延伸力很好。眼下，世界上流行的防弹衣使用的凯夫拉纤维，其延伸力超过4％时就会断裂，而蛛丝延伸到14％还安然无恙，超过15％才会断裂。蛛丝这种极强的弹力，对于来自子弹的外力冲击能起到很好的缓冲作用，因此，它是一种最理想的防弹服装的材料。蛛丝的另一大特点是它的“玻璃化转变温度”极低。试验证明，蛛丝在零下50～60摄氏度的低温下才出现“玻璃化”状态，开始变脆。而现行的大多数聚合物“玻璃化”温度只到零下十几度。蛛丝的这一特性，使其制作的降落散防弹衣和其他装备，即使在冰点以下的环境里仍具有良好的弹性；在骤然而至的重物袭击下，依然有极佳的承受能力。




麦秆与自行车　
　　当你每天早晨骑上自行车去上学或上班的时候，你是否想过自行车是什么时候出现的？设计师又是聘请了大自然中的哪位“参谋”，把车架设计成空心管子的？　
　　那还是在公元1642年，西欧某个城镇的玻璃橱窗上，第一次张贴出一幅自行车的图形，吸引了许许多多的人。　
　　过了大约160多年，世界上第一辆自行车才问世。　
　　1817年，德国人威廉·福克骑了一架很奇怪的二轮车在小镇的郊外滑跑。车架和轮子都是木头的，没有轮胎，没有座垫弹簧，也没有链条和飞轮，它靠两条腿在地上蹬着车子滑行。这就是自行车的老祖宗——快步机。　
　　又过了好多年，人们逐渐地加以改进，使前轮可以活动，并在轴心上安了脚蹬。但前轮与后轮的大小很不相称，前轮直径有一米多，后轮才一尺多，叫人看了感到很别扭。　
　　到了1869年，才出现了类似现在使用的比较理想的自行车。它有铁制的轱轮，橡胶轮胎，转动的部分有了滚珠轴承以及飞轮等。　
　　近年来，许多国家先后制成了许多式样别致的自行车。例如，有的用轻金属制成折叠式的轻便自行车，车重只有几公斤，不用时，折叠起来放进旅行袋里。有的还能变速，多的有十个变速档，适合在各种道路上骑行。还有的用塑料制成，既轻便，又不生锈，还消除了金属摩擦而产生的噪音，很受人们的欢迎。　
　　但不管哪种自行车，车架都是用很薄的空心管子做成的。　
　　车架是自行车的骨骼，因此要求有足够的强度。人们从大自然中的麦秆那里受到了启发。　
　　你看，一根细长的小麦秆，能够支持住比它重几倍的麦穗，奥妙就在于它是空心管子。　
　　原来，任何一块材料遇到外力发生变形的时候，总是一边受到挤压力，另一边受到拉伸力，而材料中心线附近长度基本不变。这就是说，离开中心线越远，材料受力越大。空心管子的材料几乎都集中在离中心线很远的边壁上，因此，它比一根同样重的实心棍子的刚度要大得多。　
　　麦秆和自行车之间的关系说明了这样一个事实：人们只要虚心向生物界求教，肯定会大有收益。




蛋壳与石拱桥
　　鸡蛋的蛋壳，我们几乎天天都能见到，似乎没有什么大的用处。然而，以建筑师为职业的人，可把它视为至宝。因为它给建筑师以很大启示，为现代化建筑做出过不小的贡献。　
　　让我们先做一个小小的实验：取两只蛋壳，一只凸面向上，一只凹面向上，用两支削得不太尖的铅笔，从10厘米高处向蛋壳落去。可以看到，铅笔与凸面向上的蛋壳撞击了一下，蛋壳并未被击碎，而凹面向上的蛋壳却被击破了。这说明蛋壳凸面向上的可以承受的力比凹面向上的可以承受的力大得多。　
　　我们的祖先很早就发现了蛋壳的奥秘，并据此设计了凸面向上的石拱桥。　
　　可别小看一座石拱桥，那里面还有相当大的学问呢！　
　　你看，一座石拱桥，当它受到向下的压力时，也同时受到两侧相邻石块的侧压力作用。由于石块的抗压强度很大，所以这个力能达到很大值。若石桥凹面向上，那么，当它受到向下的压力时，邻近的石块则产生拉力，由于石块的抗拉强度很低，所以凹面向上的石桥只能承受很小的力。这与蛋壳凸面向上不易击破，凹面向上不堪一击是同一个道理。　
　　近几年来，建筑师又在蛋壳的启示下，设计了现代化的大型薄壳结构的建筑物。这种建筑物既坚固，又节省材料。我国北京火车站大厅房顶就是采用这种薄壳结构。屋顶那么薄，跨度那么大，整个大厅显得格外宽敞明亮，舒适美观。




人脑与智慧机器人
　　素称人体司令部的大脑，是世界上最复杂、最奥妙、最完善的“自动控制机”。　
　　机器、设备可以代替人的体力劳动；拖拉机可以代替农民耕地，起重机可以代替工人进行装卸。。人们当然也会提出：是否可以用一种“智慧”的机器来代替人脑工作呢？　
　　今天，由于近代数理逻辑、控制论、无线电电子学、生物学的飞跃发展，利用机器来代替人的脑力劳动这一远大理想，已逐渐变成现实。　
　　要模拟人脑创造出具有一定思考能力的电子计算机，首先就得模仿神经元创造出电子计算机的“基本元件”。目前，有些国家的科学工作者都在致力于这个课题的研究，并且也取得了一定的进展。他们已经制成了一些神经细胞的模型，其中最简单的一种是用半导体三极管装配起来的。也有由复杂集成电路组成的元件，它们具有活细胞的某些能力，能显示出活细胞的某些特性，例如对有关外界刺激的适应性等。　
　　有了人造“神经元”之后，第二步就得深入研究神经细胞之间的微妙联系，探索神经网状结构的综合本领，以及认识、记忆、推理、判断等种种意识活动的细节。不难想象研究活的大脑内部发出的种种物理、化学、生物学过程，直到能用科学来精确地表达它们是多么困难！但是，这项研究工作也取得了一定的进展。　
　　现在，用于生产控制的电子计算机，能够接收、研究和判断外界生产条件，作出适宜的选择后发出信号，控制生产在最好的条件下进行。　
　　电子计算机是现代科学技术的奇迹之一。　
　　电子计算机和以前所有的机器都不同：一般的机器，不论威力多么大，不论多么精巧，从本质上来说，仅能代替体力劳动，而电子计算机却能在一定程度上代替人脑进行非创造性的脑力劳动。　
　　目前，不仅有精通快速运算的会解答各种数学问题的电子计算机，而且也出现了具有初步判断、比较、记忆和“思考”能力的各种电子计算机。所以，有时人们又管它们叫做“电脑”。




动物味觉的启示
　　如果你感冒，鼻子不通，吃起东西来就不会觉得有滋味。舌苔很厚，饮食也不会觉得有味。高明的厨师烹调一定讲究色香味齐全。通过视觉、嗅觉和味觉的综合作用促使胃口大开，远比单一感觉的效果要好。事实上味觉和嗅觉是如此的相似，以致一些低等动物对化学物质的感觉很难分清嗅与味的界线。嗅觉和味觉都是化学性感觉，都是化学分子与感觉器官相接触产生电信号，传给大脑形成感觉。所不同的是你可以离李子较远而闻到李子的香味，但是，你要知道李子的味道就非得亲口去尝一尝。　
　　人和哺乳动物的味觉感受器主要是分布在舌背面的味蕾。舌背面有许多细小的突起，叫乳突。可分为三种：轮廓乳突，分布在舌根部，约有8～12个，排列成倒八字形；菌状乳头，分布在舌尖和舌的边缘部，这两种乳突里面，味蕾很多。丝状乳突没有味蕾。此外，还有一种叶状乳突，普通哺乳动物都有，但人类则已退化掉，这种乳突也含味蕾。乳突中散布有神经纤维。　
　　味蕾在口腔粘膜的其他部位也有分布。味蕾呈球状，由2～12个纺锤状的味细胞和支柱细胞构成，味细胞上有刚毛突出在味蕾上方的味孔处。味觉有探测溶解在水中的物质的能力。一种特定的食物味道取决于它对几种味蕾的联合效应。人有四种基本味觉，即酸、甜、苦、咸，加上辣合称五味。一般舌尖主要感觉甜味，舌