大自然并不是完美的，而是一直在演化和適應(yīng) 。 無(wú)論是動(dòng)物還是植物，在漫長(zhǎng)的演化過(guò)程中，其有益的部分會(huì)保留下來(lái)，無(wú)用的部分則被丟棄或退化，以適應(yīng)地球上不斷變化的環(huán)境 。 通過(guò)不斷地修修補(bǔ)補(bǔ)，大自然找到了許多獨(dú)特的設(shè)計(jì)方案，從大象的長(zhǎng)鼻子到仙人掌的棘刺，甚至白蟻丘在設(shè)計(jì)上也能讓涼爽空氣流通進(jìn)出，為這些小昆蟲(chóng)提供一個(gè)舒適的家 。
因此，世界上最聰明的設(shè)計(jì)師和工程師都在師法自然，眾多人工技術(shù)都建立在自然的設(shè)計(jì)之上 。 在生物學(xué)中，有一個(gè)領(lǐng)域便是研究如何模仿自然界的各種生存策略，促進(jìn)發(fā)明和發(fā)展人類(lèi)的科學(xué)技術(shù) 。 該領(lǐng)域便是仿生學(xué)，字面意義即“生物模擬” 。
下面，我們就來(lái)了解人類(lèi)從大自然中學(xué)到的一些技巧，看看不同生物都有哪些優(yōu)雅的生存策略 。
風(fēng)力渦輪機(jī)和鯨鰭
座頭鯨是一種體型龐大、蔚為壯觀的生物 。 它們的身體如同校車(chē)大小，重量可達(dá)40噸 。 但就是這樣的龐然大物，在游泳方面卻異常靈活 。 座頭鯨劃水時(shí)展現(xiàn)的敏捷性和精確性，堪稱在工程學(xué)上天賦異稟 。 科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，它們能做到這一點(diǎn)，主要原因是鯨鰭上遍布著凸起的結(jié)節(jié) 。
當(dāng)座頭鯨在海洋中游泳時(shí)，水會(huì)流過(guò)這些結(jié)節(jié)，形成許多很小的漩渦，這種“結(jié)節(jié)效應(yīng)”能夠?yàn)樽^鯨提供更多浮力，也可以減少水的阻力，使其游得更快 。 座頭鯨又名大翅鯨，其鰭肢長(zhǎng)度可達(dá)體長(zhǎng)的三分之一，因此降低水阻力非常重要 。 受此啟發(fā)，人類(lèi)設(shè)計(jì)出了更加穩(wěn)定的飛機(jī)、風(fēng)車(chē)和潛艇 。 其中比較令人驚奇的是，一位名叫弗蘭克·菲什的博士發(fā)現(xiàn)了這些結(jié)節(jié)的有益效應(yīng)，后來(lái)便創(chuàng)辦了“Whalepower”公司，生產(chǎn)更高效的具有類(lèi)似凸起的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片 。
植物氣孔與透氣的運(yùn)動(dòng)服裝面料
在鍛煉的時(shí)候，人們都喜歡穿著由透氣材質(zhì)制成的運(yùn)動(dòng)服，以防止捂汗 。 設(shè)計(jì)此類(lèi)運(yùn)動(dòng)服的Stomatex公司新開(kāi)發(fā)了一種很有意思的材料，融入了類(lèi)似植物氣孔的結(jié)構(gòu) 。 正如植物氣孔負(fù)責(zé)植物體內(nèi)的氣體交換一樣，這種織物上的氣孔也能更好地通風(fēng)，更具有透氣性 。
當(dāng)我們的汗液蒸發(fā)時(shí)，氣體分子會(huì)從這些氣孔中逸出，為涼爽干燥的空氣進(jìn)入創(chuàng)造空間 。 這項(xiàng)技術(shù)可以讓我們的皮膚遠(yuǎn)離汗水，并在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)保持更舒適的皮膚溫度 。
當(dāng)然，這并不是大自然第一次參與到人類(lèi)的時(shí)尚中 。 Speedo公司開(kāi)發(fā)了一款被俗稱為“鯊魚(yú)皮”的高科技泳衣“Fastskin” 。 該泳衣具有類(lèi)似鯊魚(yú)皮膚上的鱗片狀結(jié)構(gòu)，有助于在游泳時(shí)減少摩擦，并模仿鯊魚(yú)游動(dòng)時(shí)的流體動(dòng)力學(xué) 。 這件衣服的一個(gè)問(wèn)題是它真的太緊了！游泳者穿上它大約需要20分鐘，有時(shí)需要剪開(kāi)才能把它取下來(lái) 。
【師法大自然：?jiǎn)l(fā)科技的仿生學(xué)應(yīng)用】尼龍搭扣是由“維克羅”（Velcro，又叫“維可牢”）公司發(fā)明的一種常見(jiàn)的纖維緊固物，常用在衣服和錢(qián)包上，通常由兩條薄薄的織物組成 。 一條織物上覆有鉤狀結(jié)構(gòu)，另一條則覆有環(huán)狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)兩條織物用力壓緊時(shí)，鉤與環(huán)的結(jié)合就會(huì)形成暫時(shí)緊固的狀態(tài) 。 據(jù)說(shuō)發(fā)明者喬治·德·梅斯特拉是在注意到植物種子可以鉤住狗毛之后，受到啟發(fā)，才設(shè)計(jì)出了這種材料 。 現(xiàn)在，尼龍搭扣大量應(yīng)用于戶外用品，如背包、帳篷、運(yùn)動(dòng)服飾、運(yùn)動(dòng)鞋等，即使在嚴(yán)峻的環(huán)境中，依然能保持強(qiáng)勁的拉力 。 甚至在1968年的阿波羅登月任務(wù)中，阿姆斯特朗和奧爾德林帶上月球的套裝、樣品收集袋和月球車(chē)等也都使用了尼龍搭扣 。
翠鳥(niǎo)和子彈頭列車(chē)
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