和蜘蛛合作一场音乐演奏

袁则明

蜘蛛在地球上至少结了1.4亿年的网，只是过于寻常，所以它一直默默无闻，也很少有诗文抒颂。但近些年来，蜘蛛突然红火了起来，它先后被请进了电影《蜘蛛侠》和多名科学家的实验室。美国麻省理工学院的材料工程师马库斯·比埃勒就認为蜘蛛编织网的过程，很像一个人正在作曲，因而，他带领团队成员试图将蜘蛛的“曲谱”转化为音乐旋律。

蜘蛛织网看起来很复杂，实际上蜘蛛只用不到一个小时就能织成。它是先悬一根丝，从中心向外拉几条成辐射状的主丝，像伞撑开后的骨架;其次，拉几道网孔很大的临时螺旋丝来固定骨架，到此，它拉的丝都没有黏性;然后，它会从外围正式向内安置带黏性且紧密的螺旋丝，并把临时螺旋丝吃掉，等织到了中心后，一张极其对称的“八卦”网便大功告成;最后，它潇洒离开网，躲藏了起来。

蜘蛛的视力不太好，又躲藏起来了，那么，它怎么知道自投罗网的是什么物体呢？原来，它依靠的是网丝的振动。蜘蛛的丝是一种骨蛋白，初为黏稠的液体，遇到空气便很快凝结，且强韧而富有弹性。它的腿上有裂缝状的振动感受器，通过网丝振动的频率，就能准确地判断是风还是叶，或是大小昆虫来到了自己的“餐厅”，并能毫厘不差地定位猎物，快速地通过无黏性的“跑道”将其捕获。

在普通人看来，蜘蛛丝都是一样的，为什么频率不同呢？这是因为蛋白质分子中含有20种氨基酸，而每一种氨基酸发出的频率并不相同，所以蜘蛛将氨基酸进行排列组合，在网上交叉搭配，就出现了各种神奇的振动频率。比埃勒正是由频率想到了声音，并把20种氨基酸对应成20种音阶，使蜘蛛的这手绝活转化成了声音，再映射到音乐理论上。这项研究得到了艺术家托马斯·萨拉瑟诺的支持，他用蛋白质模拟制作了一个蜘蛛网，可是效果并不理想，问题在于他把蜘蛛网制成了二维空间的平面，实际上大多数蜘蛛构建的网都是三维空间，所以发出的声音自然大相径庭。

怎样使网丝的声音更加完美？萨拉瑟诺创建了一种类似竖琴的互动乐器，先用激光扫描蜘蛛网的二维横截面，再利用计算机算法重建三维网络，然后将特定频率分配给模拟网线用作音符，最后把音符在网线的三维结构中以各种模式组合起来，便可以生成旋律。

这种旋律类似一个和弦，但不会清越、绕梁。科学家们只不过像3D打印一样，复制了这种复杂的结构，并通过这种可听的旋律了解蜘蛛如何对网上变化做出反应，以及研究构网过程，之后再将这种生命现象和机械原理加以比较后进行仿生。

目前，比埃勒对蜘蛛“谱曲”的研究已经有了初步结论。他认为人类若能采用蜘蛛的方法，就能在人造结构设计中内置修复机制，以防患于未然。比如，桥梁如果内设修复机制，就能及时发现问题，而不会等到断裂后再修复，使得整个建筑结构变成一个活的有机体。

对蜘蛛的研究还有很多，涉及各方面的科学。比如，人类根据它麻醉的方法，研究出了神经系统的药物;俄罗斯科学院基因生物学研究所专家在对蜘蛛网进行研究时发现，蛛丝材料硬度比同样厚度的钢材高9倍，弹性比最强弹性的其他合成材料高2倍，加工后可以制造轻型防弹背心、降落伞、防护材料和车轮外胎等。