源于海洋的灵感
2023-09-26
剑鱼有标准的流线型身体,游速极快,可达110千米/ 时。可是,速度越快,水的阻力也越大。为了减小阻力,剑鱼上颌的骨头进化出了一根长长的尖刺,可以划开前面的水,减小阻力。
鲨鱼是海洋中强大的肉食性鱼类,它们已经存在了上亿年,身体圆滑呈流线型,感觉十分灵敏,是一群游速快的中大型海洋鱼类。鲨鱼表皮覆盖着尖锐的鳞片。这些鳞片有V 形皱褶,这大大减小了水流的摩擦力,让鲨鱼身体周围的水流更高效地流过,帮助鲨鱼快速游动。
水母有一种高超的本领——预测风暴。原来,水母的触手上长着许多小球,而这些小球的内部有听石。听石能刺激球壁的神经感受器,水母因此有了听觉。在狂风怒吼、海浪咆哮之前,大海会产生一种次声波,传播速度比风浪快。水母能够敏锐地感知到这种次声波。
深海短吻狮子鱼是狮子鱼科的一种,体长约16 厘米,栖息在7000 米以下的海域,属于深海鱼类,被称为海洋脊椎动物中的“深潜之王”。深海短吻狮子鱼为适应环境,身体的生理机能已经发生了很大变化,这些变化反映在肌肉和骨骼上。在深海环境的巨大水压作用下,它们的骨骼变得非常薄,而且容易弯曲,即使在高压和低温环境下,深海短吻狮子鱼仍然能自由运动。
人的耳朵是听不见次声波的,但是水母能够听到。这时,水母便会迅速远离海岸,以免被风浪卷到岸上。科学家通过研究水母的听觉,制造出了一种能提前15 个小时预测出来自某一方向风暴的风暴预测仪。
深海一直是地球上最大的未知区域。由于深海环境压强极高,在那里工作的机械系统一般需要刚性的身体和压力补偿系统。但深海短吻狮子鱼没有庞大或厚重的耐压身体,却依然能够在海洋极深处存活。我国科学家分析了深海短吻狮子鱼的身体结构后,决定转变研发思路,对深海软体机器人进行独特设计——其双翼会随着肌肉的伸缩进行扑翼运动,用“以柔克刚”对抗深海压强。
二战以后,人类开始研制超音速飞机。工程师发现,飞机一旦突破音障,飞机前面的空气来不及“躲开”,就会对飞机产生巨大的阻力,甚至造成机毁人亡的后果。这时,工程师从剑鱼的上颌结构受到启发——既然剑鱼的上颌可以划开前面的水,那这种结构对空气是不是也有作用。于是,工程师就模仿剑鱼,在飞机的前方安装了一根“长针”,这根“长针”在飞机冲破音障后,可以把飞机前面的空气划开,有效降低了飞机受到的阻力,让飞机安全地超音速飞行。
科学家受到鲨鱼的启发,研制了鲨鱼皮泳衣。这种泳衣用人造纤维模仿鲨鱼皮肤的结构,有效提高了游泳选手的游速。随着科技的进步,鲨鱼皮泳衣更新迭代。2008年北京奥运会,游泳运动员菲尔普斯在第四代鲨鱼皮泳衣的助力下,一人狂揽8 枚金牌,把鲨鱼皮泳衣推上巅峰。当时,昂贵的鲨鱼皮泳衣已经成为游泳比赛取得佳绩的必要装备,这极大破坏了体育的公平性。2010 年开始,国际泳联禁止游泳运动员穿鲨鱼皮泳衣。