不同的眼睛，不一樣的奇妙視界（下）

文/Echo、 Temple

不同的眼睛，不一樣的奇妙視界（下）

文/Echo、 Temple

上期介紹了各種動(dòng)物千奇百怪的眼睛，不同的“視界”正逐步被科學(xué)家們解密并加以仿生應(yīng)用——仿生學(xué)猶如在生物學(xué)和實(shí)際運(yùn)用技術(shù)之間架起的一座橋梁，通過(guò)再現(xiàn)生物學(xué)的原理，人類不僅找到了技術(shù)上的解決方案，同時(shí)也開啟了更多不一樣的視界。

納米蛾眼

夜間飛行的飛蛾，眼睛基本對(duì)近紅外線不產(chǎn)生反射波，這樣既減少了鳥類、青蛙等天敵的注意，還使其能在夜間具有偽裝隱蔽性。

原理：飛蛾的眼部結(jié)構(gòu)——一個(gè)個(gè)“鼓包”的有序排列讓整個(gè)眼睛幾乎不反光。眼睛有一層立體六角蜂窩狀納米結(jié)構(gòu)，平均高度約為200nm，各個(gè)結(jié)構(gòu)間的間隔約為300nm，此結(jié)構(gòu)的特征尺寸小于作用波長(zhǎng)，大部分的入射光線都被蜂窩狀結(jié)構(gòu)所吸收，折射率自上而下連續(xù)變化，不發(fā)生反射。

應(yīng)用：太陽(yáng)能電池LED發(fā)光器件半導(dǎo)體領(lǐng)域。傳統(tǒng)發(fā)光器件如LED因出光效率低，無(wú)法將大部分光導(dǎo)出元件而令使用受到限制。將納米蛾眼減反結(jié)構(gòu)與光學(xué)元件進(jìn)行結(jié)合，可以應(yīng)用在各種顯示器和屏幕上，降低因反射帶來(lái)的圖像對(duì)比度下降問(wèn)題。

電子鴿眼

鴿子的視覺(jué)非常發(fā)達(dá)，科技工作者通過(guò)生物電流測(cè)試，發(fā)現(xiàn)鴿子的視網(wǎng)膜可以按照不同的功能進(jìn)行多種分類。

原理：鴿子的眼睛有6種不同的神經(jīng)細(xì)胞，它們分別對(duì)進(jìn)入眼睛的外界景物產(chǎn)生特殊的反應(yīng)。鴿眼的這種特殊構(gòu)造和功能，也引起了科學(xué)家的關(guān)注。

應(yīng)用：在鴿眼的啟示下，科學(xué)家用光電管和人工神經(jīng)元制成了“電子鴿眼”，它能夠快速檢測(cè)經(jīng)過(guò)眼前的物體的運(yùn)動(dòng)速度、方向、大小及形狀。在機(jī)場(chǎng)安裝這種電子鴿眼，能大大提高指揮系統(tǒng)的工作效率，防止飛機(jī)碰撞事故。

電子鷹眼

老鷹眼睛的敏銳度在鳥類中名列第一，是人眼的8倍，而且視野非常開闊，雙眼視的視角可達(dá)320°，這使得翱翔于2000米高空的老鷹，能發(fā)現(xiàn)地面上像黃鼠這樣小的目標(biāo)。

原理：人類每只眼睛里的視網(wǎng)膜上，都有一個(gè)凹槽，叫做中央凹，而老鷹眼中的中央凹卻有兩個(gè)。這兩個(gè)中央凹的作用不同，其中一個(gè)專門用來(lái)向前方看，另一個(gè)則專門用來(lái)向側(cè)面看。這樣一來(lái)，老鷹的視覺(jué)范圍就寬得多，能兼顧前方和側(cè)面。除此以外，老鷹的每個(gè)中央凹內(nèi)用于看東西的細(xì)胞也比人類多出6、7倍。

應(yīng)用：科學(xué)家根據(jù)鷹眼的構(gòu)造和視覺(jué)原理，研制出類似鷹眼的搜索和探測(cè)系統(tǒng)，即“電子鷹眼”這一先進(jìn)儀器，不僅能使飛行員的視覺(jué)得以擴(kuò)大，視敏度也得以提高，而且還能提高地質(zhì)勘探、海洋救生等工作的效率。

電子蛙眼

青蛙蹲在稻田里，偶爾眨一眨那凸凸的大眼睛，盡管它眼前的禾稈上停著一只飛蛾，它卻“熟視無(wú)睹”。可是，飛蛾剛一展翅起飛，青蛙就以迅雷不及掩耳之勢(shì)，向上猛地一跳，張開大口，翻出舌尖，一下子就粘住飛蛾，“勾”進(jìn)嘴里。

原理：蛙眼視網(wǎng)膜的神經(jīng)細(xì)胞分成5類，一類只對(duì)顏色起反應(yīng)，另外四類只對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的某個(gè)特征起反應(yīng)，并能把分解出的特征信號(hào)輸送到大腦視覺(jué)中樞——視頂蓋。因此，在迅速飛動(dòng)的各種形狀的小動(dòng)物里，青蛙可以立即識(shí)別出它最喜歡吃的蒼蠅和飛蛾，而對(duì)其他飛動(dòng)著的東西和靜止不動(dòng)的景物都毫無(wú)反應(yīng)。

應(yīng)用：現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，敵人的飛機(jī)、坦克、艦艇發(fā)射的真假導(dǎo)彈都處于快速運(yùn)動(dòng)之中，要克敵制勝，必須及時(shí)把真假導(dǎo)彈區(qū)別開來(lái)。而將電子蛙眼和雷達(dá)相結(jié)合，就可以像蛙眼一樣，敏銳迅速地跟蹤飛行中的目標(biāo)。

貓頭鷹眼夜視儀

貓頭鷹白天躲藏在樹洞中，或停在枝葉茂密的大樹上動(dòng)也不動(dòng)，一到了晚上，它們卻能飛來(lái)飛去行如白晝。

原理：視網(wǎng)膜的感覺(jué)細(xì)胞分為圓錐細(xì)胞和圓柱細(xì)胞兩種類型，而貓頭鷹有一雙與人眼感覺(jué)細(xì)胞不同的眼睛。人眼的是圓錐細(xì)胞，需要較強(qiáng)的光刺激才能看清物體，因此人眼只能在白天看清東西；而貓頭鷹眼是圓柱細(xì)胞，在較弱的光線下就能看清物體，因此它們能在夜間捕食。

應(yīng)用：貓頭鷹眼的構(gòu)造和視覺(jué)特性，使科學(xué)家深受啟發(fā)研制出了夜視儀。夜視儀的用途非常廣泛，并能促進(jìn)多種技術(shù)的發(fā)展。

延伸

除了眼睛，動(dòng)物們還有很多奇妙之處

1.蒼蠅

“聞臭而動(dòng)”的蒼蠅，似乎總令人討厭，但科學(xué)家們卻根據(jù)蒼蠅的身體運(yùn)行原理，成功仿制出一種十分奇特的小型氣體分析儀，并已經(jīng)被安裝在宇宙飛船的座艙里，用來(lái)檢測(cè)艙內(nèi)氣體的成分。

2.水母

水母的順風(fēng)耳可是出了名的靈敏，科學(xué)家們仿照水母耳朵的結(jié)構(gòu)和功能，設(shè)計(jì)了水母耳風(fēng)暴預(yù)測(cè)儀，能提前15小時(shí)對(duì)風(fēng)暴作出預(yù)報(bào)，對(duì)航海和漁業(yè)的安全都有重要意義。

3.蝙蝠

根據(jù)蝙蝠超聲定位器的原理，人們還仿制了盲人用的“探路儀”。這種探路儀內(nèi)裝一個(gè)超聲波發(fā)射器，盲人帶著它可以發(fā)現(xiàn)電桿、臺(tái)階、橋上的人等。如今，有類似作用的“超聲眼鏡”也已制成。

4.貝殼

很多人喜歡在沙灘撿貝殼，并且把他們串成風(fēng)鈴用來(lái)做裝飾，但貝殼的妙用可不止這一種。用貝殼的蛋白質(zhì)生成的膠體非常牢固，這種膠體可應(yīng)用在從外科手術(shù)的縫合到補(bǔ)船等許多事情上。

5. 烏賊

烏賊體內(nèi)的囊狀物能分泌黑色液體，遇到危險(xiǎn)時(shí)便會(huì)釋放出來(lái)，誘騙攻擊者上當(dāng)。潛艇設(shè)計(jì)師仿效烏賊的這一功能設(shè)計(jì)出了魚雷誘餌——酷似袖珍潛艇，可按潛艇的原航向航行，航速不變，也可模擬噪音、螺旋節(jié)拍、聲信號(hào)和多普勒音調(diào)變化等。正是它這種惟妙惟肖的表演，令敵方潛艇或攻擊中的魚雷難辯真假，最終使己方潛艇得以逃脫。

6.蜘蛛

生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)蜘蛛絲的強(qiáng)度相當(dāng)于同等體積鋼絲的5倍。受此啟發(fā)，英國(guó)劍橋一家技術(shù)公司試制成猶如蜘蛛絲一樣的高強(qiáng)度纖維。用這種纖維做成的復(fù)合材料可以用來(lái)做防彈衣、防彈車、坦克裝甲車等結(jié)構(gòu)材料。

7. 鯨魚

當(dāng)代核潛艇能長(zhǎng)時(shí)間潛航于冰海之下，但若在冰下發(fā)射導(dǎo)彈，則必須破冰上浮，這就碰到了力學(xué)上的難題。潛艇專家從鯨魚每隔10分鐘必須破冰呼吸一次中得到啟迪，在潛艇頂部突起的指揮臺(tái)圍殼和上層建筑方面，作了加強(qiáng)材料力度和外形仿鯨背處理，果然取得了破冰時(shí)的“鯨背效應(yīng)”。

8. 蝴蝶

遨游太空的人造衛(wèi)星受到強(qiáng)烈的陽(yáng)光輻射時(shí)，溫度會(huì)高達(dá)200攝氏度；而在陰影區(qū)域，衛(wèi)星溫度會(huì)下降至零下200攝氏度左右，很容易烤壞或凍壞衛(wèi)星上的精密儀器，這個(gè)問(wèn)題一度曾使航天科學(xué)家傷透了腦筋。后來(lái)，人們從蝴蝶身上受到啟迪。原來(lái)，蝴蝶身體表面生長(zhǎng)著一層細(xì)小的鱗片，這些鱗片有調(diào)節(jié)體溫的作用。每當(dāng)氣溫上升、陽(yáng)光直射時(shí)，鱗片自動(dòng)張開，以減少陽(yáng)光的輻射角度，從而減少對(duì)陽(yáng)光熱能的吸收；當(dāng)外界氣溫下降時(shí)，鱗片自動(dòng)閉合，緊貼體表，讓陽(yáng)光直射鱗片，從而把體溫控制在正常范圍之內(nèi)?？茖W(xué)家經(jīng)過(guò)研究，為人造地球衛(wèi)星設(shè)計(jì)了一種猶如蝴蝶鱗片般的控溫系統(tǒng)。

9.豬

哼哼……人們從豬的鼻子得到啟示發(fā)明了防毒面具。