動物也懂物理學(xué)

物理是研究物質(zhì)、能量、空間和時間的基本性質(zhì)及其相互關(guān)系的自然科學(xué)，它探索自然界中力的作用、熱的傳遞、光的傳播、電和磁的現(xiàn)象、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)及物體的運(yùn)動等，在人類社會中應(yīng)用廣泛。讓人驚訝的是，很多動物也懂物理學(xué)，并且將其應(yīng)用在“衣”、食、住、行等方面。

有些動物“穿衣打扮”技能高超，正如白居易的詩句所說：“不著人間俗衣服?！北热绫睒O熊的毛發(fā)是中空且透明的，中空的結(jié)構(gòu)有助于保存空氣，增強(qiáng)保暖效果，毛發(fā)是透明的，并且表面粗糙不平，能夠更好地散射和反射光線，從而使北極熊看起來是白色的，有助于它們在冰天雪地中隱藏；北極熊的皮膚是黑色的，有助于它吸收陽光中的熱量，從而在寒冷的環(huán)境中保持體溫。變色龍的皮膚中含有納米晶體，這些納米晶體的排列方式會影響光的折射。當(dāng)變色龍放松時，納米晶體之間的距離較短，會反射波長較短的光線；變色龍興奮時，納米晶體之間的距離增大，會反射波長較長的光線。這涉及微觀結(jié)構(gòu)和光學(xué)的物理知識。

“民以食為天”，動物也不例外。啄木鳥用長喙啄開樹木的表層，吃掉躲藏在樹干內(nèi)部的害蟲。它每次啄木的時間只有幾秒，頻率和力度都遵循物體振動和能量傳遞的規(guī)律。電鰻的體內(nèi)有許多“電細(xì)胞”，它們組合起來形成放電結(jié)構(gòu)。當(dāng)捕食較大的獵物時，電鰻的神經(jīng)系統(tǒng)會發(fā)出信號，“電細(xì)胞”中的離子發(fā)生跨膜移動，從而產(chǎn)生電位差，眾多電細(xì)胞產(chǎn)生的電位差累加起來，就形成足以電暈獵物的強(qiáng)大電流。

住所能給人帶來安全感，對動物來說也是如此。在搭建巢穴時，許多動物表現(xiàn)出杰出的建筑才能。鳥類在選擇樹枝和葉子搭建巢穴時，會考慮材料的強(qiáng)度和柔韌性，以確保巢穴能承受自身和幼鳥的重量，這是力學(xué)的運(yùn)用。蜜蜂的蜂巢由六邊形巢室組成，這種結(jié)構(gòu)能在使用最少材料的情況下獲得最大的空間和強(qiáng)度，符合材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)的規(guī)律。水獺會利用樹枝、石頭和泥土等材料修筑水壩，來改變水流并創(chuàng)造適宜的生活環(huán)境，它們在選擇材料和修筑水壩時，會遵循重力、壓力等原理。

行動對許多動物來說就是證明自己通曉物理知識的“走秀”。貓飛檐走壁，平衡能力出眾，它從高處跳下時不但能迅速感知自身的位置和姿態(tài)，靈活地調(diào)整重心，最終四足著地，而且背部的肌肉、骨骼和關(guān)節(jié)能夠起到緩沖作用，吸收和分散落地時的沖擊能量，從而避免受傷。駱駝的腳掌寬大扁平并且有腳蹼，這增大了與地面的接觸面積，減小對地面的壓強(qiáng)，使得駱駝在行走時不容易陷入松軟的沙子。駱駝的腳掌還有厚厚的肉墊和角質(zhì)層，肉墊富有彈性，可以減震，而角質(zhì)層能起到一定程度的隔熱和耐磨效果。在捕食時，獵豹從靜止到時速100千米只需3秒，這得益于它的身體構(gòu)造和運(yùn)動方式。獵豹的身體構(gòu)造有助于它迅速調(diào)整方向，減小空氣阻力，保持平衡，而采用類似跳躍的運(yùn)動方式，讓它每一步都能獲得最大的推力和彈力。

這些動物沒有上過物理課，它們是怎樣懂得豐富而又實用的物理知識的呢？這是因為動物會在自然選擇的過程中逐漸進(jìn)化，它們通過先天的遺傳與變異來適應(yīng)環(huán)境，也會通過后天的學(xué)習(xí)和模仿其他物種的科學(xué)做法來提高生存的概率。

為了生存，自然界中的動物學(xué)會了各種各樣的技能，這讓我們驚嘆生命的多種可能。