知識團購︱喜歡仿生學的孩子,內心充滿對世界的愛
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這本仿生學當家啟蒙書
人見人愛
無論大人小孩
世界一流的攝影和印刷
一本可以當藏品的書
一本堪稱極致的書
封面手感像真皮但其實不是
看上去3D鏤空的飛鳥
其實是平面印刷出來的
你會忍不住摸它
但它又確實是平的
收到書的同學都被驚艷到了
咱們的介紹還可以更接(niu)地(bai)氣(hong)點
好,即將開掛
多圖殺貓,請在wifi下觀看
部分圖可能會引起密恐者不適,慎入
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《蜘蛛俠:英雄歸來》正在熱映,相信看過前作的,一定忘不了上面那個動圖場景後面,主角手指上長倒刺的一幕吧。
那幕畫面將蜘蛛俠的手指放大到令人髮指的地步,我們看到他的手指上長滿了倒刺的剛毛,這就是他能飛檐走壁的原因。
這絕對是《蜘蛛俠》系列中對蜘蛛的模仿最細緻的一幕。其實在現實生活中,人類早就開始向蜘蛛取經了,譬如二戰時期武器瞄準系統中光學裝置的十字準線,使用的材料便是蜘蛛絲。
via:北京青年報
雖然蜘蛛絲一碰就斷,但與同等直徑的鋼絲相比,它的強度是後者的五倍,而且韌性極高,用它做成的防彈衣就又輕便又安全。
英國新型防彈衣 via:新華軍事
這種人類科技對自然物的模仿,就叫做「仿生學」,生活中還有非常多有趣的案例,下面就給大家介紹介紹。
神奇的蓮花效應
前幾天看到網友發了一張gif圖:
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兩位大叔被人用污水潑,左邊這個髒了一身,但右邊這位就什麼事兒都沒有。這是一個經典的仿生學案例。右邊這個人穿的衣服上面有超疏水塗層,而這個東西正是借鑒了蓮花效應而產生的發明。
說到蓮花效應,大家應該都見過蓮葉吧:
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蓮葉不沾水,水落在上面會滾來滾去,不會產生浸潤。正所謂,出淤泥而不染,講的就是蓮葉的這種自潔的效果。蓮葉表面其實不是像想像的那樣是光光的一層,恰相反,它的表面充滿了小「疙瘩」。給大家看一個顯微效果:
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正是因為蓮葉的表面粗糙,有這種大約20微米大小的小突起,在這個尺度上,表面張力加上凸起之間的空氣的作用,落到上面的水都變成球狀,或者是近似球狀的水珠,於是都流走了。
蓮花效應被用在很多產品設計上,比如玻璃,衣料表面,房頂、自動噴漆器等等。
當土司有了「蓮花效應」……
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王蓮與建築
與蓮花很接近的一個科——睡蓮科也有很棒的仿生學應用。你們看這就是睡蓮科里葉子最大的「王蓮」:
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這位姐姐腳下踩著的就是浮在水面上的王蓮!能承載的重量不輕啊!
你知道么?這得益於它的結構,現在讓我們把這個王蓮翻起來看看:
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看到背後的玄機了嗎?葉脈從中心處放射散開,而且從側面互相連接,由此將葉子分出許多格子。給大家一個特寫吧:
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在1837年,約瑟夫·帕克斯頓學習了這種結構,將玻璃板組合在模仿睡蓮葉脈的木和鐵的架構之中。這個想法後來被用於1851年修建倫敦世博會場館——水晶宮。不過遺憾的是,這個當年大獲成功的建築毀於1936年的一場火災。
目前留給世界的就剩下了這麼一張照片:
不過據說這個結構被很多建築設計繼承了下來:
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X魚的吸盤
不僅是植物,人類從動物界也學會了好多東西。再來放一張動圖:
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你看上面這個是什麼東西走過去了呀?
估計已經有人猜到了:
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沒錯,就是一隻章魚。章魚的觸鬚非常神奇,上面有吸力很強勁的吸盤,如果它吸附在人的胳膊上,那要用很大的勁兒,才能把它撕扯下來。
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有沒有很像拔火罐?那酸爽……
章魚這種動物在希波拉底時代就已經是一道菜了。幾乎可以肯定吸盤類的物體的發明者基本上都是受章魚或者槍烏賊的啟發。醫學界對這類的發明非常支持,比如中國人直到現在還有人在用拔罐的方法來治療疾病。
前不久看到一個麥肯奇的吸盤碗,也是同樣的原理:
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不過章魚仿生學更大的用途不止這些,現在科學家們對它用觸鬚靈活抓握物體更感興趣:相比較模仿人類的手,這種觸鬚動作似乎更容易實現,也更加靈活。
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至於不是科學家的普通人,我們似乎只關心它的味道棒不棒:
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截取自電影《美人魚》
火車頭和鳥嘴
水裡游的我們說了,接下來給大家介紹一個地上跑的。鄰國日本有條高鐵叫新幹線,這條線上在東京與博多之間有很多隧道,火車必須要穿越它們。
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最開始的時候,每次火車進洞,都會造成一次衝擊和震耳欲聾的響聲,這給周邊群眾帶來很大的干擾。當然原因可不是火車撞牆了:
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之所以會產生這種效應,主要是因為洞口附近的空氣壓力差。所以火車進山洞一般是要減速的。但是高鐵么,就是為了快的,所以有沒有什麼辦法,又快又不會發出巨響呢?當時的新幹線工程師中津英治就動起了腦筋。他也想到了向大自然求助。於是他想起了一種動物:
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這種動物就是翠鳥!翠鳥有一個很牛逼的地方,那就是它的外形能讓它幾乎不激起很大的水花就能入水抓魚。所以,中津英治模仿這種動物嘴巴的外形,重新設計了火車頭:
現在我們看到很多流線型的設計,最初一般都是從自然物的特徵中抽象出來的。
如何在牆壁上漫步
像王蓮和翠鳥只是模仿了宏觀尺度下的外形。下面要介紹的這一位才厲害,因為它涉及到了量子效應。
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這位就是壁虎。壁虎可以在直立的牆壁,甚至是天花板上行走。有很長一段時間,人們認為壁虎能這樣,是因為腳下有吸盤,就像我們上面看到章魚那樣。
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如果你這樣認為,那壁虎只能舔舔眼睛告訴你:其實,不是這樣子啦!
他們的腳上沒有吸盤,但是有數十億根絲狀體,也就是傳說中的剛毛,剛毛末端又分成了幾百個分支。如果我們給壁虎的腳掌部放大放大放大再放大,一直到4000倍,你就會看到這:
壁虎的秘密就是這些細剛毛會與任何接觸的表面產生范德瓦爾斯力,所謂范德瓦爾斯力說的是一定距離內原子間的靜電作用力。我們都見過膠帶吧,膠帶粘著劑之所以有粘合作用,有很大一部分原因是因為與接觸表面產生了范德瓦爾斯力。
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因為壁虎是靠原子間的靜電作用力來吸附的,所以,據說自然死亡的壁虎依然具有粘附能力。
從上圖我們知道力量大小主要靠方向影響,所以壁虎走路的時候,爪子經常是這樣子的:
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腳掌與接觸面的方向改變了,壁虎就可以解除黏附啦。
是不是很神奇?
斯坦福大學的研究人員,已經根據這個做出了類似壁虎的機器人,沒準不久後,我們就能看到量產蜘蛛俠了:
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本文案例主要來《當自然賦予科技靈感》這本書,更多神奇有趣的黑科技,大家直接去看書吧。這本書設計風格和編輯方式非常完美。
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左頁是仿生學運用案例的詳細介紹,右邊則是博物館的標本實拍圖。這會給閱讀者有一種親臨現場的感覺。
全書一共67個案例,其中動物55種,植物12種。每一種生物都是用2頁內容介紹完的。
仿生學本身是現代科學研究中最有前景的學科之一,對促進環境無害型技術的發展極有幫助,比如無污染科技、可循環材料、再生能源等領域一些複雜的難題,大自然都給出了成熟的解決方案,人們只要想辦法模仿就可以了。
所以,仿生學科普,一定程度上也是在為這樣的領域儲備人才。
可以說,越是用心去感受,就越覺得大自然對靈性的培養有關鍵的作用,因為人們會觀察和體驗。一朵花的開謝,一隻鳥的鳴叫與飛翔,一條河四季的深淺,一片雲不時的變化……這一切都會激發人類(尤其是兒童)天然的好奇心。這種認知和探求的過程,往往又會激發人們的創造力與審美情趣。
而仿生學可以說是引領人們深入自然最棒的嚮導。因為這門學問無不建立在與大自然的深刻互動之上。蜘蛛絲能製作防彈衣,對蒼蠅眼睛的模仿能提升太陽能板的轉化效率……相信大家要知道類似的事實,一定會被大自然的魅力所折服吧。
《當自然賦予科技靈感》
[法]瑪特·富尼耶 著
定價128元
包郵團購價僅89元
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※這些國家的首都,你一定常常搞錯,包括日本
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※80、90年代的香港小姐,你還記得她們么?
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※你給孩子起的英文名,在外國人眼裡,是「二狗子」的意思嗎?
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