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青蛙肌肉和电池的发明
18世纪,意大利的解剖学教授贾法尼发现,以金属棒接触剥去皮的青蛙腿部肌肉时,青蛙的肌肉便会收缩。他认为一切动物都带有电,且积蓄在肌肉中,金属棒的接触使动物放电,肌肉会因电的冲击而收缩。这一动物放电的发现,引起全欧洲科学家的巨大反响。同为意大利人的物理学教授伏特,对此也进行了探讨,却得到另一个结论:肌肉的收缩不是因动物电的放电,而是因接触了金属而产生电所引起的。1800年,伏特根据动物放电的现象设计完成了一种蓄电的新装置。拿破仑还邀请他到巴黎,亲眼目睹他的实验,赐于他金牌、丰厚的年俸和爵位。电池在日常生活、科学和工业上给人类带来了福音。
心脏活动电流与心电图发明
19世纪,瑞士解剖学家凯利克尔和德国生理学家缪勒用鸽子证明了心脏活动电流的存在。德国生理学家维伦斯坦首次用图形表现神经和肌肉之活动电流。当时恰好法国物理学家利普曼发明了一种毛细管静电计,这就促使了法国生理学家瓦勒采用了新发明的毛细管静电计来测量人心脏活动的电压,并描绘了图形。
这些研究结果引起了荷兰生理学家爱因多汶的注意,并把瓦勒所做的心脏活动电压的图形称作“心电图”,然后他潜心研究,证实了心电图对临床诊断非常有价值。于是他就致力于精确度高的心电图记录计的研制,几年后,他终于研制出一种高精度的石英系的弦电流计,用于心电图测量上,可精确地记录人的心电图。
“眼观六路”的鱼眼
与“鱼眼镜头”
在几乎一片漆黑的深海,生活在这里的鱼类眼睛发生了变异。首先是感受强光的圆锥细胞越来越少,感受弱光的圆柱细胞不仅越来越灵敏,而且数量也越来越多。有的鱼在每平方毫米的视网膜中,竟有2500万个圆柱细胞。为了吸纳更多的光线,鱼眼不但特别大,而且瞳孔也特别大。这使得鱼眼远视功能得到加强,视野也比一般动物广阔,可以将眼前方的光线及身体两侧拐弯向后的光线都收入眼睛中来。
人类根据这种“眼观六路”的鱼眼,设计出了用来照相的“鱼眼镜头”,这样可以把更多的图像纳入进来。
海豚皮与人造海豚皮
海豚是快速游泳的能手,能毫不费力地超过军舰。它游泳时能量的利用率高达80%,这就是说在克服水的阻力上能量消耗很低,大部分能量都能直接用在提高游泳速度上。而同样有流线型外形的潜水艇,螺旋桨推进力的90%都要用在克服水的阻力上。
经科学家研究发现,秘密就在海豚的皮肤上。原来,海豚的皮肤分为3层,这样的皮肤柔滑而富有弹性,不仅能使水流从身体的表面顺利通过,而且还能在水的压力下灵活地改变形状,大大减少阻力。
海豚皮肤的秘密揭开后,科学家们终于在1960年仿造出了人造海豚皮。把这种人造海豚皮包在鱼雷和小艇上试验,能减少阻力40%~60%。
海萤与五颜六色的冷光灯
海萤,顾名思义就是“海里的萤火虫”,是一种会发光的海洋生物。它们的身体内有一种叫发光腺的奇特构造。这种细胞外发光的现象,引起了科学家们的极大兴趣。他们发现,海萤发光是荧光素和萤光酶在起作用。科学家还将海洋生物发光同人工光源进行比较,发现生物发光的效率特别高,全部化学能都能转化为光能,而人工白炽灯的90%的电能都以红外线的方式转变为热能消耗掉了。因此,生物光被称为“冷光”。
人们研究了海洋生物发光后获得了极大启示,创造出了许多特异的新光源,比如日光灯就是一种。在此基础上,各种荧光物质相继合成,五颜六色的冷光源灯,如霓虹灯、水银灯、荧光灯也相继诞生。
蝴蝶与迷彩服
五彩的蝴蝶在阳光下时而金黄,时而翠绿,有时还由紫变蓝。科学家通过对蝴蝶色彩的研究,为军事防御带来了极大的裨益。在二战期间,德军包围了列宁格勒,企图用轰炸机摧毁其军事目标和其他防御设施。苏联昆虫学家施万维奇根据当时人们对伪装缺乏认识的情况,提出利用蝴蝶的色彩在花丛中不易被发现的道理,在军事设施上覆盖蝴蝶花纹般的伪装。因此,尽管德军费尽心机,但列宁格勒的军事基地仍安然无恙,这为赢得最后的胜利奠定了坚实的基础。根据同样的原理,后来人们还生产出了迷彩服,大大减少了战斗中的伤亡。
蜻蜒与直升飞机
蜻蜒通过翅膀振动可产生不同于周围大气的局部不稳定气流,并利用气流产生的涡流来使自己上升。蜻蜒能在很小的推力下翱翔,不但可向前飞行,还能向后和左右两侧飞行,其向前飞行速度可达72km/小时。此外,蜻蜒的飞行行为简单,仅靠两对翅膀不停地拍打。科学家据此结构基础研制成功了直升飞机。飞机在高速飞行时,常会引起剧烈振动,甚至有时会折断机翼而引起飞机失事。蜻蜒依靠加重的翅痣在高速飞行时安然无恙,于是人们仿效蜻蜒在飞机的两翼加上了平衡重锤,解决了因高速飞行而引起振动这个令人棘手的问题。
苍蝇与振动陀螺仪
昆虫学家研究发现,苍蝇的后翅退化成一对平衡棒。当它飞行时,平衡棒以一定的频率进行机械振动,可以调节翅膀的运动方向,是保持苍蝇身体平衡的导航仪。科学家据此原理研制成一代新型导航仪——振动陀螺仪,大大改进了飞机的飞行性能,可使飞机自动停止危险的滚翻飞行,在机体强烈倾斜时还能自动恢复平衡,即使是飞机在最复杂的急转弯时也万无一失。
蜂眼与偏振光导航仪
蜜蜂复眼的每个单眼中相邻地排列着对偏振光方向十分敏感的偏振片,可利用太阳准确定位。科学家据此原理研制成功了偏振光导航仪,早已被广泛用于航海事业中。
昆虫单复眼与大屏幕彩电
现代电视技术根据昆虫单复眼的构造特点,造出了大屏幕彩电,又可将一台台小彩电荧光屏组成一个大画面,且可在同一屏幕上任意位置框出某几个特定的小画面,既可播映相同的画面,又可播映不同的画面。
金枪鱼与“机器鱼”
金枪鱼是海洋鱼类动物中运动速度最快的动物之一,金枪鱼捕食时会达到大约80公里的时速。在美国麻省理工大学,科学家们以金枪鱼为模型,制造了一条名叫“查理”的1.2米长的机器鱼,并在水箱中开始了测试。科学家们已经把这个发现推向技术方面的应用。
分子仿生学与纳米机器人
纳米技术与分子生物学的结合将开创分子仿生学新领域。分子仿生学模仿细胞生命过程的各个环节,以分子水平上的生物学原理为参照原型,设计制造各种各样的可对纳米空间进行操作的“功能分子器件”,即纳米机器人。纳米机器人的研制和开发将成为21世纪科学发展的一个重要方向,对医学和农业产生巨大影响。
18世纪,意大利的解剖学教授贾法尼发现,以金属棒接触剥去皮的青蛙腿部肌肉时,青蛙的肌肉便会收缩。他认为一切动物都带有电,且积蓄在肌肉中,金属棒的接触使动物放电,肌肉会因电的冲击而收缩。这一动物放电的发现,引起全欧洲科学家的巨大反响。同为意大利人的物理学教授伏特,对此也进行了探讨,却得到另一个结论:肌肉的收缩不是因动物电的放电,而是因接触了金属而产生电所引起的。1800年,伏特根据动物放电的现象设计完成了一种蓄电的新装置。拿破仑还邀请他到巴黎,亲眼目睹他的实验,赐于他金牌、丰厚的年俸和爵位。电池在日常生活、科学和工业上给人类带来了福音。
心脏活动电流与心电图发明
19世纪,瑞士解剖学家凯利克尔和德国生理学家缪勒用鸽子证明了心脏活动电流的存在。德国生理学家维伦斯坦首次用图形表现神经和肌肉之活动电流。当时恰好法国物理学家利普曼发明了一种毛细管静电计,这就促使了法国生理学家瓦勒采用了新发明的毛细管静电计来测量人心脏活动的电压,并描绘了图形。
这些研究结果引起了荷兰生理学家爱因多汶的注意,并把瓦勒所做的心脏活动电压的图形称作“心电图”,然后他潜心研究,证实了心电图对临床诊断非常有价值。于是他就致力于精确度高的心电图记录计的研制,几年后,他终于研制出一种高精度的石英系的弦电流计,用于心电图测量上,可精确地记录人的心电图。
“眼观六路”的鱼眼
与“鱼眼镜头”
在几乎一片漆黑的深海,生活在这里的鱼类眼睛发生了变异。首先是感受强光的圆锥细胞越来越少,感受弱光的圆柱细胞不仅越来越灵敏,而且数量也越来越多。有的鱼在每平方毫米的视网膜中,竟有2500万个圆柱细胞。为了吸纳更多的光线,鱼眼不但特别大,而且瞳孔也特别大。这使得鱼眼远视功能得到加强,视野也比一般动物广阔,可以将眼前方的光线及身体两侧拐弯向后的光线都收入眼睛中来。
人类根据这种“眼观六路”的鱼眼,设计出了用来照相的“鱼眼镜头”,这样可以把更多的图像纳入进来。
海豚皮与人造海豚皮
海豚是快速游泳的能手,能毫不费力地超过军舰。它游泳时能量的利用率高达80%,这就是说在克服水的阻力上能量消耗很低,大部分能量都能直接用在提高游泳速度上。而同样有流线型外形的潜水艇,螺旋桨推进力的90%都要用在克服水的阻力上。
经科学家研究发现,秘密就在海豚的皮肤上。原来,海豚的皮肤分为3层,这样的皮肤柔滑而富有弹性,不仅能使水流从身体的表面顺利通过,而且还能在水的压力下灵活地改变形状,大大减少阻力。
海豚皮肤的秘密揭开后,科学家们终于在1960年仿造出了人造海豚皮。把这种人造海豚皮包在鱼雷和小艇上试验,能减少阻力40%~60%。
海萤与五颜六色的冷光灯
海萤,顾名思义就是“海里的萤火虫”,是一种会发光的海洋生物。它们的身体内有一种叫发光腺的奇特构造。这种细胞外发光的现象,引起了科学家们的极大兴趣。他们发现,海萤发光是荧光素和萤光酶在起作用。科学家还将海洋生物发光同人工光源进行比较,发现生物发光的效率特别高,全部化学能都能转化为光能,而人工白炽灯的90%的电能都以红外线的方式转变为热能消耗掉了。因此,生物光被称为“冷光”。
人们研究了海洋生物发光后获得了极大启示,创造出了许多特异的新光源,比如日光灯就是一种。在此基础上,各种荧光物质相继合成,五颜六色的冷光源灯,如霓虹灯、水银灯、荧光灯也相继诞生。
蝴蝶与迷彩服
五彩的蝴蝶在阳光下时而金黄,时而翠绿,有时还由紫变蓝。科学家通过对蝴蝶色彩的研究,为军事防御带来了极大的裨益。在二战期间,德军包围了列宁格勒,企图用轰炸机摧毁其军事目标和其他防御设施。苏联昆虫学家施万维奇根据当时人们对伪装缺乏认识的情况,提出利用蝴蝶的色彩在花丛中不易被发现的道理,在军事设施上覆盖蝴蝶花纹般的伪装。因此,尽管德军费尽心机,但列宁格勒的军事基地仍安然无恙,这为赢得最后的胜利奠定了坚实的基础。根据同样的原理,后来人们还生产出了迷彩服,大大减少了战斗中的伤亡。
蜻蜒与直升飞机
蜻蜒通过翅膀振动可产生不同于周围大气的局部不稳定气流,并利用气流产生的涡流来使自己上升。蜻蜒能在很小的推力下翱翔,不但可向前飞行,还能向后和左右两侧飞行,其向前飞行速度可达72km/小时。此外,蜻蜒的飞行行为简单,仅靠两对翅膀不停地拍打。科学家据此结构基础研制成功了直升飞机。飞机在高速飞行时,常会引起剧烈振动,甚至有时会折断机翼而引起飞机失事。蜻蜒依靠加重的翅痣在高速飞行时安然无恙,于是人们仿效蜻蜒在飞机的两翼加上了平衡重锤,解决了因高速飞行而引起振动这个令人棘手的问题。
苍蝇与振动陀螺仪
昆虫学家研究发现,苍蝇的后翅退化成一对平衡棒。当它飞行时,平衡棒以一定的频率进行机械振动,可以调节翅膀的运动方向,是保持苍蝇身体平衡的导航仪。科学家据此原理研制成一代新型导航仪——振动陀螺仪,大大改进了飞机的飞行性能,可使飞机自动停止危险的滚翻飞行,在机体强烈倾斜时还能自动恢复平衡,即使是飞机在最复杂的急转弯时也万无一失。
蜂眼与偏振光导航仪
蜜蜂复眼的每个单眼中相邻地排列着对偏振光方向十分敏感的偏振片,可利用太阳准确定位。科学家据此原理研制成功了偏振光导航仪,早已被广泛用于航海事业中。
昆虫单复眼与大屏幕彩电
现代电视技术根据昆虫单复眼的构造特点,造出了大屏幕彩电,又可将一台台小彩电荧光屏组成一个大画面,且可在同一屏幕上任意位置框出某几个特定的小画面,既可播映相同的画面,又可播映不同的画面。
金枪鱼与“机器鱼”
金枪鱼是海洋鱼类动物中运动速度最快的动物之一,金枪鱼捕食时会达到大约80公里的时速。在美国麻省理工大学,科学家们以金枪鱼为模型,制造了一条名叫“查理”的1.2米长的机器鱼,并在水箱中开始了测试。科学家们已经把这个发现推向技术方面的应用。
分子仿生学与纳米机器人
纳米技术与分子生物学的结合将开创分子仿生学新领域。分子仿生学模仿细胞生命过程的各个环节,以分子水平上的生物学原理为参照原型,设计制造各种各样的可对纳米空间进行操作的“功能分子器件”,即纳米机器人。纳米机器人的研制和开发将成为21世纪科学发展的一个重要方向,对医学和农业产生巨大影响。