雷達(dá)是從蝙蝠身上學(xué)來的矮慕?天知道小學(xué)課本騙了你多少次

故事就是故事

即使寫進(jìn)課本里谱俭,它也還是個故事



咱們小時候在課本里讀到過許多有趣的科學(xué)小故事奉件,譬如牛頓被蘋果砸到腦袋發(fā)現(xiàn)了萬有引力、阿基米德泡個澡想到了浮力定律昆著、伽利略從塔頂扔下兩個大鐵球县貌,證明了不同重量的物體會同時落地。

長大后我們才知道童話里都是騙人的凑懂,這些故事就像媽媽說吞了西瓜籽頭上會長出大西瓜一樣煤痕,屬于那種聽上去蠻有道理,實際上毫無道理的民間傳言接谨。它們最大的特點(diǎn)就是摆碉,雖然沒有什么社會危害性,卻很容易讓小屁孩兒們誤以為真脓豪,俗稱“傷害性不高巷帝,侮辱性極強(qiáng)”。

所以扫夜,為了避免你的智商被一直摁在地上摩擦楞泼,咱們今兒個就來談?wù)勍塘宋鞴献杨^上會不會……

所以,為了避免大家的智商被一直摁在地上摩擦笤闯,咱們今兒個就再來“撩”一個課本中的小故事堕阔。

滬教版小學(xué)語文三年級下冊里有一篇文章,名叫《蝙蝠與雷達(dá)》颗味,說的是蝙蝠哪怕被蒙上了眼睛超陆,也能安全無誤地飛行和捕食昆蟲,可一旦被堵上耳朵或塞住嘴巴浦马,它們就完犢子了时呀。

科學(xué)家們經(jīng)過研究后,發(fā)現(xiàn)蝙蝠是靠回聲定位的方式來觀察環(huán)境的晶默,于是便模仿它們的導(dǎo)航方式退唠,給飛機(jī)裝上了雷達(dá)。

言下之意就是雷達(dá)是仿生技術(shù)荤胁,靈感則來源于蝙蝠瞧预。

這聽上去似乎沒啥毛病屎债,雖然雷達(dá)是基于電磁波工作的,而蝙蝠用的是超聲波垢油,但兩者的工作方式卻非常相似盆驹,都是主動向外發(fā)射某種穿透力很強(qiáng)的波,再通過物體反射的回波來持續(xù)測量它的空間位置和體積滩愁。

從這一共性來說躯喇,科學(xué)家從蝙蝠的導(dǎo)航方式中獲得啟發(fā),再利用電磁波創(chuàng)造出雷達(dá)硝枉,在邏輯上倒也說得過去廉丽。

所以雷達(dá)究竟是不是人類從蝙蝠身上“偷來”的技術(shù)呢?

要想搞清楚這個問題妻味,我們需要對這兩玩意的發(fā)明歷程有一定的了解正压。

蝙蝠的“超能力”是誰發(fā)現(xiàn)的?

其實人類在很早的時候就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并開始研究蝙蝠獨(dú)特的導(dǎo)航能力了责球。早在1793年焦履,意大利的一位名叫拉扎羅·斯帕蘭扎尼(Lazzaro·Spallanzani)的生物學(xué)家,就用實驗證明了蝙蝠是靠視力之外的“某種感覺”來觀察環(huán)境的雏逾。

不過這時如果你跑去問他嘉裤,蝙蝠究竟是靠的啥感覺,他也答不上來栖博,最多能說一句:反正不是靠眼睛屑宠。

如此撒潑耍賴的回答當(dāng)然是沒有什么說服力的,所以斯帕蘭扎尼也一舉成為了當(dāng)時學(xué)術(shù)界嘲笑的首選對象仇让,對于他的研究結(jié)論侨把,大多數(shù)學(xué)者都表示“但凡有幾顆花生米,你也不至于醉成這樣” 妹孙。

不過也不是所有人都認(rèn)為他在說醉話,譬如瑞士的博物學(xué)家路易斯·朱林(Louis· Jurine)聽聞了斯帕蘭扎尼的驚世言論后获枝,便在1798年設(shè)計了一組實驗蠢正,親自驗證了一把,并延伸出了一個更深入的結(jié)論——蝙蝠的確不是靠眼睛省店,而是靠“聽力”來導(dǎo)航的嚣崭。于是,之前嘲笑斯帕蘭扎尼的那些人才漸漸意識到懦傍,這事兒還真不是別人太瘋癲雹舀,而是自己沒看穿。

可是到了這個層面后粗俱,再牛逼的生物學(xué)家也無法對蝙蝠進(jìn)行更深入的研究了说榆,因為當(dāng)時人類還沒有掌握探測超聲波的技術(shù),甚至根本就不知道超聲波的存在,所以誰也不知道蝙蝠究竟是如何用耳朵來“看”世界的签财。

在這種“心有余而技術(shù)不足”的情況下串慰,這個不解之謎整整困惑了科學(xué)家100多年,直到1912年唱蒸,美國發(fā)明家海勒姆·史蒂文斯·馬克沁(Hiram Stevens Maxim)邦鲫,也就是那個發(fā)明了馬克沁機(jī)槍的哥們兒,才提出了蝙蝠是靠人類聽不見的聲音來“聽聲辨位捉蒼蠅”的猜測神汹。


而徹底破解蝙蝠導(dǎo)航之謎的人庆捺,是美國生物學(xué)家唐納德·格里芬(Donald Redfield Griffin)和羅伯特·加蘭博斯(Robert Carl Galambos)。

由于有了超聲波探測技術(shù)的加持屁魏,這兩人在1938年又把蝙蝠“請”進(jìn)實驗室滔以,進(jìn)行了一系列的實驗,終于搞清楚了它們“聽聲辨位捉蒼蠅”背后的科學(xué)原理蚁堤,并在1944年創(chuàng)造出了Echolocation(回聲定位)這個專用詞語來表述這一現(xiàn)象醉者。至此,人們才終于明白了蝙蝠原來是靠回聲來探測物體的披诗。

總的來說就是撬即,生物學(xué)家們在1793年就發(fā)現(xiàn)了蝙蝠具有盲飛的“超能力”,但直到1938年才搞明白其中的科學(xué)原理呈队。而在此之前剥槐,物理學(xué)界由于在電磁學(xué)方面取得了重大進(jìn)展,突破雷達(dá)技術(shù)的速度宪摧,比生物學(xué)家攻破蝙蝠之謎要快得多粒竖。

雷達(dá)是何時發(fā)明的?

1886年几于,德國物理學(xué)家海因里先锩纾·赫茲在實驗室里成功制造出了電磁波,并在論文中闡述了“電磁波會被金屬表面反射”的現(xiàn)象沿彭。十八年后朽砰,同為德國物理學(xué)家的克里斯蒂安·侯斯美爾就基于赫茲的研究基礎(chǔ),于1904年開發(fā)出了第一部利用電磁波探測遠(yuǎn)處船只的裝置喉刘,他將其命名為“Telemobiloscope(電動鏡)”瞧柔,并取得了該裝置的專利。


雖然跟現(xiàn)代的雷達(dá)相比睦裳,侯斯美爾的裝置還是個近視眼造锅,探測距離非常近,并且無法測量目標(biāo)的距離廉邑,但這并不妨礙它已經(jīng)算是一套完整的有源雷達(dá)了哥蔚。

也就是說倒谷,事實是物理學(xué)家們先搞定了雷達(dá)(1904年),生物學(xué)家們才搞懂蝙蝠的(1938年)肺素,所以雷達(dá)怎么可能是仿生于蝙蝠的呢恨锚?

值得一提的是,說完雷達(dá)后倍靡,一定會有人想到另一個具有類似能力的探測設(shè)備——

聲吶猴伶!

聲吶是真正通過“聽回聲”的方式來探測物體的,并且也是基于超聲波來工作的塌西,與蝙蝠有著更強(qiáng)的共性他挎,假如人類真的從蝙蝠身上學(xué)來了一門技術(shù),那當(dāng)然應(yīng)該是聲吶捡需,而非雷達(dá)办桨。

所以如果你一直就知道聲吶才是仿生于蝙蝠的,那么恭喜你站辉,你又錯了呢撞,聲吶的發(fā)明同樣跟蝙蝠無關(guān)。

1912年4月15日的凌晨兩點(diǎn)半饰剥,江湖上發(fā)生了一件慘絕人寰的大事兒——小李子剛到手的肉絲兒都還沒搓熱乎殊霞,就連人帶船沉進(jìn)了大西洋里……


這對兒苦命的鴛鴦……哦不是,這場悲慘的海難汰蓉,讓人們深刻意識到了船員們在視線不佳的情況下绷蹲,無法及時發(fā)現(xiàn)暗礁或冰山是多么悲催的事情,因此泰坦尼克號剛沉沒了一個多月顾孽,英國的氣象學(xué)家劉易斯·弗萊·理查森(Lewis Fry Richardson)就先后設(shè)計出了世界上最早的空氣回聲測距裝置祝钢,和水下回聲測距裝置,這算得上是世界上最早的聲吶的雛形了若厚。

此后拦英,在1914-1918年這4年內(nèi),第一次世界大戰(zhàn)的潛艇戰(zhàn)爭测秸,又促使參戰(zhàn)各國紛紛拿出了吃奶的勁兒來升級軍艦上的回聲探測系統(tǒng)疤估,以滿足日益劇增的反潛需求,使得聲吶技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展乞封。

而在這一切發(fā)生的時候,人類根本就不知道蝙蝠是靠回聲定位的方式來導(dǎo)航的岗憋,海豚則更不用說了肃晚,人類直到1953年才首次發(fā)現(xiàn)它也能回聲定位,這個時候連二戰(zhàn)都已經(jīng)打完了仔戈,靠它來研究聲吶关串,黃花菜都涼了拧廊。

也就是說,無論聲吶還是雷達(dá)的問世晋修,都與蝙蝠或別的動物毫無關(guān)系吧碾。動物們?yōu)檫@些技術(shù)做出的唯一貢獻(xiàn),就是科學(xué)家在埋頭苦干的時候墓卦,要靠它們來充饑倦春。

其實我們最容易犯的一個錯誤,就是當(dāng)某項人類技術(shù)正好也出現(xiàn)在了一些動物身上時落剪,就誤以為那一定是從它們身上學(xué)到的仿生技術(shù)睁本。

然而有時候事實恰恰相反,是人類好不容易掌握了一項復(fù)雜的技術(shù)之后忠怖,才驚訝地發(fā)現(xiàn)動物竟然天生就擁有這項本領(lǐng)呢堰,并且運(yùn)用得比人類還要爐火純青。

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