@ 2014.08.15 , 00:01
29

脑洞大:人类能像壁虎那样在墙壁上行走吗?

[-]

为什么壁虎能在天花板倒挂的时候自如行走又能在光滑、垂直的表面上稳稳停住?我们已经知道了壁虎的每只脚底部都长有数百万极细的刚毛,就是利用每根刚毛的分子间产生的较弱的电性吸引力(也就是所谓范德瓦尔斯力)粘在墙上,结构如图。

壁虎的脚被细小的褶皱覆盖了,每个脚趾都有细小的刚毛,刚毛只有几纳米肉眼根本看不见。正是这精巧的结构让它产生巨大的分子引力,据以往科学计算每100万根刚毛所占面积不到小小的硬币大,所能提起的重量达20公斤,如果壁虎用上全部的刚毛可以支持一个125公斤重的物体。

[-]

而更令人咋舌的是,拥有粘性如此强的脚,壁虎还能快速移动,速度是每秒走20个身体长度的距离。那么它们又是如何在快速吸上墙壁的同时把另一只脚扯下来的呢?

8月12日,俄勒冈州立大学的研究团队将其研究论文发表在了《应用物理》期刊上,在论文中他们详细阐释了壁虎精细的脚部结构是如何实现快速行动的。

壁虎脚上的刚毛不仅灵活可弯曲,而且呈60度角倾斜生长。研究员发现它们粘在天花板和墙壁上的时候并没有整个脚掌都贴住,而是把脚掌侧面刚毛少的地方闲置下来,因为刚毛数量够多(实际上壁虎只需要一只脚就能撑住整个身体的重量),所以它不会掉下来。当它想要离开的时候将整个脚垂直抬起稍微用点力就能马上将脚抽离。

就是刚毛的生长角度使得壁虎的粘粘的脚能快速附着、抽离,应付自如。而且灵活与弯曲的配合可以帮壁虎快速改变方向以更好捕捉猎物,这需要角度、柔韧度和弯曲度之间达到非常微妙的平衡才能做到。

了解了壁虎在墙上爬行之后,人类是否能实现蜘蛛侠的在墙壁间穿梭自如的梦呢?和壁虎类似的有黏黏的脚部结构的动物还有昆虫和蜘蛛、苍蝇等,但是很遗憾的是人类无法做到这一点。所有利用这一技术实现倒挂爬行的动物里壁虎已经是体型最大的了,壁虎和人体的重量、大小差距实在太大。

总而言之,壁虎“脚毛”的结构是分层次的,四条腿,脚趾,皮肤的皮瓣、形成一个个分支的刚毛。这些都要与其他层次和壁虎的肌肉生理机能配合。该团队还想对壁虎的脚进行更深研究,在了解更多壁虎的生理结构时,想办法模仿它们做出类似人工粘合剂的东西。

本文译自 LA Times,由译者 小笨 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


给这篇稿打赏,让译者更有动力
支付宝打赏 [x]
您的大名: 打赏金额:

4.3
赞一个 (2)

TOTAL COMMENTS: 29+1

  1. 2510990

    手机终于不会丢了

    [15] XX [2] 回复 [0]
  2. 阿开
    @3 years ago
    2510991

    第一张图看得起鸡皮疙瘩

    [12] XX [3] 回复 [0]
  3. 2510994

    竟然能靠分子力挂在墙上。如果给人鞋底装上极细毛的毛刷,是不是也能在墙上走。

    [2] XX [10] 回复 [0]
  4. 寿司怪兽
    @3 years ago
    2511011

    刚毛可软可硬

  5. asdnet
    @3 years ago
    2511016

    首先,你要有和壁虎那样的体重

  6. 2511018

    踩到灰尘不会影响它脚趾的吸力吗?或许它常常舔脚趾。

    [49] XX [0] 回复 [0]
  7. 2511041

    蜘蛛侠

  8. 武夷山人
    @3 years ago
    2511046

    刚毛?很多人菊花那里也都有长啊

  9. 海因里希
    @3 years ago
    2511048

    壁虎全部肛毛,啊不,刚毛可以提供125公斤的承重能力,后面又说不可能??人类很少有体重超过125公斤吧。人类进化到现在已经基本失去进一步进化的能力,很多本应淘汰的婴儿存活了下来。应此我觉得人类应该用科学技术促进进化。转基因,骆驼的椭圆形红细胞耐失水,熊的肌肉纤维,这些都可以转入下一代人类之中。我很不明白为什么这么多人反对定向变异的转基因技术。却不反对通过宇宙辐射破坏染色体行程新基因的太空育种技术。欧美反对转基因绝大部分是由于宗教问题,物种是上帝设计,人类不能僭越这权利而反对。

    [40] XX [21] 回复 [0]
  10. 海因里希
    @3 years ago
    2511049

    中国大部分是由于孟山都消灭劣等人种的可笑谣言反对而失去了发展生物技术机会。硅基智能无法和碳基智能比。我相信铁基装甲有一天也无法和碳基装甲比。通过生物编程,让某种物种基因指导合成一种蛋白可以作为生物装甲。耐热,有韧性,自我修复。碳基化合物有无限重可能,远超各种金属单质混合而成的合金。

    [11] XX [14] 回复 [0]
  11. 海因里希
    @3 years ago
    2511051

    中国大部分是由于孟山都消灭劣等人种的可笑谣言反对而失去了发展生物技术机会。硅基智能无法和碳基智能比。我相信铁基装甲有一天也无法和碳基装甲比。通过生物编程,让某种物种基因指导合成一种蛋白可以作为生物装甲。耐热,有韧性,自我修复。碳基化合物有无限重可能,远超各种金属单质混合而成的合金。甚至我认为航天技术的发展方向可以是生物编程:外壳由生物装甲,与类似叶绿体的可以将宇宙射线转化为能量的物质,大量类似ATP的物质提供动力,通过电流刺激该没有思考能力的物种的神经冲动操纵,舱内产生氧气。一切全靠DNA生物编程实现

    [9] XX [11] 回复 [0]
  12. 海因里希
    @3 years ago
    2511052

    脑洞突然打开,影响很抱歉

  13. Jeffen
    @3 years ago
    2511057

    @海因里希: 你知道的太多了。

    [20] XX [1] 回复 [0]
  14. 脑洞修补术
    @3 years ago
    2511101

    这在微尺度科学里称为尺度效应,比如动物的食物摄入量和体积(尺度的三次方)成正比,而热量流失和表面积(尺度的平方)成正比,所以越小的动物热量流失越快,就需要花更多时间进食。肢体的强度和尺度的平方成正比,所以蚂蚁可以举起自重50倍的东西,人则只能举起与自重相当的。液体的表面张力与尺度成正比,而物体重力与尺度三次方成正比,因此硬币、水蝇可浮在水面上,人则只能学会异术“轻功水上漂”才行。

  15. 以色列
    @3 years ago
    2511104

    @海因里希: 这个言论配合这个id…

  16. 汤圆
    @3 years ago
    2511108

    人类也有肛毛啊。

  17. blu10ph
    @3 years ago
    2511114

    @海因里希: 是不是让杨教授电一下就狂乱了?~

  18. 2511121

    身上绑满壁虎就好了

  19. 臭鸡蛋
    @3 years ago
    2511179

    用这种科技发明轮胎.一定好卖

  20. 道离
    @3 years ago
    2511197

    人上去墙灰就和人一起掉下来了

  21. kowalski
    @3 years ago
    2511263

    @海因里希: 熊的力量! 鹰的眼睛! 豹的速度! 狼的耳朵! 我就是布什么什么探长!

  22. 十一哥
    @3 years ago
    2511376

    汤姆克鲁斯不是已经做到了?

  23. aaaaaaaa
    @3 years ago
    2511457

    @海因里希:

    请不要试图扮演造物主的角色。
    ”进化“本来就是有主观意见在内的言论,何为”退化“何为”进化“?

    自然选择是强于定向选择的地方正式它没有偏好。
    ”适“者生存,不是强者生存。
    从长远来说,”适“者不是能在当前环境下利益最大化,而是最能顺应潜在的环境”变化“。

  24. 阿肥
    @3 years ago
    2511518

    不小心走过一滩胶水这壁虎不就废了么

  25. 2511971

    高中化学课本叫范德华力

  26. 刻骨铭SUN
    @3 years ago
    2512006

    很简单,骑在壁虎上就可以啦

  27. caotoulei
    @3 years ago
    2515981

    我不相信进化论,这么复杂的结构,请问从什么动物进化来?

  28. 2518251

    配图丧病

发表评论


24H最赞