@ 2016.02.20 , 17:11

螳螂虾隐私通讯的奥秘

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在通信隐私方面螳螂虾是人类的前辈。它们的安全措施是建立在生物学基础上的,虾与虾之间的传递信息是依靠光的偏振。窃听者看不到携带信息的组件,所以它们能够在无形之中将信息传递给同伴。这种进化是十分聪明的。

来自布里斯托大学视觉生态小组的研究人员一直通过光学测量、理论建模和解剖观察试图了解这套系统。在本周发表在《科学报告》中的一篇论文中,研究小组描述了螳螂虾使用的一个从未见过的光学材料,它能够在显微镜下反射出明亮多彩的偏振光。可以想象,这对人类未来通信技术的发展是十分有用的,因为它代表了产生偏振光的全新方式。

让我们先来看看这个东西长什么样:

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好了现在回到主题。

偏振是各种波的基本物理性质,包括光波。如果你想象光波在空间中传播,这些波不停的上下振动。波上下振动的方向和它传播的方向相互垂直,就像海面上的海浪一样。无论是太阳、灯还是蜡烛发出的光波都不是偏振的:它不在一个方向上振动,并且也不在某个平面上振动。

但光是可以被偏振的,它的波偏爱某个平面,直上直下振动或者在与传播方向有关方向上振动。为了达到这个目的需要一个偏振器。如果我们使用的偏振器只允许某个振动方向的光通过,而其他光波都被屏蔽,则产生的光为偏振光。

作为人类,我们无法看到光的偏振部分。无论光波如何振动,光对于我们来说就是光。许多昆虫和节肢动物都拥有偏振视觉,这常常被它们用于感知周围环境。例如,偏振光可能携带致命威胁。

螳螂虾是自然界中典型的偏振光感受者,它拥有迄今为止发现了最复杂的视觉系统。史氏指虾姑被认为可以探测出所有的偏振光,这让它拥有了完美的偏振视觉。甚至有人认为,螳螂虾可以用来检测癌症或进行神经活动成像。

布里斯托大学研究人员发现的结构中每一个结构中都含有6个以上的小囊泡,螳螂虾将普通光反射出去后即变成了偏振光,这样就能被其他的螳螂虾发现。由于每个子结构的不同构造,原始入射光与反射材料的自然谐波结合,不同的囊泡提供不同的偏振模式。尽管结构很小,但能够发出十分明亮强大的偏振光。

我们人类为了不同的应用寻找更新更好的偏振方法,虾的生物学方式意味着人类技术的进步。

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


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