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大自然與科技發明

原文刊於《綠田野》125期(2017年4月)
作者:綠色力量

小鳥會飛、游魚能潛、纖纖蝴蝶亦能橫越千里度冬……大自然的一事一物,奇妙得令人讚歎,同時啟發人們,帶來了種種發明。人們參照鳥兒飛翔原理而發明了飛機,又根據蝙蝠和海豚的超聲波系統發明了雷達等各種通訊和定位設備。奧妙的大自然,未來還繼續啟發著人們,豐富我們的生活。

子彈火車與翠鳥

日本擁有全球其中一個最發達的鐵路網絡,當中包括稱為「子彈火車」的新幹線高速鐵路系統。雖然高速鐵路為市民帶來便利,但同時帶來噪音。每當列車高速駛入隧道,圍繞車身的空氣來不及散去,形成壓力波向前傳遞,當壓力波到達隧道出口與外間空氣碰撞,便會產生巨響,令附近居民飽受噪音滋擾。這個問題直到九十年代才有解決方法。日本工程師仲津英治是一位觀鳥愛好者,他留意到翠鳥高速衝入水中捕魚時幾乎不會濺起水花,於是仿照翠鳥嘴巴的形狀設計出新的子彈火車頭,大大減低了風阻,不但解決了噪音問題,更能節省百分之十五的能源,同時提升速度。

風葉與座頭鯨

美國賓州西徹斯特大學生物學家 Dr. Frank Fish 在精品店拿起座頭鯨(Megaptera novaeangliae)的雕塑觀賞,留意到鰭的前緣有很多隆起部分(稱為「結節」),於是對此展開研究,發現這些結節有助減低水的阻力,同時可造成小旋渦,令巨型的座頭鯨亦能在水中靈活游動。Dr. Frank Fish的團隊於是參照座頭鯨結節的功能,研發出帶鋸齒葉片的吊扇,比傳統吊扇節省百分之二十的能源。這種技術之後更應用在風力發電機,大大提高風力發電的功率。

自潔物料與蓮花

有些雄鳥則以「舞藝」吸引異性,雌雄兩性更會一同起舞,例如褐翅燕鷗(Onychoprion anaethetus)彼此會跳起像人們探戈的舞蹈;黑翅長腳鷸(Himantopu shimantopus)則似在跳芭蕾舞。鸊鷉的舞姿更令人歎為觀止,雌雄雙方先有節奏地擺動頭部,之後雙腳高速在水面拍動,一起同步「輕功水上飄」!牠們的舞動速度甚高,若對方跟不上步履,即代表配對失敗!

聘禮邀婚

早於北宋時期,理學家周敦頤便在《愛蓮說》中道出蓮花(Nelumbo nucifera)「出淤泥而不染」的特性。直到九百多年後的今天,終於有科學家研究蓮花這種特性。在顯微鏡下觀察,原來蓮葉的表面並不平滑,上面蓋有一層由納米大小結晶組成的蠟質。這層蠟質具很強的排斥水滴黏附能力,當水點在葉面流過時,變相會把塵粒帶走,造成蓮葉「自潔」的特性。科學家其後參照這種原理,研發出各種自潔的物料,例如油漆、玻璃等,讓建築物在下雨時「自潔」,減少人手清潔及使用清潔劑。

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Photo from Pixabay
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© Henry Lui
子彈火車頭仿照了翠鳥嘴巴形狀設計,既減少嘈音,又省電。
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© WhalePower Corporation
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帶鋸齒的扇葉有效減低風阻,増強效能,其設計啟發自座頭鯨的鰭。
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© Hayward Ng
蓮葉具自潔特性,啟發了人們研發出各種自潔物料。
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