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爬牆的秘密

綠田野 第128期(2017年10月)

《蜘蛛俠》電影中,主角擁有攀爬牆壁的異能。能夠像蜘蛛般輕鬆遊走不同表面,不論是垂直的牆壁,又或是高高的天花,均是來去自如,的確令人羨慕。科技發展快速,我們真的有一天能夠徒手爬牆嗎?

要回答此問題,首先要解構動物的神奇攀爬能力,這便要從加州大學栢克萊分校研究人員奧騰教授的一次觀察說起。一天他正在度假並躺在房間,看到一隻壁虎靈活地爬動,並把天花的一隻蜘蛛吃掉,於是他決定要回到研究所,找出壁虎能夠在天花自由走動的原因。

兩個極為相近的平面之間會產生「范德華力」,形成吸引力。當奧騰教授用電子顯微鏡觀察壁虎腳底結構,發現牠們腳底每平方毫米有大約五千條剛毛,而每條剛毛又再分裂成數以百計末端呈湯匙形狀的小毛線,數以十萬計的小毛線大大增加了壁虎腳底與牆壁表面的接觸面,產生了顯著的「范德華力」,壁虎因此能夠緊貼著牆壁表面。奧騰教授和他的團隊亦因是項發現而於2004年發明了「乾式黏附物」,是一種高科技黏貼物,並獲發明專利。

145號鞋子

既然壁虎能夠依靠「范德華力」在牆壁上自由走動,哪人類可以嗎?劍橋大學研究人員拉邦特博士和他的團隊於2016年發表了研究報告,指出壁虎是現存能夠以這種方式在牆壁上爬行的最大型物種。他們同時研究了225種能夠在牆壁上爬行的動物,包括螞蟻、樹蛙、蜘蛛等,記錄牠們與牆壁接觸面的面積,以及動物本身的總表面面積和體重,發現當體重增加,接觸面相對總表面面積便會按一定比例增加,舉例蜘蛛是0.92%、壁虎是4.3%。

由此推算,人類若要像蜘蛛俠般貼在牆上,人體與牆壁接觸面的面積需達40%。換言之,人們單靠手掌和腳掌接觸牆壁是辦不到的。研究團隊發表報告時曾表示:「我們或許要有更大的腳,足以穿上歐洲碼145號的鞋,才有攀爬牆壁的能力。」即是說人們的腳掌需長逾一米。

要成為蜘蛛俠,還是留在電影中發生吧!上天賜予大自然生物的能力各異,有的於人們角度來看是非常神奇的,雖然並非能夠輕易模仿,但卻為人們帶來無窮的啟發!

文 | Hayward Ng

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壁虎腳底的小毛線,是其緊貼牆壁的關鍵。
Photo from Pixabay
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樹蛙是其中一種可以黏附在垂直面上的動物。
© Henry Lui
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紅點代表動物與接觸面面積的比例。隨體重增加,相關比例亦要增加方能緊貼著垂直面。

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