【解讀軍事仿生技術①】
在沒有文字、只有早期語言和圖畫的遠古時代,人類制造工具和武器還沒有成文章法可言。除了偶爾的靈機一動,大多數時候人類的學習對象就只有天然可見的動物和植物。寬泛地說,機械模仿動植物的外形和構造,并將其應用在工具、武器之上,便可以算是現代仿生學的雛形和前身了。
一片由蚌殼打磨制成的蚌刀。帶有穿孔以便用繩索攜帶,制于新石器時代。(來源:濰坊市博物館)
猛獸為王:冷兵器時代的樸素仿生學
雖然說在隨后的數萬年里,人類武器的最核心用途始終是“內斗”,也即是人類之間的戰爭,但打從一開始,武器不過是作為工具的一部分,填補人類在自然界中的不利地位。
既然天生沒有沒有猛獸的利爪,堅角和鳥喙,人類就必然要想方設法去模仿——效仿貝類能夠劃傷皮肉的鋒利邊緣、蚌刀逐漸進化成骨刀、角刀、乃至是石刀;羨慕大型獸類頭角和鳥喙的強大貫穿力,矛、投槍、乃至于更強力的戈依次誕生。
當然了,樸素模仿自然有樸素的毛病。古人從“模仿野獸、猛獸有用”這件事上得到的經驗,遠不足以歸納為科學,以至于很長一段時間里,各類模仿野獸設計的冷兵器常被和祭祀等神秘學、甚至是宗教產物混為一談,真正的科學要到幾千年之后才會出現。
藍天夢難圓:模仿鳥類的早期撲翼機
達芬奇撲翼機手稿(來源:britannica)
從貝殼開始,人類掌握了刀具;自牛角之后,人類掌握了矛槍;在犀牛和烏龜身上,人類摸到了甲胄的門檻。但唯獨有些動物特性,人類通過“抄作業”怎么抄都不來,鳥兒便是其中之一。從古到今,幻想插上一對翅膀就能飛翔的夢不在少數——這一點不必看什么“達芬奇手稿”,隨便翻翻早期宗教記載里的“神靈”、“天使”、就足以對古人的飛行觀念有足夠認知。
當然,達芬奇之所以能夠被稱為“第一個思考飛行的人”,原因在于他確實摸到了飛行這件事,和仿生學之間聯系的門檻:除卻站在解剖學的高度上,對鳥類撲翼飛行相關的骨骼、肌肉做繪圖研究之外,達芬奇明確寫下,“要想透徹研究鳥類飛行的奧秘,首先要明確風(空氣)的科學,研究風的科學,可以用研究水運動的方式達到?!?/p>
水也好,風也罷,咱們今天都知道,這個就是“流體力學”。達芬奇隱隱約約摸到了流體力學的門,但卻沒有力學分析工具這把開門的鑰匙……既然缺了鑰匙,從“撲翼機”這條完全從鳥類通向飛行的“仿生學”道路便自然走不通了。
漫天毒霧我獨活:來自偶然的豬鼻防毒面具
1916年戴著豬鼻式便攜防毒面具的士兵(左和右),以及他們的驢(中)。(來源:Timeline)
雖說從中世紀的“鳥嘴醫生”開始,可以部分防御粉塵、有害蒸汽、有害生物制劑的防毒面具就開始頻繁出現,但時至第一次世界大戰開幕時,防毒面具還是不方便被拿上戰場。具體說來,在德軍新應用的各類化學毒氣面前,舊有用于防護礦山粉塵、金屬蒸汽的棉質、海綿制便攜防毒面具收效甚微,士兵佩戴后無法免受毒氣侵害。
至于已經用于消防作業,配備空氣鋼瓶的全封閉呼吸器確實能有效防御氯氣和芥子氣,但士兵顯然不可能背著鋼瓶上戰場,更何況戰場上拖曳火炮、給養的騾馬驢也需要防毒面具。
首次上陣的氯氣橫掃過后,不知深淺的協約國軍隊損失慘重,連帶著無人區上的動物也被瘋狂收割,但唯獨豬得以幸免,原因便在于豬能夠“低頭拱地”,鼻插入泥地后靠松動泥土來吸附有害化學氣體。
吸附,而并非過濾,這便是英法科學家從豬鼻上思考出的,對付化合物分子的絕妙計策。當然,此時發動進攻的德國人早已研發出了配套的,使用活性炭吸附毒氣的防毒面具,而這款面具也被德軍士兵戲稱為“豬鼻”。
冥冥之中,協約國和同盟國在這里殊途同歸,在仿生學取得成就之外,倒也算是個有趣的巧合吧。
軍事小詞典
蚌刀:石器時代的人類代表性工具和武器之一。新舊石器時代對蚌殼加工的水平差異極大,新石器時代更常作為農作物的收割工具使用。
撲翼機:和固定翼、旋翼飛行器不同,效仿鳥類和昆蟲撲打機翼原理飛行的飛行器。
芥子氣:突破氯氣的吸入致死性質,在第一次世界大戰前即有完整制取流程的,接觸皮膚即有可能致死的毒氣,有“毒氣之王”的惡名。
出品:科普中國軍事科技前沿
策劃:趙清建
制作:旋鈕工作室
監制:光明網科普事業部
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