●金鈴兒 編
在漫威的《蜘蛛俠》系列中,彼得·帕克被一只受過(guò)放射性感染的蜘蛛咬傷,因此獲得了如同蜘蛛一般的超能力。他能?chē)娚涑鰪?qiáng)韌的蛛絲穿梭在鋼鐵叢林中,能像捕捉蒼蠅一樣懲處黑惡勢(shì)力,具備超于常人的力量,幾乎能在任何表面上攀爬,還能敏銳地感知周?chē)淖兓蜐撛诘奈kU(xiǎn),所有這些超能力造就了我們的超級(jí)英雄,那么他那個(gè)有八條腿的“兄弟”也能做到這一切嗎?
蜘蛛俠與黑惡勢(shì)力作斗爭(zhēng)的重要武 器就藏在他的袖口里,這也是蜘 蛛俠的標(biāo)識(shí)。當(dāng)我們看到那個(gè)標(biāo)志性的動(dòng)作時(shí),立刻會(huì)知道這就是蜘蛛俠。
蜘蛛俠能夠噴出蛛絲使其快速移動(dòng),同時(shí)進(jìn)行防御,這也是蜘蛛所具備的能力。蜘蛛可以利用蛛絲將自己懸吊起來(lái),用以自我保護(hù)。蜘蛛絲是由蜘蛛分泌的纖維,其主要成分是蛋白質(zhì)。蜘蛛通過(guò)絲囊尖端的突起分泌粘液,這種粘液一遇到空氣即可凝成細(xì)絲。蛛網(wǎng)具有高度的粘性,蜘蛛利用蛛絲建造蛛網(wǎng)以捕捉獵物,這也是它們主要的捕食手段,此外,建構(gòu)巢穴或卵囊作為蜘蛛或子代的保護(hù)場(chǎng)所也是蛛絲的重要作用之一。大多數(shù)蜘蛛并不只產(chǎn)生一種蛛絲,它們可以從腹部的腺體分泌出多達(dá)六種蛛絲,分別具有不同的功用。
除了蜘蛛俠的經(jīng)典蹦極跳,他噴射的蛛絲還有一個(gè)特性,那就是不可思議的強(qiáng)韌性,這也使其成為了蜘蛛俠最得力的工具。《蜘蛛俠2》中有一個(gè)驚人的片段:我們的超級(jí)英雄試圖用蛛網(wǎng)的力量攔住飛馳的火車(chē),但這在物理學(xué)上合理嗎?答案是肯定的,蜘蛛絲以其強(qiáng)韌的物理性質(zhì)聞名,它由復(fù)雜的蛋白質(zhì)分子所構(gòu)成,但不易探究其分子結(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),蜘蛛絲蛋白結(jié)構(gòu)中具有結(jié)晶及非結(jié)晶結(jié)構(gòu),前者可增加蜘蛛絲的物理性強(qiáng)度及硬度,使它的強(qiáng)度比鋼鐵還大;而后者增加了蜘蛛絲的延展性,使其可以延伸至原長(zhǎng)度的140%而不斷裂。
在《蜘蛛俠》系列電影中,蜘蛛俠能夠意識(shí)到他即將被物體擊中,或者發(fā)覺(jué)有人在他身后,一切都似乎變成了慢動(dòng)作,就好像自帶了一個(gè)雷達(dá)系統(tǒng),這種感覺(jué)讓他能夠在僅有的時(shí)間內(nèi)躲避潛在的危險(xiǎn),警告信號(hào)也會(huì)隨著所受威脅的強(qiáng)度而變化。
蜘蛛俠的神奇感官也是基于許多蜘蛛所擁有的真實(shí)能力。蜘蛛對(duì)振動(dòng)和氣壓的變化非常敏感,它們能通過(guò)振動(dòng)感知到物體。蜘蛛的重要信息來(lái)源是步足上高度敏感的剛毛,具有數(shù)種感覺(jué)器官,就像是對(duì)著遠(yuǎn)處的探頭一樣。蜘蛛可以感受到從其剛毛表面?zhèn)鱽?lái)的震動(dòng),并能夠探測(cè)到空氣的流動(dòng);這為它們提供了一個(gè)預(yù)警系統(tǒng),蜘蛛俠也賦予了這種感知能力。蜘蛛的口器旁有二只比步足短小的觸肢,這相當(dāng)于昆蟲(chóng)的觸角,有觸覺(jué)、嗅覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)的功能,化學(xué)傳感器也能通過(guò)剛毛為蜘蛛提供味覺(jué)和嗅覺(jué)信息,蜘蛛的身體或足關(guān)節(jié)附近還有能探測(cè)到力和振動(dòng)的裂縫感覺(jué)器官。蜘蛛通常用具有黏性的蛛網(wǎng)當(dāng)作陷阱來(lái)捕捉獵物、等待伏擊獵物或是直接追捕獵物,有的蜘蛛還可以隨風(fēng)飄行到別的地方捕食。使用蜘蛛網(wǎng)或伏擊戰(zhàn)術(shù)的蜘蛛物種對(duì)空氣、地面和蛛絲的震動(dòng)極為敏感,它們以此作為警告信號(hào)。所以在結(jié)網(wǎng)蜘蛛中,所有這些機(jī)械和化學(xué)傳感器都比眼睛更重要,而眼睛對(duì)于徘徊性蜘蛛來(lái)說(shuō)是最重要的。
這是一種看似擺脫了地心引力的能力,但它依然有堅(jiān)實(shí)的科學(xué)依據(jù)作后盾。這可能是彼得·帕克最喜歡的超能力,使其能夠爬上任何物體的表面,甚至是天花板,這招在需要躲避時(shí)也相當(dāng)好用,當(dāng)然蜘蛛也能做到這一點(diǎn)。
這樣出色的攀爬能力要?dú)w功于蜘蛛俠特殊的毛發(fā),蜘蛛同樣也有這樣的毛發(fā)。它們的腿部構(gòu)造特殊,步足由7節(jié)構(gòu)成,末端有爪,爪下有一叢硬毛,故適于在有突起甚至是在表面比較光滑的物體上爬行。此外,蜘蛛的足上有大量非常細(xì)密的毛簇,能夠產(chǎn)生正負(fù)電荷,并產(chǎn)生靜電力,其原理是通過(guò)與接觸面交換電子在表面區(qū)域產(chǎn)生足夠的抓地力,使蜘蛛能夠粘在物體表面上,這種靜電連接就是范德瓦耳斯力。范德瓦耳斯力是一種電性引力,這種力的大小和分子的大小成正比,使得蜘蛛足上的毛簇與物體表面產(chǎn)生了相互作用,它們的這種毛發(fā)非常類(lèi)似于攀冰者鞋上的釘子。
在《蜘蛛俠》系列電影中,彼得經(jīng)常依靠快速移動(dòng)來(lái)戰(zhàn)勝敵人;而在現(xiàn)實(shí)中,蜘蛛的移動(dòng)在我們看來(lái)常常都是模糊不清的。它們極其敏捷,能夠在一秒鐘的時(shí)間內(nèi)移動(dòng)70個(gè)身長(zhǎng)的距離,這相當(dāng)于人類(lèi)用一秒鐘跨越一個(gè)足球場(chǎng)。
說(shuō)到蜘蛛俠在空中靈敏的動(dòng)作,他能夠在紐約的鋼鐵叢林中像玩雜技一樣地穿梭,這也是可以找到現(xiàn)實(shí)依據(jù)的。有一種蛛形綱動(dòng)物具備了如工程師一般沉著冷靜的思考和嫻熟的技術(shù),利用彈射原理構(gòu)建工具,它們就是三角蛛。三角蛛在織成一個(gè)三角形的蛛網(wǎng)后,會(huì)用蛛絲把自己固定在一根小樹(shù)枝上,然后拉動(dòng)中央的蛛絲,把整個(gè)蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)拉得越來(lái)越緊。三角蛛像弓箭一樣把勢(shì)能負(fù)載在蛛網(wǎng)上,而它們的身體則是一個(gè)釋放機(jī)制,能夠把整個(gè)系統(tǒng)拉緊,直到“開(kāi)火”。當(dāng)一只獵物飛來(lái)時(shí),三角蛛就會(huì)松開(kāi)蛛絲,將自身連同蛛網(wǎng)一起彈射出去,以抓住獵物。艾克朗大學(xué)博士、一項(xiàng)關(guān)于蜘蛛研究的合作者丹尼爾·馬蘇塔說(shuō),這種效果有點(diǎn)像“戰(zhàn)網(wǎng)發(fā)射器”。如今,一項(xiàng)使用高速攝像機(jī)的新研究顯示,這些蛛網(wǎng)儲(chǔ)存并釋放出了驚人的能量。事實(shí)上,三角蛛的拋網(wǎng)運(yùn)動(dòng)可以達(dá)到超過(guò)770m/s的加速度,大約是美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)航天飛機(jī)最大加速度的26倍。研究人員認(rèn)為,這是動(dòng)物王國(guó)中唯一一個(gè)已知的將外部能量放大的例子——利用外部物體來(lái)儲(chǔ)存和成倍地釋放能量。
彼得·帕克這個(gè)角色最初是由斯坦·李和史蒂夫·迪特科構(gòu)思的一個(gè)超才者,帕克不僅在學(xué)術(shù)上非常出色,而且憑借其藝術(shù)天賦,他為自己設(shè)計(jì)了服裝以隱藏身份。
同樣,研究證據(jù)表明,蜘蛛的顏色也是一種偽裝,可以幫助它們躲避主要的捕食者,如鳥(niǎo)類(lèi)和寄生蜂,這些動(dòng)物都有很好的色覺(jué)。許多種類(lèi)的蜘蛛呈現(xiàn)出各種各樣的顏色,以便與它們最常處于的環(huán)境背景融合在一起。有些蜘蛛具有保護(hù)色,如條紋和斑點(diǎn),這可以幫助它們?nèi)趸喞T谝恍┲┲胛锓N中,如夏威夷笑臉蜘蛛,它們“微笑”的腹部,非常像人類(lèi)的笑臉。據(jù)科學(xué)家表示,這種顏色有助于蜘蛛迷惑它們的天敵。笑臉蜘蛛鮮紅的“嘴”是為了誤導(dǎo)貪婪的食肉動(dòng)物,這可能是一種表示“有毒”的警示標(biāo)志。一些中小型的蟹蛛是不結(jié)網(wǎng)的,它們會(huì)以花瓣、花蕊的顏色擬態(tài),待昆蟲(chóng)接近后進(jìn)行捕食。跳蛛也是如此,警告色為蜘蛛提供了很多益處。一些劇毒、大顎或具有危險(xiǎn)倒刺的蜘蛛物種帶有警告色的斑塊,在受到威脅時(shí)會(huì)積極地顯示這些顏色。
在電影《蜘蛛俠1》中,彼得·帕克被蜘蛛咬傷后,在戴上眼鏡的那一刻,發(fā)現(xiàn)自己的視力神奇地變好了,而蜘蛛的視力并不都那么優(yōu)秀。
蜘蛛頭胸部前端通常有8個(gè)單眼,有些蜘蛛的眼睛數(shù)量較少。在這些蜘蛛物種中,有6只眼睛的蜘蛛數(shù)量最多,其他則有4只眼睛或2只眼睛,一些穴居物種甚至沒(méi)有眼睛;就眼睛的色澤和功能而言,又分為晝夜兩種。跳蛛是節(jié)肢動(dòng)物中視力最好的一種,用于求愛(ài)、狩獵和導(dǎo)航。它們一般通過(guò)視力發(fā)現(xiàn)獵物并使用各種方式進(jìn)行捕食,而狼蛛的視力僅次于跳蛛。這些主動(dòng)攻擊的跳蛛擁有比蜻蜓敏銳十倍的視力,而蜻蜓目前是昆蟲(chóng)中視力最好的物種;事實(shí)上,人類(lèi)的視力只比跳蛛敏銳五倍。它們通過(guò)一系列類(lèi)似長(zhǎng)焦鏡頭、多層視網(wǎng)膜以及旋轉(zhuǎn)眼睛的能力來(lái)實(shí)現(xiàn)觀察這一目的,并在觀察中整合不同階段的圖像。
飛身跳躍是蜘蛛俠一個(gè)相當(dāng)常見(jiàn)的動(dòng)作,經(jīng)常出現(xiàn)在《蜘蛛俠》系列電影以及同名的游戲中。
如果你觀察一只跳蛛,你會(huì)發(fā)現(xiàn),在現(xiàn)實(shí)中蛛形綱動(dòng)物也有同樣驚人的跳躍能力。蜘蛛的腿很有力,且動(dòng)作敏捷,一只跳蛛可以跨越相當(dāng)于其身長(zhǎng)50倍的距離。它利用強(qiáng)大的內(nèi)部肌肉將體內(nèi)的液體噴射到腿部,并將自己拋向空中。許多種類(lèi)的蜘蛛都具備這一特點(diǎn),斑馬蛛的腿部沒(méi)有伸展肌,相反,關(guān)節(jié)的伸展是因腿部血壓的變化而進(jìn)行的。研究證據(jù)表明,這種伸展是液壓作用的結(jié)果,在斑馬蛛跳躍的過(guò)程中,它們腿上的刺會(huì)直立起來(lái),這是由于身體壓力增加。斑馬蛛的跳躍幾乎完全是由第四對(duì)腿突然伸直而實(shí)現(xiàn)的,其平均跳躍速度在0.64~0.79m/s之間。
我們?cè)陔娪爸锌吹剑┲雮b能單手抱起幾個(gè)人,甚至托起損壞的建筑物,但并不是所有的蜘蛛都如此強(qiáng)壯。
蜘蛛俠的性能特征更類(lèi)似于跳蛛,跳蛛的抓地力是其自身體重的170倍,這意味著,若一個(gè)擁有如跳蛛一樣力量的人,就可以用手腳承受相當(dāng)于自己體重170倍的重量,即一個(gè)60公斤的人可以承受10,000公斤的重量,但并不是舉起,而是支撐住。在蛛形綱中,雌性通常比雄性更強(qiáng)壯、且體型也相對(duì)較大;雖然雄性體型更小,但速度更快,也更敏捷。