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用科学来揭开“超级英雄”的秘密(上)

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蜘蛛侠3的海报
No.1蜘蛛侠
姓名 彼特·帕克
历史 因被变异蜘蛛咬伤而获得超能力
超能力 超常的力量与反应速度;
可以在绝大多数材料的光滑表面自由爬行;
对于危险的高感知力;
可以喷射蛛丝和编织蛛网
装备 超强力蛛丝
敌人 绿魔、章鱼博士、沙人等等
弱点 对常规武器有些不来电
爱人 MJ·沃森
口头禅 “喔,蜘蛛要出洞了”

故事得从彼特帕克参加高中物理课的演示实验开始,一只蜘蛛在放射波技术试验中被波束照到并且在彼特手上咬了一口,于是故事的主人公拥有了蜘蛛一般的超能力。

在原版连环画中,彼特帕克在自己新能力的启发下研习出了编织蛛网的能力,他的手腕处喷射出的胶状物遇到空气后迅速凝结变硬,编织成坚固的蜘蛛网(在蜘蛛侠系列电影的第一集中,由马奎尔扮演的蜘蛛侠则是无师自通地学会了喷射蛛丝)。

彼特·帕克与婶婶梅尔生活在一起,并且有一份在号角报作兼职摄影师的工作。但身为蜘蛛侠,他穿梭于纽约充满危险与犯罪的街道间,与邪恶势力作着顽强不懈的斗争。

为什么蜘蛛爬墙时如履平地?

蜘蛛侠几乎可以攀附在一切平面上,许多种类的蜘蛛通过在脚上涂抹一点粘性蛛丝来帮助它们在物体的表面移动,蛛丝可以有效地在光滑表面固定脚。

其他种类的蜘蛛则通过生长在其足部末端数以百万计的绒毛来固定身体,这些只有在显微镜下才能看到的绒毛具有极其特殊的形状,可以钩住天花板或是窗户的角落和裂纹,使蜘蛛行动自如,其原理就好像攀岩者通过石壁上的道道裂缝逐渐爬到顶峰一样。

这也解释了为什么我们经常会在浴缸里看见被困住的蜘蛛,因为浴缸表面过于光滑,使蜘蛛无法抓牢。

蜘蛛丝比钢铁还要坚硬

所有不小心撞到蜘蛛网的人都知道这种丝线惊人地强韧,特别是相对于其纤细的外形,这种特性更显得突出。蜘蛛用来爬行的丝线是强度最高的,它们一般沿着这种丝线从屋顶爬到地面。如果按照重量和强度的相对比例来比较的话,蜘蛛丝比钢材还要坚硬,蛛丝可以承受每平方米二十八万吨的重量(也就是每平方英寸四十万磅的重量)而不破裂。

遗憾的是,人们无法通过人工驯养蜘蛛而获取蛛丝,因为驯养的蜘蛛常常会吃掉同伴。因此科学家们尝试了大量不同的办法以不通过蜘蛛而提取丝蛋白。其中最成功的一项研究成果是提取蜘蛛合成丝蛋白的基因并注入到温和的物种体内----比如说山羊。

蜘蛛山羊

这真是难以想象的组合,但基因工程科学家们现在的确在饲养含有蜘蛛基因的转基因山羊。通过这种方式,我们就可以得到富含蜘蛛丝蛋白的山羊奶了(蛛丝羊奶,有人想尝尝吗?),而合成蜘蛛丝的基因片段只是组成山羊的总共七万个基因片段中的一个。

对于成年雌山羊来说,合成丝蛋白的基因只有在其产奶时才能被顺利的表达,一只成年雌山羊大约每天可以生产大约七克的丝蛋白。

蜘蛛与医疗和宇航的关系

蛛丝被人们称为“生物钢”,它的重量更轻,却比凯夫拉装甲更坚固,并且弹性几乎和尼龙一样好。它既可以应用于医疗救援领域,也可在宇航设备和防弹衣的制造中大有用武之地。

那么我们现在要迎来一位新的超级英雄了,它滑翔于高楼大厦之间,与邪恶作着殊死的斗争,并把含丝的羊奶狠狠射向敌人,它就是我们的——蜘蛛山羊侠。

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神力女超人

No.2 神力女超人
姓名 出生时:戴安娜,Themyscira城邦的公主
在美国期间:戴安娜·普林斯
历史 出生于天堂岛,从古代帝王那里获得超能力
超能力 神奇的力量与速度,飞行能力
装备

测谎套索,防弹手镯

敌人 战神Ares、塞斯、挈塔
弱点 被自己的套索套住时会失去超能力
爱人 史蒂文·塔佛船长
口头禅 “受难的萨佛(古希腊女诗人)!”

戴安娜公主生于天堂岛,并因为得到古代帝王的祝福而获得超能力,她不仅具有超人的力量,还可以自由的飞翔。有一天,史蒂文塔佛船长迫降到天堂岛上,受伤的他得到了戴安娜公主无微不至的照顾并最终恢复健康。

船长病愈后,戴安娜与他一起返回了美国。拥有真理和美国理念两件武器,戴安娜开始了作为一名护士的生活,努力治愈那些在与邪恶势力斗争时受伤的人们。
但当戴安娜从她的套索中穿过的时候,她又将瞬间化身为神力女超人,成为妇女的领袖,身穿紧身绸缎战斗服装为争取正当权利而不懈斗争。

你说的都是真话吗?

测谎仪进入人类的生活已经快有一个世纪了,但直到今天它的可信度仍然在很大范围内存在争议。我们所熟知的测谎仪的原理并不复杂,它主要是通过检测人们在撒谎时发生的可测的生理变化而工作的。
心理学家威廉 马斯顿是测谎仪的早期宣扬者之一,他也被认作是神力女超人的创造者之一,这也许正解释了为什么神力女超人的武器中有一件是测谎套索。

当人们撒谎时他们会:心跳加速、血压升高、呼吸急促、指尖冒汗、通过遍布周身的传感器件,测谎仪可以在被测者回答相应问题时准确地测量其各项生理指标的变化。

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超胆侠海报

No.3 超胆侠
姓名 马特·默多克
历史 因被放射性废料灼伤而失明
超能力 特殊的声纳感知系统;
高度敏锐的听觉、嗅觉和触觉;
对于危险的高感知力;
超强体魄
装备

可以转化为战斗武器和攀援设备的特制手杖

敌人 黑社会首领Kingpin
弱点 没有视觉
爱人 艾丽卡,卡伦佩琦

马特·默多克是拳击手‘战斗杰克’默多克的儿子,他在纽约度过了自己的童年。有一天,马特在街上拯救了一名险些被卡车撞倒的盲人,而他的眼睛却被卡车里撒出的具有放射性物质的废料灼伤,永久失明。

然而神奇的事情发生了,马特的其他感官逐渐变得灵敏起来,并且远远超越了常人的水平。他形成了一种雷达感应系统使他可以像用眼睛看到一样感知周围的环境,马特还发现他的听觉敏锐到可以听到他人的心跳,嗅出极其轻微的味道或者是仅仅通过触摸报纸就可以“读”出文章的内容。

从哥伦比亚大学毕业后,马特成为了一名律师,并在纽约开始了自己的职业律师生涯。但不久后他发现,法庭并非净土,不公平的事件几乎天天发生。于是,马特变身为超胆侠,通过与邪恶势力的斗争找回已经在法律面前难以寻觅的正义。

利用声波来观察

超胆侠超凡的听觉可以使他通过听嫌疑人的心跳速率来判断他们是否在说谎(这和神力女超人的测谎能力有点异曲同工之妙)。但他最为神奇的能力还是其“雷达感知系统”,这使他虽然身为盲人,却可以对周边事物明察秋毫。

在动物界当中,海豚和蝙蝠等动物也可以通过其体内的声纳系统对周围环境准确地成像,这种系统又被称为“回声定位”。它们首先发出一系列高频声波,之后通过听取和分析回声来确定物体的位置。

通过回声它们可以获得以下一系列特殊的信息:

声波返回的时间越久,与物体之间的距离越大,当返回声波变得低沉时,可通过其频率确定被探测物体的材质,当返回声波出现变频现象时,可能预示着被探测物体正以某一个速率进行运动。

变频现象

这种声波频率的改变被称为“多普勒变化”,这听起来就好像每次你听到警笛由远至近地经过你的耳边,当警车离你越来越近时,等待你耳朵接受的声波也堆积在了一起,使声音听起来是音频在不断升高,声音越来越尖细。当警车远离你而去的时候,情况正好相反,声波被拉伸的越来越稀疏,于是我们听到的是一个逐渐降低的音响频率。

雷达与声纳的交手

雷达的工作原理其实和声纳是一样的,但雷达使用的是无线电波,而声纳使用声波定位。声波在传播较短的距离之后就会迅速衰减,因此回声通常难以准确探测。

但无线电波可以传播很长的距离,也更容易放大信号,因此更方便用作探测源。无线电波对于金属物体尤其敏感,例如飞机,同时它也可以探测诸如建筑物之类的大型物体,因此无线电雷达在航空导航中具有极其广泛的应用。

我们的感官可以改变吗?

在失明之后,超胆侠的其他感官反而变得异常灵敏了,但是在现实生活中这可能发生吗?人类的大脑的确可以依据效率优先的原则转换自身的功能。科学家已经发现人类大脑中被称作视觉皮层的部分在不使用的状态下会执行其他任务,以代替视觉处理。

对于盲人来说,视觉皮层往往承担起了处理其他感官所获取的信息的任务,特别是听觉信息。这也许解释了为什么盲人更善于通过人的呼吸声或是物体发出的声音准确地判断其在室内所处的位置。

有些科学研究指出人类大脑某些特殊部位的特殊功能是由我们的脑细胞最先被用来干什么而决定的,因此也许视觉皮层最初只是大脑“感觉信息处理中心”的普通一部分,之后不同部分的脑细胞才被分配给视觉、听觉、触觉和味觉等功能,执行相关处理任务。(待续,在明天的故事中,您将会看到超人、绿巨人、X-men)(网易探索 neopla编译)

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