从模仿到学习:初生时的军事仿生技术

  【解读军事仿生技术①】

  在没有文字、只有早期语言和图画的远古时代,人类制造工具和武器还没有成文章法可言。除了偶尔的灵机一动,大多数时候人类的学习对象就只有天然可见的动物和植物。宽泛地说,机械模仿动植物的外形和构造,并将其应用在工具、武器之上,便可以算是现代仿生学的雏形和前身了。

  从模仿到学习:初生时的军事仿生技术

  一片由蚌壳打磨制成的蚌刀。带有穿孔以便用绳索携带,制于新石器时代。(来源:潍坊市博物馆)

  猛兽为王:冷兵器时代的朴素仿生学

  虽然说在随后的数万年里,人类武器的最核心用途始终是“内斗”,也即是人类之间的战争,但打从一开始,武器不过是作为工具的一部分,填补人类在自然界中的不利地位。

  既然天生没有没有猛兽的利爪,坚角和鸟喙,人类就必然要想方设法去模仿——效仿贝类能够划伤皮肉的锋利边缘、蚌刀逐渐进化成骨刀、角刀、乃至是石刀;羡慕大型兽类头角和鸟喙的强大贯穿力,矛、投枪、乃至于更强力的戈依次诞生。

  当然了,朴素模仿自然有朴素的毛病。古人从“模仿野兽、猛兽有用”这件事上得到的经验,远不足以归纳为科学,以至于很长一段时间里,各类模仿野兽设计的冷兵器常被和祭祀等神秘学、甚至是宗教产物混为一谈,真正的科学要到几千年之后才会出现。

  蓝天梦难圆:模仿鸟类的早期扑翼机

  从模仿到学习:初生时的军事仿生技术

  达芬奇扑翼机手稿(来源:britannica)

  从贝壳开始,人类掌握了刀具;自牛角之后,人类掌握了矛枪;在犀牛和乌龟身上,人类摸到了甲胄的门槛。但唯独有些动物特性,人类通过“抄作业”怎么抄都不来,鸟儿便是其中之一。从古到今,幻想插上一对翅膀就能飞翔的梦不在少数——这一点不必看什么“达芬奇手稿”,随便翻翻早期宗教记载里的“神灵”、“天使”、就足以对古人的飞行观念有足够认知。

  当然,达芬奇之所以能够被称为“第一个思考飞行的人”,原因在于他确实摸到了飞行这件事,和仿生学之间联系的门槛:除却站在解剖学的高度上,对鸟类扑翼飞行相关的骨骼、肌肉做绘图研究之外,达芬奇明确写下,“要想透彻研究鸟类飞行的奥秘,首先要明确风(空气)的科学,研究风的科学,可以用研究水运动的方式达到。”

  水也好,风也罢,咱们今天都知道,这个就是“流体力学”。达芬奇隐隐约约摸到了流体力学的门,但却没有力学分析工具这把开门的钥匙……既然缺了钥匙,从“扑翼机”这条完全从鸟类通向飞行的“仿生学”道路便自然走不通了。

  漫天毒雾我独活:来自偶然的猪鼻防毒面具

  从模仿到学习:初生时的军事仿生技术

  1916年戴着猪鼻式便携防毒面具的士兵(左和右),以及他们的驴(中)。(来源:Timeline)

  虽说从中世纪的“鸟嘴医生”开始,可以部分防御粉尘、有害蒸汽、有害生物制剂的防毒面具就开始频繁出现,但时至第一次世界大战开幕时,防毒面具还是不方便被拿上战场。具体说来,在德军新应用的各类化学毒气面前,旧有用于防护矿山粉尘、金属蒸汽的棉质、海绵制便携防毒面具收效甚微,士兵佩戴后无法免受毒气侵害。

  至于已经用于消防作业,配备空气钢瓶的全封闭呼吸器确实能有效防御氯气和芥子气,但士兵显然不可能背着钢瓶上战场,更何况战场上拖曳火炮、给养的骡马驴也需要防毒面具。

  首次上阵的氯气横扫过后,不知深浅的协约国军队损失惨重,连带着无人区上的动物也被疯狂收割,但唯独猪得以幸免,原因便在于猪能够“低头拱地”,鼻插入泥地后靠松动泥土来吸附有害化学气体。

  吸附,而并非过滤,这便是英法科学家从猪鼻上思考出的,对付化合物分子的绝妙计策。当然,此时发动进攻的德国人早已研发出了配套的,使用活性炭吸附毒气的防毒面具,而这款面具也被德军士兵戏称为“猪鼻”。

  冥冥之中,协约国和同盟国在这里殊途同归,在仿生学取得成就之外,倒也算是个有趣的巧合吧。

  军事小词典

  蚌刀:石器时代的人类代表性工具和武器之一。新旧石器时代对蚌壳加工的水平差异极大,新石器时代更常作为农作物的收割工具使用。

  扑翼机:和固定翼、旋翼飞行器不同,效仿鸟类和昆虫扑打机翼原理飞行的飞行器。

  芥子气:突破氯气的吸入致死性质,在第一次世界大战前即有完整制取流程的,接触皮肤即有可能致死的毒气,有“毒气之王”的恶名。

  从模仿到学习:初生时的军事仿生技术

  出品:科普中国军事科技前沿

  策划:赵清建

  制作:旋钮工作室

  监制:光明网科普事业部

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