第十六章 如果切掉了“平衡棒”——昆蟲與新型陀螺儀

小問號 在弱肉強食、各顯神通的大千世界，弱小的昆蟲可謂微不足道。可是，生活在地球上的100多萬種昆蟲，在長期的生存競爭中，不斷進化、優化，煉就形形色色的“拿手絕技”：有的昆蟲可以用改變飛行的姿態或位置來調節體溫，有的昆蟲用與周邊環境相似的擬態來躲避天敵的追殺……其中，雙翅目昆蟲的楫翅（平衡棒），成為許多昆蟲的天然導航儀，也為人類研製新型陀螺儀帶來了重要啟示！ 日常生活中，我們往往把沒有目的地東碰西撞的行動說成“像無頭蒼蠅一樣”。其實，如果把任何雙翅目昆蟲的楫翅（平衡棒）切掉，它們的飛行就會像沒有頭的蒼蠅一樣，東倒西歪，失去了方向感。楫翅是昆蟲後翅的一個微小器官，形狀像啞鈴，是調節昆蟲翅膀向後返回運動，並保持蟲體的緊張性，使昆蟲能一舉飛離開去，而最重要的功能是能夠使昆蟲在飛行中保持航向不偏離既定的目標。因此，生物學家稱它是昆蟲的“天然導航儀”。 生物學研究發現，雙翅目昆蟲在飛行時，它們的楫翅以每秒330次的頻率振動著。當蟲體傾斜、俯仰或偏離航向時，楫翅振動平麵即刻發生變化，這個變化被其基部的感受器所感受，並把偏離的信號發送到昆蟲的腦子裏。昆蟲的大腦收集這些信號後立即發出相關指令給有關的肌肉組織，就會把偏離的航向糾正過來（蛾子、蝴蝶、甲蟲等沒有楫翅，但是它們觸角能在水平麵上振動，發揮著楫翅一樣的功能）。以蒼蠅為例，它有高超的飛行技巧。譬如說，大鳥起飛要助跑，小鳥和大多數的昆蟲起飛要彈跳，而蒼蠅卻什麽都不需要。它能做各種巧妙的飛行，如：向上飛升，垂直下降，定懸空中，突然側飛和回頭飛行等。總之，它隨時可以向任何方向飛行。那麽，蒼蠅是靠什麽來迅速起飛和保持平衡的呢？依靠的就是蒼蠅的楫翅，能保證蒼蠅在飛行時迅速轉動，隨時保持平衡。 我們知道，陀螺在轉動時，它的軸總是朝著一個方向不變的。利用這個原理製造的陀螺儀是飛機、輪船、火箭慣性導航係統的重要感受器。可是，這種陀螺儀都有高速旋轉的轉子，不易小型化，要製造高精密度的、小型化陀螺儀，需要尋找新的途徑。科學家正是根據雙翅目昆蟲的楫翅的導航原理，研製成功了一種音叉式振動的陀螺儀，成為新型的導航儀器安裝在高速飛行的火箭和飛機上。它的體積很小，主要部件像隻音叉，是通過一個中柱固定在基座上的。裝在音叉兩臂四周的電磁鐵，使音叉產生固定振幅和頻率的振動，就好像蒼蠅楫翅的振動那樣。有了這種儀器，飛機和火箭就能夠自動糾正偏轉的航向，有力地保證火箭和飛機飛行的穩定性。裝有這種儀器的飛機，能自動停止危險的“翻滾”飛行，即使機身在強烈傾斜時，也能夠自動平衡，使飛機的穩定度非常完善，以至在複雜的急轉彎時，飛機也能萬無一失。 “小檔案” 導航有兩種意思，一是在水麵或陸上設置航標、燈塔等導航設備，引導船隻沿著安全、便捷的航線航行，二是利用地麵導航設備，保障飛機準確航行。地麵導航設備有無線電設備（定向定位設備、著陸設備）和目視導航設備（各種發光、發煙、布板信號等）兩種。