第十七章 眼睛的“特異功能”——昆蟲與偏振光導航

小問號 飛機誕生不久就能依靠磁羅盤來導航了。可是，有一次一架小型飛機進入北極圈上空後，駕駛員發現磁羅盤失靈了。驚恐萬分之下，飛機隻好迫降在茫茫的冰原之上。原來，地磁場的兩極就在地球的兩極附近，飛機隻要進入兩極地區，磁羅盤的指針就會被磁極牢牢地吸引向下，失去了往日精確指示方向的作用。那麽，在高緯度的兩極區域怎樣才能找到正確的方向呢？ 飛機在高緯度迷失方向的問題曾經長期困擾著科學家。後來，仿生學家在長期的研究中發現，昆蟲的眼睛裏有我們人類看不見的“秘密”。原來，自然界中有許多昆蟲，如：螞蟻、蜜蜂、甲蟲、水蚤等能看到太陽的偏振光，並利用它來導航。 所謂太陽偏振光，是指在某個方向上振動，或某個方向的振動占有優勢的光。天空中任何一點偏振光的偏振方向，都同太陽、觀察者和那一點組成的平麵相垂直。可惜，人類的眼睛不僅看不到偏振光，而且根本覺察不到偏振光。 不過，許多昆蟲的眼睛有這種“特異功能”。蜜蜂的眼睛裏就長著“天然的偏振光羅盤”。蜜蜂有5隻眼：長在頭甲上的3隻眼，叫單眼。單眼能感受光線的強或弱，是照明強度的感受器。蜜蜂早晨什麽時間飛出去，晚上什麽時間歸巢，是由單眼決定的。而長在頭兩側的兩隻大眼，叫複眼，每隻複眼由6300隻小眼組成。複眼中的每個小眼是由8個作輻射狀排列的感光細胞組成的。蜜蜂就是利用這些小眼感受太陽偏振光的，由此來確定太陽方位。所以，蜜蜂即使在陰雲密布的日子，也能“看”到偏振光，並準確無誤地飛行在蜂巢和采蜜地點之間。 生活在沙漠的螞蟻也是利用偏振光定向的能手。為了尋找食物，沙漠螞蟻在沒有任何標誌物的沙漠上奔波忙碌，即使雲纏霧繞的日子，也能找到回家的路，這種奇特的本領讓人類羨慕不已，而依靠的就是偏振光導航——能準確地判定出太陽的位置。 科學家從蜜蜂、螞蟻等昆蟲的偏光定向技術中得到啟發，設計了用於航海和航空的偏振光羅盤。依靠這種新型羅盤的導航，在南極或北極附近的高緯度區域，輪船和飛機照“航”不誤。即使是在烏雲蔽日或太陽處於地平線以下之時，也不至於迷失方向，再也不用擔心磁羅盤失靈了。 “小檔案” 早在2000多年前的戰國時期，中國人就發現了磁石能指示南北的特性，並根據這種特性製成了指示方向的儀器——司南。到了宋代，人們已經了解地磁場的原理，並利用磁力作用把鐵片進行人工磁化，或將磁石磨成針鋒狀，做成磁針，因受地磁場的作用，針的一頭大體上指向南方，利用這一性能，可以辨別方向，常用於航海、旅行和行軍中。後來，宋朝人又把經過人工磁化的指南針和方位盤結合起來，製成了“羅盤”。宋朝時，對外貿易往來已經非常頻繁，很多阿拉伯商人和水手來到中國的廣州、泉州等地，他們從中國商船獲得了有關指南針和羅盤的知識，並隨中國的船舶南行到印度半島，親眼目睹了中國水手使用指南針和羅盤的實情。到了13世紀，指南針（包括羅盤）由阿拉伯人作為中介，傳到了歐洲及世界各地，成為中國人民對世界文明的一大貢獻。