论文部分内容阅读
事情的真相是，肇事者正是那只像螳螂一样的小虾。这种虾正式名称叫孔雀螳螂虾，简称螳螂虾。那么，这家伙怎么如此厉害，竟能够在厚厚的玻璃上凿出洞来？它哪里来得那么大的力量？
一对铁拳 所向披靡
螳螂虾是一种生活在热带海洋里的动物，一般只有10厘米长，外表鲜艳。它有一对鲜红的前肢，粗壮有力，前端形成一对拳头形状。正是这一对拳头，让动物们望而生畏。
利用高速摄像机和力量传感器，科学家了解到，螳螂虾在水中以12～23米/秒的速度挥动铁拳，产生的瞬间冲击力可达1500牛顿。这个力量相当于它自身重量的2500倍，差不多是两个成年人的标准体重之和。纵观动物界，没有别的动物在水中能以这么快的速度挥动肢体；更没有哪种动物在一次挥动中产生的冲击力能超过自身体重这么多倍，所以螳螂虾是动物界当之无愧的拳王。如果拿冲力除以拳头的接触面积，螳螂虾的铁拳瞬间产生的压强相当于0.22口径的手枪射出的一颗子弹。了解了这一点，你就不奇怪它的拳头何以能够击穿厚厚的玻璃了。
正像人类的拳击手靠打拳谋生一样，螳螂虾也靠它的铁拳挣饭吃。那些海里的蛤类和蜗牛，把身子藏在壳里自以为很安全，但遇到螳螂虾，几拳砸下去，它们的壳很快就被击碎了；此外，遇到比较呆笨的小鱼，螳螂虾一拳就可以在它们的脑袋上打出个透明窟窿来。这些可怜虫自然都成了螳螂虾的腹中餐。
气穴给铁拳助威
在水中以如此快的速度挥拳头跟在空气中挥拳头，除了水的阻力要大得多外，还有一点不同，在水中快速挥拳头，因拳头与水摩擦，瞬间产生的高温能将周围的水气化，形成微小的气泡，当这些气泡破裂时，释放出的能量足以产生激波甚至闪光，这一现象叫气穴效应。
对于螳螂虾而言，在击打中气穴可以给它的铁拳助威。科学家发现，在螳螂虾的每一次击打中，最后形成的冲击力事实上是两股力量之和：一股力来自前肢的挥动；另一股力则来自气穴效应产生的激波。
尽管有激波的添助，但螳螂虾能在水中以12～23米/秒的速度挥动拳头，这个力量本身就大得不可思议。那么，这个力量从何而来呢？这个问题至今还没有完全搞清楚。
铁拳有三个重要结构
关于螳螂虾，还有一个更让人感兴趣的问题，那就是它的铁拳为何那么坚硬？科学家最近通过X射线对螳螂虾的前肢进行了扫描。扫描显示，螳螂虾的前肢上有三个重要结构。第一个重要结构叫“击打区”，位于其拳面最外层。这是一层由钙化物形成的大鼓包，这种化合物也常见于我们的骨骼中，具有极强的硬度，相当于工业上合成的硬度最大的矿物金刚砂和氧化锆的硬度的两倍以上。值得一提的是，金刚砂和氧化锆都需要在1500度以上的高温下才能合成，而螳螂虾的铁拳却是在常温下自然形成的。
击打区里面裹着的是相对比较柔软的结构，是一个由无数有机纤维管按层排列形成的冲击力缓冲区，可以有效地吸收激波。在电子显微镜下，尽管每一层有机纤维管是平行排列的，但层与层之间朝向稍有变化。这样排列的好处是，即便某一层出现了裂缝，裂缝也不容易顺势延伸到别的层上去，这对于自我保护至关重要。
最后一个构造是韧带，其作用就好比拳击手用胶带把拳击套紧粘在腕上一样。
螳螂虾铁拳的这一巧妙构造，对于未来人类设计更轻便、抗弹本领更强的防弹衣和头盔具有很大的启发意义。
一对铁拳 所向披靡
螳螂虾是一种生活在热带海洋里的动物，一般只有10厘米长，外表鲜艳。它有一对鲜红的前肢，粗壮有力，前端形成一对拳头形状。正是这一对拳头，让动物们望而生畏。
利用高速摄像机和力量传感器，科学家了解到，螳螂虾在水中以12～23米/秒的速度挥动铁拳，产生的瞬间冲击力可达1500牛顿。这个力量相当于它自身重量的2500倍，差不多是两个成年人的标准体重之和。纵观动物界，没有别的动物在水中能以这么快的速度挥动肢体；更没有哪种动物在一次挥动中产生的冲击力能超过自身体重这么多倍，所以螳螂虾是动物界当之无愧的拳王。如果拿冲力除以拳头的接触面积，螳螂虾的铁拳瞬间产生的压强相当于0.22口径的手枪射出的一颗子弹。了解了这一点，你就不奇怪它的拳头何以能够击穿厚厚的玻璃了。
正像人类的拳击手靠打拳谋生一样，螳螂虾也靠它的铁拳挣饭吃。那些海里的蛤类和蜗牛，把身子藏在壳里自以为很安全，但遇到螳螂虾，几拳砸下去，它们的壳很快就被击碎了；此外，遇到比较呆笨的小鱼，螳螂虾一拳就可以在它们的脑袋上打出个透明窟窿来。这些可怜虫自然都成了螳螂虾的腹中餐。
气穴给铁拳助威
在水中以如此快的速度挥拳头跟在空气中挥拳头，除了水的阻力要大得多外，还有一点不同，在水中快速挥拳头，因拳头与水摩擦，瞬间产生的高温能将周围的水气化，形成微小的气泡，当这些气泡破裂时，释放出的能量足以产生激波甚至闪光，这一现象叫气穴效应。
对于螳螂虾而言，在击打中气穴可以给它的铁拳助威。科学家发现，在螳螂虾的每一次击打中，最后形成的冲击力事实上是两股力量之和：一股力来自前肢的挥动；另一股力则来自气穴效应产生的激波。
尽管有激波的添助，但螳螂虾能在水中以12～23米/秒的速度挥动拳头，这个力量本身就大得不可思议。那么，这个力量从何而来呢？这个问题至今还没有完全搞清楚。
铁拳有三个重要结构
关于螳螂虾，还有一个更让人感兴趣的问题，那就是它的铁拳为何那么坚硬？科学家最近通过X射线对螳螂虾的前肢进行了扫描。扫描显示，螳螂虾的前肢上有三个重要结构。第一个重要结构叫“击打区”，位于其拳面最外层。这是一层由钙化物形成的大鼓包，这种化合物也常见于我们的骨骼中，具有极强的硬度，相当于工业上合成的硬度最大的矿物金刚砂和氧化锆的硬度的两倍以上。值得一提的是，金刚砂和氧化锆都需要在1500度以上的高温下才能合成，而螳螂虾的铁拳却是在常温下自然形成的。
击打区里面裹着的是相对比较柔软的结构，是一个由无数有机纤维管按层排列形成的冲击力缓冲区，可以有效地吸收激波。在电子显微镜下，尽管每一层有机纤维管是平行排列的，但层与层之间朝向稍有变化。这样排列的好处是，即便某一层出现了裂缝，裂缝也不容易顺势延伸到别的层上去，这对于自我保护至关重要。
最后一个构造是韧带，其作用就好比拳击手用胶带把拳击套紧粘在腕上一样。
螳螂虾铁拳的这一巧妙构造，对于未来人类设计更轻便、抗弹本领更强的防弹衣和头盔具有很大的启发意义。