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壁虎为什么能在墙上行走?

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壁虎不只是拿着吸盘在墙上走。

虽然我们平时不会多想,但是大部分人肯定对壁虎在墙上行走很好奇。我们之前说过,壁虎之所以有这个能力,是因为它的四个脚掌上有吸盘。然而,事实似乎并非如此。

科学家通过实验发现,壁虎可以在垂直的抛光玻璃表面以每秒一米的速度向上攀爬,只用一根手指就能把整个身体稳定地挂在墙上。壁虎除了垂直爬上爬下,还能从天花板上倒着爬下来,这是其他动物望尘莫及的绝技。

美国加州大学伯克利分校科学家罗伯特福尔(Robert Fowle)等人发现,看似不起眼的壁虎其实是自然界最优秀的“应用物理学大师”之一。它鞋底的强度其实来自于宇宙中最基本的物理原理,——分子引力。以这样的力量,一只2英寸的壁虎理论上能用它仅有几平方毫米的脚掌举起40公斤的东西。

壁虎脚上的一根刚毛可以举起一只蚂蚁的重量,而所有的刚毛可以承受125公斤的力。什么是分子引力?分子引力又称范德华力,是中性分子相互靠近时产生的一种微弱的电磁引力。因为这个引力太弱,一般没人注意。比如我们把手放在墙上,分子引力也会发生。但由于实际接触面积太小,接触点可能只有几千个,人的手掌不会被吸引到墙上。

然而壁虎却不同。壁虎每只脚上都有数百万根细小的刚毛,每根刚毛末端大约有400到1000根较细的树枝。这种精细的结构使得物体表面的刚毛与分子之间的距离非常近,从而产生分子引力。虽然每根刷毛产生的力可以忽略不计,但累积起来就相当可观了。据计算,一根猪鬃可以举起一只蚂蚁的重量,而一百万根猪鬃可以举起20公斤的重量,尽管它们占据的面积还不到一枚小硬币的面积。如果壁虎同时使用所有的刚毛,它可以支撑125公斤的力。科学家说,壁虎实际上只用一只脚就能支撑全身。

那么壁虎是如何控制脚上的吸力的呢?科学家用显微镜摄像头记录了壁虎在玻璃上爬行的过程。结果发现,当壁虎试图移动它们的脚时,它们必须施加比吮吸附着物时多600倍的力,并且它们必须将脚趾伸展到30度以上才能达到目的,就像人们拉下胶带时一样。而且即使在真空环境下,它脚上的附着力也不会失效,这说明壁虎不需要分泌任何东西来维持附着力,也不需要借助负气压来“吸”物体。

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