學蜘蛛人趴趴走－受大自然啟發的仿生科技

蜘蛛人結合大自然特質與人類智慧於一身，
正是二十一世紀「仿生科技」的最佳代言人！
就如同出淤泥而不染的奈米馬桶、
撕你千遍也不厭倦的魔鬼氈、
以孔雀羽毛的光子晶體取代電晶體、
可自動調節溫度的建築物……
人類科技師法大自然，將能找到
最經濟、最環保、有效率、最符合美學的解決方案！

美國建築大師萊特的建築作品常常師法大自然，他曾說：「學習自然，愛自然，與自然更親近。它絕不會讓你失望。」大自然也蘊藏了所有科技的奧秘與答案，在數十億年的演化過程中，發展出最經濟、最有效率、最環保的各種解決方案。二十世紀末，人類科學家與工程師終於領悟這一點，開始學習大自然的奧秘，致力發展「仿生學」，希望能找到更好的科技發展方向，於是有了以下發現與突破：

●觀察出淤泥而不染的蓮葉表面，發展出奈米馬桶、不沾污的牆壁塗料與玻璃。
●模仿超級強韌的蜘蛛絲，想織出防彈背心、高強度繩索與醫用縫線。
●學習壁虎腳丫子的超級附著力，一圓「蜘蛛人」攀岩走壁的夢想。
●研究蝴蝶翅膀與孔雀羽毛的虹彩色澤，製造出取代電晶體的光子晶體。
●解析蒼蠅在二十分之一秒內直角轉彎的飛行控制力，《奈米獵殺》小說裡的微行飛行載具逐漸成形。
●模仿蜂巢、鯨魚骨骼、白蟻巢穴等生物結構，引領新時代建築的功能與造型。

美國新經濟雜誌《Business 2.0》便預測，仿生學是未來開創美好新世界的八大科技之一。目前有越來越多科學家與工程師加入師法大自然的行列，為人類科技尋找更多靈感與利基。未來，新科技將不是「征服自然」的武器，而是帶領人類「重返自然」的媒介。

作者簡介

佛布茲（Peter Forbes）

主修化學，曾從事醫藥與自然史等主題的出版工作，後來擔任英國頂尖詩學期刊《詩評》（Poetry Review）的編輯（1986-2002），提拔許多年輕的優秀詩人。近年作品主要探討藝術與科學之間的關係，文章散見英國《衛報》、《獨立報》、《金融時報》、《新科學家》週刊等，並為《衛報》撰寫一系列關於「仿生學」的文章，介紹受到大自然生物啟發之新科技。

譯者簡介

張雨青

台灣大學化學系學士、海洋研究所海洋化學碩士，理律法律事務所專利日本組法務專員。合譯有《誰怕科學怪人？》，譯作散見《科學人》雜誌。

太陽底下有新鮮事

壁虎步履穩健地攀爬垂直的玻璃壁面，等牠爬到天花板時就跨上去繼續爬，頭下腳上，毫無困難。從玻璃的另一面，你可以看到橫越牠們腳掌的組織橫紋，一會兒吸緊，一會兒鬆開，像迷你波浪舞般橫越腳掌的表面。蓮花的葉面出淤泥而不染，葉子長出水面時，所有泥屑都會滾落，猶如受到磁鐵排斥一般，留下潔淨的葉面。遠從大約四百公尺之外，你就能看見藍摩爾佛蝶豔麗的藍翅膀；那可不只是藍色，還閃爍著珍珠般的光澤，分析結果顯示，翅膀上面連一點藍色色素也沒有。藍摩爾佛蝶飛在空中會東躲西閃、猛然轉向；直到一九九六年，科學家還摸不透這樣的昆蟲怎麼飛得起來；人類的航空動力學理論經過重重試驗，終能把巨無霸客機送上天空，還能讓協和式客機以兩倍音速在空中翱翔，但若根據航空動力學理論，昆蟲並不能產生足夠的飛行升力，可是牠們卻能飛起來。還有，蜘蛛網是由直徑約頭髮十分之一的細絲所構成，當一隻大昆蟲一頭撞進去時，網子會扭曲變形、使蒼蠅停住不動，接著恢復原狀，蒼蠅很快就被那黏呼呼的捕捉絲給纏住了；但是人類的工程學指出，這類蜘蛛絲結構即使能捕捉昆蟲，應該也會把獵物再反彈回去才對。

這些生物顯然擁有超越人類工程師的技能與特質，我們若能弄清楚牠們如何做到、學習利用這些技術，人類的能力就可以延伸至無從想像的地步。不過，這些本領背後的運作機制藏身於如此微小的結構中，根本沒有顯微鏡能夠觀察得到，且其化學結構相當複雜，使得分析它們的一切嘗試都無功而返。至於要製造出具有相同性質的人造物質，那更是不可能的任務。

這些生物展現出不可思議的附著力、自我清潔能力、光學幻術、堅韌的彈性及航空動力學等，令所有的技術專業人士讚不絕口。科學家對大自然的運作技術欽佩已久，自然界有些小玩意兒的精準度確實令人嘆為觀止，像是水母的刺細胞、烏賊和墨魚的噴射引擎、不需高溫即可發光的海洋生物（以及陸上的螢火蟲）等。不過，要把天然機制轉化為同等的人類技術產物，可沒那麼容易呢！

除了細微結構外，仿生學也在一片「有機主義」的氛圍中翩然到來，尤其是關於建築與設計。二○○五年三月至九月舉辦的日本愛知博覽會，主題就是「大自然的智慧」。有機主義同時在大眾文化的時代思潮與材料科學界蔓延開來，於是在大尺度的仿生建築與仿生材料之間牽起紅線。許多建築師希望設計出智慧型大樓，也想運用新型的仿生材料。率先於仿生商業應用方面達陣的項目，便是運用了蓮花效應的大樓外牆塗料，緊追在後的是皮爾金頓公司的ActivTM自潔玻璃。而且就算其他的仿生材料還沒備妥，讓大樓的造型還是可以用上有機線條，反正沒有觸犯著作權就行。