雖然大多數人都很害怕蜘蛛,但我卻很喜歡它們。
電影《蜘蛛俠》的主角彼得·派克在一次科學展覽中,被一隻受過放射性感染的蜘蛛咬傷,結果獲得了符合蜘蛛特性的超能力,如超級力量、超敏捷性、蜘蛛感應,以及像蜘蛛一樣能在牆上行走。最終,彼得·派克成為漫威的超級英雄,打響了自己的名頭——蜘蛛俠。
漫威的老闆斯坦·李是一個喜愛在自家電影中客串的人,他作為編劇,和漫畫家史蒂夫·迪特科一起打造了蜘蛛俠系列。或許是蜘蛛俠的設定引起了害羞的青少年,甚至是怪胎們的共鳴,自從1962年這一形象首次出現在《驚奇幻想》第15期開始,蜘蛛俠便受到了人們難以置信的歡迎。
讓我們回到蜘蛛本身以及和它有關的科學中來吧。蜘蛛屬於蜘蛛目下的蛛形綱,和蠍子或蟎蟲一樣同屬節肢動物。當然,如果蟎蟲能更大一點的話,可能也會有屬於它的末日電影了。至今,已有多達46500種蜘蛛被確認,而且其中許多蜘蛛都具有令人驚訝的特徵。
蜘蛛能夠製造出一種堅韌的蛋白纖維,也就是我們常說的“蜘蛛網”。很多年前,科學家和工程師們就已經開始研究這種極為獨特的材料,試圖發現其新的用途。
不是所有的蜘蛛都會織網,只有那些視力很差的織布工蜘蛛才需要編織出一張網,方便自己捕獵進食。蜘蛛網有多麼牢固呢?鉛筆厚度(70毫米)的蜘蛛絲可以讓一架飛行中的波音747停下來,它的強度是鋼鐵的五倍還多,幾乎是凱夫拉防彈衣的五倍了。
精準到數字的話,按一個蜘蛛絲的厚度是1微米,也就是千分之一毫米來算,只需要70000只蜘蛛就足以讓我們的波音飛機停下來。
除了讓飛機停下,蜘蛛絲的生物相容性也使其在生物技術、再生醫學、可吸收手術縫合線或細胞培養方面都具有潛在的用途。人們還在研究其他可能的用途,以提高電池的效率和耐用性,從而應用於智慧手機或平板電腦中。
蜘蛛的纖維除了能夠用於織網外,還有很多別的用途,如築巢、繁殖、攀爬、空飄、潛水鐘(適用於生活在水下的水蛛)、運動感測器,甚至食物——當沒有其他東西可吃的時候。
蜘蛛的空飄行為也被稱為“氣球飛行”,在某種程度上類似於人類所做的滑翔傘訓練。蜘蛛有著既能隨風飄蕩又能粘牢獵物的蜘蛛網,所以它們能夠遠赴幾十公里外的海島進行“殖民”,以求得生存,並讓蜘蛛這一物種散播各地。
1883年,喀拉喀托火山噴發,幾乎完全摧毀了這座位於爪哇和蘇門答臘島之間的小島。七個月後,登島的探險者們發現的第一種生物便是蜘蛛——它們很有可能就是透過空飄的方式到達這座小島的。
讓我們從蜘蛛談回蜘蛛俠。蜘蛛俠的存在有什麼科學原理嗎?
首先,我們來看下蜘蛛俠的爬牆能力。在電影中,我們看到這位超級英雄的手指上長出了小刺——儘管嚴格來說,我們並不確定這些小鉤子是否足以讓他爬上牆。那蜘蛛又是怎麼做到這一點的呢?
答案是透過所謂的“範德華力”。蜘蛛,又或者是蠑螈、蜥蜴等,腳上長滿了成千上萬的細小剛毛,在與牆壁表面分子近距離接觸時便會產生“範德華力”,使它們能夠在牆壁上爬行。
粗略地講,“範德華力”的產生是由於分子的正電荷和負電荷並不總是均勻分佈,並且在不同的分子中會產生短暫的正電荷和負電荷區,從而相互吸引。這些力雖然很微弱,但是當有大量的分子同時運動時,效果就會成倍增加。
根據二次立方定律,能夠產生“範德華力”的表面所佔身體的比例,應當取決於攀登者的體重——這是很合乎邏輯的。對於蜘蛛來說,它們的重量很輕,僅僅依賴爪子的微小表面就足夠了,而人類如果想要依靠“範德華力”在牆壁上行走,40%的面板上都必須要長滿剛毛——或者,根據劍橋大學的研究,有一雙145碼(即132.588米)的腳也行。
至於蜘蛛的感官——多虧了這一點,彼得才擺脫了自己的眼鏡——它的四對眼睛可以向不同的方向聚焦,從而留心觀察周圍的一切。
儘管蜘蛛通常都是近視眼,但跳蛛的視網膜上有四層感光細胞,因此擁有動物王國最好的視力。大多數蜘蛛,儘管沒辦法看清東西,但它們渾身的毛髮,尤其是腳部的毛髮,都對振動以及空氣流動十分敏感,這些毛髮能讓它們感受到那些即將到來的危險並做出反應。這就是蜘蛛俠所擁有的、著名的蜘蛛感應。