为什么壁虎能在墙上行走

壁虎不是只靠吸盘在墙上行走的

虽然我们平时不会多想,但大多数人都会对壁虎在墙上行走感到好奇。我们之前说过,壁虎之所以有这种能力,是因为四个脚底有吸盘。然而,似乎并非如此。

科学家通过实验发现,壁虎可以在垂直抛光的玻璃表面以每秒一米的速度爬上来,只用一根手指就可以把整个身体牢牢地挂在墙上。壁虎除了能在墙上垂直上下爬行外,还能在天板上倒立爬行,这是其他动物无法企及的。

加州大学伯克利分校的科学家罗伯特福勒(Robert Fowle)和其他人发现,不显眼的壁虎实际上是自然界最好的“应用物理大师”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。凭借这种力量,一只2英寸长的壁虎理论上可以毫无困难地举起重达40公斤的重物,它的鞋底只有几平方毫米大。

壁虎脚掌上的一根刚毛可以举起一只蚂蚁的重量,而所有的刚毛都可以支撑125 kg的力。那么什么是分子重力呢?分子重力,也称为范德瓦尔斯力,是中性分子彼此非常靠近时产生的微弱电磁引力。因为这种引力太弱,通常没人注意。比如我们把手贴在墙上,也会产生分子引力。但由于实际接触面积太小,可能只有几千个接触点,人的手掌不会被墙吸引。

然而,与壁虎不同的是,每只鞋底上有数百万根极细的刚毛,每根刚毛末端大约有400至1000根更细的分支。这种精细的结构使得刷毛与物体表面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,但积累起来还是相当可观的。根据计算,一根鬃毛可以举起一只蚂蚁的重量,而一百万根鬃毛虽然比一枚小硬币还少,却可以举起20公斤力的重量。如果壁虎同时使用所有刷毛,可以支撑125 kg的力。科学家说壁虎其实只用一只脚就能支撑全身。

那么壁虎如何控制脚上的吸力呢?科学家用显微摄像机记录了壁虎在玻璃上爬行的过程,发现当壁虎试图移动脚底时,需要施加比吸附件时高600倍的力,将脚趾拉伸30度以上才能达到目的,就像人们拉下胶带时所做的那样。而且即使在真空环境下,它脚上的附着力也不会失效,说明壁虎不需要分泌任何物质来维持附着力,也不需要通过空气负压来“吸”物体。

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