自然界的应用物理大师

现在人们很容易从武侠小说和电影中欣赏到轻功怪的独特技能。事实上，只要我们稍加注意，我们也能观察到壁虎的神奇力量，它也能“爬过屋檐，走过墙壁”。起初，人们认为壁虎可以依靠脚底的四个神奇吸盘吸附在光滑的天花板上，但事实并非如此。科学家通过实验发现，壁虎能够以每秒1米的速度快速爬上垂直的抛光玻璃表面，并且“只用一根手指”就能把整个身体牢牢地挂在墙上。壁虎除了能在墙上垂直爬上爬下之外，还能在天花板上倒立爬行，这是其他动物赶不上的特技。壁虎鞋底的粘连是怎么产生的？加州大学伯克利分校的罗伯特·福勒等科学家发现，这种看似不起眼的壁虎是自然界中最好的“应用物理学大师”之一。它唯一的力量实际上来自宇宙中最基本的物理原理——分子重力。有了这种力量，一只大约5厘米长的壁虎可以毫无困难地举起40公斤的重量，理论上它的鞋底只有几平方毫米大。壁虎脚底的刚毛可以举起蚂蚁的重量，而使用所有刚毛可以支撑125公斤。什么是分子重力？分子重力，也称为范德华力，是中性分子彼此非常接近时产生的弱电磁重力。因为重力太弱，通常没有人注意它。例如，当我们将手贴在墙上时，也会发生分子吸引，但是由于接触面积太小，可能只有几千个接触点，人的手掌不会吸附在墙上。但是壁虎是不同的，它的每只脚都有数百万根非常细的刚毛，每根刚毛末端有大约400到1000根更细的分枝。这种精细的结构使得刷毛和物体表面的分子之间的距离非常近，从而产生分子吸引力。虽然每根刷毛产生的力是微不足道的，但它是相当大的积累。根据计算，一根鬃毛可以举起一只蚂蚁的重量，而100万根鬃毛可以举起20公斤，尽管它们所占的面积不到一枚硬币的面积。如果壁虎同时使用所有的刚毛，它可以支撑125公斤。科学家说壁虎实际上只用一只脚就能支撑整个身体。