斯帕拉捷:和蝙蝠“较劲”十几年

作者:魏德勇来源:蝌蚪五线谱发布时间:2016-12-28

目前,超声波广泛用于医疗行业.所以,当我们走进医院的时候,还是默默感谢一下那位和蝙蝠“较劲”十几年的科学家——斯帕拉捷吧。

  超声波是是指频率高于20000赫兹的声波,它的穿透能力强,在水中传播距离远,用途也很广泛:可用于测距、测速、清洗、焊接、杀菌消毒等。事情还得从一件并不起眼的小事说起……

1

  公元1783年夏季的一天傍晚,意大利北部的斯坎迪亚诺镇渐渐平静下来。人们三五成群地散步、纳凉。一个精神抖擞的老人提着一个黑布包裹的笼子,步履匆匆地来到小镇的北边,坐在一个石凳上,眯着眼睛养神。

  待天色快暗下来的时候,老人揭掉笼子的黑布,只见笼子里装着几只小小的蝙蝠。仔细看,这些蝙蝠的眼睛都没有眼珠——它们显然是被刺瞎的!

  老人慢慢打开笼子的门,把这些小精灵放了出去。

  “哇!”当他看见蝙蝠们轻盈快捷地来回飞翔,还不时发出“吱吱”的声音时,不由大叫一声。随即,他喃喃自语:“我明明把它们的眼睛都刺瞎了,怎么还能飞呢?唉,又要去抓蝙蝠了。”

  带着惆怅的心情,老人提着空笼子,打道回府。

  老人名叫斯帕拉捷。这之前,他主要从事动物血液循环系统、动物消化生理等方面研究。他真正对蝙蝠产生兴趣,已经有近十个年头。这得从另一件小事说起……

拉扎罗·斯帕拉捷画像

拉扎罗·斯帕拉捷画像

2

  那也是一个夏日的晚上。斯帕拉捷从意大利的一家教堂做完祷告,步行回艾米里亚耶稣神学院,准备解剖一条大蚯蚓。当时他的身份除了科学家外,还是当地著名的神父。教会的经济支持保证了科学研究的顺利进行。

  当斯帕拉捷穿过一个若明若暗的涵洞时,突然被不远处飞出一团黑东西吓了一跳。他仔细一看,才发觉是一只蝙蝠。他本能地用皮包扑打过去,不想蝙蝠灵巧地避开了。

  “这家伙的眼睛这么亮,夜晚还能自由飞翔,并且能躲开我的击打?”一个大胆的念头冒了出来,“蝙蝠的眼睛如果被弄瞎过后,它还能在夜空中自由自在地遨游吗?会不会被撞得头破血流呢?”

蝙蝠捕食夜蛾,张着的嘴看上去充满杀气

蝙蝠捕食夜蛾,张着的嘴看上去充满杀气

  这个想法对他来说,并非心血来潮。事实上,好几年前,斯帕拉捷就着手研究翼手目动物的飞翼。他当时天真地想,如果人的四肢长满翼膜,那岂不可以飞起来?翼手目是蝙蝠的通称。它们是哺乳动物中仅次于啮齿目动物的第二大类群,也是唯一一类真正有飞翔能力的哺乳动物。除极地和大洋中的一些岛屿外,蝙蝠遍布全世界,尤以热带和亚热带居多。经过一段时间的研究,斯帕拉捷基本了解了蝙蝠的翼的演化进程:它的翼由修长的爪子之间相连的皮肤(翼膜)构成。由于他写的关于蝙蝠翼膜的论文没有引起法国科学界的关注,加之研究其它动物,进一步研究蝙蝠的事儿便不了了之。

  “我要弄清蝙蝠是如何在夜间飞行的。”斯帕拉捷想起曾经未完成的事儿,便暗下决心。可是他的“爱好”实在很广泛没有时间持续关注这个看起来并不可爱,甚至有点可怕的动物——蝙蝠。

  于是,便有了前文斯帕拉捷回到家乡捉蝙蝠,刺瞎它们的眼睛,并放回夜空的情节。

3

  话说斯帕拉捷在斯坎迪亚诺镇的实验失败后,便受朋友之托,重点研究蚯蚓去了。隔了几年,他想起当初的实验,又回过头来接着研究蝙蝠。

  斯帕拉捷捉来几只蝙蝠,先把它们的鼻子塞住,后来把它们的舌头割掉,最后还把油漆均匀地涂在它们身上。在常人看来,这或许有些残忍,但身为科学家,把少量蝙蝠作为实验动物去探求其飞行的奥秘,斯帕拉捷确实秉承了严肃谨慎的科学态度。

  然而,斯帕拉捷的一系列“阻飞”行动都毫无效果,蝙蝠们仍在夜空中轻快自如地飞行。

正准备捕食的蝙蝠

正准备捕食的蝙蝠

  “现在就剩蝙蝠的耳朵了,难道耳朵也能看得见东西?”斯帕拉捷有些想放弃,从最初接触蝙蝠到现在,已经十多个年头。想来想去,最终他还是决定再试一次;如果没有结果,就再也不碰蝙蝠

  他用细布塞住蝙蝠的耳朵,再选择漆黑的夜里把它们放出去。这下子蝙蝠倒霉了。它们东撞西碰,很快从夜空中跌落下来。斯帕拉捷恍然大悟:原来,蝙蝠在夜间飞翔不是靠视觉,而是靠听觉来确定方向,观察目标和捕捉食物

4

  由于各种原因,斯帕拉捷只是发现蝙蝠在夜间飞翔靠听觉确定方向的秘密,但没有从根本上回答“为什么”。不过,这已经足以引起科学界的重视他们沿着斯帕拉捷的足迹,终于揭开了蝙蝠在夜间飞行及抓捕昆虫的奥秘:原来,蝙蝠能发出一种超声波,这种超声波一碰到物体(如昆虫)就迅速折回来;蝙蝠的耳朵能接受这种波,就会知道物体的具体位置科学家们进一步研究得知,蝙蝠能听到的声音频率可达300千赫/秒,而人类的一般在14千赫/秒以下。

蝙蝠依靠超声波在夜间飞行

蝙蝠依靠超声波在夜间飞行

  人类对超声波的真正运用,已经是20世纪初的事儿。科学家们在物理学上发现了压电效应与反压电效应,从而解决了利用电子学技术产生超声波的办法。从此,发展与推广超声技术的历史篇章正式拉开序幕。1922年,德国出现了首例超声波治疗的发明专利。目前,超声波广泛用于医学、军事、工业、农业等领域。尤其是医疗行业,医疗器械的清洗、消毒、杀菌、实验器皿的清洗等,都超声波的功劳。所以,当我们走进医院的时候,还是默默感谢一下那位和蝙蝠“较劲”十几年科学家——斯帕拉捷吧。

超声波电源

超声波的广泛应用(网络图)

-------------------------------------------------- 

  【人物小档案】

     拉扎罗·斯帕拉捷(1729年—1799年),意大利著名的博物学家、生理学家和实验生理学家,出生于意大利斯坎迪亚诺镇。他在动物血液循环系统、动物消化生理等方面都有深入的研究,他的蝙蝠实验,为“超声波”的研究提供了理论基础。其研究成果主要收录于《略论动物的再生》和《关于陆生蜗牛头部再生的实验结果》两部著作中。

扫码加蝌蚪五线谱微信