师法自然,向万物借取智慧,获得灵感,是众多发明家的成功之道。
18世纪初,俄国的统治者彼得大帝野心很大,一直想扩大俄国的疆域。他四处收买新武器。
一天,一位名叫尼科诺夫的农民,说有关系国家的大事,要求见彼得大帝。彼得大帝召见了他。尼科诺夫说,他在打鱼时发现,鸭子为了猎取在水面上觅食的小鱼,先从远处潜入水中,然后在小鱼的附近冒出水面偷袭小鱼。他由此得到启示:如果制造一只船,使它偷偷地从水中潜到敌人的军舰下面,然后用铁钻把敌人的舰底钻通……
彼得大帝听了很高兴,觉得如果能有这么一艘船,那么,他的扩张计划就能得到实现。于是,他给了尼科诺夫一笔钱,要他尽快把秘密船造出来。
3年之后,尼科诺夫完成了模型制作,并做了多次试验,结果取得了成功,接着开始正式的制作。
1724年,秘密船制作完毕。在彼得大帝的亲自主持下,进行了秘密船下水试验。可令人遗憾的是,在船下水时,因操作不慎,损坏了机件,试验被迫延期。碰巧在这时候,尼科诺夫突然患病死去。秘密船的研制工作只好停止。
彼得大帝没能成功制成潜水艇实现他的霸主计划,而数十年之后,美国的华盛顿将军却利用研制的潜水艇,突破了敌人的封锁。
1776年7月,北美十三个殖民地的人民宣告独立,成立了美利坚合众国。英国殖民当局恼羞成怒,调集了3.5万名士兵,在海军军舰的掩护下,进攻纽约城。当时镇守纽约的主将是陆军司令华盛顿。他只有1.8万名士兵,并且没有重炮和军舰。纽约港被英国军舰封锁得水泄不通,形势十分严峻。
这该怎么办呢?这关系到新生的共和国的存亡。华盛顿将军急得团团转,可又毫无办法。
这时,有一位名叫布尔耐尔的教员,向华盛顿将军建议:可以用在水中潜行的船只,炸毁英国军舰。华盛顿将军采纳了他的意见。
不久,布尔耐尔就设计制造了一种在水中潜行的船只——“海龟”,“海龟”的外形像一个大鸭蛋。实际上,它是一个椭圆形的木桶,外壳用橡木做成。“海龟”可潜可浮,因为在它的下面设有压载水柜。只要操纵手动泵,水柜排水,则“海龟”上浮;水柜进水,则“海龟”下潜。它下潜时靠人力摇动螺旋桨推进。“海龟”内的空气可供驾驶员呼吸30分钟。如果时间长了,则只能用通向水面的通气管。
一天,天气阴沉沉的,华盛顿将军下令携带68公斤炸药的“海龟”出发。费了好大的劲,“海龟”才接近军舰。驾驶员准备在军舰下方钻洞,把炸药挂在军舰上。正在这时,英国发现了“海龟”,驾驶员急中生智,引爆了炸药。英国被这忽然冒出的船只及爆炸声吓坏了,急忙连夜撤退。由此,封锁被打破了。事后,华盛顿将军称赞这是“一次天才的尝试”。
这种用人力螺旋桨推进的方式当然是十分原始的。作战能力也是很有限的。18世纪中叶蒸汽机诞生,并被广泛应用。于是有人就将蒸汽机装到潜水艇上。这种潜水艇的战斗力要比“海龟”大多了。19世纪60年代美国南北战争时期,南军曾用19米的雪茄烟式潜水艇,悄悄地靠近北军的巡洋舰,结果把数千吨的巡洋舰击沉。
1897年,美国的造船专家霍兰,在继承前人制造潜水艇的基础上,充分利用当时的科技成果,研制了一艘以汽油机和蓄电机为动力的潜水艇。这艘潜艇在水面航行时,以汽油机为动力;在水下潜行时,以蓄电池的电力为动力。它长15.84米,宽3.05米,排水量为70吨。在艇的首部,装有一具鱼雷发射管,携带3枚鱼雷;首尾部还各安装了一门机关炮。这艘潜水艇的各种性能已相当完美,攻击力十分强大,当时被称为“海上霸主”,人们公认这是世界上第一艘真正的潜水艇,霍兰也被认为是潜水艇的发明者。
随着科学技术的发展,潜水艇也不断得到改进。1955年,美国还发明了“鹦鹉螺号”核潜水艇。这艘潜水艇全长90米,重2.8万吨,以核能作为动力。它从美国的纽约出发,仅用5天就横穿过大西洋,到达英国的利物浦。由于核反应堆在工作过程中不需要氧气,因此“鹦鹉螺号”只要带上几公斤的核燃料,就可以随心所欲地在水下航行几个月,甚至几年。因此,有人认为这才是“真正的潜水艇”,也有人叫它“超级潜水艇”。
师法自然,向万物借取智慧,获得灵感,是众多发明家的成功之道。据此,人类总结出了仿生思考法。
仿生思考法,就是拜万物为师,通过对自然界生物结构形态或功能行为的模仿,提出新的创新目标,而解决面临的现实问题。向彼得大帝献计的农民,从鸭子觅鱼的行为,想到制造类似的生物武器,就是运用了仿生思维。
仿生思维在发明实践中神通广大,成就非凡。蛙泳是一种行为仿生发明,迷彩伪装术是对蝴蝶翅膀花纹的一种结构模仿。鲁班发明锯子,也是对茅草结构进行的一种借鉴。