蝙蝠，这种神秘的飞行者，在黑暗中自由穿梭，捕捉食物而避开障碍物。它们靠的不是锐利的眼睛，而是强大的回声定位系统。正是从蝙蝠身上，人类找到了灵感，发明了雷达——这一影响深远的科技产品。本文将从蝙蝠的回声定位说起，探讨这一发现如何引领了现代科技的飞跃。
01蝙蝠与声纳技术：回声定位的卓越应用
《生物启迪》有提及,蝙蝠以其独特的回声定位能力在生物界中独树一帜。这种能力不仅使它们能在黑暗中精准捕捉猎物，还启发了人类对声纳技术的研发。声纳，类似于蝙蝠的超声波定位，利用声波在水中的传播特性进行探测和定位，广泛应用于军事和民用领域。从潜艇的探测到鱼群的寻找，声纳技术都展现出了其强大的实力。
人们对蝙蝠的定位能力进行了各种试验。当人们把一群蚊放入蝙蝠生活的空间内时，蝙蝠能超乎寻常地去快速捕捉这些空中的昆虫，一秒钟内便能捕到数只。有人把蝙蝠放到一个黑暗的实验室里，室内用拉紧的铁丝制成网格，让蝙蝠在里面飞行供实验的蝙蝠两个翅膀张开时可达40厘米，而铁丝间隔只有14厘米。蝙蝠仍能用自己的回声定位器发现障碍物在一瞬间，收起翅膀，顺利通过铁丝网格。这足以说明蝙蝠对反射回来的信号接受能力是多么强，反应又是多么快。视力很差的蝙蝠可以避开直径为0.5毫米的细丝，可以分辨用0.1毫米粗的细丝织成的网，这主要是因为蝙蝠有一套回声定位本领。蝙蝠不但能区别外来的不同超声波信号，就是同类之间的超声信号也能加以区别。据估计，如果有上亿只蝙蝠生活在一起，它们所发出的信号也不互相干扰。在第一次世界大战期间，人们根据蝙蝠发出的超声波探测目标的“回波原理”发明了雷达，及时探测出敌机的方位和距离，以便发出警报和进行阻击。不过雷达不是发射声波而是用无线电波。雷达发射设备通过天线向空中发射电磁波，碰到目标后，电磁波被反射回来，雷达接收设备接收到返回的电磁波，经过加工处理后，就知道探测到目标了。蝙蝠的超声定位原理，如今已被广泛应用。除雷达外还制成了各种形式的超声波定位仪，如红外遥感探测仪和供盲人用的探路仪、双耳助听器等，这些仪器都是利用超声波定位，即能完成发射超声波和回收并转换成容易辨别的声音信号，帮助盲人恢复部分“视觉”，以发现和判断前方障碍物的位置。虎鲸和海豚与陆上的兽类不同，它们没有声带，声音不是从喉咙中发出来的。虎鲸发出的声音，是它头部气囊系统产生的。和蝙蝠的回声定位系统一样，虎鲸也有一个完美的接收器。当虎鲸把空气吸人气囊系统后就关闭其上的膜，空气在里面流动时使瓣膜振动发出声音来。即使在水里没有空气的情况下，它还是可以照样发出声音来。在气囊系统的前面还有一个脂肪瘤起“声速镜”的作用，能把声音聚焦后定向发出来，帮助虎鲸更准确地探测目标和分辨障碍物。现在声纳已广泛用于探测、侦察、通讯诸方面。声纳兵可以根据水中敌潜艇发出的声音判别其方位，利用主动声纳搜索水雷，利用测深声纳确定海底深度，根据声纳发出和收回的信号识别敌我。隐蔽在大海深处黑暗王国中的潜艇，如果没有声纳就犹如聋子。它的耳朵特别灵敏，是动物中最发达的，并且有适应水压变化的结构，能准确地接收水中的振动波。
02从蝙蝠的超声波到人类的雷达技术
《人类的发明故事》有相关介绍,科学家们通过一系列精巧的实验，发现了蝙蝠夜间飞行的秘密：它们并非依赖视觉，而是通过发出并接收超声波来探测和定位障碍物。这一发现对人类科技的进步产生了深远影响，最直接的体现就是雷达技术的诞生。蝙蝠的超声波定位：蝙蝠在飞行时会发出一种人耳听不到的超声波，这些波在遇到障碍物后会反射回来，被蝙蝠接收并解读，从而精确地避开障碍物。雷达的工作原理：科学家们模仿蝙蝠的这种能力，开发了雷达技术。雷达通过天线发出无线电波，当这些波遇到障碍物如飞机、船只等时，会反射回来并在雷达屏幕上形成图像，从而帮助操作者判断障碍物的位置和距离。雷达技术的发展与应用：雷达技术不仅在军事领域有广泛应用，如用于侦测敌机、敌船等，还逐渐渗透到民用领域，如在气象观测、航空管制等方面发挥着重要作用。
科学家经过反复研究，终于揭开了蝙蝠能在夜里飞行的秘密。它一边飞，一边从嘴里发出一种声音。这种声音叫做超声波，人的耳朵是听不见的，蝙蝠的耳朵却能听见。超声波像波浪一样向前推进，遇到障碍物就反射回来，传到蝙蝠的耳朵里，蝙蝠立刻改变飞行的方向。科学家模仿蝙蝠探路的办法，给飞机装上了雷达。雷达通过天线发出无线电波，无线电波遇到障碍物就反射回来，显示在荧光屏上。驾驶员从雷达的荧光屏上，能够看清楚前方有没有障碍物，所以飞机在夜里飞行也十分安全。雷达是一种神奇的电学器具，它由电磁波往返时间，测得阻波物的距离。
03科技仿生：从生物启发到技术创新
《仿生》有提及,科技仿生学，一个深受大自然启发的领域，正逐渐改变着我们的生活。通过观察自然界中生物的独特能力和生存技巧，科学家们得以将这些原理应用于技术创新，开发出了一系列颠覆性的产品和解决方案。雷达技术就是科技仿生的一个杰出代表。模仿蝙蝠的天然回声定位原理，雷达利用无线电波来发现飞行物目标并自动测量其距离。这一技术的出现，极大地提升了远程飞行物的监视和引导炮火瞄准的能力。进一步地，微光雷达和激光雷达的出现，更是将测距和定位技术推向了新的高度。不仅如此，电子蛙眼的发明也是科技仿生的一个精彩案例。通过模仿青蛙的眼睛对运动目标的敏感捕捉能力，电子蛙眼可以在复杂的环境中迅速识别出真假导弹等飞行物，极大地提高了雷达系统的抗干扰能力。此外，还有一些有趣的仿生应用，如模仿蝙蝠的拐杖，可以帮助视力受损者探测障碍物；而受苍蝇复眼启发的照相机技术，也正在摄影领域掀起一场革命。综上所述，科技仿生学正以其独特的魅力，引领着科技创新的潮流，让我们的生活变得更加美好。
雷达也模仿蝙蝠的这种天然回声定位原理，不过雷达是利用无线电波来发现飞行物目标并自动测量其距离的一种定向和导航装置。青蛙蹲在稻田里，尔眨一眨那凸凸的大眼睛，尽管它眼前的禾秆上停着一只飞蛾，它却“熟视无睹”。可是，飞蛾刚一展翅起飞，青蛙就以迅雷不及掩耳之势，向上猛地一跳，张开大口，翻出舌尖，一下子就粘住飞蛾，“勾”进嘴里。为了弄清楚为什么青蛙一定要等飞蛾起飞才发动攻击，仿生学家对青蛙进行了特殊的实验研究。原来，蛙眼视网膜的神经细胞分成五类，一类只对颜色起反应，另外四类只对运动目标的某个特征起反应，并能把分解出的特征信号输送到大脑视觉中枢——视顶盖。视顶盖上有四层神经细胞，第一层对运动目标的反差起反应；第二层能把目标的凸边抽取出来；第三层只看见目标的四周边缘；第四层则只管目标暗前缘的明暗变化。这四层特征就好像在四张透明纸上的画图，叠在一起，就是一个完整的图像。因此，在迅速飞动的各种形状的小动物里，青蛙可立即识别出它最喜欢吃的苍蝇和飞蛾，而对其他飞动着的东西和静止不动景物都毫无反应。弄清了蛙眼的原理和结构，仿生学家就发明了电子蛙眼。蝙蝠的嘴巴和鼻子上长着一个怪异的“鼻状叶”结构，周围还有皮肤“皱纹”，这些组成了一种奇特的超声波装置，当蝙蝠发射超声波的时候，超声波碰到飞舞的昆虫就能立刻反射回来，这时，蝙蝠就知道：周围有吃的了。它们只需要快速地行动起来，就能美美地饱餐一顿。蝙蝠的这种本领叫作“回声定位”。在第一次世界大战期间，人们根据蝙蝠的“回声定位”原理发明了雷达，雷达能及时探测出敌机的方位和距离，以便发出警报，然后进行狙击。经过动植物及临床试验的结果，超长波的医疗功效很大，强有力的超长波，能透过一般电绝缘体，如木材、玻璃、橡胶、塑料，所以也能穿透人体的筋肉骨骼，使人体内四百兆的细胞群体充磁，而同时活化血液、神经、内分泌，发挥生理作用，增进人体的自然疗法。