【蜘蛛如何結網】蜘蛛結網 |它們是隱身牆角的紡織專家 |五大SOP |

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「天上星星千萬顆,世上妞兒比星多,啊,孩子,想一想,什麼失眠只為⋯⋯」(註一)!世上妞兒會比星多,什麼失眠不是只為「她一個」,而是遐想著天空這麼多星星是哪裡來?什麼地對著我咪咪地微笑?⋯⋯夜晚,仰望著天空,有多少人會閃耀星空沈思著迷呢?因此相信人類思考這個問題:中國有盤古開天闢地,其身形化為日月星辰、山川河流,逝世時魂魄變成了人類傳説。

神話和傳説外,宗教宇宙觀發展上佔了地位。

西方宗教如基督教主要認為宇宙是一個超自然力量神創造出來,人死後會上永生天堂。

而東方宗教如佛教認為宇宙是無始,沒有起點或,因此無所謂宇宙起源創造,人會面貌和形式,生死輪迴。

歐洲宗教十六世紀前認為人地球這宇宙中佔了一個中心地位,因此深深影響了基於證據、推理、和辯論宇宙觀發展。

中國古代宇宙觀有蓋天説、宣夜説、天説三學派,蓋天説認「天圓地方」,天覆蓋著地,但於地是方,故而有四個角是覆蓋,因此這四個角上有八根柱子支撐著整個天空。

宣夜説則認「日月眾星,浮生於虛空之中,其行其止,皆須氣焉」,即整個天體漂浮於氣體之中。

天説雖然認「天圓地方」,但天是一個圓球,而不是蓋天説中半圓,地球天之中,類似於雞蛋雞蛋內部。

東漢張衡(78-139 年)將「天説」發展成為一套系統理論,並透過其製作「天儀」來加以演示,使天説成了中國宇宙結構權威理論。

開普勒終於解開行星謎:行星橢圓形——不是圓形——圍繞太陽運轉。

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中國帝王稱為「天子」,因此天文觀測目的是帝王預測天下禍福,用以指導治國理政、風水地理、農業民生、中醫人文;天命如果有所改變,會通過天象昭示天下。

因此雖然中國是世界上發明曆法國家之一,我們留下了許多觀測資料,如記錄了 1054 年 7 月 4 日金牛座超新星爆發,但古代天文是皇權統治一種工具而已,因此中國天文學民間發展,可能出現科學目的天文研究。

反觀西方世界,天文學古典希臘經是數學一個分支。

柏拉圖(Plato,公元前 427-347 年)鼓勵數學家蛇牀子(Eudoxus of Cnidus,公元前 410-347 年)發展天文學體系,於公元前 380 年左右提出第一個以地球為中心宇宙模型,認為一系列包含恆星、太陽、和月亮宇宙球體圍繞地球旋轉。

亞裏士多德(Aristotle,公元前 384-322 年)識這些宇宙球體物理實體,裡面充滿了導致球體移動和永恆「以太」(ether)。

他這些球體分為陸地(terrestrial) 和天界 (celestial) 兩個領域。

陸地領域包括地球、月球、及它們之間月下區域,變化和其標誌。

天界是月球上方領域,這裡秩序井然,無缺。

恆星一個天球上,該天球每 24 時圍繞地球旋轉一次。

這個模型接下來幾個世紀裡得到了進一步發展:希臘裔埃及天文學家、數學家、和地理學家托勒密(Claudius Ptolemy, 85-165)仔細研究以前所有天文學家工作,瞭解到肉眼觀察夜空中物體方法後,透過他出色數學技能開發出自己天體運動模型,於公元 150 年出版了一本現在稱為《Almagest》()書籍來闡述其論點。
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他認為地球是一個靜止球體,位於一個天球中心;這個天球攜帶著恆星、行星、太陽、和月亮完全速度圍繞地球旋轉,從而導致它們每天升起和落下。

運動應該是圓周運動,因此托勒密認為這些表面上規則天體運動實際上是規則、圓周運動組合成:運動中心不但偏離了地球,而且沿著主要圓形軌道上點「本輪」圓圈(epicenter)移動。

托勒密該書目錄後留言謂:我知道我天生死,轉逝; 但當我所欲地描繪天體軌跡時,我腳接觸大地,而是站宙斯面前,盡情享受神美味。

此後 1500 年,托勒密書中表用來預測天體夜空中位置;而其地球為中心宇宙觀統領了後 2000 年天文物理發展!1543 年,波蘭哥白尼(Nicolas Copernicus,1473-1543)德國紐倫堡出版《De revolutionibus orbium coelestium》 (論天體運轉,註二) 一書,提出日心繫統,謂地球宇宙中心位置,而是與其他行星一起圍繞太陽圓形軌道上運動。

不幸的是它表面上規則天體運動複雜並亞於托勒密地心繫統;有,如果地球動,什麼星星總是同一個地方出現——除非它們離地球(註三)?因此該書出版後獲得支持。

儘管如此,日心繫統裡,行星繞日具有地心繫統有週期性!十七世紀初,發明望遠鏡幫助下,意大利天文、數學、哲學家伽利略(Galileo Galilei,1564-1642)發現了圍繞木星運行衞星,終於地球位於宇宙中心觀念造成致命打擊:如果衞星可以繞另一顆行星運行,什麼行星不能繞太陽運行?伽利略地深相地球繞日説,但羅馬教會禁止「堅持或捍衞」哥白尼理論。

晚年於 1630 年出版《Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo, tolemaico e copernicano》(關於兩大世界體系——托勒密和哥白尼——對話), 後一章裡潮汐現象來證明地球是動,不是靜止地宇宙中心(註四)。

那個時候,德國數學、天文學家開普勒(Johannes Kepler 1571-1630)「盜取」導師丹麥天文學家布拉赫(Tycho Brahe,1546-1601)實驗資料構建了日心定量模型, 1618 年 1621 年期間出版(成為天主教會禁書)《Epitome Astronomiae Copernicanae》(哥白尼天文學概要),提出描述行星體如何繞太陽運行(開普勒)三定律:(1)行星以太陽焦點橢圓軌道上運動,(2)無論它其軌道上哪個位置,行星時間內覆蓋空間區域,及(3)行星軌道週期其軌道大小(半軸)成正比。

開普勒終於解開行星謎:行星橢圓形——不是圓形——圍繞太陽運轉。

開普勒第三定律謂:行星太陽距離其繞太陽公轉所需時間存在數學關係。

這條定律激發了牛頓(Isaac Newton,1643-1727),證明橢圓運動可以引力距離平方反比定律來解釋。

人類事實上好像很注意到了所有物質作用,例如亞裏士多德認為物體於其內引力()而趨向一個點,伽利略則注意到物體「拉」地球中心。

英國博學士胡克(Robert Hooke,1635-1703) 1670 年格雷沙姆演講 (Gresham lecture) 中謂萬有引力適用於「所有天體」,並添加了萬有引力減小原理,及沒有任何這種動力情況下,物體會直線運動。

到 1679 年,胡克認為萬有引力具有「距離平方反比」依賴性(註五),並牛頓一封信中傳達了這一點:「我(胡克)假設是引力總是距中心離成雙倍比例。

」牛頓因為害怕其他科學家和數學家竊取了他想法,喜歡他工作隱藏起來、發表;因此直到 44 歲才在英國天文學家哈雷(Edmond Halley)説服下,寫了一篇關於他新物理學及應用天文學論述;一年多後(1687 年),發表了後來成為物理經典《Philosophiae Naturalis Principia Mathematica》(哲學數學原理)或簡稱《Principia》(原理)。

儘管牛頓《原理》中承認胡克提出太陽系中平方反比定律,但胡克牛稱「發明」了這一定律感到。

胡克是一位溢、但是駝背科學家:發現彈性定律(胡克定律)、發現有機體基本單位「細胞」、發微鏡(使他成為細胞理論早期支持者)。

當胡克要求牛頓承認他預料到後者陽光中顏色一些研究結果時,牛頓寫了一封諷刺拒絕信,影射了胡克小身材謂:「如果我看得,那是因為站巨人肩膀上」(事實上,牛頓許多創見不是站巨人肩膀上——譽為是有史以來物理學家,不是沒有道理)。

牛頓《哲學數學原理》裡同一個定律解釋了一系列以前相關現象:太陽-行星運動、行星-衞星運動、軌道物體、拋射體、鐘擺、地球附近落體、彗星偏心軌道、潮汐變化、以及地球軸進動,地證明瞭「萬有引力」定律:「⋯⋯所有物質吸引所有其它物質力它們質量乘積成正比,它們之間距離平方成反比」。
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這項工作使牛頓成為科學研究國際領導者,「哲學數學原理」公認有史以來科學著作。

但受過幾何學訓練數學家外,《原理》事實上是一本理解書,更糟是:裡面充滿了矛盾和不一致,而且點綴著一些令人毛骨悚然錯誤(一些錯誤是計算和演示中徹底錯誤,其它是邏輯上空白:沒有證明、只是猜測)。

牛頓時代,很少有人能讀懂它,而今天沒有人嘗試過。

牛頓任教劍橋大學學生這樣諷刺:「有一個人寫了一本他和任何人無法理解書」。

《原理》那個時代有一個邏輯問題:那時物理學家認為世界是一部機械,作用是透過物質撞擊或擠壓物質接觸來達成;遠處發出穿過虛空無形作用力量是魔法、、非科學!阻止不可避免批評和挑釁,牛頓先下手,《原理》一書謂:「我重力解釋了天空和海洋現象,但我沒有重力提出一個原因。

⋯⋯我不能推斷⋯⋯這些重力特性原因。

我需要假設,因為任何不是現像中推導出來東西稱為假設;而假設——無論是形而上學、還是物理、基於特性、或機械⎯實驗哲學中沒有地位⋯⋯。

本哲學中,命題是現像中推斷出來,然後通過歸納來概括。

」所以重力不是機械、不是、不是假設;牛頓數學及結果證明瞭這一點:「重力確實存在,並我們制定定律起了作用,足以解釋天體和海洋所有運動」,因此即使它本質不能理解,但我們能否認它。

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揭露蜘蛛結網的「五大SOP」——它們是隱身牆角的紡織專家!

牛頓抬頭仰望月亮、太陽、和行星以外天空時,他沒有發現任何物體運動,因此宇宙應該是靜止。

而如果萬有引力可以所有天體上,科學家沒有任何理由認為人類,我們處在地方宇宙中佔了一個地位。

這現代物理宇宙學中稱為「宇宙學原理(Cosmology principle)」概念,認為這些力會整個宇宙中地作用,因此足夠尺度上觀察時,宇宙中物質空間分佈應該是勻、沒有方向性。

地,我們現在處在時刻沒理由是個時刻。

顯然地,宇宙那樣地存在,它沒有開始,會結—因為如果有開始,那顯然應有創造者,這不是宗教了嗎?牛頓引力理論需要一個持續奇蹟來防止太陽和恆星拉到一起。

1666 年 1668 年之間之手稿《De Gravitatione》 (引力)中,牛頓闡述空間和宇宙看法:一種「無限而永恆」神力空間共存,它「各個方向無限延伸」。

牛頓設想了一個宇宙,上帝其中將星星放置距離上,因此它們吸引力抵消了,像針它們點上。

所以宇宙可以保持靜態,會崩潰到無任何一點(無限大宇宙沒有中心點)。

但是此一著星球無限宇宙羅輯上是有幾個問題。
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例如雖然兩物體間作用力距離平方成反比(收斂系列),但作用星球數是距離平方成正比,抵消了前者效應;因此,(1)宇宙中任何一點應感受到無限大、往四面八方外拉重力,所以物體可能存在!(2)宇宙中任何一點應看到無限多星光,所以夜晚天空應是黑暗(註六)。

事實上亞裏士多德回答了這個問題:物質宇宙空間上是,因為如果恆星延伸到無限遠,它們無法 24 時內繞地球旋轉一圈。

1610 年,開普勒提出既然夜晚天空是黑暗,所以宇宙中恆星數量是!這宇宙觀點到二十世紀初期還是歐洲宗教及大部分科學家接受(註三),造成了愛因斯坦犯下他一生錯誤(詳見愛因斯坦錯誤——宇宙論常數)。

亞洲有一種蜘蛛,以來很多人説,牠身上圖案像極了知名洋芋片品牌「品客」(Pringles)招牌標誌——圓臉留著兩撇八字鬍大叔。

什麼蜘蛛得這麼?牠叫作「黑綠鬼蛛」(Bijoaraneus mitificus;英文俗名為 Kidney Garden Spider)[註]。

這種蜘蛛體長 0.5~1 公分上下,渾圓腹部背面呈白色調,可見「V 字」深色條紋,以及兩個凹陷深色圓點,構成一張類似長著眼睛鬍子人臉,顯得。

,全球各地媒體報導了品客洋芋片為蜘蛛連署改名消息。

有些國內新聞報導指出,身為主角黑綠鬼蛛「分佈東南亞國家,例如泰國、新加坡和越南」。

看來,有些人顯然了牠近在眼前事實呢!我們不用擬認養,台灣有原生黑綠鬼蛛筆者台北市羅斯福路上公園見過這黑綠鬼蛛。

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網住敵人——神奇的蜘蛛絲

其實,關於幫蜘蛛改名這件事,或許製造樂、品牌形象宣傳,才是活動主要用意。

,所謂「俗成」,不管是英文還是中文,俗名本身便是民間流傳非正式名稱。

生物學上,拉丁文組成「生物學名」,才是不能更改,而是需要遵守嚴格學術規範國際正式名稱。

黑綠鬼蛛不可怕,有點可愛話説,有些人看到可愛黑綠鬼蛛,內心會有點吧?確實,許多人蜘蛛印象「有毒」、「」,可是人們往往過度高估了蜘蛛危險性。

事實上,蜘蛛口器具有用來攻擊獵物毒牙,當咬住獵物時,毒牙能注射蛋白質毒液讓方失去行動力或死亡。

不過我們並需要這類節肢動物過度害怕,因為大部分蜘蛛毒液人類會造成影響,未遭受人騷擾情況下,蜘蛛會主動去攻擊人。

,黑綠鬼蛛本身會人體造成威脅,屬於無害動物。

蜘蛛卡通中大都扮演著反派分子,大部分人牠印象並。

其實全球蜘蛛有45,000種,但大部分是益蟲,牠們會吃掉家中蟑螂昆蟲,因此當你家打掃得乾乾時,牠們不屑光顧。

寡婦毒蛛(圖/skeeze,pixabay)蜘蛛大小差異令人瞠目結舌,比手掌,但大部分不如小拇指指甲。

蜘蛛有許多令人驚嘆事蹟,如世界寡婦蜘蛛,體長2.5公分,毒素比響尾蛇還毒上15倍多,令科學家大吃一驚。

蜘蛛絲地細,是1微米,頭髮十分之一,韌性優於同等鋼絲5倍。

本文前面提及電影中蜘蛛人蜘蛛絲擋下地鐵情節,英國萊斯特大學3名物理系學生就此研究分析其可能性。

他們《物理主題》期刊上所發表〈Doing whatever a spider can〉文章,指出若考量列車及乘客重量是20萬公斤,列車以時速88.5公里行駛,讓列車停止所花時間是50秒,需花30萬牛頓力才能使列車停止下來。

設蜘蛛人射出了6束蜘蛛絲,每束5公分,結果顯示確實有可能使快失控地鐵停止下來,由此可見蜘蛛絲超強韌性超乎我們想像。

於蜘蛛絲是那麼地,如何地生產蜘蛛絲成為了當今科學家密切關心議題。

科學家本想以大量養殖蠶寶寶方式獲取蜘蛛絲,發現蜘蛛是肉食動物,具有領域性且彼此會殘殺,使得此路不通。

但國外實驗室地這養蠶寶寶概念轉了個方式,他們找到蜘蛛絲基因,利用基因工程技術這基因轉殖到蠶身上,大量養蠶取絲方式獲得有蜘蛛絲性質蠶絲。

目前利用這種方法可大量生產蜘蛛絲,該公司美國國防部合作,透過生產蜘蛛絲開發士兵穿著防彈衣,並計劃德州大量種植桑樹,擴大蜘蛛絲產量。

另外一家德國公司透過生物技術製造了類似蜘蛛絲絲蛋白纖維,並開始銷售,其產品應用,包括各類紡織纖維產品、醫藥類產品及化妝品。

例如2016年11月18日紐約展示了世界第一款蜘蛛絲製成性能鞋。

這產品擁有韌性和彈性,且質感,比起傳統人造纖維15%,而且能100% 生物降解。

什麼蛋白質材料工業上大量使用呢?主要原因是蛋白質聚合生產方式成本過,消費大眾接受。

解決這個困難,日本一家公司利用微生物重組蛋白技術,植入大腸菌合成這蛋白基因質體,誘導微生物生產絲蛋白。

透過微生物宿主可大量生產重組蛋白質方法,大大降低了生產蜘蛛絲所需成本,使未來蜘蛛絲商品化露出一線曙光。

目前該公司世界知名户外品牌商合作,實現蜘蛛絲運用於日常生活穿著紡織品上。

蜘蛛絲具有強度、彈性、、特點,是目前紡織纖維產業急需發展材料,若能控制成本並順利量產,未來應用前景。

目前有關蜘蛛絲研究受矚目的發展,包括: