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什么是雷达 雷达是受到什么启发

2021-11-16 07:50:56 爱问问

雷达灵感来源于蝙蝠?别被你的小学课本骗了

说到雷达的发明,很多人都会想到小学语文课本里学的《蝙蝠与雷达》。这篇文章提到,一个世纪以前,有科学家做了一个实验:在一个黑咕隆咚的房间里,科学家拉了很多绳子,还在绳子上放了很多一碰就会发出声音的物品,接着,他们把一些小动物的眼睛盖起来,看看它们能不能碰到发声装置,能不能在室内飞行。令人吃惊的是,蝙蝠竟然没有碰到任何一个发声装置,这也太神奇了吧?然后科学家又把蝙蝠的耳朵,嘴巴封上,再重复上面的实验,结果蝙蝠就找不到方向了,到处乱飞,于是科学家们便认为蝙蝠能在晚上到处飞,靠的是口和耳的配合,并不是因为它们有着“夜视”的超能力。后来,人们又发现蝙蝠的嘴能够发出超声波,并且可以通过这样的超声波,进行“回声探路”,于是科学家就模仿蝙蝠的特异功能,发明了雷达。

雷达灵感来源于蝙蝠?别被你的小学课本骗了

▲语文课本里的《蝙蝠与雷达》

这篇课文存在于很多小学语文的课本中,也被收录在2019年由教育部组织出版的小学语文教材中。比如人教版语文四年级下册,沪教版语文三年级下册。此外,不仅是语文教材,有些生物教材在介绍动物与人的关系时也会引用这个例子。

不过,雷达的确是通过模仿蝙蝠而发明的吗?从课本上的内容来看,的确是这样的。在心理学上,有一个权威原理,指的是:位高权重的人所具有的力量,会影响到我们,让我们无条件地相信他们。课本是由一众教育大牛编写的,其中的文章也是非常优秀的,课本在人们心中就是权威,怎么会出错呢?

▲权威效应

不过,郑仁强老师在调研教育行业的时候,发现了一个问题:很多课文,或者课本上教授的知识点,并不是取自于事实,而是谣言,很不幸蝙蝠与雷达的关系,就是谣言之一。

1蝙蝠回声定位的发现

人类早就注意到蝙蝠和人类有着不同的生活习惯,它们白天休息,晚上捕食。因此,很多科学家都抱着严谨的态度去研究:为何蝙蝠可以在夜晚飞行和捕食。

18世纪,一位名叫斯帕兰扎尼的科学家注意到了这个问题,于是就开始了他的实验研究。他捉来一些蝙蝠,把它们放进一个完全黑暗的,空无一物的屋子里,结果显示:蝙蝠几乎飞不起来了。不过这样的实验并没有说服力,因为斯巴兰扎尼认为,可能是因为屋子太黑,蝙蝠有些害怕,不敢扇动翅膀。后来,他又设计了进一步的实验。斯帕兰扎尼蒙住蝙蝠的眼睛和鼻子,把这些可怜的小蝙蝠放进满是障碍物的屋子,他发现它们的飞行不受影响;不过,当他堵住蝙蝠的耳朵时,蝙蝠就开始到处乱撞,于是他认为:蝙蝠靠耳朵导航。

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▲斯帕兰扎尼

后来,查尔斯·朱利安改进了这个实验,他也堵住蝙蝠的耳朵,发现蝙蝠总是撞到房间里的绳子,由此他也赞同了斯帕兰扎尼的观点:蝙蝠是通过听觉来导航的。不过,由于当时的科技水平有限,他们的猜测并没有被证实,这二人的观点不被当时的人承认,甚至还受到了同行的嘲讽。

直到1938年,皮尔斯教授设计了一种能够发现超声波的装置,通过这个装置,他首次发现蝙蝠能发射超声波。两年后,格里芬和戈兰博什证明了,蝙蝠的确能用嘴巴发射超声波,能用耳朵接收超声波,借由这样的方式探路,也就是我们常说的“回声定位”。

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▲回声定位

2雷达的发明

1888年,物理学家赫兹发现了电磁波。20世纪,电磁波已经能够用在海洋上,帮助来往的船只航行。1904年,德国工程师赫尔斯迈尔发明了一个能够探测船只的设备,这种设备可以发射和接收电磁波;过了十几年,美国人在海洋航道附近安装了可以发射和接收电磁波的设备,人们认为这就是早期的雷达。

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▲赫兹

自第一次世界大战飞机投入军事使用以来,从上世纪30年代开始,许多国家开始秘密研制远程搜索飞机的仪器。1934年,英国的沃森·瓦特意外地发现,无线电波竟然能够出现在一些显示器上。次年2月,瓦特研制了第一台探测飞机的雷达。不仅英国,包括美国、法国、日本、苏联在内的其他国家也在研制这一装置。到1939年,雷达技术已经完全成熟,并且在二战中显示了不俗的威力。

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3二者之异同

蝙蝠的回声定位,和人类设计的雷达,二者既有类似的地方,又有些许不同。

两者的相似之处在于,它们都是利用物体能反射波的原理来确定方位;不同之处在于蝙蝠回声定位采用超声波,超声波是一种声波,其实质是物体的振动在空气和其他介质中的传播。如果没有介质,那么声波就没有办法传出去,回声定位就没有办法实现;雷达这玩意用的不是声波,而是无线电波,无线电波可以无视介质,随意传播。

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▲雷达所利用的电磁波技术和回声定位有着本质的差别

通过翻阅这段历史,我们了解到,蝙蝠回声定位的发现和雷达的发明没有什么关系,这两件事是互相独立的,你没有办法证明雷达是模仿蝙蝠的回声定位而制造出来的。由于斯帕兰扎尼的发现一直被人们无视,格里芬等人直到20世纪40年代才找到答案,当时雷达已经应用于军事中,可以说,雷达的发明,比人们发现蝙蝠能够发出超声波进行导航的时间还要早,所以很难证明雷达的发明是受蝙蝠回声定位的启发。

当我们惊叹造物主的鬼斧神工和人类的智慧时,当我们感谢大自然给予人类的恩赐和启迪时,我们更应该坚持科学精神,尊重历史,尊重事实。

Supervised by 郑仁强老师

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