有一個幾乎所有中國人都知道的傳說:魯班受到茅草邊緣小齒的啟示,發明了鋸子。據說他還制造過一只木鳶,能夠在天上飛三天。自古以來,自然界就是人類各種技術思想、工程原理及重大發明的源泉。與人類共同生活在地球上的動物和植物,給予人類的恩惠太大了,它們不僅給人們以衣食,而且還在很多學科給人們以啟迪。像魯班這樣受到茅草的啟示發明鋸子的例子,可以說是最原生態的仿生學了。
仿生學,《現代漢語詞典》如此解釋:生物學的一個分支,研究生物系統的結構、功能等,用來改進工程技術系統。維基百科如此解釋:仿生學是模仿生物的特殊本領的一門科學。仿生學借了解生物的結構和功能原理,來研制新的機械和新技術,或解決機械技術的難題。……仿生學主要是觀察、研究和模擬自然界生物各種各樣的特殊本領,包括生物本身結構、原理、行為,各種器官功能、體內的物理和化學過程、能量的供給、記憶與傳遞等,從而為科學技術中利用這些原理,提供新的設計思想、工作原理和系統架構的技術科學。
你看,這門科學可真了不起。雖然自古以來人類一直在用它,但正式提出“仿生學”這一概念,卻不過一百多年。比如,飛機是模仿了鳥,潛艇是模仿了魚,這些可說是仿生學的經典例子。當然,如今仿生學已經到了非常發達的地步,應用于各個領域,就拿建筑來說,就有一種專門的“建筑仿生學”。不過,今天我們不是來科普的,我們是來學怎樣寫文章的。
蛛網與帶屋頂的體育看臺
昆蟲撞在蜘蛛網上,拼命地掙扎,使蛛網發生這樣或那樣的變形,然而卻很難將蛛網撞破,也不會被彈到網外去。(描述自然現象,描寫蛛網捕捉到昆蟲后的情形,這是啟示之源頭。)物理學家和生物學家合作,通過計算機模擬分析,發現獵物在蛛網上掙扎而使蛛網發生變形的同時,蛛網也消耗掉了獵物掙扎而產生的力。(分析蛛網之所以能捕獲獵物的力學原理——當然,肯定還有其他的諸如化學原理之類的。)英國的建筑師利用上述原理,為土耳其的伊斯坦布爾足球俱樂部設計出一座帶屋頂的看臺。(從生物中得到啟示,研究其中原理,然后運用到實際生活中,這就是仿生學。)看臺的屋頂由看起來像蛛網一樣的巨形鋼絲網互相交織在一起,鋼絲網上覆蓋著高強度塑料板以擋風雨,遮日曬。鋼絲網固定在看臺外的混凝土柱樁上,這樣,不但屋頂結實輕巧,而且看臺內沒有立柱遮擋視線。(整個建筑,從原理和結構上都是模仿蛛網的,這是仿生學在建筑實踐中的運用。)
白蟻與空調建筑
生活在澳大利亞西部的一種白蟻,它們構筑的巢穴內的溫度,一年四季都能保持在29攝氏度左右。(介紹自然現象。)白蟻巢為何有這種神奇的功能呢?(一句過渡,探究其中的科學原理。)蟻巢雖然建在地下,但白蟻在地面上堆起一座2米到3米的楔形土丘。土丘朝北,東西兩側大面積的斜面可以在早晚溫度低時吸收較多的太陽熱能,而正午陽光強時,楔形蟻丘又能使陽光照射的面積最小。(蟻丘外部構造特征。)再有,白蟻還在丘內修建一些垂直式的空氣調節孔,然后又分成許多細孔道,呈輻射狀向下延伸。到了下部,又合并成粗孔道,直通到地下室。(蟻丘的內部構造,主要介紹與通風和控溫有關的細節部分。)這種巧妙的通風系統,大大增強了丘內的空氣流通,不但保證了氧氣的供應,而且還起降低溫度的作用,蟻丘成了名副其實的空調塔。(分析這種構造的科學性。)津巴布韋首都哈薩克拉雷位于海拔1483米的高原上,晝夜溫差40攝氏度。于是,建筑設計師根據白蟻巢調溫的原理,建起一座新型的節能大樓。這座大樓在墻壁、天花板、地板以及各個墻角安裝上通風管道。白天,通風管道將綠化地帶的涼爽空氣輸送到樓內,晚上,管道又將混凝土墻吸收的熱量傳送到各個房間,從而使樓內的溫度保持在23攝氏度到25攝氏度之間,節省了一半的電能消耗。(科學家把蟻丘的空調原理,運用到建筑中來,起到了非常好的效果。)
上面這兩則,可以算是說明文,讓我們通過這些具體的例子,了解到仿生學在建筑中的實際運用。從這兩則案例的寫作手法來看,先是描述生物創造的自然現象,然后分析這些現象的科學原理,再介紹這些科學原理在生活中的實際運用的例子。短短的一段文字,結構嚴謹,思路清晰,明明白白。
下面我們來看故事吧,就拿魯班發明鋸子這個例子,來看看作家是怎樣寫這個故事的:
有一次,魯國的國君要魯班負責修建一座大宮殿,并且限期完成,否則,就要給予嚴厲的處罰。(交代故事的背景。“限期完成”是下文中描寫魯班著急心情的原因,這也促使魯班要想方設法按期完成任務,這一“想”,就促成了發明創造。)
接受任務后,魯班抓緊時間準備一切用料,其中需要大量的木材。他就召集他的徒弟上山去采伐。當時,采伐木頭用的是斧頭。砍呀,砍呀,徒弟們砍了許多天,直累得腰酸背疼,還是沒砍下多少棵樹。(工程碰到了實際問題,伐木成了這項建筑工程中最艱難最耗時的工作。)
魯班的心里非常著急。(如果不能按時完成,那可是要受到嚴厲處罰的呀,哪能不急啊?)如果木料供應不上,就不能按期完工,這樣,不僅自己要受到處罰,還要連累徒弟們。(心理活動描寫。這是促使魯班發明創造的主觀動力。)
能不能想個什么辦法加快伐木的進度呢?魯班為此絞盡了腦汁,還是想不出好辦法。(心理活動描寫。)
這天上午,他又心事重重地到山上去察看。(過渡段。前面介紹情況,包括兩個方面,一個是實際問題,一個是魯班要解決問題的心理。)
為了抄近路上山,他決定沿著陡坡的羊腸小道上去。山路陡峭,草木茂盛。他用手攀著樹枝、雜草,使勁地往上爬。爬著爬著,他腳下一滑,差點兒摔下去。(描寫魯班爬山的情形。“使勁”一詞,為手被劃破埋下伏筆。)由于太使勁,手被握著的茅草劃破了,鮮血從手心流了出來。(這是非常關鍵的一個細節,就是說,茅草劃破了手,開啟了魯班發明的靈感之門。)魯班伸手一看,只見手上有幾道細細的口子,感到很驚奇:幾根柔軟的小草竟也這么厲害,我倒要看個究竟!(“驚奇”令人思考。)于是,他又抓住小草,用力一抽,只見手掌又被劃了幾道口子。魯班顧不得疼痛,也顧不得擦去手上的血,拿起小草左看右看,琢磨著草上有什么名堂。(再試一次,看看到底是怎么回事——這可真得有點犧牲精神。)終于,他發現了茅草的秘密。原來茅草葉子的邊緣上,有許許多多排列得很整齊的小齒兒。正是這些鋒利的細齒割破了魯班滿是繭皮的手!(發現了茅草劃破手掌的秘密。)
“哈哈!有了!”魯班心里一亮,心想:如果仿造茅草的樣子,在鐵片上打出細齒來,不就能把樹弄斷了嗎? (靈光一閃,這就是發明創造的靈感,來自大自然啟示的靈感。)
魯班找來了鐵匠,讓鐵匠打了一批帶有細齒的鐵片。用這種“鐵草”去鋸樹,果然又快又省力氣,當然,最后也按時完成了大宮殿的建造。(故事結局,魯班發明了鋸子,如期完成了工程。)
這個故事,可以分成兩個部分。前部分是魯班因工期緊而有心理壓力,這是促使他發明創造,改進工作效率的基礎;后部分是他從大自然中受到啟發,發明了鋸子的過程。
相比起說明文來,上面這個故事可就生動有趣得多了。當然,說明文重點在普及科學知識、科學原理,故事重點在描寫一個過程,兩者的側重點不一樣。我們可以根據自己的需要,學習這些寫作手法,為我所用。