熱感受器和熱傳感導(dǎo)彈

夏天的夜晚，甲乙兩人同睡在一間房?jī)?nèi)，燈剛關(guān)掉，討厭的蚊蟲就嗡嗡地在人耳邊侵?jǐn)_。一只蚊蟲剛停落在甲的臉頰上，甲覺(jué)得被叮了一下，立即用手打去，將蚊蟲打死，甲高興地喊道：”哈！我打死了一只雌蚊蟲”。乙聽罷，不能理解，認(rèn)為房間內(nèi)是黑暗的，伸手不見五指，又怎能看清蚊蟲的雌雄，甲說(shuō)打死一只雌蚊蟲，純粹是胡亂瞎猜，便嘲笑甲道：“老兄的眼睛真行，竟然能在黑暗中看清蚊蟲的雌雄！”事實(shí)上，甲打死的確實(shí)是只雌蚊蟲，不過(guò)甲不是用眼去看清，而是用他掌握的知識(shí)去作出的正確判斷，因?yàn)橹挥写莆孟x才吸血，而雄蚊蟲只是吸吮植物的汁液。在黑暗中甲是看不見蚊蟲的，他所以能發(fā)覺(jué)有蚊蟲，首先是蚊蟲發(fā)出的嗡嗡聲，然后是臉上被蚊蟲叮咬的感覺(jué)。蚊蟲在黑暗中同樣也看不見甲，然而蚊蟲又是怎樣會(huì)發(fā)覺(jué)甲的呢？不是甲發(fā)出的聲音，也不是甲的氣味，更不是蚊蟲瞎碰亂撞，而是蚊蟲對(duì)甲身上發(fā)出的熱的感應(yīng)。

人和所有溫血?jiǎng)游镆粯?，體溫都是相對(duì)恒定的。也就是說(shuō)機(jī)體所產(chǎn)生的熱和散發(fā)的熱基本相等，由于溫血?jiǎng)游锂a(chǎn)熱率相對(duì)穩(wěn)定，因此有皮膚、汗腺和肺等散熱調(diào)節(jié)與產(chǎn)熱恒定相適應(yīng)，從而使體溫保持在相對(duì)恒定的、稍高于環(huán)境溫度的水平，這是由于機(jī)體在冷環(huán)境溫度下散熱容易，在低于環(huán)境溫度下生活，會(huì)引起“過(guò)熱”而致死。人體散熱主要是皮膚的輻射熱和汗腺的蒸發(fā)熱，其次是肺通過(guò)呼吸散發(fā)部分熱。溫血?jiǎng)游锏妮椛錈崞鋵?shí)是一種紅外線，亦稱紅外光，在電磁波譜中，波長(zhǎng)介于紅光和微波間的電磁輻射，它是一種肉眼看不見的光，但是有顯著的熱效應(yīng)，人們用特殊的燈照射物體，用濾鏡擋住所有肉眼可見的光，只讓紅外線透出，通過(guò)紅外線望遠(yuǎn)鏡，如軍用窺探望遠(yuǎn)鏡和瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡等才可看見。但是在自然界，有不少動(dòng)物具有能接收紅外線信息的結(jié)構(gòu)。雌蚊蟲的紅外線探測(cè)器是它的觸角，呈環(huán)毛狀。雌蚊蟲覓食時(shí)，不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)一對(duì)觸角，當(dāng)兩條觸角接收到的輻射熱相同時(shí)，就知道可被吮血的溫血?jiǎng)游飸?yīng)在正前方，雌蚊蟲就朝目標(biāo)飛去。根據(jù)離熱源愈近，所接收到輻射熱愈多的原理，就能準(zhǔn)確地測(cè)知輻射熱源的方位。

蛇類中有一些蛇，如產(chǎn)于美洲、尾端有角質(zhì)環(huán)、擺時(shí)能作響聲的響尾蛇，廣布于我國(guó)的蝮蛇，吻鼻部向上翹起的五步蛇，美麗的竹葉青蛇和頭似烙鐵的烙鐵頭蛇等，在眼睛與鼻孔之間有一凹窩，叫頰窩，就具有極靈敏的紅外線感受作用。將一條蒙住雙眼的響尾蛇放在兩只燈泡的下面，燈泡不亮?xí)r，響尾蛇毫無(wú)反應(yīng)，顯得很安靜，當(dāng)開亮其中一只燈泡時(shí)，響尾蛇立即昂首張口朝著它，顯得異常興奮，而對(duì)那只不亮的燈泡不予理睬。將頰窩神經(jīng)暴露出來(lái)，插上微電極，將頰窩神經(jīng)細(xì)胞的電變化引導(dǎo)出來(lái)，顯示在示波器上，然后給頰窩加以化學(xué)、聲音和機(jī)械等多種刺激，在示波器上沒(méi)有顯示出脈沖變化。但是，當(dāng)用手或熱的物體去靠近它時(shí)，示波器上立即顯示出強(qiáng)烈的脈沖變化，表明它處于興奮狀態(tài)。頰窩能感受到千分之一度的溫度升高，并在35毫秒內(nèi)作出反應(yīng)，而且具有極高的抗干擾能力和分辨能力，并能在環(huán)境溫度下起作用。頰窩被一層薄膜分隔成內(nèi)外兩個(gè)小腔。內(nèi)腔以小孔開口于皮膚，使口腔與環(huán)境的溫度一致，并可調(diào)節(jié)內(nèi)外腔間的壓力。頰窩上密布有三叉神經(jīng)末梢質(zhì)體，為紅外感受單位，包含有許多線粒體。頰窩膜表面每平方毫米約有1000個(gè)紅外感受單位。外腔方向指向前方，當(dāng)熱量到達(dá)頰窩時(shí)，窩內(nèi)的空氣膨脹，頰窩膜兩側(cè)溫度就不同，神經(jīng)末梢便興奮，刺激神經(jīng)細(xì)胞，產(chǎn)生脈沖傳給腦中樞，信息加工后，腦中樞便發(fā)出攻擊獵物的命令。在電子顯微鏡下，可以見到神經(jīng)末梢受到刺激后，線粒體的形態(tài)發(fā)生改變，線粒體可能構(gòu)成初級(jí)紅外感覺(jué)器。目前對(duì)頰窩的靈敏度已能測(cè)檢，但對(duì)其機(jī)制還不完全了解，有頰窩的蛇靠它的頰窩感覺(jué)在黑夜中獵食，頰窩接受來(lái)自前方的輻射熱，左右兩個(gè)頰窩的感覺(jué)場(chǎng)是重疊的，并且有一定的感覺(jué)距離。通常蛇體盤起時(shí)比游動(dòng)中感覺(jué)距離要遠(yuǎn)一些，只要感覺(jué)到有比環(huán)境溫度稍有差異的物體都會(huì)引起蛇的注意。蟒蛇的紅外感覺(jué)器在頭的正面和唇邊，叫唇窩。深海烏賊的紅外感受器在尾部的下表面，叫熱視眼。此外，雞虱、臭蟲、螞蟻等動(dòng)物都能感受紅外輻射的能力。

人們已經(jīng)制造出靈敏的量熱、溫度計(jì)和紅外探測(cè)裝置等。例如響尾蛇導(dǎo)彈，是一種空對(duì)空導(dǎo)彈，就是將紅外探測(cè)器配備在殲擊機(jī)的彈頭上，它可以追蹤敵機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)散發(fā)的熱和噴出廢氣時(shí)所發(fā)出的紅外線而準(zhǔn)確地?fù)糁袛硻C(jī)。

以紅外、電子等技術(shù)為依據(jù)的公共安全技術(shù)產(chǎn)品是目前世界上發(fā)展最快的新興產(chǎn)業(yè)之一。中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所已研制出紅外入侵探測(cè)器系列產(chǎn)品?？砂惭b在室內(nèi)、戶外或屋頂、門窗、走廊等處，它們具有24個(gè)感應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)，相當(dāng)于24只眼睛全方位探測(cè)，可起監(jiān)視防盜作用。但是，人類目前制造成功的測(cè)溫儀器從普通的人體溫度計(jì)到復(fù)雜的紅外探測(cè)儀同已知的一些動(dòng)物對(duì)溫度變化的感覺(jué)相比，無(wú)論從靈敏度或感熱器官的結(jié)構(gòu)的輕巧上都是顯得不足的。你不會(huì)不知道一支普通的醫(yī)療體溫計(jì)有多大，也不會(huì)不知道一只叮人的蚊蟲有多大，可以想象得出長(zhǎng)在蚊蟲頭上的觸角又是多么細(xì)小。兩者一比較，就不難看出雌蚊蟲的熱感應(yīng)器是多么精致，而儀器小型化正是宇宙航天科學(xué)研究所追求的。按現(xiàn)代的科學(xué)水平，人類還制造不出像雌蚊蟲熱感器那樣大小的測(cè)溫儀。