原文:http://www.rainbowplan.org/lib/html/26062.html
上中学的时候, 大家都用显微镜观察过布郎运动, 看到花粉在水里摇滚RAP个不停,无序却优美. 当然, 你想叫花粉从固定的某个地方跑到另一个地方去, 那几乎, 不, 绝对是不可能的.
如果把size再缩小, 放大到纳米世界, 假设不是花粉, 而是几个到十几个原子组成的小人(记得去年有好事者在JACS上发表文章, 报道他们如何成功地合成这类分子), 这小人要想在水里游泳, 那就很可能是举步唯艰的. 十面埋伏的水分子, N个方向地向小人触来, 小人若能够原地狗刨, 都将是奇迹. Picture it — 一只小蚂蚁在早餐蜂蜜里挣扎, 无奈却悲壮.
别忙, 英雄不问出处.
能发phys. review文章的人就是聪明[1], 请看插图. 三个小球俩棒椎, 从左到右, 在忙活什么哪? 嘿嘿, 嘿嘿, 这叫non-reciprocal motion(新名词, 搞力学的同学帮忙翻译哈, “非互动运动”?), 简而言之就是这种游法是不可逆的, 可以周而复始. 不过, “在南海边画了一个圈”(完成一个周期)之后, 人已不在深圳, 挪窝了. 吭赤吭赤, 一圈又一圈, 车轮在滚动, 24小时之后, “各位旅客, 前方到站是这次旅行的终点站, 我们伟大的首都—北京”.
言归正传 (旁白: 老不正经的毛病啥时候犯的? )
这种新泳姿是一维的, 叫它“有胳膊没腿” 式吧, 形象却风险. 故特别声明没有歧视残疾的意思. 动作分解有四步(有图解的话就一目了然, 可惜一贴一图, 舍熊掌取鱼翅也):
1. 右胳膊不动左胳膊缩短
2. 左胳膊不动右胳膊缩短
3. 右胳膊不动左胳膊伸长
4. 左胳膊不动右胳膊伸长
(左邻右舍君, 不排名不分先后. 如果把上面的平四分解式中所有左换成右, 所有右换成左, 结果就将是反着的, 好比镜像, 我这样认为)
这太酷了.
可是, 这”有胳膊没腿” 式毕竟是模型, 最简单的. 要实施起来, challenge重重.
首先, 动力哪里来, 这里谈的是分子引擎! 这是个大课题, 倒也不是无计可施. 叶绿素利用光能促使电荷转移, 进而推动光合作用的实现, 就是一个很好的仿生对象.
其次, 这不是一坛死水(或一坛死蜜), 宏观表现出来是”大粘度”, 但微观来看, 如开头所说, 介质会调戏骚扰泳士, 如何做到目不斜视排除干扰一往直前;
其三, 引擎有噪音吗. 你问我, 我还问你呢.
路漫漫, 其修远兮
吾将左右而求索
参考文献:
[1] Ali Najafi and Ramin Golestanian, “Simple Swimmer at Low Reynolds Number: Three Linked Spheres”, Phys. Rev. E 69, 062901 (issue of June 2004)
[2] “Do the Nano-Locomotion”, Phys. Rev. Focus, v13 (2004), story 27.
叶绿素 于 August 13, 2004 09:35:58: