槭树,对于大多数人来说,听起来有点陌生。但说起红枫,似乎人人都知道。殊不知,红枫只是槭树家族里的一员。那些芳名叫什么枫、什么槭的植物,多是槭树家族的成员。
大雁南飞的季节,五角枫、鸡爪槭、元宝枫、茶条槭、三角枫、复叶槭等槭树兄妹,开始着手扎染深深浅浅的红衣,它们,要在大秦岭联袂上演一季红色的大型圆舞曲。当槭树兄妹翩翩然起舞的时候,秦岭也进入最美的季节,层林尽染。“停车坐爱枫林晚,霜叶红于二月花”“晓来谁染霜林醉”“萧萧浅绛霞初碎,槭槭深红雨复燃”……以叶色和叶形著称的观赏植物槭树,的确有资格被文人墨客如此反复唱咏。
诗人关注的是艺术层面和精神层面,科学家则关注其科学内涵。拥有一对神奇的翅膀,可以从高空旋转着飞翔的槭树翅果,自带光芒,这在种子依靠自身动力的飞翔史上,开启了新的篇章。受槭树翅果启迪,科学家设计出了仅几厘米长的无人驾驶飞行器。
翅果,就是拥有翅膀的果实。大多数翅果的外形,像鸟儿的翅膀,白蜡树、椴树和槭树种子,都拥有这样的长相。也有沿果实长一圈的圆形翅膀,如榆钱,还有长相如金元宝的,或者长相如蝴蝶的,翅果的外形不一而足。
槭树的果实两枚一组,每一枚都有一个由干燥的果皮延伸发育而来、两三厘米长的翅膀,这样两枚果实的组合,就拥有了羊角般彼此张开的一双翅膀。深秋时节,槭树种子的翅膀,翅根青绿,翅尖红艳,如花朵般艳丽迷人。仔细看,薄薄的果皮翅膀里,还能看见脉络清晰、类似于叶脉的纹理,很像小时候常见的蚂蚱翅膀。即使种子发育不全,种子外的果皮翅膀,依然会十分健全。
在物理学家的眼里,槭树种子一双翅膀间的张角也十分考究。当槭树种子成熟后脱离母体,因重力下坠的一刹那,这对小翅膀即刻开启螺旋桨的功能,让种子在空中旋转起来,在种子的上空,形成了一个小小的涡旋气流,涡旋气流大大延长了种子在空中飞翔的时间,能让风儿把果实带到更为遥远的地方,开疆拓土。在这个绚丽的螺旋桨座椅里,槭树种子远走天涯,既快捷又有效。
人类模拟槭树种子的飞翔,始于20世纪50年代,此后,研究人员一直致力于对槭树种子飞翔的深入研究。在设计飞行器的机翼时,槭树翅果自动旋转的功能,是最好的参照物,因为这样可以让飞行器在下降过程中保持平稳。而在设计动力系统时,槭树种子的螺旋桨围绕一点旋转的模式,依然是科学界至今难以超越的经典。
2009年,马里兰大学詹姆斯·克拉克工程学院的埃文·乌尔里,设计出了一款可操控单螺旋翼飞行器,这款世界上最小的槭树种子飞行器,最长的地方仅9.5厘米,机翼和我们能够看见的槭树翅果大小相当。这架袖珍飞行器,曾在马里兰大学、美国直升机协会年度论坛和史密斯森协会乌德瓦·哈兹航空航天博物馆等地进行了展示。
2011年9月8日,《科技日报》以“槭树种子带来灵感,美国研制出世界最小飞行器”为题,报道了人类模拟大自然,取得的又一重大进步。该袖珍飞行器不仅可以用于航空拍摄,还能在军事和公共安全方面大展身手。至此,大众的眼睛才又一次被槭树拉直,一起聚焦到槭树的种子上。
100年前,人类有谁会想到螺旋桨的特性呢?可槭树一旦开花结果,就拥有并且利用了这个飞翔的装备。在机械设计方面,植物,永远是人类的老师。