和喜鵲一樣的鳥全身灰色?鳥類和航空工程師有什麼相同之處呢？，我來為大家科普一下關于和喜鵲一樣的鳥全身灰色?以下内容希望對你有幫助!

和喜鵲一樣的鳥全身灰色

鳥類和航空工程師有什麼相同之處呢？

二者都發明了“超黑”表面，任何靠近這種表面的光線都會被毫無保留地吸收，這實在是讓人難以置信。

當然，這些材料是由科學家有意發明的，而鳥類的這一奇異的特點則是進化的結果。我跟這篇文章的另一位作者特裡薩·費奧，以及我們的同事托德·A·哈維和裡克·普蘭最近研究了一些超黑羽毛，這些羽毛來自于一些世界上最奇特的動物：天堂鳥。

這些長相華麗的小鳥來自新幾内亞島的巴布亞島以及周邊地區。雄鳥的羽毛顔色鮮豔奪目，而且會跳複雜的求偶舞。而雌鳥的羽毛則是棕褐色的，顯得相對單調；在擇偶時它們會認真視察雄性鳥類的羽毛色樣和舞姿。

我們想要了解更多關于這些鳥類的“超黑”羽毛以及這些羽毛是怎麼發揮作用的知識。這些羽毛能夠如此高效地吸收光能到底是什麼原理呢？

顯微鏡下，奇特的羽毛

天堂鳥在進化過程中獲得了很多了不起的特性，但是卻沒有一個特性比雄鳥的柔軟黑羽毛更加不可思議。

這種羽毛的黑色是一種至暗之黑，以至于你的雙眼無法在其表面聚焦。它就像是一個洞穴，或者說空間中一個模糊的黑洞。

通過光學測量，我們發現這些羽毛斑塊吸收高達99.95%的直接入射光。這與人造的極黑材料例如太陽能電池闆，太空望遠鏡的内壁，甚至最黑的黑材料：能夠吸收99.96%的光線的vantablack都不相上下。

左圖：小黑腳風鳥的正常黑羽毛。右圖：天堂鳥的超黑羽毛

達科他·麥考伊，CC BY-ND

正常的羽毛是平整的，看着像分形；當你用顯微鏡将其放大的時候，你會看見每一個羽毛分支都像微小而平整的羽毛。

通過一個強大的掃描電子顯微鏡，我們都驚訝地發現超黑羽毛看着就像微型的珊瑚礁、試管刷或者挂滿葉子的樹木。

這些微小的、形狀特異的小東西一同形成一個鋸齒狀、凹凸不平的表面，這個表面充滿着微型的陷阱，等待着光線的到來。當光線直射到這些表面的微觀結構時，它們在各種陷阱中被分散再分散并最終被吸收，而不是被反射回觀察者那裡。

這是一個重複的過程：每當散射發生，光線的一部分就會被吸收，如此往複，直到光線幾乎被完全吸收。

像“黑矽”這樣的人造超黑材料也依賴于一種吸收光原理，科學家們稱之為結構吸收。就像超黑羽毛那樣，它們的微型“吸光陷阱”的原理就是通過粗糙的表面重複散射光線，但是它們實際應用的表面形狀卻與超黑羽毛不一樣。

跟羽毛的洗瓶刷形狀不同，人類工程師們設計了大小勻稱的微型錐體和凹坑。這些結構性黑色的材料，幾乎沒有暴露的平整面，與鏡子恰恰相反。

天堂鳥的羽毛（右圖）在被金覆蓋時仍然是超黑的

圖自達科他·麥考伊，CC BY-ND

天堂鳥的超黑羽毛即使被具有光澤的金屬金覆蓋時仍然能夠有效地吸收光線，因而保持黑色。

超黑羽毛的這種特性并不是由于羽毛内部的色素或者整齊的納米結構而形成的，而是因為其生理表面結構，就像人造黑矽一樣。

生物進化和人類智慧達到了一緻。

超黑羽毛的優點

然而，為什麼這些鳥類具有這麼黑的斑塊？又是什麼選擇性的優點使得這一特性得以進化？

人們很容易會想到，超黑的顔色在一定程度上能夠幫助動物僞裝，使其能夠躲避捕食者的獵殺。事實上，一些蛇具有超黑鱗屑，這種鱗屑可以讓蛇在樹葉堆裡僞裝成樹葉的影子，讓它們能夠混入深林地面空間。蛇的例子說明了進化是自然淘汰的結果，也就是說，“适者生存”。

但是其他因素也會影響進化的過程的，其中包括随機選擇或者雌雄淘汰。我的同事裡克·普蘭在他的新書《美麗進化論》中指出了達爾文被遺忘的擇偶理論是怎樣塑造動物世界的，擇偶是一股推動進化的強大力量。

在天堂鳥的世界裡，超黑羽毛則讓雄鳥在雌鳥的眼裡顯得更加漂亮。

我們要明白，超黑羽毛能夠讓天堂雄鳥的求偶舞更加突出。雄鳥積極地向雌鳥展示它們的超黑色斑，以保證雌鳥難以将目光從它們身上移開。

這是因為這些羽毛都是有高度方向性的，而且它們從正前方看是最黑的。

另外，超黑斑塊總是散布在天堂鳥的身上每一個地方，或者在顔色比較鮮豔的色斑周圍。超黑斑塊的抗反光結構使其周圍的顔色顯得更加明亮，幾乎是光亮的。

也就是說，超黑顔色是一種進化而得的光學錯覺，這一種錯覺的産生源于我們的眼睛和大腦對我們對于周圍光線的感知作出調整的方式。

在孤注一擲的求偶比賽中，一根不夠藍的羽毛就足以讓雄性天堂鳥失去一隻雌性天堂鳥的青睐。

顯而易見，雌性天堂鳥更喜歡擁有超黑羽毛的雌性天堂鳥。雌鳥一般選擇最吸引它的雄鳥來進行交配，因而這種讓萬千雌鳥為之傾倒的漂亮羽毛的基因才得以代代相傳；而羽毛沒那麼黑的雄鳥，則通常被雌鳥忽視，所以它們的基因并不會遺傳到下一代。雌雄淘汰推動着天堂雄鳥的羽毛往超黑羽毛的方向進化。

進化并不是一個有序連貫的過程；而進化軍備競賽能夠帶來很了不起的革新。或許這些有着獨特微型結構的超黑羽毛能夠最終啟發人類發明更好的太陽能電闆或者新型紡織品。目前已有的超黑蝴蝶翅膀證明了這一點。

進化這樣修修補補已有百萬年，其中還有很多未知的謎底等着我們去探索。

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