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飛蛾撲火,古代的人們認(rèn)為,飛蛾會(huì)朝著火源飛去,并且賦予飛蛾撲火很多含義,引申出為了理想和追求的義無反顧、不畏犧牲的精神。
但是,飛蛾撲火的真正原因是什么,真的是因?yàn)轱w蛾會(huì)朝著發(fā)出亮光的地方飛去嗎?
其實(shí),昆蟲追逐光明,是我們對(duì)趨光性的一種誤解。
試想,如果昆蟲真的追逐光明,就像夸父追日那般,那昆蟲豈不是在白天的時(shí)候齊刷刷地向著太陽飛去,夜晚齊刷刷地向著月亮飛去?
當(dāng)然,昆蟲們并不會(huì)這樣。
夏天,路燈下的昆蟲們也并沒有筆直地撞向燈泡,而是在路燈下轉(zhuǎn)著圈。
我們之所以能夠行走出直線、曲線、甚至是圓形的路徑,在路途中不迷失方向,是因?yàn)橹車袇⒄瘴铩?/p>
那么夜晚的飛蛾,在周圍一片漆黑的情況下,依據(jù)什么作為參照物,指引它們飛行呢?
在億萬年前,地球上還沒有人類的時(shí)候,除去非常少的地球自然現(xiàn)象產(chǎn)生的光,白天的太陽、夜晚的月光和星光幾乎可以說是僅有的光。
夜晚,飛蛾飛行時(shí)是依據(jù)月光和星光作為參照物進(jìn)行導(dǎo)航。
月光和星光的光源(即使是反射光,也把它們本身當(dāng)成光源)離我們非常遠(yuǎn),光到了地面上可以看成平行光,當(dāng)飛蛾的飛行路徑保持與光線方向成恒定夾角時(shí),飛蛾就變成了直線飛行,如圖(1)。
圖(1)
直到人類開始使用火,飛蛾就開始倒霉了。
火源離飛蛾并不遠(yuǎn),光線不是平行的,而是中心放射狀。
飛蛾還是按照以前的飛行方式,路徑保持與光線方向成恒定夾角,以為依舊能飛成一條直線,結(jié)果飛蛾被坑了,此時(shí)它并不是飛成了一條直線,而是一條等角螺旋線,飛到火里去了,如圖(2)。
可憐的飛蛾,億萬年進(jìn)化出來的精確的導(dǎo)航,受到人工光源的干擾而失效了。
圖(2)
所以說,飛蛾撲火確實(shí)是因?yàn)橼吂庑裕@個(gè)趨光性不是向著光源飛去,而是與光線保持恒定夾角,由于火源的光線是中心放射狀,所以飛蛾飛成了一個(gè)等角螺旋線,飛到火里去了。
同學(xué)們都學(xué)過極坐標(biāo),飛蛾的路徑等角螺旋線的極坐標(biāo)方程和圖像見圖(3)。
圖(3)
學(xué)過微積分的同學(xué)可以嘗試著證明一下,等角螺旋線在任意點(diǎn)的切線與該點(diǎn)和原點(diǎn)連線的夾角是一個(gè)constant。