摘要: 在通信隱私方面螳螂蝦是人類的前輩。它們的安全措施是建立在生物學(xué)基礎(chǔ)上的，蝦與蝦之間的傳遞信息是依靠光的偏振。竊聽者看不到攜帶信息的組件，所以它們能夠在無形之中將信息傳遞給同伴。這種進(jìn)化是十分聰明的。 來自布里斯托大學(xué)視覺生態(tài)小組的研究人員一直通過光學(xué)測(cè)量、理...
在通信隱私方面螳螂蝦是人類的前輩。它們的安全措施是建立在生物學(xué)基礎(chǔ)上的，蝦與蝦之間的傳遞信息是依靠光的偏振。竊聽者看不到攜帶信息的組件，所以它們能夠在無形之中將信息傳遞給同伴。這種進(jìn)化是十分聰明的。
來自布里斯托大學(xué)視覺生態(tài)小組的研究人員一直通過光學(xué)測(cè)量、理論建模和解剖觀察試圖了解這套系統(tǒng)。在本周發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》中的一篇論文中，研究小組描述了螳螂蝦使用的一個(gè)從未見過的光學(xué)材料，它能夠在顯微鏡下反射出明亮多彩的偏振光?？梢韵胂?，這對(duì)人類未來通信技術(shù)的發(fā)展是十分有用的，因?yàn)樗砹水a(chǎn)生偏振光的全新方式。
讓我們先來看看這個(gè)東西長(zhǎng)什么樣：
好了現(xiàn)在回到主題。
偏振是各種波的基本物理性質(zhì)，包括光波。如果你想象光波在空間中傳播，這些波不停的上下振動(dòng)。波上下振動(dòng)的方向和它傳播的方向相互垂直，就像海面上的海浪一樣。無論是太陽、燈還是蠟燭發(fā)出的光波都不是偏振的：它不在一個(gè)方向上振動(dòng)，并且也不在某個(gè)平面上振動(dòng)。
但光是可以被偏振的，它的波偏愛某個(gè)平面，直上直下振動(dòng)或者在與傳播方向有關(guān)方向上振動(dòng)。為了達(dá)到這個(gè)目的需要一個(gè)偏振器。如果我們使用的偏振器只允許某個(gè)振動(dòng)方向的光通過，而其他光波都被屏蔽，則產(chǎn)生的光為偏振光。
作為人類，我們無法看到光的偏振部分。無論光波如何振動(dòng)，光對(duì)于我們來說就是光。許多昆蟲和節(jié)肢動(dòng)物都擁有偏振視覺，這常常被它們用于感知周圍環(huán)境。例如，偏振光可能攜帶致命威脅。
螳螂蝦是自然界中典型的偏振光感受者，它擁有迄今為止發(fā)現(xiàn)了最復(fù)雜的視覺系統(tǒng)。史氏指蝦姑被認(rèn)為可以探測(cè)出所有的偏振光，這讓它擁有了完美的偏振視覺。甚至有人認(rèn)為，螳螂蝦可以用來檢測(cè)癌癥或進(jìn)行神經(jīng)活動(dòng)成像。
布里斯托大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)中每一個(gè)結(jié)構(gòu)中都含有6個(gè)以上的小囊泡，螳螂蝦將普通光反射出去后即變成了偏振光，這樣就能被其他的螳螂蝦發(fā)現(xiàn)。由于每個(gè)子結(jié)構(gòu)的不同構(gòu)造，原始入射光與反射材料的自然諧波結(jié)合，不同的囊泡提供不同的偏振模式。盡管結(jié)構(gòu)很小，但能夠發(fā)出十分明亮強(qiáng)大的偏振光。
我們?nèi)祟悶榱瞬煌膽?yīng)用尋找更新更好的偏振方法，蝦的生物學(xué)方式意味著人類技術(shù)的進(jìn)步。
