每秒最高2400轉,達爾文嚇尿了!大自然進化出來的「馬達」有多牛

科技諸葛亮 發佈 2022-12-18T02:46:46.549090+00:00

而這最為重要的是,這個馬達不僅從轉速而得,從能量利用效率上來說,它秒殺了一切人類創造出來的發動機。它每秒最高可轉2400圈,照上這個發動機的細菌啊,一秒鐘最快可以跑出自己身長的100倍。


這個高速旋轉的馬達是大自然進化出來的,它就是70%的細菌都有的鞭毛馬達。

而這最為重要的是,這個馬達不僅從轉速而得,從能量利用效率上來說,它秒殺了一切人類創造出來的發動機。

我們先說速度

它每秒最高可轉2400圈,照上這個發動機的細菌啊,一秒鐘最快可以跑出自己身長的100倍。

毫不誇張的說起碼是上億年的科技。人類也只不過是一架進化了多少億年的高精密生物機器,也許我們有很多人加減乘除以外的數學都不會算,但我們的基礎構架的確是非常精確的。可惜了,我們這麼精確的存在,卻被我們用來造糞

但這樣比喻有點不科學,就好像說「把螞蟻的力氣或跳蚤的彈跳能力放到人類」身上。人體積多大,肉體密度多大,受到的重力多大?螞蟻、跳蚤多小。

生物體不能等比放大,螞蟻能舉起自身數倍重物,大放大到人類體型,直接被自己體重壓垮,結構增大其強度增長速度只有它重量增長的百分之七十五,同理體型的產熱跟他的散熱能力也一樣,同比放大會把自己熱死。

但這只是打個比方,解釋跑百倍身距對細菌轉換到人類身上是什麼概念,便於理解而已。

這是個啥概念?如果是我們人的話,我們裝上這個發動機啊,跑100米還用不了一秒,所以說細菌抓成這個東西啊,就可以瘋狂的躲避白細胞的吞噬。

這個看起來這個細菌,為了生存也是挺努力的。

大家可以想像一下,銀河生物到真核生物用了十幾億年的時間,才進化成,而最初的原核生物距今也有40多億年了,你想想真核生物一共才發展多長時間?微觀上的發展也就不奇怪了。

所以可以說真核生物之間的差距其實都比較小,甚至很多的物件的進化,都是在最初與真核細胞和原核細胞形成的過程中,就已經完成了,我們今天所需要的一切。

如果全部解析這個生物馬達,是不是就有可能解決能源問題,像細菌一樣,灌點富營養物質,機器能跑三天。

有一個問題,就是微觀世界的靜電排斥力是非常大的,,現實中是非常小的。。還有微觀世界的物質結構強度。比如他自費2000r/s現實中。大部分都散架了。

微觀世界質量可以忽略不計,所以才能承受這麼大的轉速,好比航模電機能十幾萬轉,汽車發動機,過一萬轉就得爆缸。

以前我們很早就發現了這個細菌跑的很快,也知道啊,它是靠後面的這個鞭毛,像潛艇的這個螺旋槳一樣在瘋狂的旋轉啊,提供動力。

也大致的猜出來了,它裡面應該有一個提供動力的馬達,然後是細胞外的接頭裝置,然後是外面的鞭毛組成的。

鞭毛動力裝置以及扭矩傳輸機制的詳細結構

那我們一直搞不清楚這個鞭毛動力裝置以及扭矩傳輸機制的詳細結構。

那最後是我國的生物學家在原子解析度的級別下,首次為我們解析了邊毛麻達的結構,這是一個高度大約是460I,直徑大約是260I的超大負荷結構。一I,相當於0.1納米啊,所以非常的微觀。

分別有聯動杆,外膜環、中置環、內膜環啊,分裂裝置,還有這個接頭裝置組成的整體結構非常的精密。

每一個部分之間的相互聯繫和作用非常的精妙和恰到好處,它做到了天衣無縫,真的讓人不得不驚嘆我們大自然的神奇。

不得不驚嘆我們大自然的神奇。

它的運轉大致是這樣的,鞭雹馬達裡面有一個質子泵,通過運轉氫離子帶動質子泵的轉動,將化學能轉化為機械能。

借而將扭矩傳給鞭毛馬達的內膜環,促使這個內膜環轉動,然後通過這個接頭裝置,帶動這個鞭膜旋轉,尤為神奇的是,整個裝置的這個機械傳動部分,不會損耗任何的能量,也就說它可以把質子泵轉化而來的機械能,毫無損耗的傳給這個邊毛絲。

你外膜環和周質環,套在這個聯動杆的上端,這就相當於我們用的這個軸承一樣,但是它裡面沒有軸承裡面的那個鋼珠,它用的是靜電斥力,既保證了這個聯動感在高速旋轉的時候不會跑偏啊,還不會損耗扭矩傳輸的能量,因為它沒有接觸就沒有摩擦,這就像這個磁懸浮列車一樣,所以說整個鞭毛馬達的效率,是非常高,所以說我們的大自然真的是太神奇了。

其實鞭毛馬達里這個稱為質子泵有一定誤導性,他其實不是消耗能量逆著勢能運質子,而是順著勢能運質子來獲得能量,大概這整個馬達可以理解成風車,向風車吹氣風車轉動,人像風車吹氣的過程就像是氫離子所攜帶的動能,氫離子把一份動能傳遞給馬達,使其轉動,和風車的轉動是同理的。

《生命的起源》一書中提到,科學家在研究鞭毛馬達的起源時發現其和DNA(還是RNA來著記不清了)複製酶的結構高度相似。複製的過程就像是螺母在螺絲上旋進,一邊旋轉一邊移動。如果這個複製酶被固定在細胞膜上,則會把產物像擠牙膏一樣發射出去,被其他細胞吸收。遠古微生物之間存在大量的這類基因交換的情況。如果這個細菌在噴射遺傳物質時,剛好由於某些原因卡住了,那麼就會表現出類似鞭毛的情況。鞭毛馬達可能是這麼演化出來的。

很多人認為達爾文要是現在看到了這個東西啊,他都會懷疑自己的進化論。

它這個結構不像自然進化來的原因是,這個結構的組成部分,單獨存在的時候是完全沒有任何其他作用的,那就帶來一個很顯而易見的問題:大自然為什麼會讓它進化出多個無用的結構並且最後正好組合在一起。這才是不可思議之處,更像是上帝的設計。

大自然的進化就是暴力窮舉,以絕對的數量來進化出更加強大更加高效的個體。大腦這麼複雜的東西都進化出了,一個馬達有什麼可驚訝的,人類現在能造的最複雜的東西還不如一個細胞。

日本目前的超級計算機京,已經可以用40分鐘模擬人類大腦的一秒。人類大腦能瞬間把幾十年前的一次事件給回憶起來,單是這一點就秒殺所有的計算機了。

當然我們目前的這個分子馬達還不是特別的了解,但是對他的研究一定會對我們研製這個納米機器人有很大的幫助。

有時候我都覺得這個世界啊,真的太精妙了,你不好好設計一下,還真的造不出這樣的東西,但大自然好像就是能計劃出來,真的是太不可思議了。

那麼問題來了:大自然的窮舉法如此精妙了,能不能把我的快把我的喉神經改一改,讓它疼的慢一些?

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