耐看又有料的“飞行”科普书
  • 2020-07-02 15:46

孙悟空的筋斗云,传说中从天而降的神仙, “儿童散学归来早,忙趁东风放纸鸢”里孩童们放飞高空的风筝,希腊神话中赶着车子在天上行走的太阳神,我们的祖先虽然不曾飞上天空,但是从没放弃过对天空的追求和想象。

那么人类是什么时候第一次飞上天空的呢?答案是:1783年。在这一年,法国发明家蒙哥尔费兄弟改进了热气球,实现了人类历史上第一次载人飞行试验。人类真正地凭借自己的努力飞上天空距今已有237年前,如果一代人年龄是100年,那么人类上天也才在两代人之前。相对于漫长的人类进化史,这不过是一场精彩电影的开幕。

可是,就是在这两百多年中,我们从几百米的高空来到了浩渺无边的外太空,我们看到了月亮的背面,我们发现火星上有少量的水,我们已经在大屏幕上“流浪地球”,飞天的梦越做越宏大,飞天的的路也越走越远。

从对飞行的想象到实现上天的梦想,人类在此期间经历了什么?那些会飞的鸟类和昆虫们,又给了我们哪些启示呢?我们一起走进这套深入研究鸟类、昆虫、人类的“飞天”史的科普图书——《人类是怎样飞上天的》。

这套丛书的副标题,更进一步为我们展现了丛书的主要内容:从古翅昆虫、孔子鸟到神舟飞船 ——探索与飞翔有关的奥秘。现在,我们就一起化身为昆虫和鸟儿,去亲身感受一下做一个飞翔的生命需要具备的条件吧!

(一)它们有美丽的羽毛,它们也会飞

我们先从“和鸟类学飞行”说起。

我所生活的城市,以前有一座叫做“鸟林”的地方,人还没有走进,就能听到各种鸟叫。那是一片露天的场地,为防止鸟儿飞走,高处用一张大网遮拦。那里的鸟儿品种各异。真的,当我们把鸟儿集中在一起做“主题阅读”的时候,你会发现大自然其实是一个创新家,它从不重复自己。

著名作家梁实秋曾写过一篇散文叫做《鸟》,他这样写鸟的形体和动态:“世界上的生物,没有比鸟更俊俏的。多少样不知名的小鸟,在枝头跳跃,有的曳着长长的尾巴,有的翘着尖尖的长啄……鸟的身躯都是玲珑饱满的,细瘦而不干瘪,丰腴而不臃肿……跳荡得那样轻灵,脚上像是有弹簧。看它高踞枝头,临风顾盼……不知是什么东西惊动它了,它倏的振翅飞去,它不回顾,它不悲哀,它像虹似的一下就消逝了。”

作家的观察总是如此细腻,又会看又会写,而我们只要去观察去验证就好。仔细看看书中的鸟儿们,你会发现它们的嘴巴、羽毛、喙、足真是各具特色,逼真的画面,纤毫毕现,我们大概率是没有机会把小鸟捧在手心仔细端详的,或者靠近孔雀去看看它长满眼睛的尾羽,所以,开卷有益——书中会向你展示更多。

以前给孩子讲童话,说鹰生活在山崖峭壁中,当小鹰要学飞的时候,就会被老鹰强迫推出巢穴。故事的用意是在磨练孩子面对未知的勇气,但是小鹰应该知道,它天生是会飞翔的。鸟类为了能够飞行,进化出了流线型的身体,有十分轻盈的骨骼,有协助呼吸的气囊以及发达的胸肌,用来带动翅膀运动。这是造物主给予鸟类的生存砝码,飞起来,寻找食物,躲避危险,所以,小鹰有理由告诉自己——不要怕。

关于鸟类的飞行形态,早在几千年前庄子的《逍遥游》中就做了形象的描绘,他说鲲鹏展翅“其翼若垂天之云”“ 水击三千里,抟扶摇而上者九万里”,对此情境,地上有人嘲笑:“蜩与学鸠笑之曰:‘我决起而飞,抢榆枋而止,时则不至,而控于地而已矣,奚以之九万里而南为?’”庄子告诉我们这样一个道理:大鸟有大鸟的飞法,小鸟也有小鸟的折腾。

由于身体构造的不同,鸟类的飞行方式各有不同。以前写文章的时候,常常写“雄鹰在天空翱翔”,在深入学习了鸟类的飞行方法之后,才知道翱翔背后的原理,是鸟类在高空中,张开两翼,借助身体周边的气流,保持住空气给予身体的浮力,在空中盘旋。

并不是每一种鸟儿都善于翱翔,只有那些翅膀足够大,身体也比较轻的鸟儿有这样的能力。大多数的鸟儿的飞行方式都是鼓翼飞行和滑翔——鼓翼飞行就是鸟儿起飞前快速扇动翅膀,而翅膀不动向下飞翔,就是滑翔。

鸟——这个称霸天空的族群,能够告诉我们的知识太多了。在本书中,我们能够看到鸟类羽毛的美丽形态,羽毛的分工,这会让你惊叹生命的奇迹。而了解鸟类的迁徙和关于鸟类的冷知识会让读者对鸟类家族有更加全面的了解。

我们能够飞上天空,鸟儿带给我们的,是一个美丽的梦,从这个梦出发,人类才一点一点地琢磨,发明、制造并且改变。

(二)它们会飞,它们无处不在

接下来我们说“和昆虫学飞行”。

夏天的夜晚两大敌人,热浪和蚊子。蚊子像战斗机一样在耳边轰炸让人恐惧,双手一拍,本来以为手到擒来,结果两手空空,为什么抓蚊子这么难?

放大镜镜头下,我们观察苍蝇和蚊子,会发现它们的后翅已经退化,变成了一对平衡棒。打过苍蝇蚊子的人都知道,这俩昆虫闪转腾挪的动作做得非常到位,就是平衡棒在向大脑发出指令。

苍蝇更胜一招的是它发达的复眼,复眼能帮助它全方位地观察着四周环境,胸口上还长了两个鼓室,让它快速辨别声音方向和速度,所以,比起来抓蚊子,抓苍蝇的难度阶梯又高了。

这只是昆虫世界飞行的万千奥秘之一。自从法布尔先生躬身钻入他的荒石园,我们仿佛来到昆虫世界的后花园,可以好好地了解这些主人们真正的生活状态,对这个伟大的族群世界有了更多的了解。而这土壤之下,树丛之中数以百万计的昆虫们,陪伴着地球和人类的进化而一天天繁衍生息着。

和昆虫学飞行,人类最好奇的大概就是翅膀。在地球进化的石炭纪早期,一部分昆虫就进化出了翅膀,这些昆虫就被称为古翅昆虫。到目前为止,古翅昆虫的后裔只剩下浮游和蜻蜓。

到了石炭纪的晚期,一些能够折叠翅膀的昆虫出现,折叠这种方式,让昆虫的翅膀不容易受伤。而关于昆虫是怎样长大的,昆虫那色彩斑斓翅膀的变色原理,以及昆虫翅膀的作用和种类,在书中都有丰富而形象的描述。

出现在家里的昆虫,我们常常要“灭之而后快”,出现在大自然中的像蝴蝶这样的美丽昆虫,我们也难有机会抓在手里好好观察。仔细翻阅本书,你会发现对于这些小生灵,我们真的不必怕得退避三舍,它们真的又新奇又可爱。

昆虫为了生存在不断进化,而人类为了飞上天也在向昆虫学习。昆虫身上的“零部件”还真能帮人类的大忙。飞机在高速飞行的时候,机翼会发生剧烈震动,可能会导致飞机失事。昆虫们是怎么克服这个困难的呢?

人类的目光落在了蜻蜓身上。蜻蜓翅膀的前缘有一块一定厚度的斑块,这个斑块叫作翅痣。翅痣能够消除蜻蜓在飞行过程中产生的有害振动,防止翅膀被撕裂。如果你仔细观察飞机的机翼,就会发现飞机翅膀的两侧会有平衡锤,飞机翅膀也就安全了。

而我们上文提到的苍蝇蚊子的平衡棒,也被运用在飞机、舰艇以及火箭上。当它们的航道发生偏移的时候,陀螺仪就能检测出来,并将转向信号传输给转向舵,保持正确的前进方向。

昆虫虽然个体并不大,但是各有各的生存之道,也为我们人类提供了很多仿生学的参考案例,并且在大自然的生态循环中占据重要的地位,它们对于我们的意义绝不仅仅在于飞行,它们的世界,我们还有很长很长的探索路途要走。

(三)我们终于也飞上了天,并且飞得更远

我们回到人类身上,一起翻开这本“向宇宙出发”。

2020年5月5日,为我国载人空间站工程研制的长征五号B运载火箭,搭载新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱试验舱,在文昌航天发射场点火升空,首飞任务取得圆满成功,实现空间站阶段飞行任务首战告捷,拉开我国载人航天工程“第三步”任务序幕。这是中国乃至亚洲火箭首次发射超过“两万公斤”的航天器,进一步奠定“胖五”家族在世界现役火箭第一梯队中的地位。

这就是被人们亲切称为“胖五”的运载火箭的战绩。到2020年,中国航天已经走过了64年的历程, 从“东方红一号”迈出征服太空第一步,到“北斗”中国卫星导航系统,从载人航天到“嫦娥”奔月,我们在天际中越飞越高,越走越远。

当我们回溯时光,来到古代一个叫墨子的人身边,善于钻研各种精巧机关的他,用了三年的时间制成了一只木鸢,这就足以证明古代的聪明人在向鸟儿学习飞行。这也是关于风筝最早的明确记载。作为中国人的伟大发明,风筝不仅仅是一种娱乐,更是向天空探索的追求。

世界各地的聪明人,想象力似乎都差不多。文艺复兴时候的天才发明家达·芬奇,也在忙着实现自己脑子里光怪陆离的想象。他设计出了扑翼机,简单地说就是打算让人像鸟一样扇动翅膀在空中飞行,可惜的是,人类没有鸟那样发达的胸肌,也就没办法快速扇动翅膀,试验的结果自然以失败告终。

这两次失败对于人类飞天梦来说,是两个“好的失败”。后来蔡伦发明了造纸术,纸的出现让风筝更加轻便。达·芬奇呢,又发明了一种旋翼机,像竹蜻蜓一样旋转着飞上天空。达·芬奇的两次尝试都没有让人类成功地上天,可是为后人的研究提供了灵感。

“好的失败”让人们思考还有什么动力能让人飞起来。那是1782年普通的一天,法国发明家蒙哥尔费无意中看到,在火炉中燃烧的碎纸屑,一片一片地在火炉上飘起。碎屑可以飞起来,如果给予足够的“热力”,那是不是人也可以飞?

在同年的9月份,三只动物就被他们送上了400米的高空,送它们的工具,是一只巨大的热气球。到了1783年底,蒙哥尔费兄弟改进热气球,开始了人类历史上第一次载人飞行试验——人类真正地飞上了天空。

读童话故事,看到坐着飞毯走南闯北的人,总担心他会掉下来。热气球也一样让人担心。一番改进之后,飞机到了莱特兄弟时代——飞行者1号诞生了,这是现代意义上的第一架飞机,这架飞机,既有翅膀又有动力,看起来就安全多了。

发明的过程是艰辛的,道路也是漫长的。人类的飞行史,历史上著名的飞行员,我们在各大军事演习上看到的熟悉的飞机,飞机在生活中的运用等等关于飞机的知识,你都能在书中看到。

比如,飞机飞行的原理。飞机如果想要飞起来必须满足:推力大于阻力,升力大于重力。流体被迫流经狭窄的通道或者弯曲的表面时,流速会增加,同时压力会降低。在飞行的情境下,流体就是空气,机翼的表面有弧度,而下表面是平的,所以流经机翼上方的空气速度比较快,同时机翼上方会形成低压区,下方形成高压区,因此产生了向上的升力。所以,飞机就飞起来了。

而在本书中,对于飞机飞行原理的解释就更加直白,以风筝举例让读者更加容易理解。假如你是一个对飞行感兴趣的人,书中将告诉你更多新知识。

(四)基础知识的学习,我们一直在路上

莎士比亚曾说,知识是我们借以飞上天空的羽翼。我们探寻知识速度的快慢,质量的高低直接决定了所能成就的高度和速度。

这套《人类是怎样飞上天的》是国内为数不多的原创科普绘本,在内容上不落窠臼,对昆虫、鸟类和人类飞行做了跨学科、跨时空、跨地域的研究,能够帮助孩子打开科学思维的大门。科普童书,尤其已经被大众广泛接受的科普童书,想要做出新意不是一件简单的事。如何将菜市场的大众菜做出新口味,这需要编辑的耐心和思考。

与一般的叙述型绘本不同的是,《和鸟类学飞行》《和昆虫学飞行》以介绍生物学知识为主。从鸟类和昆虫的类别开始介绍,接着是两者的特写和器官介绍,分别介绍两者的习性和生物特征。当然,翅膀部分是重点,照应着丛书的主题,更加令人感动的是,在并不大的篇幅中,有专题写出如何保护两种动物,我们认识昆虫、学习昆虫,更要保护和我们共同生活在这片大地上的生物。到了《向宇宙出发》就更多地介绍关于人类飞行的历史,关于飞机的知识,探索宇宙的知识。这是我们人类的历史,越到了近代,就越熟悉。

本书采用艺术装饰(Art Deco)风格的配图,采用莫迪兰配色方法,这两种手法的让整个的图书的插图看上去“像”是从国外引进的图书。当我第一次看到各种鸟儿的羽毛的时候,有被惊艳的感觉。如果你曾给孩子买过国内原创的插画图书,对比之下,你会发现,国内其他插画色彩浓墨重彩中的热闹与本书中平静纤细的对比。在这套书中,在色彩感觉中,在一片宁静中,你也能够感受到艳丽,这可以说是一种儿童图书审美的转变。

随书赠送的超长的拉页,展示人类飞行发展史。

飞行这个主题,想要讲好不容易,想要浓缩在几十页里用几万字写明白,需要更多高屋建瓴的时空视角。科普的语言也不像漫画戏说历史一样,在情感上张弛,说历史,调侃人物。

但是,书中所体现的跨学科知识,比如历史、生物、化学、数学、物理等知识,所有读过书的人都会有同一个感觉,就是知识密度非常大,需要慢慢消化和更深入的学习,其实不妨把这本书一张“藏宝图”,让孩子从中发现更多的“秘密宝藏”,去探索更多关于这个神奇的飞行知识。

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