什么是雷达(雷达是受到什么启发)

说到雷达的发明,很多人会想到蝙蝠和雷达,小学语文课本上都学过。这篇文章提到,一个世纪前,一些科学家做了一个实验:在一个黑暗的房间里,科学家拉了很多绳子,在绳子上放了很多物体,这些物体被触碰时会发出声音。然后,他们把一些小动物的眼睛蒙上,看它们能否摸到发声装置,在室内飞行。令人惊讶的是,蝙蝠没有碰到任何发声装置。是不是很神奇?然后科学家封住蝙蝠的耳朵和嘴巴,重复上述实验。结果蝙蝠迷了路,飞来飞去。于是科学家们认为蝙蝠之所以能在夜间飞来飞去,是因为嘴巴和耳朵的配合,而不是因为它们拥有“夜视”的超能力。后来,人们发现蝙蝠的嘴巴可以发出超声波,通过这样的超声波,可以“回声探路”,于是科学家们模仿蝙蝠的特殊功能,发明了雷达。

▲语文课本里的蝙蝠和雷达

这段文字存在于很多小学语文教材中,也收录在教育部2019年出版的小学语文教材中。比如人教版(人教版)四年级下册,上海教育版三年级下册。况且不仅是语文课本,一些生物课本在介绍动物与人的关系时也会引用这个例子。

但是雷达真的是模仿蝙蝠发明的吗?从教材内容来看,是真的。在心理学中,有一个权威原理,意思是有权势的人的力量会影响我们,让我们无条件相信他们。教材是一群大教育家写的,里面的文章很优秀。教科书在人们心目中是权威的。他们怎么会出错呢?

▲权威效应

然而,当郑在调查教育行业时,他发现了一个问题:教科书中教授的许多课文或知识点不是取自事实,而是谣言。可惜蝙蝠和雷达的关系是谣言之一。

1蝙蝠回声定位的发现

人类早就注意到蝙蝠和人类的生活习性不同。它们白天休息,晚上猎食。所以很多科学家抱着严谨的态度去研究蝙蝠为什么能在夜间飞行和捕食。

18世纪,一位名叫斯帕兰扎尼的科学家注意到了这个问题,并开始了他的实验研究。他抓了一些蝙蝠,把它们放在一个完全黑暗、空无一人的房间里。结果表明蝙蝠几乎不会飞。不过这种实验并不具有说服力,因为Sparanzani认为可能是因为房间太暗,蝙蝠不敢扇动翅膀。后来,他设计了一个进一步的实验。斯帕兰扎尼蒙上蝙蝠的眼睛,把这些可怜的小蝙蝠放在一个充满障碍物的房间里。他发现他们的飞行没有受到影响。然而,当他挡住蝙蝠的耳朵时,蝙蝠开始到处乱撞,于是他想:蝙蝠靠耳朵导航。

▲斯帕兰扎尼

后来,查尔斯·朱利安改进了这个实验。他还堵住了蝙蝠的耳朵,发现蝙蝠总是撞到房间里的绳子。因此,他同意斯帕兰扎尼的观点,蝙蝠靠听觉导航。但由于当时科技水平有限,他们的猜测没有得到证实。他们的观点并不被当时的民众所认同,甚至被同行所嘲讽。

直到1938年,皮尔斯教授设计了一种可以探测超声波的装置。通过这个装置,他首次发现蝙蝠可以发出超声波。两年后,格里芬和戈兰波什证明了蝙蝠确实可以用嘴发出超声波,用耳朵接收超声波,从而找到自己的路,也就是我们常说的“回声定位”。

▲回声定位

2雷达的发明

1888年,物理学家赫兹发现了电磁波。在20世纪,电磁波已经在海洋中被用来帮助船只航行。1904年,德国工程师hoels Mayer发明了一种能够探测船只的装置,可以发射和接收电磁波。十多年后,美国人在大洋航道附近安装了可以发射和接收电磁波的设备。人们认为这是早期的雷达。

▲赫兹

自从飞机在第一次世界大战中投入军事使用后,从20世纪30年代开始,许多国家开始秘密研制飞机远程搜索的仪器。1934年,英国的沃森·瓦特意外地发现无线电波可以出现在某些监视器上。次年2月,瓦特研制出第一台探测飞机的雷达。不仅英国,包括美国、法国、日本和苏联在内的其他国家也在研制这种装置。到1939年,雷达技术已经完全成熟,并在二战中大显神威。

3两者的异同

蝙蝠的回声定位类似于人类设计的雷达,但两者也有一些区别。

两者的相似之处在于,都是利用物体可以反射波的原理来确定方位;不同的是蝙蝠的回声定位使用的是超声波,超声波是声波的一种,其本质是物体的振动在空气体等介质中的传播。如果没有介质,那么声波就无法传播,回声定位就无法实现;这个雷达的东西用的不是声波,而是无线电波,可以不受介质限制任意传播。

▲雷达使用的电磁波技术和回声定位有本质区别。

纵观这段历史,我们知道蝙蝠回声定位的发现与雷达的发明无关。这两个东西是相互独立的,你不能证明雷达是模仿蝙蝠回声定位做出来的。由于斯帕兰扎尼的发现一直被人们忽视,格里芬等人直到20世纪40年代雷达已经被用于军事时才找到答案。可以说雷达的发明早于人们发现蝙蝠可以发出超声波进行导航的时间,所以很难证明雷达的发明是受到蝙蝠回声定位的启发。

当我们惊叹造物主的匠心和人类的智慧,当我们感谢大自然对人类的馈赠和启示时,我们应该坚持科学精神,尊重历史和事实。

导师:郑老师

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