■我們亦曾帶蜘蛛到外太空去研究牠們如何在低地心引力下編織蜘蛛網。 網上圖片大家可能早已聽聞過或見識過蜘蛛絲的堅韌：在我們面前，蜘蛛網看起來好像不堪一擊，不過幼細的蜘蛛絲卻能造成堅韌的網，把活躍飛舞的昆蟲攫獲，細思之下其實絕不簡單。
根據科學家的計算，蜘蛛絲可以比鋼強5倍；如果將可以捕捉飛蟲的蜘蛛網放大至成人般大小，按比例來說可能可以攔截一輛噴射客機。蜘蛛絲的驚人堅韌度，早就被漫畫及電影界留意到：蜘蛛俠在漫畫裡利用蜘蛛絲飄來盪去、制服壞人，更在電影《蜘蛛俠：強勢回歸》中用蜘蛛絲將一分為二的輪船拉攏在一起，藉此拯救船上的乘客。究竟為什麼蜘蛛絲這麼強韌呢？
結構如鋼索 幼絲相糾纏
美國威廉與瑪麗學院的Hannes C. Schniepp和他的研究團隊，利用了原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope）去詳細觀察棕色遁蛛（brown recluse spider）的絲線，以求探索蜘蛛絲的結構。他們挑選了棕色遁蛛，是因為這種蜘蛛的絲線扁扁平平呈絲帶狀，不似其他蜘蛛絲是如米線般呈圓筒形的，因此棕色遁蛛的絲線觀察起來比較方便。
原子力顯微鏡又是什麼來的呢？大家可以想像這種顯微鏡有一個十分敏感的「探嘴」；當這個「探嘴」在物件的表面仔細掃描的時候，「探嘴」會隨着物件表面的凹凸不平而移動，而這些「探嘴」移動的數據，就容許我們建構物件表面的狀況。而且視乎設備的設定，「探嘴」和物件表面可以有不同的「互動」：「探嘴」與物件之間的磁力排斥、電力排斥、熱能反應等，因此原子力顯微鏡更可以掃描物件表面的不同特性。
Schniepp和他的團隊用原子力顯微鏡觀察棕色遁蛛的蜘蛛絲，發現這種蜘蛛絲與之前的一個猜想一致：蜘蛛絲有如鋼索一般，由許多更幼細的絲條所組成。Schniepp發現，每條棕色遁蛛的蜘蛛絲比我們的頭髮幼1,000倍，不過它們是由過千條更細小的幼條所造成的。這些幼條的大小只有一毫米的二千萬分之一，已經到達納米的地步。這些幼絲互相「糾纏」，令蜘蛛絲變得更加堅韌。如此看來，可以說大自然中的棕色遁蛛早已能夠利用納米物料技術呢。
可硬又可彈 網破不全爛
麻省理工的布勒（Markus Buehler）和他的意大利研究夥伴，亦在2012年指出蜘蛛絲在承受外力的時候，表現並不平均：蜘蛛絲在剛開始的時候較堅硬；再施加多些外力，蜘蛛絲卻會變得有彈性；若我們繼續用更大的力去拉這些蜘蛛絲，它們又會變回剛硬。
布勒指出，蜘蛛絲的這種奇異特性，令蜘蛛網更加穩固：蜘蛛絲起初剛硬的狀態，有利蜘蛛網對抗突如其來、急速的狂風。至於蜘蛛絲其後變得有彈性的特色，起初看來好像會是一個弱點，會令蜘蛛網很容易就被破壞掉。
不過布勒指出，蜘蛛絲變成有彈性，其實可以減慢外力對蜘蛛網的衝擊傳到蜘蛛網其他部分，因而減低外力對整個蜘蛛網的損害。他的研究團隊到野外測試，發現蜘蛛網都是在我們施壓的地方壞掉，而並不影響其他的部分。這樣的話，蜘蛛其後就只需要修補受破壞的部分，而不需重新編織整個蜘蛛網了。
這次又是另一個我們向大自然學習的例子。如果我們能夠人工製造出類似蜘蛛絲的物料，它們的輕盈和堅韌定能幫助我們造出更好的物件。布勒亦指出，未來建築物的設計，也可以向蜘蛛網學習：倘若地震只會令建築物的特定部位被破壞而不是整幢倒塌，地震對我們的傷害或可大大減少。
■張文彥博士 香港大學理學院講師
短暫任職見習土木工程師後，決定追隨對科學的興趣，在加拿大多倫多大學取得理學士及哲學博士學位，修讀理論粒子物理。現任香港大學理學院講師，教授基礎科學及通識課程，不時參與科學普及與知識交流活動。
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