《學蜘蛛人趴趴走》是一本探討仿生學的書，也是近幾年來我所接觸過寫得最好的科普書籍之一。「仿生學」顧名思義，是一門以「師法大自然」為宗旨的科學，試圖透過理解並模仿大自然的運行機制，來製作類似甚至超越大自然的人工系統。

仿生學雖然是這幾年才竄紅，但在人類文明發展的歷程中，處處可見它的影子，不過一直要到上個世紀才擺脫了神秘的色彩，開始受到主流科學的重視。二十世紀中旬刮起的有機風潮，使標榜「以自然為師」的仿生學在一片講求精準與設計的科技時代中，蔚為一股清流，而近年來興起的奈米科技，更進一步在人類科技與自然界間，架起了一座交流的橋樑。

《學蜘蛛人趴趴走》雖然是一本科普書，但卻擁有迥異於坊間一般科普讀物的風格──它有極為豐富的人文色彩，而且在內容的深度及廣度上都非常出色。作者透過主題式的介紹，從科學、歷史、哲學甚至藝術等不同的角度，帶領讀者領略這門學問演化過程中的艱辛、奧妙與收穫。雖然書中所探討的主題如蓮花效應、蜘蛛絲、光子晶體、微型飛行器等等，都是當前各個科學領域最熱門的研究課題，也用了不少篇幅來描述學理及技術上的細節，但是在作者深厚的詩文造詣及輕快活潑的筆觸包裝下，讀起來完全沒有理工文獻的生冷剛硬感覺，反而像小說一般親切流暢，教人欲罷不能。

這本書一共探討了蓮花效應、蜘蛛絲、壁虎的附著力、光子晶體、分子的自組裝、昆蟲的飛行術、摺紙術及有機建築等九個主題，在領域上橫跨物理、化學、材料、光電、機械、生物、醫學乃至於建築藝術，分布之廣令人驚訝，在尺度上的差異也極大，有小至奈米級的蛋白質，也有大如巨蛋的雄偉建築。

這些題材尺寸懸殊，表面上看起來又似乎沒有多少關聯，但在作者精彩的舉證、剖析與串連下，我們卻發現它們隱約具有共同的脈絡，都是人類憑藉著自身的知識，企圖汲取大自然智慧的產物，我們都可以在自然界找到它們的「對照組」；而諷刺的是，這些渾然天成的對照組往往生得更精緻、更靈巧、效率更高，例如當科學家還在實驗室裡動用千萬元等級的微影設備，努力製作能在可見光波段操作的三維光子晶體時，花園中的摩爾佛蝶早已拍著泛藍光的翅膀，進行了幾百萬年的求愛儀式。看來大自然的秘密並不是那麼容易被參透，人類要學習的東西還多得很呢！

仿生學的對象如果是在微小世界，自然會與奈米科技有密切關連，因此書中內容有一半以上屬於奈米的範疇，例如第二章介紹蓮葉表面的奈米結構所衍生的超疏水性與自潔功能，第三章則詳述科學家如何各顯神通，試圖製作出可媲美蜘蛛絲的纖維，第四章探討壁虎與蜘蛛如何巧妙地利用微弱的凡得瓦力飛簷走壁，第五章介紹光如何透過干涉作用，利用人造及自然界的光子晶體玩出各種神奇的把戲，第六章則探討分子自組裝在生化領域扮演的種種角色。

從這些題材的豐富程度就可以看出，作者在材料的蒐集方面下足了工夫，而且成功運用他過人的理解與聯想力，將相關的來龍去脈與複雜的學理組織起來，成為有深度但又讀來有趣的報導。介紹學理與技術的文章往往流於枯燥，這是科普書籍最容易犯的通病，作者的高竿之處就在於他能以淺顯的語言及生動的例子，來解釋深奧複雜的科學原理。比方說，他舉眾所周知的「僧人臥釘床」為例，輕輕鬆鬆就解釋了蓮葉表面微結構可以支撐水珠的原理；又例如他以「把手機摔個粉碎，扔進合適的溶液裡，一眨眼間，嘿，電話又會響啦」來比喻噬菌體驚人的重組能力，不僅傳神，而且保證讓讀者印象深刻！

大凡新興的科技，都得經過一番社會道德的檢驗與爭辯，大眾憂慮的不外乎科技方面的進展是否會違背某些社會倫理？先進的科技一旦失控，是否會將人類推向自我毀滅？核子物理如此，基因工程如此，帶著濃厚仿生色彩的奈米科技亦不能免俗。幾個星期前，我在「奈米科學概論」的課堂上與學生討論到這個問題，學生們可能因為對奈米科技專家卓斯勒（Eric Drexler）筆下失控的人造奈米物質「灰色黏團」（grey goo）印象深刻，或是被小說《奈米獵殺》（Prey）中奈米機器人追殺男主角的一幕所震懾，大多對於奈米科技可能帶來的風險表示憂心。

當然，為了平衡視聽，我也給他們讀了知名物理學家戴森（Freeman J. Dyson）為《奈米獵殺》撰寫的書評〈未來需要我們！〉（The Future Needs Us!，中文翻譯可參閱《科學人》雜誌二○○三年八月號）一文，戴森認為科學家自有分寸，情況不會失控，他以一九八○年代中期ＤＮＡ剪接技術問世後，生物學界自發訂立規範實驗的準則一事，來佐證他的看法。不過從學生的反應來看，後者的說服力顯然不如前者。

我個人倒不至於這麼悲觀，而且在讀完這本《學蜘蛛人趴趴走》之後，信心又增加了幾分。通過許多科學家的聰明與努力，大自然與人類的距離已經逐漸拉近，人類已經掌握了部分大自然的運行機制，仿生學的成果也已經呈現在一些人造系統上，例如自潔玻璃與媲美蜘蛛絲的高強度纖維，人類開始享受大自然的智慧所帶來的便利。

不過，讀者可以清楚地從書中得知，受限於當前的科技，人類目前擷取到的只是大自然的皮毛，而且還不是整片皮毛，因為人類的仿生產品通常只具備某一種仿生特性，而自然界隨便一根蜘蛛絲就集合了質輕、可撓、堅韌等各種驚人的特性於一身。因此，別因為挖到幾顆寶石就沾沾自喜，我們距離真正的寶庫還相當遙遠，這正呼應了費曼所說的：「下面的空間還大得很呢！」而且正如作者所說，理解並不代表具有複製的能力；你或許可以造出與蓮葉一樣能防污自潔的表面，但你就是造不出蓮葉本身來！

近兩世紀，人類目睹了有史以來科學與工程最輝煌的進展，志得意滿之餘不免流露出驕氣，以為已經了解一些基本定律、掌握了一些先進的技術，就可以主宰一切。十九世紀的物理學家就犯過這樣的錯誤，當時物理學界領袖之一的凱文勳爵（Lord Kelvin, 1824-1907）曾說：「在已經落成的科學華廈中，後輩物理學家只要做一些零星的修補工作即可。」說白一點就是重要的工作都已經完成，只剩下要計算到小數點後第幾位的瑣事。才不過幾年，他這些話就被量子洪流所吞沒，量子力學揭露了大自然不為他所知的一面。

大自然的秘密何其多，而人類對她的了解其實非常貧乏；我們的處境就有點像是在海灘上撿到幾個貝殼，或許我們可以弄清楚貝殼的紋路、種類甚至化學成分，但是這樣稱得上對大海有所認識嗎？還是回到那一句老話：在知識前要謙遜。知識的巨門之後就是大自然的寶庫，入寶山前記得要低頭！（本文作者為逢甲大學光電系助理教授，奈米科學網主持人）

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