蜘蛛网的横截面竟然能转成音乐？

大家都知道，蜘蛛用丝织网，蜘蛛网是一种由蛋白质制成的天然纤维。而现在，蜘蛛吐出的结实、有弹性、有粘性的丝绸激发了研究人员的灵感。

图 | 一个蜘蛛网的横截面图像(以不同颜色显示)被组合成三维图像，并被转成音乐(来源：Isabelle Su&Markus Buehler)

当你想到蜘蛛网时，你最有可能想到的是球状编织者的网：扁平、圆形、有径向辐条，蜘蛛围绕这些辐条构建一个螺旋形的网。然而，大多数蜘蛛网不是这种类型的，而是以三维方式构建的 ——例如片状网、纠结网和漏斗网等。

为了探索这些类型的网的结构，研究小组将一只热带帐篷网蜘蛛安置在一个长方形的围栏里，并等待它用一个三维的网来填充空间。然后，他们使用片状激光照射并创建网络的二维截面的高清晰度图像。

如果将这些弦作为振动物体来建模，会怎么样?最近，有科学家表示，他们用蜘蛛网创造了音乐。他们将蜘蛛网的结构转化为音乐，这可能会应用到改善 3D 打印机、跨物种交流、激发音乐创作等领域。

蜘蛛的视力不好：它们通过不同频率的振动来感知世界，蜘蛛的身体和腿上覆盖着细小的毛发和缝隙，可以区分不同种类的振动。

当蜘蛛在织网的过程中拉伸丝线，或者猎物误入网中所发出的振动声，与另一只蜘蛛的或微风的搅动声截然不同，一张网的每根线都会产生不同的音调。

麻省理工学院(MIT)的研究者们长期以来对音乐感兴趣，想知道是否能从蜘蛛网中提取节奏和旋律。他们认为这可能是音乐灵感的一个新来源。

此外，通过听觉和视觉来体验蜘蛛网，希望能对蜘蛛网的三维结构和构造有新的认识。

为此，科学家们用激光扫描了一张天然的蜘蛛网。通过计算机算法，他们重建了蛛网的三维网络。

然后，他们将不同频率的声音分配给各条蜘蛛网，创造出 “音符”，并根据蜘蛛网的三维结构将其组合成图案，以产生旋律。研究小组将这些频率转移到人耳可听到的声音范围内，并选择赋予它们类似于竖琴的音色。

通过创造一个类似竖琴的乐器，科学家们在世界各地的一些现场表演中演奏了蜘蛛网音乐。

几年前，他们将蜘蛛网的三维结构转化为音乐，并与阿根廷艺术家托马斯·萨雷斯诺(Tomás Saraceno)合作创造了一种互动乐器，名为 “蜘蛛画布”。

现在，该团队在之前的工作基础上进行了完善和发展，并增加了一个互动的虚拟现实组件，使人们能够进入网中并与之互动。

研究者表示说，我们做了一个虚拟现实设置，让人们从视觉和听觉上 “进入” 这张蜘蛛网。虚拟现实环境真的很耐人寻味，因为你的耳朵会捕捉到你可能看到但不能立即识别的结构特征。通过同时听和看，你可以真正开始了解蜘蛛生活的环境。

通过在建造过程中扫描一张蜘蛛网，将每个阶段转化为不同声音的音乐，获得了对蜘蛛如何织网的理解。

类似竖琴的乐器在这个过程中发出的声音会发生变化，反映了蜘蛛建网的方式。因此，可以用听觉的形式探索蜘蛛网是如何被构建的时间顺序。

图 | 通过VR探索蛛网(来源：YouTube截图)

在深入了解了蜘蛛是如何结网的之后，这种关于蜘蛛如何织网的知识，可能有助于设计出构建复杂微电子的 “模仿蜘蛛” 的 3D 打印机。

蜘蛛 “打印” 蛛网的方式是了不起的，因为没有使用支撑材料，而目前的 3D 打印方法通常需要这种材料。

科学家们还探索了当蜘蛛网暴露在不同的机械力下时，网的声音如何变化，例如拉伸。他们发现，当在 VR 环境中把网拉开时，弦的张力和它们产生的声音会发生变化。在某些时候，弦断了，它们会发出啪啪的声音。

该团队还对学习如何用蜘蛛的语言从而与蜘蛛交流感兴趣。在蜘蛛网的范围内，丝线以一种或另一种频率振动，这取决于它们的长度和张力，与吉他的弦不一样。

他们记录了蜘蛛进行不同活动时产生的网的振动，如建网、与其他蜘蛛交流或发送求爱信号。尽管这些频率在人耳中听起来很相似，但一种机器学习算法将这些声音正确地划分为不同的活动。

研究者正在试图产生合成信号，来表达蜘蛛的语言。“如果我们把它们暴露在特定的节奏或振动中，我们是否可以影响它们的行为，并且我们是否可以开始与它们交流?这些都是迷人的想法”。也许有一天，人类可以和蜘蛛聊聊天，可以一起演奏一首歌，一起演奏。

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关键词： 科学家 音乐