關(guān)于不會(huì)飛這事兒，人類特?zé)?/h1>
2015-12-21 01:08紅色皇后
中學(xué)生天地(A版) 2015年12期
紅色皇后
“胖紙”不會(huì)飛
生活在東南亞的鼯猴，長(zhǎng)得像個(gè)外星人：在它的腿和尾巴之間，有皮膜相連，如果身體展開(kāi)，鼯猴就像一只方形的大風(fēng)箏，可以滑翔100米左右。它屬于皮翼目，與靈長(zhǎng)目——人類和猴子——還有些親緣關(guān)系。
雖然我們的親戚身負(fù)“輕功”，但人類并沒(méi)有進(jìn)化出飛行功能。為什么呢？這個(gè)問(wèn)題有一個(gè)讓人害臊的答案：人類太胖了！
讓我們來(lái)看看動(dòng)物界那些會(huì)飛的“胖紙”是如何艱難飛翔的：疣鼻天鵝的體重可以達(dá)到10千克，它的起飛非常辛苦，必須在水面上像氣墊船一樣狂奔助跑；非洲的灰頸鷺鴇是最大的飛鳥(niǎo)，體重18千克左右，它幾乎只在地上走，遇到危險(xiǎn)才會(huì)勉強(qiáng)飛一下——飛行的動(dòng)物對(duì)體重比模特兒還要敏感。
為什么越重飛起來(lái)越吃力？為了回答這個(gè)問(wèn)題，我們要借用一下哆啦A夢(mèng)的放大燈，看看東西變大的時(shí)候會(huì)發(fā)生什么。
假設(shè)有一塊長(zhǎng)1cm，高1cm，寬1cm的糖，它的每一個(gè)面都是正方形，面積是1cm×1cm=1cm2，體積是1cm×1cm×1cm=1cm3。
放大10倍以后，它的長(zhǎng)、寬、高都是10cm。然而，它的體積既不是10cm3，也不是100cm3，而是10cm×10cm×10cm=1000cm3。這塊超級(jí)大糖相當(dāng)于原來(lái)的一千塊糖，夠吃一個(gè)月了！
如果我們放大一個(gè)動(dòng)物，它的表皮面積變大的速度，比身高要快；體積和體重變大的速度，比表皮面積要快。放大越多，這個(gè)差距越明顯。比如，把一只身長(zhǎng)1.2米的天鵝放大到12米，它的體重會(huì)是10噸，比霸王龍還要重！
流動(dòng)的空氣是動(dòng)物飛行和滑翔的動(dòng)力來(lái)源。翅膀的面積越大，得到的氣流越多，上升的浮力就越大，這沒(méi)錯(cuò)。但是，對(duì)一只被放大到恐龍?bào)w型、體重是原來(lái)1000倍的天鵝來(lái)說(shuō)，靠只比原來(lái)翅膀增加100倍的面積（整個(gè)表皮面積的一部分）獲得的這點(diǎn)升力，簡(jiǎn)直是杯水車薪。
如果把翅膀做得足夠大，胖一點(diǎn)的動(dòng)物也是可以飛起來(lái)的。地球上出現(xiàn)過(guò)的最大的飛行動(dòng)物，是生活在白堊紀(jì)的風(fēng)神翼龍。科學(xué)家推測(cè)，它的體重在80千克到200千克之間。它的翅膀舒展開(kāi)來(lái)，寬度可達(dá)12米，宛如一架飛機(jī)。
當(dāng)人類擁有一雙足夠大的翅膀，飛上天就成為了可能。到那時(shí)，天使紛紛失業(yè)，上帝愁眉不展。人人背著一副“屏風(fēng)”，一會(huì)兒路人甲的翅膀把上帝的花瓶碰掉了，一會(huì)兒路人乙的翅膀把天堂的大門卡住了，上帝還真是不容易呢。
“聰明”的煩惱
如果大翅膀不好用，那么把身體縮小呢？還記得剛剛那個(gè)糖塊和天鵝的“放大燈原則”嗎？那個(gè)原則反過(guò)來(lái)也成立：體重減少的速度，要比表皮面積減少的速度快。小鳥(niǎo)甚至更小的動(dòng)物，只要有一點(diǎn)點(diǎn)大的翅膀，就可以“自由飛翔”。
著名科幻小說(shuō)作家劉慈欣老師就寫過(guò)一篇小矮人的故事——《微紀(jì)元》。文章中說(shuō)到，只有細(xì)菌大小的人的生活是很幸福的。例如，他們從多高的地方跳下都不怕，因?yàn)槲⑿腿嗽趬嬄鋾r(shí)，身體表面接觸到一點(diǎn)點(diǎn)空氣的阻力，就能把他們微小的重量托起來(lái)。順便說(shuō)一句，世界上會(huì)飛的動(dòng)物比不會(huì)飛的動(dòng)物多——絕大多數(shù)會(huì)飛的動(dòng)物是昆蟲(chóng)，而昆蟲(chóng)的特征就是翅膀。
縮?。侩m然沒(méi)有發(fā)明縮小燈，但我們確實(shí)可以把動(dòng)物變成迷你型——馴養(yǎng)的生物體型發(fā)生巨大變化的例子并不少。吉娃娃是最小的狗，它的體重還不到它的祖先大灰狼的二十分之一。
但是，觀察它的腦袋，你會(huì)發(fā)現(xiàn)一件怪事：狼的頭骨是長(zhǎng)形，腦頂是平平的，而吉娃娃的頭骨幾乎是球形的，腦頂是圓溜溜的，相比它的小鼻子小嘴，它的腦袋顯得特別大，簡(jiǎn)直像外星人。
搭建一個(gè)足夠聰明的腦，需要一定數(shù)量的細(xì)胞，而細(xì)胞是不能隨隨便便縮小的。
細(xì)胞是一個(gè)精致的小機(jī)器，通過(guò)它的表面，氧氣和許多別的東西進(jìn)進(jìn)出出。這也限制了細(xì)胞的大小——如果細(xì)胞太大，里面的“餡兒”過(guò)于龐大，表皮太少，它們會(huì)因?yàn)榈貌坏阶銐虻难鯕舛氨锼馈保蝗绻?xì)胞太小，又裝不下精致復(fù)雜的“零件”。大灰狼體積大，吉娃娃體積小，并不是因?yàn)槔堑募?xì)胞比吉娃娃大，而是因?yàn)槔堑募?xì)胞多。
電腦的性能依賴?yán)锩娴脑?，腦子的性能依賴腦細(xì)胞。因此，大腦要正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須得保持一定的個(gè)頭。世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)重30噸，因?yàn)樗脑娮庸埽w積太大。要保持“汪星人”的智力，吉娃娃不能把大腦縮得太小，相比嬌小的身體，它的腦袋就顯得異常碩大了。
如果有吉娃娃一樣的微型人，他們要么保留大腦袋，變成“大頭釘”（普通人的大腦重1200克1400克，和吉娃娃整個(gè)身體的重量差不多），飛不起來(lái)；要么縮小大腦，降低體重，成為笨蛋——但這樣的話，即使他們會(huì)飛，也無(wú)法體驗(yàn)飛行的快感了。
不過(guò)，還是有兩點(diǎn)要說(shuō)明白：
第一，上面說(shuō)的都是基于科學(xué)理論的合理想象，事實(shí)上人類不能靠縮小身體來(lái)飛行，任何動(dòng)物都不能，《哆啦A夢(mèng)》里的野比大雄不算。
第二，以吉娃娃為例，是想說(shuō)明“大腦無(wú)法縮小”這個(gè)問(wèn)題會(huì)成為飛行的累贅，并不是要說(shuō)明“狗無(wú)法飛行”。在邏輯上，吉娃娃這么輕的動(dòng)物，已經(jīng)在“可以飛”的體重范疇內(nèi)了。
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生活在東南亞的鼯猴，長(zhǎng)得像個(gè)外星人：在它的腿和尾巴之間，有皮膜相連，如果身體展開(kāi)，鼯猴就像一只方形的大風(fēng)箏，可以滑翔100米左右。它屬于皮翼目，與靈長(zhǎng)目——人類和猴子——還有些親緣關(guān)系。
雖然我們的親戚身負(fù)“輕功”，但人類并沒(méi)有進(jìn)化出飛行功能。為什么呢？這個(gè)問(wèn)題有一個(gè)讓人害臊的答案：人類太胖了！
讓我們來(lái)看看動(dòng)物界那些會(huì)飛的“胖紙”是如何艱難飛翔的：疣鼻天鵝的體重可以達(dá)到10千克，它的起飛非常辛苦，必須在水面上像氣墊船一樣狂奔助跑；非洲的灰頸鷺鴇是最大的飛鳥(niǎo)，體重18千克左右，它幾乎只在地上走，遇到危險(xiǎn)才會(huì)勉強(qiáng)飛一下——飛行的動(dòng)物對(duì)體重比模特兒還要敏感。
為什么越重飛起來(lái)越吃力？為了回答這個(gè)問(wèn)題，我們要借用一下哆啦A夢(mèng)的放大燈，看看東西變大的時(shí)候會(huì)發(fā)生什么。
假設(shè)有一塊長(zhǎng)1cm，高1cm，寬1cm的糖，它的每一個(gè)面都是正方形，面積是1cm×1cm=1cm2，體積是1cm×1cm×1cm=1cm3。
放大10倍以后，它的長(zhǎng)、寬、高都是10cm。然而，它的體積既不是10cm3，也不是100cm3，而是10cm×10cm×10cm=1000cm3。這塊超級(jí)大糖相當(dāng)于原來(lái)的一千塊糖，夠吃一個(gè)月了！
如果我們放大一個(gè)動(dòng)物，它的表皮面積變大的速度，比身高要快；體積和體重變大的速度，比表皮面積要快。放大越多，這個(gè)差距越明顯。比如，把一只身長(zhǎng)1.2米的天鵝放大到12米，它的體重會(huì)是10噸，比霸王龍還要重！
流動(dòng)的空氣是動(dòng)物飛行和滑翔的動(dòng)力來(lái)源。翅膀的面積越大，得到的氣流越多，上升的浮力就越大，這沒(méi)錯(cuò)。但是，對(duì)一只被放大到恐龍?bào)w型、體重是原來(lái)1000倍的天鵝來(lái)說(shuō)，靠只比原來(lái)翅膀增加100倍的面積（整個(gè)表皮面積的一部分）獲得的這點(diǎn)升力，簡(jiǎn)直是杯水車薪。
如果把翅膀做得足夠大，胖一點(diǎn)的動(dòng)物也是可以飛起來(lái)的。地球上出現(xiàn)過(guò)的最大的飛行動(dòng)物，是生活在白堊紀(jì)的風(fēng)神翼龍。科學(xué)家推測(cè)，它的體重在80千克到200千克之間。它的翅膀舒展開(kāi)來(lái)，寬度可達(dá)12米，宛如一架飛機(jī)。
當(dāng)人類擁有一雙足夠大的翅膀，飛上天就成為了可能。到那時(shí)，天使紛紛失業(yè)，上帝愁眉不展。人人背著一副“屏風(fēng)”，一會(huì)兒路人甲的翅膀把上帝的花瓶碰掉了，一會(huì)兒路人乙的翅膀把天堂的大門卡住了，上帝還真是不容易呢。
“聰明”的煩惱
如果大翅膀不好用，那么把身體縮小呢？還記得剛剛那個(gè)糖塊和天鵝的“放大燈原則”嗎？那個(gè)原則反過(guò)來(lái)也成立：體重減少的速度，要比表皮面積減少的速度快。小鳥(niǎo)甚至更小的動(dòng)物，只要有一點(diǎn)點(diǎn)大的翅膀，就可以“自由飛翔”。
著名科幻小說(shuō)作家劉慈欣老師就寫過(guò)一篇小矮人的故事——《微紀(jì)元》。文章中說(shuō)到，只有細(xì)菌大小的人的生活是很幸福的。例如，他們從多高的地方跳下都不怕，因?yàn)槲⑿腿嗽趬嬄鋾r(shí)，身體表面接觸到一點(diǎn)點(diǎn)空氣的阻力，就能把他們微小的重量托起來(lái)。順便說(shuō)一句，世界上會(huì)飛的動(dòng)物比不會(huì)飛的動(dòng)物多——絕大多數(shù)會(huì)飛的動(dòng)物是昆蟲(chóng)，而昆蟲(chóng)的特征就是翅膀。
縮?。侩m然沒(méi)有發(fā)明縮小燈，但我們確實(shí)可以把動(dòng)物變成迷你型——馴養(yǎng)的生物體型發(fā)生巨大變化的例子并不少。吉娃娃是最小的狗，它的體重還不到它的祖先大灰狼的二十分之一。
但是，觀察它的腦袋，你會(huì)發(fā)現(xiàn)一件怪事：狼的頭骨是長(zhǎng)形，腦頂是平平的，而吉娃娃的頭骨幾乎是球形的，腦頂是圓溜溜的，相比它的小鼻子小嘴，它的腦袋顯得特別大，簡(jiǎn)直像外星人。
搭建一個(gè)足夠聰明的腦，需要一定數(shù)量的細(xì)胞，而細(xì)胞是不能隨隨便便縮小的。
細(xì)胞是一個(gè)精致的小機(jī)器，通過(guò)它的表面，氧氣和許多別的東西進(jìn)進(jìn)出出。這也限制了細(xì)胞的大小——如果細(xì)胞太大，里面的“餡兒”過(guò)于龐大，表皮太少，它們會(huì)因?yàn)榈貌坏阶銐虻难鯕舛氨锼馈保蝗绻?xì)胞太小，又裝不下精致復(fù)雜的“零件”。大灰狼體積大，吉娃娃體積小，并不是因?yàn)槔堑募?xì)胞比吉娃娃大，而是因?yàn)槔堑募?xì)胞多。
電腦的性能依賴?yán)锩娴脑?，腦子的性能依賴腦細(xì)胞。因此，大腦要正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須得保持一定的個(gè)頭。世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)重30噸，因?yàn)樗脑娮庸埽w積太大。要保持“汪星人”的智力，吉娃娃不能把大腦縮得太小，相比嬌小的身體，它的腦袋就顯得異常碩大了。
如果有吉娃娃一樣的微型人，他們要么保留大腦袋，變成“大頭釘”（普通人的大腦重1200克1400克，和吉娃娃整個(gè)身體的重量差不多），飛不起來(lái)；要么縮小大腦，降低體重，成為笨蛋——但這樣的話，即使他們會(huì)飛，也無(wú)法體驗(yàn)飛行的快感了。
不過(guò)，還是有兩點(diǎn)要說(shuō)明白：
第一，上面說(shuō)的都是基于科學(xué)理論的合理想象，事實(shí)上人類不能靠縮小身體來(lái)飛行，任何動(dòng)物都不能，《哆啦A夢(mèng)》里的野比大雄不算。
第二，以吉娃娃為例，是想說(shuō)明“大腦無(wú)法縮小”這個(gè)問(wèn)題會(huì)成為飛行的累贅，并不是要說(shuō)明“狗無(wú)法飛行”。在邏輯上，吉娃娃這么輕的動(dòng)物，已經(jīng)在“可以飛”的體重范疇內(nèi)了。
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