要长多大的翅膀,人才能像鸟儿一样飞起来

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在罗尔德·达尔（RoaldDahl）的童话名作《好心眼儿巨人》（TheBFGbyRoaldDahl）中，一个24英尺（1英尺≈0.3米）高的巨人受英国女王邀请，一起享用英式早餐。电影《圆梦巨人》，根据罗尔德·达尔的同名小说改编宫廷里没有合适巨人使用的餐具，但内廷总管是个很聪明的人，很快做出了计算：一个六英尺的普通人要坐在高三英尺，宽一英尺，长两英尺的桌子前，吃两个煎鸡蛋。那么，一个高度是普通人四倍的巨人，就需要高十二英尺，宽四英尺，长八英尺的桌子，吃八个煎鸡蛋，总之，一切都应该乘以四。于是总管指挥佣人们，用大座钟和乒乓球桌搭了一张临时的桌子，巨人很满意这个座位，但问题是，八个鸡蛋只够他吃一小口。巨人的桌子是一般桌子高度的四倍，但桌子的大小并不是一般桌子的四倍。当我们说一张桌子桌面“宽一英尺，长两英尺”时，我们讨论的是二维的东西——面积：普通人的桌子：1×2＝2（平方英尺）巨人的桌子：4×8＝32（平方英尺）也就是说，巨人桌面的大小是一般桌子的16倍。至于桌子的重量，要先知道桌子的体积才能计算，这是一个三维（立体）的问题，我不太清楚大座钟搭成的桌子是什么形状，所以我假设两张桌子都是最简单的长方体：普通人的桌子：3×1×2＝6（立方英尺）巨人的桌子：12×4×8＝（立方英尺）巨人的桌子体积是一般桌子的64倍，所以，重量也应该是一般桌子的64倍。如果把长度放大成原来的4倍，那么，面积会是原来的16倍，体积和重量则是原来的64倍，桌子如此，巨人先生本人如此，鸡蛋亦是如此。回头考虑鸡蛋的问题，我们关心的是它的重量，对巨人来说够吃一顿的鸡蛋，应是普通鸡蛋重量的64倍——我们没有那么大的鸡蛋，但可以用数量来弥补：2×64=（个）在故事里，巨人吃掉第72个鸡蛋时，皇家厨师来报，厨房的存货空了——对于高度是普通人4倍的巨人来说，这其实算不了多少。如果你要把一个东西变大，一维（高度）上的增加赶不上二维（面积）的增加，二维的增加又赶不上三维（体积和重量）的增加，这是我们这个世界的规则，它决定了许许多多动物世界里的问题。大象一定要有大象腿面对大象和恐龙，我们会慨叹人类多么渺小，但实际上，我们人类在动物世界里，是非常庞大的物种。兽类中最兴旺的家族是鼠辈（啮齿目），其次是蝙蝠，已知的物种中昆虫超过一半。这是一个属于小东西的世界，我们是遗世独立的巨人。我们习惯了巨人的世界，对于许多仅出现在巨人世界的特殊问题也不再关心，比如，人腿为什么这么粗？骨头的强度取决于粗细，越粗壮自然也就越结实，而决定粗细的标准是横截面积，而动物体重的增加，是三维的问题。如果真有身高是常人四倍的巨人，他的体重将是常人的64倍，骨头的粗细却仅仅是16倍——他等于是站在火柴棍上。大象图源：百度百科结论是，动物若想长大，支撑体重的腿就必须额外加粗，否则就会被自重压垮。昆虫的腿可以像毛发一样细，而庞然大物——不管是大象、犀牛还是恐龙，腿必然是又粗又壮，骨头也更粗大。即使大象的骨头如此粗，它还是处在岌岌可危的状态。大到这个程度，体重本身就成了一枚定时炸弹，随便绊一下，摔一下，都可能造成严重的伤害。浓缩的才是精华大象可以用鼻子举起千克重的木头，考虑到它体型巨大，这个重量只相当于一个人抱起一只猫。小生物的速度和力量令人惊讶。蚂蚁可以搬起相当于体重50倍的东西，如果按相对身体的长度来算，奔跑速度最快的动物，是虎甲科（Cicindelidae）的甲虫。如果和人一样大，它的奔跑速度会超过千米/小时。肌肉的强壮度和骨骼一样，是由肌纤维的粗细决定的。如果体重变大，肌肉变粗壮的速度会跟不上体重，看来巨人不仅脆弱，力气也不大。如果把人缩小到原来身高的1/4，情况就会完全不同。力气减小的速度，比体重减轻慢得多。缩小后他的体重仅剩原来的1/64，肌肉的粗细却是原来的1/16，他的力气也是原来的1/16。假设这个人体重是64千克，能搬动相当于体重一半的东西，也就是32千克，现在他体重1千克，能搬动2千克——相当于体重两倍的东西。蚂蚁会让人觉得力大无比，是因为它的相对力量。蚂蚁举起的东西是自身体重好几倍，然而，如果把人缩小到和蚂蚁一样，力气也不会比蚂蚁弱。在力量方面，体型好像越小越强大。已知所有动物中力量最大的是一种螨虫（学名Archegozeteslongisetosus），能拖动相当于自身体重倍的重物，它的体长连1毫米都不到。“九命猫与不死鼠”传说中说猫有九命。根据兽医诊所记录，猫从高空坠落后的死亡率大概是10%。一般对此的解释是，猫比人灵活，可以在空中转成四脚着地的姿势，还可以屈腿来减小冲力。但这不能解释问题的全部，还有一个重要的因素是它们的体型，猫比人小太多了。图源：网络跳楼的猫除了重力之外，还受到空气的阻力——这个阻力的大小，取决于猫身体的表面能“接”到多少空气，就像降落伞一样。于是我们又遇到了类似骨头粗细的问题。表面是二维的，而体重是三维的，所以体重增长的速度，要快过表面扩大的速度。一个合格的降落伞应该重量小而面积大，能“兜住”更多空气，在这方面，猫要比狗够格，狗要比大象够格，动物越小越好。猫从高处坠落，最高的下落速度约千米/小时，人类要达到千米/小时，毫不奇怪，人会摔得更悲惨。图源：网络体重更轻的动物，坠落的速度自然更慢。生物学家约翰·伯顿·桑德森·霍尔丹（JohnBurdonSandersonHaldane）曾经说过，如果你把一只小老鼠顺着管道扔进一千米深的矿井里，它会愣一愣，随即若无其事地跑掉。对人来说，重力是恐惧和危险的源泉，但对于昆虫来说，重力什么都不是，因为它们微小的体重和大表面，“兜”住的空气阻力足以克服大多数重力。苍蝇可以在天花板上散步，如果你把蚂蚁扔进矿井，它大概是饿死的。比动物更小的生物根本不知重力的存在。有些细菌体内有细小的天然磁石，起着指南针的作用，指引细菌向北游，这些小东西不是要去北方，而是要下潜——地球磁场的磁力线其实不是平平地向北，而是略向下倾斜。在人看来，细菌的方向感是非常奇特的：知南北而不知上下。翼若垂天之云另外一个跟克服重力相关的问题是飞行。飞行需要空气的升力，而承接升力的东西是翅膀，确切地说，是翅膀的表面。于是，类似猫跳楼的情况又出现了。把小动物变大，它的体重（三维的）会增加很多，翅膀（二维的）表面却增加不了多少，如果大动物想飞，就必须把翅膀额外扩大，来“接住”更多的升力。昆虫凭着小翅膀就能飞，蜂鸟翅膀也大不了多少，那些巨大的飞鸟，比如天鹅和安第斯神鹰（学名Vulturgryphus），就必须长一对宽广如云的翅膀。安第斯神鹰图源：百度百科对于飞行动物来说，体重是永远的痛。如果放弃飞行，鸟的身材就可以极大地增长。鸵鸟重达90千克，著名的渡渡鸟（学名Raphuscucullatus）重23千克，和鸵鸟比不算太大，但它现存的近亲蓑鸽（学名Caloenasnicobarica），重仅克。史上最大的飞行动物是风神翼龙（学名Quetzalcoatlusnorthropi），根据推测，这种白垩纪的巨型爬行动物翼展达12米，身躯之高大，活像一头会飞的长颈鹿。风神翼龙的体型比例示意图来源：百度百科然而它的体重大约有1.5个成年人那么多（同样是根据推测体重在90~千克）。我们可以开个脑洞，先不考虑人类有没有力气挥舞起巨大翅膀等因素，如果真的有“天使”，天使翅膀翼展达10米也许才能飞起来，天堂里一定很挤。作者：陶雨晴图源：网络版权归原作者所有编辑：张润昕来源：原点阅读编辑：dogcraft

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