本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
能夠在天空中高高地翱翔,俯瞰大地,代表著無畏、勇敢和徵服。
老虎、獅子代表著勇氣力量。人們總是幻想,如果在它們身上再加持一種可以飛翔的能力,就會讓原本的強者更加強大,所謂如虎添翼。
很可惜的是,在哺乳動物中,只有蝙蝠能夠飛翔。蝙蝠的翅膀實際上是它們的手,被稱為翼手。
手是人類最強大的工具,如果把手變成翅膀,那麼實際上人類的很多功能都廢了,絕大部分人可能最想要的是,在不廢掉雙手的情況下,在背後長出一個翅膀,就像天使那樣。
我們知道,現在有一種極限體育運動叫做翼裝飛行,用的翅膀並不是很大,這是以飛行速度提高來降低翅膀的面積。
翼裝飛行的速度會達到200公裡每小時,在所有的極限運動中,翼裝飛行的死亡率可以高達3%到4%,每飛30次人就會死掉。
人安全飛行的速度為20公裡每小時。
從空氣動力學的角度來考慮,地球大氣的密度並不是特別的高,讓人體以最低安全速度飛行需要一個非常大的翅膀,這個翅膀的面積至少在20平方米(這也是降落傘的最小面積)。
蝙蝠的體重只有150克左右,它們的翼展面積基本上可以達到1~0.5米,而且蝙蝠的翼手是腳和手之間有一個皮膚做成的薄膜,這樣才能夠讓它的體重具備飛行的能力。
為了飛行,僅僅有一個足夠大的翅膀還不行,還必須要足夠強的肌肉揮動翅膀,並且在飛行的途中,肌肉的力量要能夠支持人體的體重。
鳥類的翅膀也是由前肢進化而來的,它們揮動翅膀的肩胛骨的結構和人體的類似。
這整個一套被稱作肩帶的運動系統。起主要作用的是胸大肌。為了附著強有力的肌肉,鳥類的胸骨跟人的胸骨不一樣的,它們的胸骨是有一個胸骨突的。
人體如果要變成能飛行的樣子,必須造成人體的畸形,也就是說醫學上稱的雞胸。
所有的生物都是從單細胞生物進化而來的,在漫長的幾億年的進化歷史中,細胞的尺寸一直沒有改變,如果需要更大的力量,必須要堆砌更多的肌肉細胞。
鳥類用於飛行的肌肉主要是胸大肌和喙上肌。胸大肌向下煽動翅膀,喙上肌提升翅膀。這兩塊肌肉佔了鳥類體重的至少1/3。
一個60公斤重的人體要能夠飛行起來,必須額外再增加至少30公斤的肌肉,這些肌肉會堆積在背部和胸部。
同時又不要廢掉前肢的功能,所以背部必須額外的增加一套肩帶系統,以及2塊附屬的肩胛骨。
鳥人在背部會形成高高的肌肉隆起。由於額外增加的重量又必須增加額外的羽翼面積,所以最後一個60公斤重的人如果要飛行的話,其體重至少要達到100公斤以上,翼展的面積需要達到至少25平方米。
因為飛行是高強度的肌肉運動,所以同為溫血動物,鳥類的體溫、心跳比哺乳動物要高很多。
飛禽的平均體溫在40度以上,母雞的心跳可以高達300次每分鐘,鵝的心跳也可以高達200次每分鐘。
為了適應在飛行途中的新陳代謝加快的因素,人的體溫要提高到40度,心臟必須加大至少三倍,心跳速率必須提高至少3倍,肺容量也要至少增大三倍。
完成進化後的人體,會有一個球形的胸廓,前胸突出0.5米,胸圍至少要達到兩米以上,背部高高的隆起。
昆蟲中大黃蜂的前半部分,就代表著人類不廢掉雙手進化出翅膀的形象。
所以,人長出天使那樣的翅膀是遙不可及的,任何一種進化都不能夠完成,即使用外星技術對人體進行改造,成功率也極低。
讓鳥類進化出人類的雙手,可能比人類進化出翅膀更加容易。假如過幾千萬年以後地球上出現鳥人,那肯定不是人類進化出來的,而是鳥變成了人。