哥斯拉我們都聽說過,日本籍的世界著名的大怪獸,最近幾年轉戰美國市場被好萊塢也是納入了怪獸電影宇宙當中。我們都知道地球上是沒有哥斯拉的,這就是個電影而已,但是你可能會想地球有沒有可能在過去或者未來出現這麼大的動物呢?我先給結論,理想很豐滿現實很骨感,地球上是永遠不可能出現像哥斯拉那麼巨大的怪獸,今天我們就講一下都有哪些瓶頸限制了哥斯拉打破次元壁。
物理瓶頸
根據哥斯拉的官方資料,它的平均身高在150米以上,體重5萬噸以上,《規模》這本書的作者傑弗裡·韋斯特在書中寫到「哥斯拉這樣的巨獸為了維持最基本的生計,它至少需要每天進食25噸,每天需要代謝掉2000萬卡路裡,它的小心臟就有100噸重,每天產生20000升尿液,糞便至少3噸」這些都是很驚人的數字,這些數字都是科學推算出來的,重點是韋斯特還提到哥斯拉的大腿直徑至少要達到30多米,兩條腿就得將近70米,差不多是身高的一半,你能想像這個畫面嗎?
為什麼哥斯拉的腿必須得這麼粗?因為在地球的引力環境下,以它的身高體重必須要有這麼粗的一雙腿,不然它別說是出門興風作浪,它光是站在那兒就會被自己的體重壓垮,除非它是鋼筋鐵骨,否則這個物理學的屏障它是逾越不了的,其實這個道理早在1638年的時候伽利略在他的最後一本著作《兩種科學的對話》中就已經提到了,比如把一個教堂按比例無限放大會發生什麼事?伽利略就提出教堂柱子的承重能力是按平方規律增長的,教堂建築承受的壓力卻是按立方規律增長的,那麼很自然按比例放大的結果就是房屋最終會自己倒塌。
你可能會奇怪這是什麼道理,這個還真沒道理可講沒法深究,這個不是科學規定的,這個檔次更高,是數學規定的,任何生物也好物體也好都遵守這個規律,如果一定要解釋的話只能從維度的角度解釋,身高是一維的所以它的增長是線性的,面積是長和寬兩個維度的數據所以是二維的,體重或者是體積都是長寬高三維的數據,所以它們的增長也是隨著身高按立方比例增長。
所以說這也是為什麼大型動物比如說大象犀牛河馬腿都跟大柱子一樣粗,而昆蟲們基本都是小針尖一樣的腿的原因,因為昆蟲體重很小,承受的壓力就很小,有根針尖一樣的腿已經足夠支撐它們的身體了,而犀牛大象河馬則必須要有大柱子一樣的粗腿才能支撐它們,而體重到了哥斯拉的地步整個人就必須得是金字塔的身材了,否則分分鐘全身骨折而死。
生物瓶頸
對於生物而言新陳代謝和心血管等複雜問題就不說了(其實是我講不清楚),就單說散熱問題,沒錯,不光電子設備需要散熱,生物體也需要散熱。
目前地球上最大的生物藍鯨已經接近極限了,它的身體指標是什麼樣的?平均身長是30多米,和理論上哥斯拉的大腿直徑差不多,體重170多噸,但是因為生活在海裏海水的浮力緩解了它的承重能力,所以它不需要哥斯拉那麼粗的腿。
海水還可以幫助散熱,這也是同樣的道理,動物身體的細胞參與散熱的只有表皮細胞,那麼就是表面積,而動物體內需要散熱的細胞顯然是按立方增長,這個很好理解,動物的內臟也是需要散熱的,這個就可以粗略認為那就是相當於是體重。藍鯨身長每增長一倍那麼體重就要增長8倍,散熱需求也會增長8倍,而它的能夠參與散熱的表皮細胞卻只能增長到原來的4倍,如果是哥斯拉的話身高是藍鯨的4倍,它的體重就要達到藍鯨的64倍,但是它的散熱能力卻只是藍鯨的16倍,也就是說這個哥斯拉它隨便動一動不僅面臨骨折的風險,而且運動量稍微大點還可能由於體溫過高散熱能力跟不上導致體內細胞會壞死直到危及生命。
那麼哥斯拉如果在陸地上呢?那要先想一下陸地上最大的生物是什麼,咱們把時間尺度放大,畢竟現在陸地上最大的大象太小了,咱們跨越時空和曾經陸地最大的動物恐龍比,馬門溪龍是恐龍中大塊頭之一,身長大概22米體重是20多噸,你可能會納悶兒,這個身長和體重的比例怎麼和藍鯨差那麼多?要知道藍鯨整個兒就是一30多米的大肉塊,而這個馬門溪龍22米身長是算上那細長的脖子和細長的尾巴,所以它的體重要比藍鯨輕了不是一星半點。
這個馬門溪龍根據科學家說已經是達到陸地生物各方面的極限,不能再大了,就馬門溪龍據說它的一生還是要有大部分時間是呆在水裡的,一個是為了散熱一個也是為了緩解四肢的承重壓力,而哥斯拉的數據要比馬門溪龍大太多了,馬門溪龍已經面臨巨大的散熱和承重問題了,那麼很顯然哥斯拉可能一登陸還沒等興風作浪就全身經脈盡斷而死了,而且就算整天泡在北冰洋也可能因為嚴重的散熱問題而導致全身細胞壞死而亡。
除了散熱問題其實還有一個值得說一下的知識點就是毛細血管的營養輸送問題,我們都知道我們是多細胞生命,所以很多細胞就都不具備自己去攝取營養的能力,靠的就是我們吃了東西後吸收的營養通過體內的血管輸送到各個細胞當中去,還要通過毛細血管輸送氧給各個細胞,而科學家們發現世界上最小的哺乳動物鼩鼱體重約為兩克,世界上最大的哺乳動物藍鯨體重100多噸,它們的體重差距達到一億倍,而且藍鯨體內的毛細血管間的平均距離也比鼩鼱大了4.6倍,那也就是說單位體積內藍鯨體內的毛細血管工作量是鼩鼱的5倍,據說這已經是毛細血管的工作極限了,也就是說藍鯨差不多是哺乳動物體積上的極限了,那麼比藍鯨再大的動物不僅自己承受不了自己的體重壓力,散熱能力還跟不上細胞會壞死,而且毛細血管的營養供給以及氧的供給都會跟不上也會導致細胞壞死,所以說影視作品裡的絕大部分巨大帥氣的巨型怪獸基本都不可能存在。
大型生物的好處
雖然聽了這些道理不得不承認哥斯拉那麼大的生物不可能存在,但是我們本能上還是會特別崇拜巨大的東西,總覺得巨大的建築很神聖很氣派,巨大的生物會覺得它很強壯,而且物種的演化也是從單細胞到多細胞越來越大,這個大總該是有好處吧?演化雖然沒有從低級到高級的方向,但是越來越大這個規律總是有的,這其中肯定還是有點什麼好處的吧?
沒錯,雖然過大的體積會承受很多風險,但是不可否認大是有很多好處的,大家都看得到的大的生存優勢我們就不說了,就說一點,生物演化之所以會選擇從單細胞到多細胞這種聚集的方向,最大的原因就是因為細胞聚集後會產生聚集效應會很節能,這個觀點是早在1932年就被一個生理學家克萊伯給驗證了,他發現生物的基礎代謝率和體重的四分之三次方成正比。
舉個例子,就拿大象和老鼠說吧,大象體重是老鼠的10000倍,但是它生存需要攝取的能量卻只是老鼠的1000倍,你看10000是10的4次方而1000是10的3次方,所謂的四分之三次方成正比就是這麼來的,從這個數據中也可以看出老鼠的生存單位體積所需要的能量供給是大象的10倍,也就是說大象的能量攝取和使用的效率要比老鼠高10倍,這就是大的好處。
而且根據傑弗裡·韋斯特搜集的數據顯示,這個規律並不僅僅適用於動物,甚至也適用於城市,根據他的數據顯示,城市規模每擴大一倍,城市的經濟以及基礎設施的結餘就會增加15%,所以說城市也是越大越好,所以說人們都往大城市聚集是有實質性的好處的,各方面機會都會更多,這點是科學家算出來的。
對我的啟示
說了這麼多就只是談大小的好壞,咱們得要升華一下,說到這我就說一下我的世界觀,我認為這個世界其實是灰色的,什麼意思呢?就是這個世界任何事情絕不是非黑即白的,沒有絕對的好和壞,任何事情都要掌握一個度,沒把握住平衡點無論你的初衷是好是壞都必然會造成不好的結果,你比如說水是好東西人離不開水,但是水喝多了也是會水中毒而死;肉毒桿菌有劇毒,但是少量來一點也是可以美容;都說民主是個好東西,但是太民主了有時候就會影響效率等等。
《寂靜的春天》這本書裡就說到,由於DDT的使用導致人類對環境造成了巨大的破壞,春天都沒有鳥語花香,但是在全面禁用DDT之後卻造成了非洲瘧疾的再次肆虐,所以說其實不存在什麼絕對的好與壞,很多你看到的壞東西很可能只是它出現在了不該出現的時間和地點,這種錯配導致它看似是個壞東西事實上只是我們對它不夠了解造成的。
就像菲茲·傑拉德說過的那句非常有名的話一樣「同時保有兩種截然相反的觀念還能正常行事,這是第一流智慧的標誌」這個世界本來是灰色的,本來就沒有什麼對立的東西,黑和白都是人類賦予的意義,當你能夠簡單斷言某個事物是黑或是白的時候只能說明你對它不夠了解,當你真正了解某個事物的時候你在世人眼中就會變成了一個兼容兩種對立觀點的超人,然而事實上這只是看待事物的角度和深度不同罷了。