不可能的小人国

31 10 2007年

电视台在播放1996年拍摄的美国电视电影《格利佛游记》,与原著相比改动很大,故事主题变成了是否应该相信别人向你讲述的离奇故事,主线则成了格利佛在海外漂泊8年回来,没人相信他的奇遇,将他投入疯人院,幸而在听证会上他的儿子出示了从小儿国带回来的微型羊羔,证明他的确去过小人国,才被释放回家。

斯威夫特的这部奇书本是一部讽刺寓言,后来很不幸地经常被改编成供儿童阅读的童话。不管是寓言还是童话,都不会有人无聊到去计较其内容是否合理。但是现在真实性成了故事焦点,不相信格利佛奇遇的人成了反面人物,我们就不妨较真一下。如果有人像格利佛一样说他曾经去过其国民的身高只有人类的12分之1的小人国,或身高是人类的12倍的大人国,我们是否应该相信他呢?

以前我已介绍过,由于体积的倍数增长要比横截面积快得多(体积按立方增大,面积按平方增大),生物体按比例放得越大,二者就越悬殊,肢足就越不堪身体重负,到一定程度后就无法支撑了(见《不可能的怪物》,本版2007年8月22日)。把人放大12倍,相当于体积(也即体重)增大到1728倍,但是大腿的横截面积只增大到144倍,这样的巨人会被重力压垮,是站不起来的。

如果把人体缩小到12分之1又会如何呢?同样由于体积和面积的缩小比例不同,会出现问题,不过问题不是出在重力,而是散热。人的体热来源于细胞代谢过程,身体产生的总热量与身体体积大小(细胞总数)相关,而散热则与身体表面积大小相关。人体缩小到12分之1,则身体体积以及身体产生的热量减少到1728分之1,但是身体表面积仅仅减少到144分之一。因此小人的身体散热速度要比我们快得多(快12倍),将会因为难以维持恒定体温而冻死。

在现实中有很多恒温动物比小人国里的小人还小,它们又是如何生存下来的呢?它们的身体结构和生理功能发生了一些变化,解决了散热的问题。让我们来看一个极端的例子。按体重算,世界上最小的哺乳动物是小臭鼩,成体体重平均为1.8克,体长约4.5厘米。但是这是一种相当成功的小动物,分布范围很广,在亚、非、欧州许多国家(包括中国)的森林、丛林中都能发现它们。

小臭鼩虽小,也是一种哺乳动物,必须把体温维持在大约38摄氏度才能生存。它是怎么办到的呢?哺乳动物用以保温的一个重要方法是长出厚厚的皮毛减少体热的散失。但是对小臭鼩这么小的动物来说,这个方法不可行,那将会让它变成一个小毛球,无法动弹。

小臭鼩能够采取的策略,只能是增加体热的生产,以此弥补体热的散失。为了加速产生体热的代谢过程,需要大量地摄入两样东西:食物和氧气。小臭鼩每天要吃下大约相当于其体重的2倍的食物,而且都是营养丰富的动物性食物(昆虫、蜘蛛等)。做为对照,一头大象每天要吃300公斤食物,听上去似乎很惊人,而其实只占其体重的4%,而且还都是些低能量植物。

小臭鼩对氧气的消耗更是惊人。在热平衡的环境(气温35度)中,其氧气消耗率为每千克体重每分钟消耗100毫升,当气温降到22摄氏度时,氧气消耗率增加到270毫升,最高可以达到1000毫升,分别是人类的25,67和250倍。为了能吸入这么多的氧气,它的肌肉每分钟要收缩900次。在颤抖时其肌肉速度能达到每分钟3500次。颤抖是在寒冷环境下快速产生体热的重要方法,由于肌肉的快速收缩,能使细胞产热提高4倍。

吸入体内的氧气进入血液,随着心脏的搏动输送到全身各处参与产热的代谢反应。为此,小臭鼩的心脏需要快速地搏动,能达到每分钟1500次,远远超过了所有恒温动物的心跳速度,已达到心脏所能承受的搏动极限。但是这么快的心跳还不能满足需求,小臭鼩还要有一个大心脏,每次跳动能输出更多的血液。哺乳动物的心脏重量一般占体重的0.6%,而小臭鼩的心脏所占的份量则是其3倍。

泰国猪鼻蝙蝠有时也被称为最小的哺乳动物,它的体长比小臭鼩还小(3.4厘米),但体重略大(2~2.6克)。恒温动物除了哺乳动物,还有鸟类。世界上最小的鸟是生活在古巴的吸蜜蜂鸟,它的体长为5厘米,体重为1.8克,与小臭鼩相当。看来这是恒温动物所能达到的最小极限了。而变温动物由于没有体热问题,不受这个限制,例如最小的爬行动物侏儒壁虎体长只有1.6厘米,最小的青蛙体长只有1厘米。而无脊椎动物更是可以小到用肉眼都看不见,例如最小的昆虫(一种缨小蜂)其成虫的体长只有0.139毫米,甚至比单细胞原生生物草履虫还小。

文艺作品偏爱离奇和幻想,不愿轻信的人们经常成为其嘲笑对象,而事实上真理往往在怀疑者的手中,有时比文艺作品的幻想更为奇妙。

2007.10.26.

(《中国青年报》2007.10.31.)

(XYS20071031)


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14篇回复 to “不可能的小人国”

31 10 2007年
(22:23:04) :

好有趣的动物世界,而其中蕴藏着的科学道理更加有趣!

2 11 2007年
365hope (00:30:54) :

我一向喜爱方先生的科普文章,很多是从一般材料中难以获得的!

2 11 2007年
兰丝 (00:47:51) :

黄金比例早就说出来了自然界中的这些问题
有怀疑才会有进步啊,呵呵~
作为童话或者寓言或许会失却它一些意义,但是另一方面我也想到安徒生的童话,他的童话现实的意义很沉重……

2 11 2007年
兰丝 (00:50:31) :

通过儿童的触觉在掩盖的表面上真实还是会还原出来的

2 11 2007年
leon (11:17:12) :

我儿子只要一看童话,我就教育他:讲童话的人都是骗子,童话故事里面全是假话。方老师就是通过这种方法教育大家的。

2 11 2007年
charles (14:19:23) :

很好的文章
加油

2 11 2007年
gonewithwind (17:12:57) :

卢梭说:人是生而自由的。因此每个人都有相信什么、不相信什么的权利和自由,哪怕是有人相信“傻子的黄金”就是真正的黄金——这也是他的自由和权利。但是如果当一个人坚信“傻子的黄金”就是真正的金子,并且要把这种所谓的“金子”以黄金的价格推销给世人时,那就另当别论了。所以,“相信有小人国”是“自由和权利”,但“排挤和嘲笑不相信有小人国的人”就是一种过错。

再说一点与“小人国”无关的事。一般地讲,宣传造势是以欺骗为最终目标的伪科学的先期征兆,因为他们坚信“谎言重复千遍即是真理”的政治式“神话”。他们真正的目的无非是要“捕获”足够多供其渔利和驱使的信徒——仅此而已。而真正的科学却往往是“桃李无言,下自成蹊”,因为科学的魅力在于科学本身的真实性,以及由这种真实性所带来的一些可以预期的、且不以人的意志为转移的某种确定性结果。正如丁肇中先生所说:科学是不能以投票的方式来决定其结果的。

5 11 2007年
assdonkey (00:09:29) :

我一向是反感以及反对儿童类作品的,因为这些东西极少有积极的意义作用。他们所能给与儿童的基本上都是愚昧和无知,给儿童所灌输的都是非科学的东西。这些能说不是一种毒害吗!?!?在孩童幼小的头脑里,形成了落下了这些非科学的概念,长大后要改变这些观念需要费多少事呢!!肯定是很困难的啊!!

9 11 2007年
doraeimo (21:16:04) :

文章写得很好,很通俗,同时富含科普知识,读来让人受益匪浅。
儿童文学写给小孩子看,小孩子自然是保持无忧无虑、天真可爱就可以了,多看些幻想的童话作品培养他们的童心和童趣无可厚非;而方老师这篇文章纯粹是从科学的角度看童话中的内容,读了之后,显得别有一番风味。受众面不同,出发点和看问题的角度也不同,这是很正常的事,楼上有一位的发言显然是别有用心啊。

29 11 2007年
路过的 (22:15:52) :

那么患有“原始型侏儒症”的“小人”又是怎么回事呢? 他们如何维持恒温呢?

29 11 2007年
shinjikun (22:53:57) :

to 路过的:
人类如果想要维持体温,是再简单不过的事情。原始型侏儒症的患者,有很多比为耻恒温严重的多的问题。比如血管疾病,智力问题等等。

to leon:
我一向认为童话是有益于儿童健康的心理发展的——如果童话主色调是真善美。一个成年人可能不会对这些概念感冒,但是这些其实是健全人格的一些至关重要的东西。您觉得呢?

to gonewithwind:
不好意思,您说后半段与原文无关,但我总觉得整个评论和原文似乎都风马牛不相及,是谁“排挤和嘲笑不相信有小人国的人”呢?

另外,我想方先生好像从来没有说过童话不好吧?他说的是:
“故事主题变成了是否应该相信别人向你讲述的离奇故事”因此来评论一番。

还有就是《格列佛游记》这么经典的书,有几个人真正看过没有?这本书根本不是什么通话故事,这本书里充斥了对当时政治的指责、讽刺、暗指。而且还被当时的政府查禁。

29 11 2007年
shinjikun (23:18:49) :

跟大家说对不起,我发表了不正当的言论。我收回我的话——我并不真正知道什么是“原始侏儒症”,但是我道听途说,产生了一些狭隘的看法,是我错了。
这个病,网上现在好像吵的挺火,方先生解释一下这个病是什么吧?

29 11 2007年
intron (23:35:42) :

婴儿都能维持体温,侏儒症当然也可以。这篇文章是讲生物几何学的原理。
鼩鼱虽然可以维持体温,但人要是那么小,即使能维持体温也不可能有发达的智力(脑子太小),那就不叫人了。

29 11 2007年
shinjikun (23:37:48) :

网上的说法:
英国23个月大的男孩阿列克斯·康纳提患有一种罕见疾病“原始侏儒症”,体型小得惊人,而且永远不会继续长大。尽管阿列克斯已快满2岁,但他看起来仍像一个仅6个月的婴儿。专家称,即便阿列克斯成年后的身高也不会超过0.9米,无疑将成为英国“最袖珍男子”。

阿列克斯

身高不过0.9米,寿命难超40岁

现代快报4月4日报道 英国23个月大的男孩阿列克斯·康纳提患有一种罕见疾病“原始侏儒症”,体型小得惊人,而且永远不会继续长大。尽管阿列克斯已快满2岁,但他看起来仍像一个仅6个月的婴儿。专家称,即便阿列克斯成年后的身高也不会超过0.9米,无疑将成为英国“最袖珍男子”。

患罕见“原始侏儒症”

据报道,阿列克斯是英格兰默西塞德郡玛格胡尔市人。他患有一种罕见疾病———“II型原始侏儒症”,他的身体比例虽然与常人无异,但体型却小得惊人,并且永远长不大,同时伴随的症状是全身多个器官出现异常。

据阿列克斯36岁的母亲苏伊和39岁的父亲约翰介绍,当2005年5月阿列克斯出生时,身高只有0.3米,体重只有0.96公斤,而且肺部和胃部严重衰竭,部分肢体瘫痪。出生之后,阿列克斯一直住院,医生为抢救他整整忙活了3个月。令人欣慰的是,在接受了一系列手术后,坚强的阿列克斯最终幸存下来。

将成英国“最袖珍男子”

据悉,尽管阿列克斯目前已经快2岁,但他仍只有0.7米高,体重不到6.3公斤,看起来像一个仅6个月的婴儿。而且,发育迟缓的他要到几年之后才能学会走路和说话。专家称,即便阿列克斯长大之后,身高也永远不会超过0.9米,无疑成为英国“最袖珍的成年男子”。

将导致多种并发症

据悉,由于“原始侏儒症”导致多种并发症,阿列克斯未来还将面临一系列健康问题———包括弱视、脊椎弯曲、牙齿松脱和血管动脉瘤。专家估计,阿列克斯将不太可能活到40岁。

据悉,阿列克斯是英国惟一一名“原始侏儒症”患者。这种疾病是如此罕见,迄今全世界被确诊的患者只有58人,而且医学界尚未找到治愈该病的方法。

我有一个疑点:英国人计量高度怎么会用米呢?另外所有的文章中都没有提到一个英文名称,以及患者的城市等等信息,而照片确实是真实的——请问方先生,这个“原始侏儒症”是缺尤其是还是捏造的呢?

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