2017年3月,《金剛:骷髏島》在中國(guó)大陸上映了,這是一部講述古巨獸故事的電影。電影中,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)從未有人涉足的骷髏島,隨后駕駛直升飛機(jī)前往考察,由于人類的炸彈驚動(dòng)了島上的生物,他們才發(fā)現(xiàn)這個(gè)島上竟然生活著各大巨獸。類猿生物金剛體重達(dá)158噸,站起來(lái)時(shí)身高達(dá)到30多米,以驚人的力量,一只手就能捏碎直升機(jī)。而根據(jù)推算1978年曾推出的一部26集的動(dòng)畫中,金剛的對(duì)手恐龍型怪獸哥斯拉更高達(dá)120米,重600噸。其他生物,比如讓人毛骨悚然的長(zhǎng)腿母怪、威脅抖森的怪鳥(niǎo)伊卡洛斯之翼,還有巨蜥也都無(wú)比巨大。
雖然《金剛:骷髏島》的制片人從未宣稱這部科幻電影很科學(xué)。但我們不妨探討一下:在地球上,曾經(jīng)存在過(guò)一種像摩天樓一樣高的生物嗎?
金剛能否存在?
顯然,要得出結(jié)論,我們需要進(jìn)行一番重力方面的計(jì)算。在工程學(xué)和生物工程學(xué)上,有一個(gè)經(jīng)常用到的定律叫平方立方定律:當(dāng)一個(gè)物體的長(zhǎng)度增大N倍后,它的體積會(huì)增加N的立方次倍,而表面積或者任何切面的面積將會(huì)放大N的平方倍。這一關(guān)系并不受物體形狀的影響,這些物體可以是立方體、球體、不規(guī)則體,甚至是一只蜘蛛。我們不妨利用這個(gè)數(shù)學(xué)定律來(lái)探討下金剛是否存在。
按照這個(gè)定律,我們可以做個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算。如果一只猩猩比普通猩猩高10倍,那么,它的重量會(huì)增加1000倍,而骨骼和肌肉的橫截面積只會(huì)增加100倍。像金剛這樣的巨大猿類,身高比普通猩猩高近20倍,它的重量會(huì)增加8000倍,當(dāng)然,支撐其重量的雙腿也會(huì)變粗變大,但每個(gè)骨骼和肌肉的橫切面積只會(huì)增加400倍。以只增加了400倍的承托面積,支撐增加為8000倍的重量,最終的結(jié)果只能是金剛會(huì)被自己的體重壓成一攤爛肉,直接自我解體。
正是由于平方立方定律的限制,在大自然中,不會(huì)出現(xiàn)陸地巨怪。現(xiàn)在地球上最大的陸地動(dòng)物非洲象,在金剛面前,小得就像一只螞蟻,只有約4米高,重約7.5噸。而過(guò)去的巨無(wú)霸恐龍,比如泰坦龍也只有約80噸,比今天的非洲象重10多倍。
除了可以用數(shù)學(xué)定律推算出金剛這種巨獸是不存在的外,在生物學(xué)上,也有因素限制了動(dòng)物的大小,那就是食物。普通成年雄性大猩猩每天吃約23千克食物,食物重量大概是它體重的八分之一。那么,以金剛的體重,它每天需要吃近20噸食物。在自然界,藍(lán)鯨的食量也很大,每天要吃5噸磷蝦,非洲象每天吃大約100千克的食物,但藍(lán)鯨生活在廣闊的海洋里,能在數(shù)萬(wàn)千米的海域內(nèi)尋找食物,而非洲象活動(dòng)范圍也很大,一天能走約129千米。
然而,金剛生活在骷髏島上,在狹小的島嶼上,是不可能找到這么多食物的。所以,為了適應(yīng)環(huán)境,大型動(dòng)物會(huì)在島嶼上變得更小。如猛犸象到了地中海各島嶼,最終進(jìn)化成了矮猛犸象。如果金剛真的存在的話,它也只會(huì)變得更小、更矮,甚至比今天的大猩猩還小。
最大動(dòng)物能長(zhǎng)多大?
雖然進(jìn)化成巨無(wú)霸動(dòng)物是不可能的,因?yàn)闀?huì)面臨許多問(wèn)題,但動(dòng)物體型變大也有一些生存優(yōu)勢(shì),比如小動(dòng)物更容易被天敵吃掉,而大動(dòng)物則能更好地保護(hù)自己。體型變大,也意味著動(dòng)物們可以獲得更多的食物。典型的例子是長(zhǎng)頸鹿,它的高度使其能夠得著更多鮮美樹(shù)葉,沒(méi)有其他動(dòng)物與它競(jìng)爭(zhēng)。同樣,藍(lán)鯨憑借著它的“血口大盆”,一次能吞掉大量的磷蝦。
既然動(dòng)物變大也是有生存優(yōu)勢(shì)的,那么,世界上最大的動(dòng)物能長(zhǎng)多大呢?
今天我們生活在一個(gè)由哺乳動(dòng)物主宰的時(shí)代,為了保持體溫, 在新陳代謝方面,比起冷血的爬行動(dòng)物,溫血哺乳動(dòng)物得花費(fèi)大約10倍的能量,顯然,哺乳動(dòng)物不能用這些能量增加其體型。因此我們今天知道的最大的陸地哺乳動(dòng)物,大小大概只會(huì)有有史以來(lái)最大的爬行動(dòng)物的十分之一。
不過(guò),即便最大的爬行動(dòng)物能達(dá)到80噸,但它也沒(méi)法長(zhǎng)得更大??茖W(xué)家們計(jì)算出,一般,陸地動(dòng)物最重不會(huì)超過(guò)100噸。然而,海洋哺乳動(dòng)物卻能打破魔咒。如果金剛真能存在,那么最有可能是藍(lán)鯨這樣生活在海洋中的動(dòng)物。藍(lán)鯨是地球上現(xiàn)存體型最大的動(dòng)物,長(zhǎng)超過(guò)33米,重量比金剛還重,重達(dá)200噸以上。理論上說(shuō),科學(xué)家們相信藍(lán)鯨還可以長(zhǎng)得更大。這是因?yàn)樵谒?,情況略為改變。水的浮力能幫助動(dòng)物們支撐它們的身體重量,減輕肌肉和骨骼承受的壓力。不過(guò),由于食物來(lái)源的限制,藍(lán)鯨也不會(huì)無(wú)限制地變大。
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