為什麼體積小的動物越敏捷,體積越大的動物越笨拙,同理機械設備等。?

物理,仿生學,生物


舉個簡單的例子,假設你被「等比放大」到你身高的 2 倍那麼大,那麼:

你某個部位的截面積變為原來的 4 倍;

你的體積變為原來的 8 倍;

你的重量變為原來的 8 倍(密度沒變)。

於是,當你身高變為原來的 2 倍,單位面積上受到的重力也變為原來的 2 倍( 8 / 4 )。

但是材料本身的強度並沒有變(骨頭和肌肉還是原來的配方,原來的味道),於是維持原來的體型是不可行的,必須要加厚。也就是為什麼一般越大的動物體型越胖(很多昆蟲的腿可以比頭髮絲還細,但那個模型要等比放大到人這麼大一碰就得斷)

如果直接把你放達到奧特曼的比例的話你的骨頭直接會被自己的體重壓碎的,對奧特曼怪獸這些笑笑就好。

把重力換成角速度產生的向心力也是一樣,等比放大後再等角速度旋轉你的骨頭也會被扯碎的。身體完整性重要還是靈活性重要?

如果把你「等比縮小」到螞蟻那麼大你一樣可以舉起你自身幾倍重的東西,跳到你幾倍身高那麼遠。看到說什麼昆蟲是運動健將的小學課本一樣可以笑笑就好。

生命的大小目前就是這個上限(由材料決定),越大運動速度(相對)越慢,這就只是基本的物理學規律而已。

不只是生命,非生命也是一樣,奧特曼那麼大的人型機器人也是做不出來的。在基本粒子尺度不變的情況下,根本就不存在所謂的「等比放大」。

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關於不存在「等比放大」這回事,看看鈾的臨界體積就知道了。好好的一塊鈾,為什麼再加一點點就會爆炸呢?如果有人能做出兩倍於臨界體積的鈾塊,歡迎來點沒有幫助。


因為體積越大重量越大,運動所需要用來支撐的能量就要越足啊。

我覺得不是體積本身的緣故(體積大無非就是等比例放大嘛。。。),而是生物以及能量轉化機理(效率有上限)決定了無法支撐特別大的生物存活,體積大的動物自然難以同小體積生物的敏捷程度相比了。

機械設備也是被動力設備限制住了。


隨著身高的增長,體重是以三次比例增大的。也就是身形大的動物體重對體型的比例要遠大過身形小的動物。

而肌肉做功能力是一定的。要克服大體重所帶來的慣性,小體型的動物更有優勢。

非專業,個人理解。


小魚問大魚:大魚大魚你平常喜歡吃什麼丫。 大魚說:我喜歡吃說話慢的小魚。 然後小魚說:喔 醬紫 造了!

所以,體態小還慢的動物都被吃掉了。

所以,物理規律是一方面,生存競爭是另一個方面。

毛毛蟲表示不服!


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