不可能的小人国

    电视台曾播放过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八年回来，没人相信他的奇遇，将他投入疯人院，幸而他的儿子在听证会上出示了他从小儿国带回来的微型羊羔，证明他的确去过小人国，他才被释放回家。

    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1/12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？

    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。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1/12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上，而是在散热上。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1/12，则身体体积以及身体产生的热量减少到1/1728，但是身体表面积仅仅减少到1/144。因此，小人的身体散热速度要比我们快得多（是我们的12倍），小人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，成年体重平均为1.8克，体长约4.5厘米。但这是一种相当成功的小动物，其分布范围很广，在亚、非、欧洲许多国家（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，只能是增加体热的产生，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两倍的食物，而且都是营养丰富的动物性食物（昆虫、蜘蛛等）。作为对照，一头大象每天要吃300千克食物，听上去似乎很惊人，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摄氏度）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倍、67倍和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，能使细胞产热提高四倍。

    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分量则是其三倍。

    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的对象。事实上，真理往往在怀疑者的手中，它们有时比文艺作品的幻想更为奇妙。</p>

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