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        外星生物有多大?

        2022-04-29 00:44:03魏然
        科幻世界·少年版 2022年9期
        關(guān)鍵詞:外星表面張力星球

        名師簡介:

        魏然,九三學(xué)社社員,本碩畢業(yè)于北京大學(xué),擁有多學(xué)科領(lǐng)域?qū)W位計(jì)22個(gè)。自2014年起,于北大附中高中部開設(shè)科幻文學(xué)概論、科幻影視概論等科幻系列課程。其中科幻文學(xué)概論是大陸地區(qū)公立高中正式開設(shè)的首門科幻文學(xué)通識課程,該課程設(shè)計(jì)及教學(xué)實(shí)踐的相關(guān)成果曾獲北京市基礎(chǔ)教育科學(xué)研究優(yōu)秀論文一等獎(jiǎng)。曾擔(dān)任中國科普作家協(xié)會科普科幻教育講師團(tuán)成員、科普科幻青年之星計(jì)劃評委,全球華語科幻星云獎(jiǎng)(大眾)評委,北京高??苹弥R競賽命題人,有多篇作品發(fā)表于《科幻應(yīng)該這樣教》《中國教師報(bào)》《科普時(shí)報(bào)》《深圳商報(bào)》等。

        雖然外星生物的樣子可能超乎想象,但它的大小卻在人類的掌握之中。

        迄今為止,地球是宇宙中唯一一顆我們已知的擁有生命的星球。于是地球生物也就成了推斷外星生物特征的僅有參照。

        那么,外星生物的大小是不是也在這個(gè)范圍內(nèi)呢?超出這個(gè)范圍的生物,特別是像人類這樣的智慧生物,是可能存在的嗎?

        對于生活在地表的生物,星球的重力是制約其大小的重要因素。陸地上的生物由自身結(jié)構(gòu)作為支撐,才不至于癱成一塊餅。要想結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,就需要更強(qiáng)壯的身體,而這意味著更大的身體體積與重量。理論上,重量增長要比結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的增長更快,這就導(dǎo)致隨著生物變大變重,支撐自己就越來越困難,最終體積和質(zhì)量過大的生物將被自己壓垮。

        當(dāng)然,如果星球重力小一點(diǎn),對支撐結(jié)構(gòu)的要求就會變小,于是體積更大的生物就誕生了。但星球的重力并不會無限減小,不然就無法留住一個(gè)足夠濃密的大氣層了。而沒有大氣,生物無論大小,就都沒法在星球表面生存。對于植物來說,重力還限制了水分向上輸送的高度,這就額外設(shè)置了它的大小上限。于是,在存在重力的前提下,陸地生物的體積是存在上限的。

        如果生活在水里,因?yàn)楸桓×Φ窒袅艘徊糠?,重力的影響就會變小,那么生物是不是就能肆意生長呢?的確,就像藍(lán)鯨比大象大很多一樣,水生生物的體積上限確實(shí)更高,但也并不是無限的,因?yàn)樗鼈兪苤朴诘诙€(gè)條件——散熱。我們知道,計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備在工作時(shí)會產(chǎn)生大量廢熱,與此類似,生物不論陸生還是水生,在活動時(shí)都會產(chǎn)生許多熱量。比如,人在運(yùn)動時(shí)會出汗,就是因?yàn)楣趋兰≡谶\(yùn)動的同時(shí)還產(chǎn)生了大量的副產(chǎn)品——熱能,這就需要通過汗液蒸發(fā)來幫助散熱。即便在靜止?fàn)顟B(tài)下,生物細(xì)胞要分裂,DNA要復(fù)制,體液要循環(huán)……這一切都需要消耗能量,也會排出“廢熱”。因此,當(dāng)生物體積太大的時(shí)候,“廢熱”將難以及時(shí)排出,最終聚集在體內(nèi),將生物自己“煮熟”。于是,在考慮散熱的情況下,水生生物的體積有了上限,陸生生物的體積則又多了一道上限。

        看來,考慮到重力和散熱兩個(gè)條件,外星生物的體積也不能太大。

        那么,外星生物會有多小呢?

        水具有一種令水滴自身趨于球形的力量,被稱為表面張力,荷葉上滾動的露珠就是很好的例子。表面張力很微小,一般很難引人注意,但對于體積小、力量弱的生物來說,表面張力的影響就很大了。比水滴更小的生物,可能會因?yàn)楸砻鎻埩Ρ磺艚谒沃?,無法逃離。因此,考慮到液體的表面張力,能自主活動的生物并不能太小。

        而若是智慧生物的話,生物大小的范圍就更窄了,這來自神經(jīng)系統(tǒng)的制約。為了發(fā)展出足夠的智力,就需要足夠數(shù)量的神經(jīng)元,這要求智慧生物不能過小。另外,神經(jīng)信號的傳導(dǎo)速度又決定了智慧生物不能太大。神經(jīng)信號傳導(dǎo)的最高速度通常不超過每秒100米。這樣算來,在人的一生中,神經(jīng)信號能在大腦里“環(huán)球旅行”上萬億次——倘若體積變大使得神經(jīng)元的間距加倍,同時(shí)壽命不變,智慧生物一生中能產(chǎn)生的想法就因?yàn)椤?路程”變長而減半了。

        不妨設(shè)想得極端一些:假如存在一個(gè)太陽系那般大的大腦,自宇宙誕生起便開始思考,即便神經(jīng)信號以光速傳導(dǎo),到目前為止,它的“想法”數(shù)量也可能只和一個(gè)普通人的差不多。顯然,這無法支撐起一個(gè)智慧種族的生存。

        可見,外星生物的大小可能會略微超出地球生物的大小范疇,但差別不會太大,且存在嚴(yán)格的限制。至于外星智慧生物,綜合各方面因素,則大致會處于“米”的量級,和人類相仿。由此看來,未來人類與外星生物的第一次邂逅,至少從體積上說,將會是一次平等的對話。

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