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2013年7月17日 星期三

【進擊的巨人】巨人為何會少女跑? — 生物學發現巨人

巨人系列最後一部曲。。。誘人的巨人跑姿應該也成為此動畫其中一個亮點了。。。本文以生物學的角度和大家探討一下巨人的「難言之隱」。。。
眾所周知,我們正處於一場全新世生物大爆炸之中。在過去的數百年裏,僅人屬(Homo)就增添了大量的新成員,包括尖耳人種(Elf, Homo auriacutus)、低身人種(Dwarf, Homo parvus)、准能人種(Orc, Homo plumbea)、次人種(Goblin, Homo porosus)、有鱗人種(Lizardman, Homo squamea)、超異種(Superhero,  Homo supeiror)等等。在過去的幾年裏,來自11區等地的報告又確認了一個新物種:巨人種 (Titan, Homo titanus)。

雖然對於這個物種的目擊報告很多而且還在快速增加,但迄今為止大多停留在簡單的形態和行為學描述。這份手記將嘗試利用現有資料推斷巨人的生理和社會習性。


體型與代謝
巨人的最顯著形態特徵當然是體型。

討論體型離不開所謂“平方-立方定律”:如果你按比例把一個物體的長度放大到原來的二倍,那麼它的體積和質量變為原來的八倍,可橫截面和表面積只有原來的四倍。橫截面決定支撐能力和肌肉力量,表面積決定散熱能力,它們的增長都跟不上質量的增長速度,單純放大只有悲劇。

對於15米的大號普通巨人而言,它的身高是人類的9倍。如果它是普通血肉之軀,那麼骨骼截面積是人81倍,但體重是729倍,這顯然撐不住;所以要麼強度是9倍,要麼密度是1/9,或者二者綜合。 按照設定,巨人似乎很輕,走的是低密度路線。君不見普通巨人踩地都沒腳印呢。

同樣嚴重的問題是散熱。產熱量按立方增加,散熱能力只能按平方增加,因此一個變大的生物要麼代謝速率降低,要麼變得體溫特別高。看起來巨人在這個問題上走了兩條路。

其一是巨型巨人,它們沒有皮膚,露出筋骨,體溫很高,作戰時間大概只有幾分鐘,而且消失時都伴隨著高溫蒸汽,這似乎說明了什麼問題……很可能是短暫戰鬥後就因為過熱而不得不退場。

現實中很多動物其實都受到散熱能力的制約,無法連續高強度運行。1973年哈佛研究者Taylor等人訓練獵豹踩跑步機,發現獵豹在跑步機上高速運動的時候身體熱量無法有效散發出去,體溫一直在上升,等到3-4分鐘後、體溫從37度上升到41度時,獵豹就會仰面朝天躺在跑步機上說什麼也不肯動了。說起來,另一個著名的戰鬥時間限制好像是……同樣巨大的奧特曼?

另一個例子就是普通巨人,它們動作非常慢,可能是因為代謝速率低。但它們的遲緩還有另一種可能。

反應速度與步態
體型巨大,如果還用正常的步行方式會很有問題。正常步行時,抬起的腳基本依靠重力自由下落。按照落體公式 h = 1/2 gt^2,如果巨人是人身高的9倍,下落時間就要變成3倍。別人邁3步你才1步,轉向和刹車也會變得很麻煩,很容易不小心撞到花花草草。

除了不靈活之外,巨人這樣運動穩定性也不好。前面提到,巨人密度低,但重心高,相對而言很容易因為外力而翻倒。如果一腳踩到了什麼,沒准就是個大馬趴。從這麼高的地方摔下來,傷害相當可觀——就算巨人能自我修復,也很耽誤時間啊。

而解決辦法其實也簡單,開發出新的步態就是了。

動物之間的步態往往有差異,同一種動物也常有多種的步態——比如人類的“走”和“跑”就是。不同步態適應於不同的移動速度和生理條件。對於巨人來說,既然步子大了很不靈活,那麼我邁小碎步就是了嘛。

而小碎步如果速度快一些,就……沒錯,變成了奇行種巨人的少女跑。

注意它的手臂姿態,不是大幅前後晃動、而是幾乎平行地面小幅擺動,雖然穩定效果較差,但能有效降低重心上下起伏程度從而節能。

按照人的生理條件,邁小碎步會降低速度。但巨人不需要太擔心這個問題,因為他身高是9倍,正常一步的跨度也是9倍,就算步子大小變成原來一半也足夠超過人了。這樣穩定性也得到了提升,就算前一腳沒踩穩,也更容易恢復平衡。

再者,小碎步如果邁法得當甚至有利於節能。人類走路效率很低,因為走路過程中要不斷抬升和落下重心,這部分能量幾乎都浪費了;相比之下,更節能的自行車運動時的重心高度就不變。如果巨人的步態合適,能夠保證重心的恒定,那麼前面提到的低代謝率也就不成問題啦。

其實,對於巨人來說,節能遠比你想的要重要。

能量來源
巨人吃人,但不是以人為食的。別的不說,那100年沒人吃的時間它們是怎麼過來?再者設定裏說了,巨人吃掉的大部分人還會“原樣”吐出來。

夜晚巨人的行動力大大降低等諸多證據都暗示,巨人是在靠太陽能存活。但太陽能未免太低效了。假如我們給牛全身披上葉子,這些葉子的光合作用大概只能為牛提供所需能量的4%。我們可以設想一種能將陽光能量完美轉換成生物能的材料,這樣的材料倒是勉強能驅動一頭牛,但是——還記得萬惡的平方-立方定律不?巨人的相對表面積比牛的小多了。
還有,這樣的完美材料一定是純黑色的,所以穿上它的巨人大概是這樣子……咦這個黑色的傢伙看起來好眼熟
其實我個人始終懷疑,之所以100年間都沒有巨人來襲,是因為上次戰爭耗損太大,它們這些年來一直在曬太陽充電,充滿了之後才再次發起全面進攻。

不是說巨人很笨嘛,怎麼會懂得這麼高級的戰術?普通巨人都很笨,但幕後黑手就不好說了哦。

社會性 — 巨人為什麼沒有小丁丁?
一個值得注意的現象是巨人擁有的驚人多態性。光是普通種巨人身高差就在3米-15米不等,又有奇行種、超級巨人、鎧甲巨人、艾倫巨人(霧)、空知英秋巨人(大霧)等種類……再加上普通巨人雖顯示為男性卻沒有外生殖器,我們似乎可以猜測,巨人是一個真社會性群體,不同的形態各自代表了社會中的不同等級。

螞蟻是現實中常見的真社會性物種,它們常常分為工蟻、兵蟻、蟻后和雄蟻等等,不同等級的形態有很明顯的差異;而且較低等級的個體不能繁殖,單獨存在時智力也接近於零。各種因素都和巨人相當接近。真社會性的動物群體中,只有很少一部分個體擁有生殖能力,其它的個體生殖器發育通常都會被抑制。因此,若巨人是真社會性動物,目前已經出現的巨人木有小丁丁也很好解釋了。

一個真社會性的維持,不是靠個體本身的智慧,而是靠個體互動形成的群體。螞蟻依靠觸角等器官來辨別敵友,一旦相關的器官失效就無法再融入社會、完全失去價值。以此而言巨人也應該有一個關鍵的通訊設備——等等,莫非它的頸後肉不是駕駛艙,而是內置自毀按鈕的天線?一旦通訊遭到隔絕,為了避免失控個體造成傷害就啟動自毀而分解消失,這個機制和細胞凋亡原理異曲同工。這樣一來一切就都說得通了!
隨文附送!


http://info.wenweipo.com/index.php?action-viewnews-itemid-62455

【進擊的巨人】人類既然有足夠的冶金水平為什麼不使用遠程武器呢?


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