王朝百科
分享
 
 
 

尺寸效应

王朝百科·作者佚名  2009-11-26  
宽屏版  字体: |||超大  

尺寸效应

英文名称:Size Effect

“一尺之棰,日取其半,万世不竭。”是中国古代战国时期的智者公孙龙说的一个命题。意思是说一尺长的木棍,每天砍掉一半,这样砍下去,永远也砍不完。这反映了古人认为事物无限可分的大胆猜想。

那么现代科技对这一命题是如何理解的呢?自从原子、分子概念确立后,人们已经认识到,当物质分割到比原子、分子(1埃)还小时,物质的性质就会发生改变,或者说变成了新的物质。

在作电解水实验的时候,电流可以帮助我们把水分子分成氢和氧。可见虽然我们还可以继续分割下去,但分割的对象已经发生改变,就好比是我们把一条蚯蚓一分两半后,分别生出的不是两只蚯蚓而是两只蝴蝶一样。

当引入纳米概念后,我们发现实际上物质在分到纳米尺度(10埃,即相当于10个原子的长度)的时候就已经发生了种种变化,当然这个时候物质的种类还是保持不变的。

熔点变化:纳米金颗粒的熔点为330摄氏度,比普通金的要低700度,而纳米银粉的熔点仅为100度左右,和水的沸点差不多了。

颜色变化:如金属纳米材料的颜色会变成了黑色。

导电性变化:金属纳米材料会变为绝缘体。

这些奇特现象的发生,就好比我们把一段枯木棍一分为二后,每一段短木棍变成了发芽的树枝。

看来,仅仅改变物体的尺寸形状,也可以改变物体物性,这确实与我们在宏观世界里获得的经验是矛盾的。

在理解尺寸效应的时候,最经常被人们提起的是在生物学中的例子。一只昆虫如蝗虫,身长大概是10个厘米,它有6只腿,每只腿大概只有两三毫米粗,但蝗虫一跃可能会有一米高,几米远,从好几米的高度落下来,也不会伤害它。

这是一个什么概念呢?假设我们人类是蝗虫的话,这意味着我们的腿只有手指头那么粗,但我们可以跳10米高(人类的跳高世界记录只有2米5左右),50米远,那样百米大战将变成了运动员的跳远比赛。我们还可以从随便哪幢摩天大楼上一跃而下,而毫发不损,电梯公司真可以倒闭了。

情况当然不是如此,事实上我们每个成年人的大腿都有几十厘米粗,只能跳一米高,几米远,要是从四、五米的高度落下来,就得受伤。而比我们体形更加庞大的动物在这方面,显得更加没有天赋。大象的腿粗的象故宫大殿里的柱子,但没有人见大象“跳”过,实际上大象的四条腿中总有两条是落在地上的。要是我们把大象从两层楼的高度上扔下来,动物园一定会告我们谋杀的。

这也能解释为什么历史上的庞然大物恐龙会绝迹。生物身体的尺寸越大,越不灵活,也越容易受伤,所以在环境变化,灾难来临时,体形大的生物就不易生存。

生物为什么会有这种尺寸效应呢?从化学和力学的角度看,生物都是由碳水化合物,体液等构成。建造的材料相同,所以不同生物的密度、强度、体力也是相同的。

随着生物体尺寸的增大。体重与体积成正比,所以体重的增加是以三次幂的速度增加的。支撑体重及运动的能力是与腿的受力面积成正比的,所以是以二次幂的速度增加的。可见生物支撑体重及运动能力的增强,比体重增加的要慢。这种情况下,只有再增加受力面积,即再增加腿的尺寸才可以抵消体重的更快增加。

生物 整体尺寸 支撑腿的尺寸

大象 4米 0.5米

人 2米 20厘米

蝗虫 10厘米 2-3毫米

蚊蚋 <1厘米 0.1毫米

在地球上,如果我们把人类的尺寸看作是最佳生命尺寸的话,那么在质量小于地球的行星上,最佳生命尺寸应比地球上的大。但过小的行星则其大小可能无法维持一个生物圈,因此仅考虑尺寸效应对生物的影响,我们也可推测能够进化出智慧生命的行星,其大小应当受一定限制。

 
 
免责声明:本文为网络用户发布,其观点仅代表作者个人观点,与本站无关,本站仅提供信息存储服务。文中陈述内容未经本站证实,其真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。
如何用java替换看不见的字符比如零宽空格&#8203;十六进制U+200B
 干货   2023-09-10
网页字号不能单数吗,网页字体大小为什么一般都是偶数
 干货   2023-09-06
java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 4096
 干货   2023-09-06
Noto Sans CJK SC字体下载地址
 干货   2023-08-30
window.navigator和navigator的区别是什么?
 干货   2023-08-23
js获取referer、useragent、浏览器语言
 干货   2023-08-23
oscache遇到404时会不会缓存?
 干货   2023-08-23
linux下用rm -rf *删除大量文件太慢怎么解决?
 干货   2023-08-08
刀郎新歌破世界纪录!
 娱乐   2023-08-01
js实现放大缩小页面
 干货   2023-07-31
生成式人工智能服务管理暂行办法
 百态   2023-07-31
英语学习:过去完成时The Past Perfect Tense举例说明
 干货   2023-07-31
Mysql常用sql命令语句整理
 干货   2023-07-30
科学家复活了46000年前的虫子
 探索   2023-07-29
英语学习:过去进行时The Past Continuous Tense举例说明
 干货   2023-07-28
meta name="applicable-device"告知页面适合哪种终端设备:PC端、移动端还是自适应
 干货   2023-07-28
只用css如何实现打字机特效?
 百态   2023-07-15
css怎么实现上下滚动
 干货   2023-06-28
canvas怎么画一个三角形?
 干货   2023-06-28
canvas怎么画一个椭圆形?
 干货   2023-06-28
canvas怎么画一个圆形?
 干货   2023-06-28
canvas怎么画一个正方形?
 干货   2023-06-28
中国河南省郑州市金水区蜘蛛爬虫ip大全
 干货   2023-06-22
javascript简易动态时间代码
 干货   2023-06-20
感谢员工的付出和激励的话怎么说?
 干货   2023-06-18
 
>>返回首页<<
 
 
静静地坐在废墟上,四周的荒凉一望无际,忽然觉得,凄凉也很美
© 2005- 王朝网络 版权所有