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生命的神秘数字是“4”

http://www.sina.com.cn 2003年11月03日15:30 国际先驱导报

  科学家发现,“4”这个数似乎统治了生命界,从最微小的细胞到广阔的亚马逊森林,在自然界中到处都存在着一类简单的数学关系,而这种关系的基础正是物理世界的三维(长、宽、高)再加一个1,也就是数字4。

  在英国出生的美国新墨西哥州圣菲研究所的杰弗里·韦斯特博士日前在新西兰物理年会上向与会者报告了他的这一发现,他说:“4是生命界中一个神奇的数字。”

  韦斯特博士和美国生态学家詹姆斯·布朗以及布赖恩·恩奎斯特等研究了50多种生物学关系,例如身体大小和心跳率的关系,他们发现所有这些关系都涉及一些与“1/4幂”相关的数。这其中大多是些较复杂的数学方程式,普通人很难看懂,但也有一些简单关系可作形象说明。

  韦斯特用简单的数学关系解释:“如果你比你的狗大16倍,你的心率则大概是它的一半。”在生物的平均身体体积和寿命之间也有这种比例关系。大致地说,如果你的身体体积比你的狗大16倍,你的寿命也就是它的2倍。当然,现代医疗技术使人类寿命大大提高了,但是在古代人的平均寿命只有30岁。由于有一些自然法则起作用,决定了人不可能很长寿,这其中最决定性的力量就是“4”。

  把上面两个数学关系结合起来,可以得出结论:以各种哺乳动物的平均寿命计算,所有动物一生中心跳次数会大体相同,不管是狗还是人,老鼠还是大象,心跳次数大约都是15亿次。这是我们无法违背的自然规律。这也就是说,对任一给定身体尺寸来说,都有最大的寿命极限。

  韦斯特指出,不仅哺乳动物是这样,地球上所有种类的生命也都如此:从单细胞细菌吸收能量的速率到亚马逊森林树木的高度,都存在类似“1/4幂”法则。其根本原因是,所有生物都要靠体内输送网络来运送血液、空气和其他养分。而输送网络链条的最后环节,就是毛细管,其大小是一样的;组成生物机体的细胞大小也一样;生物体形越大,其所需的输送网络也要大大增加,这种增长幅度远远超过不同大小生物体积差异的比例,就好像还有一个第四维度一样。

  正是这种维度的增加代表了韦斯特所说的神秘数字“4”。这个“4”实际上是“3+1”:“3”是我们生活在其中的空间的维度,“1”则表示那种复杂性成倍增加。(于波)

声明:《国际先驱导报》授权新浪网独家报道,未经许可,请勿转载。


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