为什么生物没有演变出螺旋桨?

 2023-09-25 10:14:37 西瓜影视

明明是很科学的问题,为什么觉得人家问的搞笑。

讨论可能性而已。“人为什么没有腮?”另一个平行世界很可能就有腮啊。换句话说,另一个平行世界鸟或者鱼类似的生物也可能有智能啊。

ATP合成酶的结构是自然界存在轮子结构的一个证明。但事实是宏观下我们的确没有这种结构。随便猜一下原因:

1. 螺旋桨和轮子需要两个分离的部分。最大的可能是两种结构合适的生物在特定契机下遇到一起共同进化,但这种概率相比一种生物单独适应环境的概率,可能会小很多?

2. 没有合适的动力。ATP合成酶是靠质子浓度差驱动旋转,电机靠电磁场,如果宏观尺度产生轮子我猜会不会在海洋里或是硅基生物进化而来……想象一个海洋中的单细胞动物A,遇到另一个长得像轮子的动物B,两者共同进化,A捕食消化,B吸收营养,靠质膜内外势能差产生动力旋转给A提供动力。

所以也不是完全没可能?

生物有没有可能进化出螺旋桨,个人看法是很不可能。

我们来当回物种设计师。

首先是动力问题,怎样的肌肉和骨骼构造才能驱动螺旋桨。肌肉不可能无限伸展或收缩,唯一的可能就是两组肌肉高速的轮流传动。

先讨论空中的情况。

提供动力的肌肉不可能附着在轴上,肌肉对轴摩擦力是是有限的,增加肌肉挤压力度耗能太高,因为同时还得保持高速。

两种解决方案;

1、把该物种的体型设置成非常小,这样所需的上升力就会很小。

2、不用摩擦力,而用类似齿轮的结构传动。

先讨论在空中的情况。

方案2中传动力度得到保证,但存在机械磨损和能耗问题。比如该物种体型类似老鼠,要得到足够的上升力起飞,必须同时保持肌肉收缩力度和肌肉收缩速度,只有轴周围一圈的肌肉提供动力,这样做的难度不亚于人类仅凭手腕力量高速转动石磨。

所以无论是摩擦力传动还是齿轮传动,这东西体型一定要设置得非常小。 我们叫它直升虫。

水中的情况。

用螺旋装置在水中移动比在空中简单很多。水有浮力,可以把螺旋装置放在尾部或头部,移动时调整姿势就能上浮或下潜。

比起空中,在水里移动的话,螺旋装置高速运转不是必须的,移动消耗的能量更少。我们可以把物种体型设置得比较大。

然后问题来了。要实现用螺旋装置移动,物种本体与螺旋桨之间是没有物质交换的。空中的我们可以假定它是一种小型昆虫,通过完全变态获得螺旋装置。而水里的话,不是昆虫,不能变态,本体一天天长大,螺旋桨还是出生时的状态。我们可以把它设置成:

1、体型到死长不大。我们叫它直升鱼。

2、能像昆虫一样发生变态。还是存在没有物质交换的问题,本体无法提供养分,一旦螺旋桨发生损坏,不能修复,这东西就没法活了。

然后我们可以假设两个物种:一个本体,一个螺旋桨。跟宇宙空间站和航天飞机一样,它们有合体的机制。假设本体和螺旋桨这两个物种把卵产在同一地点,保证一出生就能合体。我们叫它合体兽。

看起来可行的物种有直升虫、直升鱼和合体兽。假设它们都存在过。

直升虫与普通昆虫相比,是没有优势的。螺旋虫翼比普通虫翼飞得慢。一旦环境某方面发生改变,飞到慢的就会被淘汰。

直升鱼的特点是移动路线很稳定,但速度不快(水中阻力大),然而直升鱼的体型也很小,水里又比陆地上险恶,不用环境改变,自身也会灭绝。

而合体兽的弱点太多了。一只本体找食物三张嘴吃,光这一点就有理由被淘汰。

达尔文理论认为:进化过程是——基因突变,然后自然选择。

而这个理论认为基因突变是没有方向的。

所以,能适应环境的方案有很多,螺旋桨是其中一种,只是恰好其它的方案突变出来,并且被自然选择了。

生物的骨骼和肌肉只能做往复运动,不能沿一个方向无休止运动,那样需要传动齿轮,只有机械才能实现,这就是人的智慧和动物的区别。

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