论体型适中的重要性

不同动物之间最明显的差异是大小的差异，但不知为什么，动物学家对此关注甚少。在我面前的动物学大型教材中，我没有发现任何迹象表明鹰比麻雀大，河马比野兔大，尽管在老鼠和鲸鱼的例子中有一些勉强的承认。但是，很容易证明野兔不可能像河马一样大，鲸鱼也不可能像鲱鱼一样小。对于每种类型的动物，都有一个最合适的大小，大小的巨大变化必然会带来形状的变化。

让我们考虑最明显的例子，想象一个六十英尺高的巨人——大约是《天路历程》插图中巨人教皇和巨人异教徒的高度。这些怪物不仅比基督高十倍，而且宽度和厚度也比基督大十倍，因此它们的总重量是基督的千倍，大约八十到九十吨。不幸的是，它们的骨骼的横截面积仅是基督的百倍，因此每平方英寸的巨人骨骼必须承受十倍于每平方英寸的人骨所承受的重量。由于人类的股骨在承受约十倍于人体重量时会断裂，教皇和异教徒每走一步都会折断他们的股骨。这可能是为什么他们在我记忆中的图片中坐在那里。然而，这减少了我们对基督和巨人杀手杰克的尊重。

转到动物学，假设一只羚羊，一种长着长而细腿的优雅小生物，要变大，它将会折断骨头，除非它做两件事之一。它可以使腿变短变粗，如犀牛一样，这样每磅重量仍然有相同的骨骼面积来支撑它。或者它可以压缩身体并将腿伸展开来以获得稳定性，如长颈鹿一样。我提到这两种野兽，因为它们碰巧属于与羚羊相同的目，并且在机械上都非常成功，都是非常快的奔跑者。

重力，对于基督来说只是一个小麻烦，对于教皇、异教徒和绝望来说却是一个恐怖。对于老鼠和任何较小的动物来说，它几乎没有危险。你可以把一只老鼠从一千码的矿井中掉下去；当它到达底部时，它会受到轻微的冲击，然后可以走开，只要地面比较软。老鼠会被杀死，人会被摔断，马会溅起水花。因为空气对运动的阻力与移动物体的表面积成正比。将动物的长度、宽度和高度每个都除以十；它的重量将减少到千分之一，但它的表面积只减少到百分之一。因此，对于小动物来说，下落的阻力相对于驱动力来说是十倍。

因此，昆虫不怕重力；它可以无危险地下落，并且可以轻松地附着在天花板上。它可以采用像“长腿虫”一样优雅而奇幻的支撑形式。但是，有一种力量对昆虫来说和重力对哺乳动物一样可怕。这就是表面张力。一个从浴缸里出来的人会带着一层厚度约为五十分之一英寸的水膜。这大约有一磅重。一个湿鼠必须携带着它自己的体重的水。一个湿蝇必须抬起多倍于它自己的体重，正如每个人都知道的，一个被水或任何其他液体弄湿的蝇处于非常危险的境地。一个去喝水的昆虫和一个在悬崖上寻找食物的人一样处于极大的危险之中。如果它一旦掉入水的表面张力之中——即被弄湿——它很可能会一直保持这种状态，直到它溺水。少数昆虫，如水甲虫，设法让自己不被弄湿；大多数昆虫通过长长的口器保持远离它们的饮料。

当然，高大的陆生动物有其他困难。它们必须将血液泵送到比人类更高的高度，因此需要更大的血压和更坚韧的血管。很多人死于血管破裂，尤其是在大脑中，这种危险对于大象或长颈鹿来说可能更大。但是所有动物都因为以下原因在大小上遇到困难。一个典型的小动物，例如一个微观蠕虫或轮虫，有一层光滑的皮肤，所有它需要的氧气都可以通过渗透进去，一个直的肠道，表面积足以吸收它的食物，还有一个单独的肾脏。将其尺寸在每个方向上增加十倍，它的重量将增加一千倍，因此，如果它要像其微型对应物一样高效地使用其肌肉，它每天需要一千倍的食物和氧气，并且会排泄一千倍的废物。

现在，如果它的形状没有改变，它的表面积只会增加一百倍，每分钟每平方毫米的皮肤必须进入十倍的氧气，每平方毫米的肠道必须进入十倍的食物。当它们达到吸收能力的极限时，它们的表面积必须通过某些特殊的装置来增加。例如，皮肤的一部分可能被拉出成簇来制造鳃，或者被推入制造肺，从而使氧气吸收表面积与动物的体积成比例增加。例如，一个人有百平方码的肺。同样，肠道不再光滑和笔直，而是变得盘曲并发展出绒毛状的表面，其他器官也变得更加复杂。高等动物之所以比低等动物大，不是因为它们更复杂。它们更复杂是因为它们更大。植物也是如此。最简单的植物，如在死水中或树皮上生长的绿藻，只是圆形的细胞。高等植物通过长出叶子和根来增加表面积。比较解剖学在很大程度上是增加表面积与体积成比例的斗争的故事。增加表面积的一些方法在某种程度上是有用的，但不适合广泛应用。例如，虽然脊椎动物通过血液从鳃或肺部将氧气输送到身体的各个部位，但昆虫通过开口在多个点的微小盲管——气管直接将空气输送到身体的各个部位。现在，尽管它们通过呼吸运动可以更新气管系统外部的空气，但氧气必须通过扩散进入气管的更细的分支。气体可以轻松地通过非常小的距离，通常不超过气体分子之间碰撞的平均距离的几倍。但是，当需要进行如此遥远的旅程——从分子的角度来看——如四分之一英寸时，过程变得缓慢。因此，昆虫身体中距空气四分之一英寸以外的部分将始终缺氧。因此，几乎没有昆虫的厚度超过半英寸。陆生蟹采用与昆虫相同的总体计划，但要笨拙得多。然而，像我们一样，它们在血液中携带氧气，因此能够长得比任何昆虫都大。如果昆虫想出了一种将空气驱动到组织中的方法，而不是让它渗入，它们可能会像龙虾一样大，尽管其他因素会阻止它们长得像人类一样大。

飞行也存在相同的困难。这是航空学的一个基本原理，即保持飞机在空中的最低速度与飞机的长度成正比。 如果其线性尺寸增加四倍，它必须以两倍的速度飞行。现在，达到最低速度所需的功率比机器的重量增加得更快。因此，较大的飞机重量是较小飞机的六十四倍，需要一百二十八倍的马力来保持飞行。将同样的原理应用于鸟类，我们发现它们的大小很快就会达到极限。一个天使，其肌肉的力量与鹰或鸽子相比，重量相等，需要一个大约四英尺宽的胸部来容纳其翅膀工作所需的肌肉，而为了节省重量，其腿将不得不缩小到几乎没有。实际上，一只大鸟，如鹰或老鹰，通常不会通过扇动翅膀来保持飞行。它通常可以看到在空中滑翔，即在上升的空气柱上保持平衡。即使滑翔也会随着大小的增加而变得越来越困难。如果情况不是这样，鹰可能会像老虎一样大，对人类来说和敌对的飞机一样可怕。

与飞行一样，存在相同的困难。航空学的一个基本原理是，保持飞机在空中的最低速度与其长度的平方根成正比。如果其线性尺寸增加四倍，则必须飞行两倍的速度。然而，达到最低速度所需的功率比机器的重量增加得更快。因此，体重是小型飞机的64倍的大型飞机需要128倍的马力来保持飞行。将同样的原理应用于鸟类，我们发现它们的大小很快就会达到极限。一个天使，其肌肉的力量与鹰或鸽子相比，重量单位相同，需要一个大约四英尺宽的胸部来容纳其翅膀工作的肌肉，而为了节省重量，其腿将不得不缩小到几乎没有。实际上，一只大鸟，如鹰或老鹰，通常不会通过扇动翅膀来保持在空中。它通常可以看到在滑翔，即说它是平衡在一列上升的空气柱上。即使滑翔，也会随着大小的增加而变得越来越困难。如果情况不是这样，鹰可能会像老虎一样大，对人类来说和敌对的飞机一样可怕。

但是，是时候我们转到大小的一些优势。最明显的优势之一是，它使我们能够保持温暖。所有温血动物在休息时都会从单位皮肤面积上失去相同的热量，这需要一个与其表面积成正比而不是与其重量成正比的食物供应。5000只老鼠的重量相当于一个人。它们的总表面积和食物或氧气消耗量约是人体的17倍。事实上，一只老鼠每天会吃掉它自己体重的四分之一，这主要用于保持它的体温。同样，小动物无法在寒冷的国家生存。在北极地区，没有爬行动物或两栖动物，也没有小型哺乳动物。斯匹次卑尔根群岛最小的哺乳动物是狐狸。小鸟会在冬天飞走，而昆虫会死亡，尽管它们的卵可以在六个月或更长时间内抵御霜冻。最成功的哺乳动物是熊、海豹和海象。

同样，眼睛在达到一定大小之前是一个相当低效的器官。人眼的后部投射出外界世界的图像，相当于相机的胶片，由“杆细胞和锥细胞”组成，其直径仅略大于平均光波的长度。每只眼睛有大约500,000个，两个物体要被区分，其图像必须落在单独的杆细胞或锥细胞上。很明显，如果杆细胞和锥细胞更大但更少，我们会看到的不那么清晰。如果它们的宽度增加一倍，两个点在给定距离下必须相距两倍才能被区分。但是，如果它们的大小减小并且数量增加，我们不会看到更好。因为不可能形成比光波长度更小的清晰图像。因此，老鼠的眼睛不是人类眼睛的缩小模型。它的杆细胞和锥细胞与我们的相比并没有小很多，因此数量也远远少于我们的。老鼠在六英尺远的地方无法区分一个人的面孔。为了使它们有任何用处，小动物的眼睛必须相对于其身体来说比我们的眼睛大得多。另一方面，大型动物只需要相对较小的眼睛，鲸鱼和大象的眼睛与我们的相比几乎没有什么不同。由于某些更深奥的原因，大脑也遵循同样的原理。如果我们比较一组非常相似的动物，如猫、猎豹、豹子和老虎的脑重，我们会发现随着身体重量的四倍增加，脑重量仅增加一倍。具有相对较大骨骼的较大动物可以在脑、眼睛和某些其他器官上节省重量。

这些只是几个表明每种动物都有一个最佳大小的考虑因素。然而，尽管伽利略在300多年前证明了相反的观点，人们仍然相信，如果跳蚤像人一样大，它就可以跳到1000英尺的高度。事实上，动物可以跳到的高度与其大小几乎无关。跳蚤可以跳两英尺，人可以跳五英尺。跳到一定高度，忽略空气阻力，需要消耗与跳跃者重量成正比的能量。但是，如果跳跃肌肉占动物体重的固定比例，肌肉每盎司产生的能量与大小无关，假设小动物可以快速产生能量。事实上，昆虫的肌肉虽然可以比我们的肌肉收缩得更快，但似乎效率较低；否则，跳蚤或草蛉可以跳到六英尺的高度。

就像每种动物都有一个最佳大小一样，每个人类机构也是如此。在希腊式民主中，所有公民都可以聆听一系列演讲者并直接对立法问题投票。因此，他们的哲学家认为，小城市是最大的民主国家。英国人发明的代表政府使民主国家成为可能，这种可能性首先在美国实现，后来在其他地方实现。随着广播的发展，每个公民都可以聆听代表演讲者的政治观点，未来可能会看到国家回归到希腊式民主。即使是全民公决也只有在日报制度下才成为可能。

对于生物学家来说，社会主义的问题主要是大小的问题。极端的社会主义者希望像经营单一的商业企业一样经营每个国家。我不认为亨利·福特会在经营安道尔或卢森堡的社会主义基础上遇到太多困难。他已经在他的工资单上雇佣了比他们的人口更多的人。可以想象，如果我们能找到更多的福特这样的人，一个由他们组成的辛迪加可能会让比利时有限公司或丹麦公司盈利。但是，虽然某些行业的国有化在最大的国家中是一个明显的可能性，我发现完全社会化的英国帝国或美国不比大象翻跟头或河马跳过篱笆更容易想象。