如果人类缩小上百倍，身体构造是否会发生改变？能否像昆虫那样从几百倍于自己身高的高处落下而不摔死吗？ 第1页

如果人的身高（长度）缩小上100倍，就会发生很多奇妙的变化。大部分变化都和一个基本原理有关：

1. 面积和长度的平方成正比。这个面积包括和人体的表面积，肺部和消化道的表面积等等。

2. 体积和长度的立方成正比。假设人体密度不变的话，人的质量也和长度的立方成正比。

比较起来，体积和质量比面积缩小得快很多。

为了方便计算，我们假设原来身高1.7米的人缩小到1/170，变成身高1厘米。那么他的身体表面积缩小到1/28900，而体积和体重缩小到原来的1/4913000。如果他的体重原来是60公斤，现在他的体重就只有0.012克了。现在，这个人的身高和体重都和一只蚂蚁相差无几。

我们还是从问题开始分析吧。首先，这样的人确实可以从高处落下而安然无恙。

物体在重力作用下作自由落体时，速度会不断增加。同时空气阻力也会随着速度增加而上升。当重力和空气阻力相等时，物体的速度就不会再增加了。这时，物体达到了它的最大速度（终端速度，terminal velocity）。

对于一个缩小的人来说，他的终端速度要小得多。这是因为，重力和质量成正比，而空气阻力和表面积（水平方向横截面积）成正比。由于质量比表面积相对缩小得多，所以一个更小的速度就能让重力和空气阻力达到平衡。也就是说，终端速度也减小了。

在落地的一瞬间，人体受到的伤害主要来自速度带来的动能：。这个能量和人体的速度平方以及身体质量成正比，两个因素的乘积进一步大大减小了碰撞瞬间的伤害。所以，对于一个小质量的人或昆虫来说，落地时受到的伤害是微乎其微的。以上的分析也就是蚂蚁可以从高处落下而毫发无损的秘诀。一个被缩小上百倍的人同样可以做到这一点。

和这个问题相关的一个话题是：缩小上百倍的人是否能拥有昆虫的力量和速度？是否能举起体重几十倍的重量，跳过身高几十倍的距离？答案仍然是肯定的。

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原因无他，肌肉的力量是和横截面积成正比的。在身高降低到1/170的条件下，肌肉的力量下降到了原来的1/28900，而自己的体重下降到了原来的1/4913000。那么，如果这个人原来可以举起自己体重一半的重量，他现在就能举起85倍体重的重量了。同样，他现在一跃跳上三四层楼（按比例缩小的楼）应该也是毫无问题的。

相对他的体型来说，他的奔跑速度也是惊人的。首先，他迈步的频率也比原来大大增加了。动物移动肢体的频率和肢体长度的平方根成反比。这就是为什么我们常常觉得大型动物动作迟缓，而昆虫动作敏捷的原因。所以，这个缩小的人能以原来的13倍的频率迈动双腿奔跑。同时，在相对强大的力量支持下，他的每一步都比原来大得多。这样，他的奔跑速度至少能达到原来速度的20倍（相对于自己的身高）。

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不单如此，他还可以施展绝顶轻功，在水面上闲庭信步。由于水的表面张力和接触的长度（半径）成正比，即下降到原来的1/170，而他的体重却下降到了原来的1/4913000。也就是说，表面张力相对体重提高了28900倍。不过，为了安全起见，他需要趴在水上，以获得最大的接触长度。如果他试图站起来，一不小心，戳破水面，那将是一场灾难。对于这个缩小的人来说，水会变得十分粘稠，就算对于一个精于水性的人来说，要想游回岸边也难于登天了。

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如果这种缩小方式发生在细胞层面的话，那么人感受世界的方式也会受到影响。比如，视网膜上的感光细胞也相应的缩小了，这意味着更高的分辨率，相当于170倍的显微镜。要看到细菌的可能性不大，但是从一碗脏水中看到八万四千个虫子应该不难。

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不过，如果他要和一个正常大小的人说话就有些困难了。人说话的声音频率和声带的长度成反比。也就是说，他的声音频率提高了170倍。普通人的声音频率是80-250赫兹，而缩小的人频率就变成了14K-43K赫兹。普通人耳朵能够听到的声音频率范围在20-20K赫兹，所以在普通人耳中，缩小的人的声音非常高，多数是超声波，无法分辨出有意义的信息。

当然，缩小的人之间的对话就没有这个问题了。

对于整个人类文明而言，把人体缩小是解决人口问题的一个好办法。每个人需要的空间和资源都大大降低了，也许一个地球就能够支持人类文明到天荒地老。

看到这里，你也许会认为，如果能够做到把人体缩小，我们将会得到一个美丽新世界。然而，这样做需要付出的代价也许是我们无法承受的。

人体通过身体表面散失热量的速度和身体表面积成正比。相对于身体质量，身体表面积增大了，这意味着身体会以更快的速度失去热量。为了保持体温，人体必需大大提高新陈代谢的速度。同时，根据前面的分析，为了支持更大的力量和速度，人体也需要更大的能量来源。所以，这不但要求人体的新陈代谢能够提供足够的足够的能量，也要求每天摄入大量的食物。按照现在人类进食的方式，每天吃24小时都不一定够。

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人体每天通过皮肤失去的水份也是和身体表面积成正比的。由于相同的原因，缩小的人也需要喝大量的水。

不过，值得欣慰的是，相对于体重，肺部和消化道的表面积都增加了。这意味着缩小的人可以得到更多的氧气，还能以更高的速度消化食物，以支持身体对能量的需求。

人类和其他动物最大的区别是一个高度发达的大脑。但是，一个缩小到500万分之一的大脑就再也无法支持高度的智能了。如果每一个神经元的体积都缩小到原来的500万分之一，那么它内部的复杂度不可避免的大大降低，神经元的功能肯定也会退化几个数量级。从另一个方面来看，如果保持神经元大小不变，把神经元数量减少到500万分之一（即从100亿减少到2万），这个简化的大脑就连老鼠都赶不上了。