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新版《十万个为什么》面世 蜈蚣为啥绊不倒自己(2)

2013-08-14 18:34 来源:网络 浏览:
其实,蜈蚣根本不需要计算,它在爬行的时候,之所以不会被自己的脚绊倒,是遵循了一个游戏规则,那就是“不妨碍相邻的脚”。只要满足了这个条件,

  其实,蜈蚣根本不需要计算,它在爬行的时候,之所以不会被自己的脚绊倒,是遵循了一个游戏规则,那就是“不妨碍相邻的脚”。只要满足了这个条件,蜈蚣就能有条不紊地前进,并且产生优美的节奏。这就是所谓的“系统理论”。

  什么是“系统理论”呢?举个例子吧,如果说人是一个系统,那么心脏就是一个亚系统。心脏在跳动时,根本不需要知道整个身体的运动状况,它只要根据神经、激素水平的变化来决定跳动的快慢就可以了。如果心脏硬要多管闲事,越位去了解整个身体的状态,那反而会弄巧成拙。

  同样,心脏这个亚系统的构成要素—心肌细胞在进行伸张和收缩时,也不需要知道心脏整体的状态,它只要知道心肌自身伸张了多少、有多少氧气、温度有多高等事关心肌自身的问题。

  也就是说,在系统理论中,每个构成要素是不需要知道系统整体状态的,只要根据与其他构成要素的关系来决定自身的行动就足够了。如果拿人类社会来打比方,那就是:每个人对自己负责、对近邻负责,社会就和谐了。

  在仿生学领域,人们从蜈蚣和其他多足动物的爬行原理中获得启示,用系统理论成功解决了控制机器人行走步伐的难题。

  为什么没有三条腿的动物

  答:在生命诞生之初,一个细胞就是一个生命。之后,地球上开始出现了由多个细胞构成的生命,比如最原始、最低等的多细胞动物—海绵。虽然有些海绵有一定的形状和对称性,但多数是像植物一样不规则地生长。接着,水母等腔肠动物开始出现,它们体内的中央轴(从口面到反口面)有许多个切面,可以把身体分为两个相等的部分,生物学上将具有这种形态的生物称为“辐射对称生物”。它们只有上下之分,没有前后左右之分,只能在水中固定着或随水流漂浮,被动地从周围环境中摄取食物。

  后来,为了能够主动出击,一类既适于游泳又适于爬行的动物出现了。要做到这一点,它们的身体必须明显地分出前后、左右、背腹。而在形态上,通过动物体的中央轴,只有一个对称面(或说切面)可以将动物体分成左右相等的两部分,这类动物被称为“两侧对称动物”或称“左右对称动物”。它们体现在腿的数量时要么是1(可以一分为二),如蜗牛,要么是2、4、6等偶数,否则在体形上就无法对称了。因此,三条腿的动物不可能存在于两侧对称的行列中。

  那么,有没有可能出现在辐射对称的生物中呢?在一种被称为五辐射对称的动物中,确实有长着5条腕的海星可以缓慢移动。按此推论,你可能会提出也应该有三条“腿”的“某种海星”,可惜到目前为止尚未发现。而且从根本上来说,这类固定着或漂浮着作被动运动的生物其实没有真正“腿”的结构。

  或许,在生命演化的历史长河中,曾出现过三条腿的动物。只是非常遗憾,不管是现生的还是相关的化石,都没有找到这类动物。至于新闻报道中偶见的长着三条腿的动物,那是因为环境和基因突变形成的畸形,是没有办法稳定遗传到下一代去的。

  热点卷

  看头颅就知道

  人的好坏吗

  答:你的额头很高吗?那你算得上“天庭饱满”,有福气且聪明。你长得“尖嘴猴腮”吗?那你看着就不像个好人。这些算命先生经常挂在嘴边的话,在历史上曾经风靡一时,直到现在仍然有不少人相信。那么,这样的说法真有道理吗?

  在历史上,这种依据颅骨(即脑壳)的长相而对人的智力和品性作出判断的方法,称为“颅相学”,创始人是19世纪初的一名医生—加尔。加尔医生认为,人的各种能力和性格是由脑的不同区域决定的,人在哪些方面比较有特点,相应的脑区就发达,对应的颅骨也就突出。

  加尔的这些结论,来自于他从小开始对同学的观察。有一位记忆超群的同学有一双鼓起的眼睛,他就认为脑的额部和记忆力有关。又有一位同学耳朵上方的颅骨突出,而这位同学小时候喜欢虐待动物,长大以后又成了一名外科医生,于是他就把这部分脑区和“破坏性”联系了起来。在分析了众多实例后,加尔医生把颅骨分成了27块区域,分别代表27种不同的特性。他开始广收门徒,传播他的颅相学。

  虽然信者众多,但不信的人也不少。生理学家马让迪就与加尔的传人施普尔茨海姆开了个天大的玩笑。马让迪保存有大科学家拉普拉斯的脑,施普尔茨海姆听说以后,千方百计想要看一下。结果马让迪拿了一个白痴的脑给他看。施普尔茨海姆不知是计,拿着白痴的脑袋赞不绝口,还煞有介事地评点了为何这是个聪明的脑袋。当然,这变成了一个大笑话,也间接否定了颅相决定性格特点的说法。

  不过,虽然总体而言颅相学的结论是错误的,但以后的研究证明,不同的脑区确实负责实施不同的功能,这也算是加尔对科学意外的贡献吧。

  为什么我们

  记不得婴儿时的事

  答:婴幼儿时期的记忆,为什么会丢失呢?这个问题至今还没有找到一个明确的答案。但大致来说,有以下几种推测。

  心理创伤。研究表明,童年时期遭受过心理创伤的人,他们拥有最早记忆的时间要比一般人晚两到三年,同时表现出一定的记忆储存和读取能力的障碍。但“创伤理论”仍不足以解释所有的幼儿期失忆现象。

  大脑发育不成熟。神经科学家认为,3岁之前记忆形成和存储所依赖的大脑结构都还没有发育成熟,因此不能形成长期的记忆,造成我们对婴幼儿时期记忆的缺失。但这一理论不能解释为什么那些2~3岁的小孩可以记得一年前发生的事,也不能解释为什么4岁之后发生的事情仍然有相当一部分会被遗忘。

  负责产生情绪的大脑结构不成熟。当某些事件的发生伴随着强烈的情绪时,比如痛苦、害怕等,这些片段会更容易被记住。3岁之前,婴幼儿对经历的事件普遍缺乏丰富的情绪体验,相关的记忆也就不太容易被强化巩固。

  “我”的概念尚未形成。一个人知道“我”是我,而不是别的人,并不是生来就有的。人到了4~5岁的时候,才逐渐具有比较完善的“我”的概念。因而在此之前,难以形成具有完整因果关系的连贯记忆。

  上述这些不同的假设基本上是研究人员按照现有的实验结果所作的推测,至于是否正确,就留给时间去验证吧。

  现代步枪

  还需要装刺刀吗

  答:关于这一点存在着很大的分歧。

  认为刺刀应该被淘汰的人认为,刺刀的主要作用是拼刺,而这种战术现在几乎已经没有用武之地。有专家指出,用刺刀拼刺的作战记录在第二次世界大战期间就已经很少了,即便是擅长拼刺的日军在侵华战争时期,发生大规模拼刺作战也屈指可数。战后至今,世界各地爆发的各种战争记录里,更是很难查找到用刺刀拼刺作战的记录。所以有人说,如果仅仅是为了开个罐头、弄断铁丝,军用匕首就够了,没有必要再往枪上装刺刀了。



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