毛茸茸的逻辑(动物生活中的物理学)

作者简介

马丁·杜拉尼是《物理学世界》的编辑，他习惯通过故事来讲述物理，以及展示其对日常生活的影响。他住在英国布里斯托市，曾于2012年在《物理学世界》发表了一篇讲述动物如何利用物理学的文章，而后受到广泛关注。马丁拥有化学物理学学位，并在剑桥大学取得了博士学位。

内容简介

动物物理学 做动物挺难的——冷的时候没有暖气，热的时候没有 空调，饿的时候没有超市，也没有房屋或者围墙的保护。 它们跳进河里捉鱼，浑身透湿，也没有人准备毛巾，它们 的身体很快就变冷了；为了生存，动物必须利用自身的各 种感觉、智慧、配偶、亲属，并和大家抱成团（除了性情 孤僻喜欢单独行动的物种，如豹子）。它们还利用自己的 身体。它们的身体经过若干年的进化，已经能够适应它们 的生存环境。这里就涉及物理学了。直到最近，生物学家 和物理学家才对动物刮目相看，意识到它们在饮水、觅食 、调节体温和保护自己等方面非常善于利用物理学，甚至 湿漉漉的宠物狗都能利用物理学甩干自己，溅湿那些走得 不够快的人。 并非动物了解这些物理学法则，并据此构造自己的身 体，而是它们在进化的过程中，随着时间的推移，经过反 复的试验和试错，借助人们称之为物理学的法则和定律， 才终于找到方法去适应正常运转的真实世界系统。 动物比人类先利用物理学。东方胡蜂具有将阳光转化 为电能的太阳能电池，在20世纪初马克斯·沃纳·海森堡 和埃尔温·薛定谔发现量子世界之前，它们就已经在应用 量子物理定律了。胡蜂不了解量子物理学，而我们不需要 了解半导体技术和电子带隙就可以使用智能手机。只要手 机是智能的，我们不用那么聪明。没有虫洞的虫子 在我们开始之前，我需要重申一遍，本书要讲的是经 过自然选择的动物怎样利用物理学在野外生存。但如果你 对物理学心怀恐惧，不必担心，本书的内容很简单。你不 必成为爱因斯坦就能读懂它。不要认为会出现像暗能量、 希格斯玻色子和虫洞一样奇怪的东西——尽管有时会提到 虫，也会提到蛇。反之，如果你喜欢物理学，你将会对你 最喜爱的科学出现在动物世界的频繁程度和动物的智慧感 到震惊。从毛茸茸的猫狗到龙虾，从蚊子到巨型乌贼，物 理学无处不在。 对于物理学爱好者来说，最重要的事情是不要忘记在 生物学中几乎一切都围绕着性和食物。物理学却并非如此 ，尽管它执迷于大爆炸理论。为了物种的延续，动物必须 繁衍下一代来继承它们的基因。几乎在所有的情况下，它 们都需要食物来维持生命，进而哺育后代。食物给动物提 供能量，让它们有精力去照顾后代，让它们能够长到成年 。雄性榕小蜂（fig wasp）是一个例外。幼虫期时，它在 无花果内觅食，但一旦成年，它便因为口器萎缩，再也不 能摄人食物。它唯一的目的是在生命枯竭之前完成交配。 如果你喜欢生物学，最重要的便是要记得物理学比生 物学更容易。诚实地讲，如果你在实验室里，那么你能更 好地控制实验。如果你只是想改变一个条件（从科学上讲 是一个“变量”）来检测它的影响力，在实验室里要容易 得多。实验室在温度和湿度可控的漂亮大楼里，不受外界 天气的影响，在丛林里要控制实验便难了。甚至野花草地 或者第四章所说的动物园也比不上实验室。如果把研究的 动物带离它的生存环境，你无法预知它的行为是否会改变 。但是，把动物留在它们的家园，你也并不确定你改变的 一个变量是否会带来其他改变——改变你不知道的另一种 动物或另一个变量。这可能会在你未察觉的情况下改变研 究结果。因此，生物学难，物理学简单。 本人在此做一个免责声明：《“毛茸茸”的逻辑》这 本书有时会使用拟人的手法，让动物像人类一样思考。生 物学家不喜欢这样，但拟人更方便我们讲故事，对此我们 聊表歉意。我小声地告诉你，有时为了不影响叙述，我们 会简化物理学理论。 在当今这个混乱的世界，有些人转向大众科学寻找秩 序和逻辑，但生活是复杂的。有时，你对某些东西关注得 越多，它就显得越复杂。正如你欣赏玫瑰漂亮的颜色，闻 它馥郁的芬芳，然后你近距离观察它，看到娇嫩的盛开的 花瓣、白色根部的脉络、中间雄蕊和花粉构成的复杂迷你 森林，以及花朵下面叶子上细小的毛。用一个强大的显微 镜，你能看到让玫瑰生长的生物结构——它的输导组织和 单个细胞。除非你真的喜欢植物学，否则，不知不觉中你 就会从愉悦、惊奇变为发狂，因为植物的名字千奇百怪， 花看起来也不再漂亮。对于物理学现象的解释也是一样的 ——由浅入深可以有不同层次的解读。一些内容能让所有 人愿意倾听，而另外一些最好留给那些对物理学超级感兴 趣的人或者是天才。本书旨在寓学于乐，有时就得为了美 和简洁的缘故掩盖一些令人讨厌的细节，我们希望你不要 介怀。如果介意的话，你可以自己查一查那些等式和感兴 趣的知识点。 P1-4 1.一部关于动物奇葩技能的另类科普，动物天生有“黑”科技傍身，自然造物蕴藏超乎想象的“科学性”。为什么狗喝水时吧嗒嘴，而猫则优雅地用舌头舔水喝？这本书不仅为你揭露猫和狗喝水的科学奥秘，还 能“听到”红外辐射的甲壳虫、“窃取热量”的阴阳蛇，轻功“水上漂”的水黾、“杀蟹能手”螳螂虾等，那些我们不知道的动物神奇本领，都蕴含了自然造物的奥秘，不禁让人一睹为快。 2.热、力、流体、声、电磁、光六大科学领域，揭秘动物们傍身“黑技能”背后的科学原理。在动物的奇葩技能和行为中，充满了物理学的神奇、怪诞和美。早在人类科学家之前，动物就学会了利用物理定律获取食物、防身攻击等，这本书从热、力、流体、声、电磁、光六个领域，揭示动物行为背后的物理学原理，让你在惊叹之余，也不得不佩服动物的天赋异禀。 3.无需深奥的物理学知识，就能轻松享受这本新鲜有趣、富有教益的书。用讲故事的语言和风格，让你在不经意的趣味阅读之中获得科学知识。30多个关于动物神奇技能的案例故事，新鲜有趣，尽数呈现，值得所有对动物科学感兴趣的读者阅读。 4.懂得人与动物、人与自然之间应有的和谐共生关系，尊重生物多样性。人类的科技发展不断地从动物身上获得灵感，理解动物、喜爱动物，不仅是从动物身上习得知识，更要学会与大自然多物种相依相存、和谐共处。