不可能的小人国

　　方舟子

　　电视台在播放1996年拍摄的美国电视电影《格利佛游记》，与原著相比改动很大，故事主题变成了是否应该相信别人向你讲述的离奇故事，主线则成了格利佛在海外漂泊8年回来，没人相信他的奇遇，将他投入疯人院，幸而在听证会上他的儿子出示了从小人国带回来的微型羊羔，证明他的确去过小人国，才被释放回家。

　　斯威夫特的这部奇书本是一部讽刺寓言，后来很不幸地经常被改编成供儿童阅读的童话。不管是寓言还是童话，都不会有人无聊到去计较其内容是否合理。但是现在真实性成了故事焦点，不相信格利佛奇遇的人成了反面人物，我们就不妨较真一下。如果有人像格利佛一样说他曾经去过其国民的身高只有人类的1／12的小人国，或身高是人类的12倍的大人国，我们是否应该相信他呢？

　　以前我已介绍过，由于体积的倍数增长要比横截面积快得多（体积按立方增大，面积按平方增大），生物体按比例放得越大，二者就越悬殊，肢足就越不堪身体重负，到一定程度后就无法支撑了（见《不可能的怪物》，本版2007年8月22日）。把人放大12倍，相当于体积（也即体重）增大到1728倍，但是大腿的横截面积只增大到144倍，这样的巨人会被重力压垮，是站不起来的。

　　如果把人体缩小到1／12又会如何呢？同样由于体积和面积的缩小比例不同，会出现问题，不过问题不是出在重力，而是散热。人的体热来源于细胞代谢过程，身体产生的总热量与身体体积大小（细胞总数）相关，而散热则与身体表面积大小相关。人体缩小到1／12，则身体体积以及身体产生的热量减少到1／1728，但是身体表面积仅仅减少到1／144。因此小人的身体散热速度要比我们快得多（快12倍），将会因为难以维持恒定体温而冻死。

　　在现实中有很多恒温动物比小人国里的小人还小，它们又是如何生存下来的呢？它们的身体结构和生理功能发生了一些变化，解决了散热的问题。让我们来看一个极端的例子。按体重算，世界上最小的哺乳动物是小臭鼠句，成体体重平均为1．8克，体长约4．5厘米。但是这是一种相当成功的小动物，分布范围很广，在亚洲、非洲、欧洲许多国家（包括中国）的森林、丛林中都能发现它们。

　　小臭鼠句虽小，也是一种哺乳动物，必须把体温维持在大约38摄氏度才能生存。它是怎么办到的呢？哺乳动物用以保温的一个重要方法是长出厚厚的皮毛减少体热的散失。但是对小臭鼠句这么小的动物来说，这个方法不可行，那将会让它变成一个小毛球，无法动弹。

　　小臭鼠句能够采取的策略，只能是增加体热的生产，以此弥补体热的散失。为了加速产生体热的代谢过程，需要大量地摄入两样东西：食物和氧气。小臭鼠句每天要吃下大约相当于其体重两倍的食物，而且都是营养丰富的动物性食物（昆虫、蜘蛛等）。作为对照，一头大象每天要吃300公斤食物，听上去似乎很惊人，而其实只占其体重的4％，而且还都是些低能量植物。

　　小臭鼠句对氧气的消耗更是惊人。在热平衡的环境（气温35摄氏度）中，其氧气消耗率为每千克体重每分钟消耗100毫升，当气温降到22摄氏度时，氧气消耗率增加到270毫升,最高可以达到1000毫升,分别是人类的25、67和250倍。为了能吸入这么多的氧气，它的肌肉每分钟要收缩900次。在颤抖时其肌肉速度能达到每分钟3500次。颤抖是在寒冷环境下快速产生体热的重要方法，由于肌肉的快速收缩，能使细胞产热提高4倍。

　　吸入体内的氧气进入血液，随着心脏的搏动输送到全身各处参与产热的代谢反应。为此，小臭鼠句的心脏需要快速地搏动，能达到每分钟1500次，远远超过了所有恒温动物的心跳速度，已达到心脏所能承受的搏动极限。但是这么快的心跳还不能满足需求，小臭鼠句还要有一个大心脏，每次跳动能输出更多的血液。哺乳动物的心脏重量一般占体重的0．6％，而小臭鼠句心脏所占的分量则是其3倍。

　　泰国猪鼻蝙蝠有时也被称为最小的哺乳动物，它的体长比小臭鼠句还小（3．4厘米），但体重略大（2~2.6克）。恒温动物除了哺乳动物，还有鸟类。世界上最小的鸟是生活在古巴的吸蜜蜂鸟，它的体长为5厘米，体重为1．8克，与小臭鼠句相当。看来这是恒温动物所能达到的最小极限了。而变温动物由于没有体热问题，不受这个限制，例如最小的爬行动物侏儒壁虎体长只有1．6厘米，最小的青蛙体长只有1厘米。而无脊椎动物更是可以小到用肉眼都看不见，例如最小的昆虫（一种缨小蜂）其成虫的体长只有0．139毫米，甚至比单细胞原生生物草履虫还小。

　　文艺作品偏爱离奇和幻想，不愿轻信的人们经常成为其嘲笑的对象，而事实上真理往往在怀疑者的手中，有时比文艺作品的幻想更为奇妙。