书城科普读物探索未知丛书-物理城堡一
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第42章 为什么说人体是最完美的机械

人体里有着大大小小的“河流”——血管,心脏好像一台不停息的泵,推动着血液从左心室射出,经过动脉、毛细血管、静脉回到右心房。血管有粗有细,毛细血管虽细,分支却很多,它的总横截面积约为315平方厘米,远远大于主动脉的截面积45平方厘米,因而血液在毛细血管中的流速是远远小于在主动脉流速的,毛细血管中的血流速度是主动脉血流速度的七百分之一,由于平时只有一部分毛细血管中有血液,另一部分毛细血管是关闭的,所以人体在静息状态时毛细血管中的血流速度约为005厘米/秒,而主动脉中的血流速度约为25厘米/秒,人体利用这套复杂的血液流动系统为身体各部分输送着“营养”,在庞大的机器中,也需要不断地输送各种液体,如:自动润滑系统,要向各处输送润滑液。工程师可以从自己的血管中得到启发,设计巧妙的液压传递系统。

许多机械都是利用大气压强的作用工作的:真空吸盘,抽水机,离心式水泵……人的呼吸就是利用了大气压强,吸气时,胸腔和腹腔间的横膈肌收缩,胸腔面积扩大,肺里的空气因为稀薄而压强变小,于是外界的空气就在大气压作用下从鼻孔钻了进来,当呼气时,胸腔容积缩小,肺内气体收缩,内部压强高于外界大气压,气体又流了出来。

我们的腿里有个股骨。股骨头部呈浑圆球形,嵌在体内髋骨臼的凹部,股骨头和髋骨之间是以关节连接起来的,并由韧带系住,这样,大腿便和身体连接起来。若是把支持关节的韧带切断,人的大腿是不是会马上落下来呢?人们在解剖尸体时曾做过这样的实验,切断韧带,结果大腿骨并没有落下,后来,实验者给骨盆钻孔,让大气透到骨头里,股骨立即从髋骨的凹处落了下来。原来,髋骨和股骨之间的腔内是没有空气的,是个“真空吸球”,股骨巧妙地利用了大气压强。根据尸体解剖,可以算出作用在股髋关节的大气压力达到22公斤左右,超过下肢重量的2倍,因此我们抬腿走路并不太费力。这一点,工程师也是可以借鉴的。

人体里还有更复杂的物理学,人体利用热力学的原理维持着生命,利用光学原理观察着世界,利用声学原理倾听着微小的声音,没有一台照相机能胜过人的眼睛,没有一台灵敏的仪器可以和人的听觉系统媲美,因为人体的信息系统是极巧妙的。人通过眼、耳、鼻、舌等感觉器官,将外界刺激引起的信号传输给大脑,再由大脑发出指令指挥人的活动。这可以看成是一个反馈系统。在这个过程中,大脑是怎样处理信息的呢?关于这个问题,有许多学说,近年来由于对全息储存认识的深入,有人提出,大脑中信息的储存和处理,同全息很相似,提出了神经全息加工学说。

所以说,最完美的机械是人体。人体里有最简单的杠杆,也有最复杂的仪器。人体还藏着许多机电科学。在新的技术革命中,生命科学将起到重大的作用……而最先进的生命便是人体。