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科普:人走路时为什么会摆动双臂?

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发表于 2019-9-9 11:53:16 | 显示全部楼层 |阅读模式


作者:万物

来源:把科学带回家(ID:steamforkids)

人走路时为什么会摆动双臂



走路的时候我们通常只顾着迈开腿,往往没有意识到手臂也在不由自主地配合双腿前后摆动。但是走路明明只需要用到腿,身体为什么不把摆手的能耗节省下来呢?科学家们在很长一段时间里也是这么想的,他们把走路时手臂的摆动当成一种演化遗留行为,并不觉得它有任何意义。

但是近年的研究表明,这种行走方式才是最节能的。研究者们让实验参与者分别完成下面三组动作:1)正常行走,作为对照;2)保持手臂不动来行走;3)同手同脚行走。

结果发现,保持手臂不动的行走方式要比正常摆动双臂的耗能多12%,而同手同脚则更是多消耗了26%的能量。所以,其实我们现在这样正常的行走方式才是最节能的。

这个结果也很好理解,当我们行走时身体会产生自然的晃动,这种晃动带动了手臂像钟摆一样运动,有助于行走的协调,降低了身躯整体的晃动幅度。而有意识地去控制这一自然动作,反而会增加耗能。

人的头发为什么要长这么长



这个问题就跟许多演化相关的问题一样还没有确切答案,目前只有一些颇具争议的推测。

首先是水猿假说,有研究者提出人类的祖先可能曾经生活在水中。长长的头发在水中散开,可以让幼儿方便地抓握,在危险情况下也能及时回到母亲身边,增大了存活概率。不过这一假说目前还未被科学界认可。另一种性选择学说认为头发除了“好看”的性吸引力,并没有实际用途。这就像雄狮的鬃毛、孔雀的尾羽,都是为吸引伴侣而被选择下来的性状,在求偶时被当作健康与否的判断依据之一。

还有观点认为浓密的长发是良好的保温层,可以减少头部的热量损失,以度过严寒气候。也有人提出人类直立行走后,头顶受到了更多的阳光直射,长发的存在阻挡了紫外线对头部及背部的伤害。甚至还有一种理论认为,人的头发是感觉的延伸,尽管构成我们头发的是死细胞,但是它们连接着头皮,当头发受到牵拉时,我们也能感觉到,因此可以更及时地对潜在危机作出反应。

最后一种理论则并不认可头发对人类有什么直接的好处,而只是沾了其他基因的光。实际上,控制头发性状的基因也并不是单一的,而是和许多基因相关。在这些基因里可能存在真正对生存有利的基因,受到自然选择的青睐,而控制长发性状的基因或许只是恰好和它们挨得很近,或者对这类基因的表达有直接或间接的促进作用,才得以保留至今。

不过按照现代人的掉发趋势,长而浓密的秀发以后可能会成为稀有性状(误)。



耳机线为什么总自发缠在一起



当烦躁的你想要听歌放松一下,从口袋里随手掏出了耳机线,却发现它又缠成了难以解开的一团,这就让人更抓狂了。耳机线为什么这么爱“捣乱“,也是物理学家十分感兴趣的谜团。不过,早在耳机线发明之前的19世纪,就有科学家提出“纽结理论”来分析绳子打结的现象,即用数学方法研究曲线在三维空间中的构型,最后将每种纽结都分别总结为一个数学模型。



纽结理论的部分公式 | 图片来源 Raymer et al., 2007

后来又有物理学家专门研究了这个现象。他们将不同长度的绳子分别放在盒子中反复颠倒10秒,并尝试组合了不同大小的盒子以及不同程度的颠倒频率。在重复了3000次后,他们得出结论认为绳子自发打结的程度主要是由绳子的长度决定的。小于46厘米的绳子,无论盒子被怎么倒腾都不会打结;随着绳子的长度增加到两米,打结的概率会增大到50%。但是超过2米长的绳子却又不容易打结了,这是因为这些绳子被挤在了空间有限的盒子里,难以自由移动。一般耳机线的长度介于120~160厘米之间,因此往往在一半时间里都会发生打结的闹心情况。



应对这种情况,你可以选择好好把耳机线固定在耳机盒里(当我没说),也可以选择小点的容器来装耳机限制它们的移动,或者干脆剪了变成无线耳机就彻底省心了(误)。

沙漠里的沙子能用来盖房子吗



建筑材料如混凝土中使用的沙子一般来自于江河,而不会用到沙漠里的沙子。你一定会好奇,沙漠中明明有那么多沙子,为什么不好好利用起来?现在建筑材料的需求那么大,如果开发起来,说不定还能缓解下沙尘暴,一举两得。

想得是很美,但实际应用并没有那么简单。沙漠中的沙子每天都被风吹日晒,不像河沙“过得那么滋润”,已经被打磨得过于细碎,不能满足施工材料的强度要求。另外沙漠沙子中也含有较多的杂质,含碱量尤其高,这样很容易与建材中的其他成分发生化学反应,使建筑结构变得不稳定。而河沙本身已经过水流的长期冲刷,相对更纯粹、干净,省去了一些繁复的冲洗筛选过程。水流的搬运作用还使得河沙的颗粒较为圆润平滑,作为建材时受力也更加均匀。

除了沙漠沙子本身的特性不适宜用来做建材,从偏僻的荒漠搬运沙子也增加了人力、物力的成本,因此通常不会选用它们来制作混凝土等建筑材料。

不过也有研究者在研究如何开发利用沙漠中的沙子。在对腾格里沙漠和毛乌素沙漠的沙子分别进行实验分析后,他们认为,这些地方的沙子在经过适当的处理,并以合适的配比加入建材,还是有利用的可行性。只是目前使用沙漠沙子还是不如搬运河沙来得划算。

盖不了房子不如用来做沙雕吧(认真脸)?

鹦鹉为什么能学人说话



鹦鹉这些小机灵鬼用它们学舌的本领为我们带来了不少欢乐。但你有没有想过,鹦鹉不像我们一样有柔软的嘴唇可以做出灵活的口型,为什么却能像人一样说话?

鹦鹉的确有这方面的天赋,但它们发挥天赋的结构和我们人类不同。人说话时是利用喉头和声带发声的,再通过口型以及舌头的动作来改变语音语调。而鹦鹉则和其他鸟类一样是通过鸣管(syrinx)来发声的。它们能控制鸣管壁上的肌肉来塑造出不同的声音。不同程度地伸缩脖子或开合鸟喙也可以起到辅助调节作用。鹦鹉对鸣管的操控相当灵活,因此能够精准地复制它们想要模仿的声音。它们发声的时候,你能很明显地看出胸口的起伏,这其实就是在控制鸣管。

元音(A、E、I、O、U)这些我们需要大幅度控制口型的音,鹦鹉能够通过控制舌头和喙的动作配合发出。还有一些较难的发音,比如爆破音,连人类都不一定能发好,鹦鹉却能通过气管来发出,听起来就像是打嗝的声音。

鹦鹉大脑负责语言系统的区域也较为复杂,不仅有发声的核心系统,还有特殊的外壳系统。鹦鹉宝宝从出生起就在不断学习周围的声音,它们的“表达欲”很强,在野外喜欢和伙伴们“群聊”,模仿其它鸟类鸣叫的能力也是它们成年后的择偶标准之一。不过成了人类的宠物以后,唯一的说话对象就只有主人了,在它们看来,你的声音可能只是一种奇怪的鸟叫声,而这竟然也没难倒它们。

鹦鹉:“你们说的什么鸟语??复读机何必难为复读鸡。”


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