第006期 丨 从骨折的奥特曼说起

今天来讨论一个脑洞有点大的话题,跟骨科略微擦个边:成为奥特曼需要怎样的膝关节?是不是听着挺无厘头的,别急,咱们慢慢聊。

奥特曼的身高

首先我们来看看奥特曼有多高。

这张图片来自知乎用户@新的日出,显示了咱们比较熟悉的几位奥特曼的具体身高数值。其中泰罗奥特曼最高,身高是53米,而最矮的几位是40米

这个身高是什么概念?拿楼房来做个比较。目前国内的住宅楼,每层2.8米左右,也就是说,一个50米的奥特曼,估摸着就相当于十八层楼那么高,就像下图这样,这也是影视中的经典奥特曼形象,对吧?

但是,这样比例的生物,可能并不符合物理学规律

骨折的奥特曼

为了计算方便起见,现在假设一个正常人的身高为2米,体重为100公斤。

如果他想成为一个50米高的奥特曼,那么,他就需要按照人形比例,长、宽、高都扩大成原来的25倍与之相应,它的体积就会是原来的25×25×25=15625倍。

我们都知道,物体的质量与它的体积成正比,所以,我们不需要分析身体中的具体生物化学成分就能知道,在密度不变的情况下,长到50米高的人体,重量也会是原来的15625倍,就是1562500公斤。

但是,人体的支撑力量,是由它的横截面积所决定的,以支撑人体直立的膝关节来说,按照以上的比例,增大后的膝关节横截面积就是原来的25×25=625倍。

由于同样的材料只能承担同样的压强,所以在理论上,这样的膝关节只能够承担62500公斤重的体重,而用这样的负重能力,来应对1562500公斤的实际体重的话,你会得到一只——骨折的奥特曼。

当然了,奥特曼毕竟要打怪兽,具体构造跟人类自然不一样,如果用人类未知的新材料、新技术来解释的话,那又两说了。但,这个物理规律就是这样,大的东西,并不是小的东西按照线性比例的简单放大

如果把一个人放大25倍的话,那么,他的下肢就需要不成比例地变得特别粗才行,不然无法支撑它的体重。所以,从实际出发,奥特曼的腿或许应该长成下图哥斯拉这样。

缩小25倍的世界

刚刚我们把人体放大了25倍,得出了一个跟我们想象中完全不同的形象,那么,当我们把自己缩小25倍之后,又会是怎样的情景呢?

为了计算方便,还是假设正常人体身高为2米,体重为100公斤。

缩小了25倍,也就是说,身高变成了8厘米。想象一下,当你只有一根香烟那么长的时候,你会做些什么?

按照刚刚讲的尺度规律,这个小人国的世界,可能会跟你想象中的,很不一样。因为,小的东西,也不是大的东西按照线性比例的简单缩小。

首先是体重,身体变小,体重是按照原先的3次方那么衰减的,100公斤除以25的三次方,算出来的结果是,你的体重只有6.4克,相当于一粒红枣干的质量。

然而,人体的骨骼与肌肉的横截面积,却是按照原先的平方那么衰减的,所以,按照原先的身体强度,你的膝关节理论上可以承担的重量是,100公斤除以25的平方,也就是160克,相当于自身体重的25倍。

想象一下,你肩膀上扛着一辆奥迪A6小轿车出去逛街,就跟你平时走路一样轻松,当你卸下肩膀上的小车,纵身一跃就能站上天安门城楼,你力大无穷,你可以飞檐走壁,差不多就是这种感觉了。

但前提是,你只有一支烟那么高,地上的那把椅子,可能就是你眼里的天安门城楼那么高。

这也就解释了,为什么蚂蚁能举起相当于自身体重几千倍的东西,跳蚤每移动一次,都相当于自己身高的几百倍,而人类却做不到。

因为,尺度不同。

这张是《战神3》里面奎爷挑战宙斯的父亲巨人克洛诺斯的游戏截图,当时看完大呼过瘾。

这种感觉就像,一只蚊子在面前嗡嗡闹腾,你抬手就是一记掌击,然而蚊子四肢一撑,啪,竟然就把你的手给顶开了,这场面真是太震撼了。

当然了,游戏里巨人的尺寸和咱们主角的神力,较真算起来的话,都不符合物理规律。

尺度规律的启发

在现实世界中,哪里有巨人,又哪里有小人国呢?上面的例子这么极端,知道了这些冷知识,对我们的日常生活有帮助吗?

有的。

比如:为什么大家结伴出去玩,总是胖子最先呼哧带喘走不动道,而瘦子却总能精力充沛?为什么五一带娃出去玩,大人都累瘫了,而小孩回到宾馆,还能在床上一蹦三尺高不肯消停?为什么在商场逛街时,店铺里会布置沙发软座打造男友舒适区。。。

因为瘦子/小孩/女生的体重较轻,所以相对力量就会更强,续航能力就会更久。

这也可以解释,为什么我们骨科门诊,肥胖的患者那么多。

因为,随着体重的增长,人体承受压力的能力,却并没有按照相同的比例增长。当超出关节的承受范围,便有可能损伤到运动系统的四要素,造成骨伤疾病(可以参照《杨杰菜根谈》的第二期内容进行回顾)。

第002期丨像骨科医生一样思考——骨伤病从何而来(一)

所以说,在骨科的临床治疗当中,对于肥胖的患者,减重也是非常重要的一环。

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往期精彩回顾

第004期 丨 科研圈的“行业黑话”——P<0.05

第003期 丨 英雄迟暮——骨伤病从何而来(二)

第002期丨像骨科医生一样思考——骨伤病从何而来(一)

第001期 丨 知道这一句话,就能避免挂错骨科号

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