0313每天一点小分享

《规模》

作者: 杰弗里.韦斯特

今天分享第4章:生命的第4维:生长、衰老和死亡。

上一次我们分享了分形结构的性质和起源是如何通过几何、数学和包括优化与空间填充等在内的物理原理产生的，从而推导出网络是如何在普通个体和跨物种间进行比例缩放的。

1. 生命的第四维

自然选择会使能量损失最小化，同时也会使代谢能力最大化。

自然选择已经利用空间填充网络的分形特征使得这些终端单元的总有效表面积最大化，从而使得代谢输出能够达到最大化。

这种有优化网络性能而产生的额外维度导致生物像是在四维空间中活动一样，这是1/4次幂规模法则的几何学起源。生物尽管生活在三维空间中，但它们的内部生理结构和解剖结构却像四维一样运行。

2. 为什么没有形体小如蚂蚁般的哺乳动物？

哺乳动物的循环系统不是单个的自相似分形，而是两个不同分形的混合，这反映了血液从主动脉向毛细血管流动时，从动脉“交流电”到非动脉“直流电”的流量变化。虽然分支一直在变化，从一种模式到另一种模式，但是变化范围相对不大，而且其地位与体积无关，因此对于所有的哺乳动物来说都一样。

如果动物的体形不断变小，相应的，那些保面积的分支数量也在不断减少，这些分支都是一些大到足以支持脉动波的血管，直到我们到达一个临界点，网络只能支持非动脉“直流电”血流为止，在这个阶段，甚至连主动脉也变得很小且压缩，以致它无法再支持脉动波。

所以哺乳动物只有大到他们的循环系统能够支撑脉动波通过至少第一对分支水平时，他们才能够进化发展。

3. 生长

生长过程中的代谢能量被分配用于正常的维护和新的生长。

生长主要由能量如何传递到细胞中决定，而这受到超越身体设计的网络的普遍性限制。

4.衰老和死亡

衰老和死亡是普遍的，所有的生物体最终都会死亡，这是一个必然的结果。

生物体半自主的子系统，比如我们的各种器官，几乎以统一的步调变老。

随着年龄的增长，衰老几乎是线性发展的。

寿命会随体重按比例增加，遵循幂律，指数是1/4左右。

所有哺乳动物一生的心跳总次数大致相同。