在《規(guī)模》這本書中講到有關(guān)生命的第四維;生長、衰老和死亡,探索生命的奧義,也可以從中的到減肥的啟示。
生命總是給我們帶來驚喜,自然地選擇利用物理、化學(xué)和數(shù)學(xué)的神奇我們的肺約有足球那么大,而血液中負(fù)責(zé)氧氣和二氧化碳交換的肺泡的總表面積幾乎有網(wǎng)球場那么大,所有氣流通路的總長有2500千米,幾乎是北京到三亞的距離。人體內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)中所有的動脈、靜脈和毛細(xì)血管平鋪開,首尾相連,總長度約為10萬千米,差不多可以繞地球2.5圈。
先解釋下維度,我們可以簡單理解一條線是一維,其分形后,一分為二,分形維數(shù)是2,可以像面積一樣縮放。如果面積不斷彎曲,其形態(tài)發(fā)生了變化,譬如把一張紙揉成團(tuán)之后,就表現(xiàn)的如體積般,獲得了額外的維度,其分形維數(shù)為3。
比方說,日常生活中,我們會為了方便省事,一般攢上一段時(shí)間,洗一次床單等。而我們忽略厚度把床單看成是二維的,當(dāng)我們?nèi)较匆聶C(jī)時(shí),產(chǎn)生了大量的褶皺改變了形體,這時(shí)我們就可以把它看成表征的是體積,從二維變成了三維,可這也不并不完全,畢竟還有空隙,我們也并不愿把洗衣機(jī)的三維空間都占滿,床單的褶皺面都擠成一堆,估計(jì)也沒法洗干凈了。
由此,我們擴(kuò)展到人體,回頭想想開頭提過的人體氣管、血管之類,它們構(gòu)成了體內(nèi)一張巨大的生物網(wǎng)絡(luò),可以想象是一個(gè)二維的平面,當(dāng)填充進(jìn)人體內(nèi)時(shí),就變成了立體的,實(shí)現(xiàn)了空間填充的最大化,注意了這里是最大化,而不是完全化,排列太密,體內(nèi)太擁擠,身體也是沒法正常運(yùn)轉(zhuǎn)的。這種由優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能而產(chǎn)生的額外維度使得生物像是在四維空間中活動。
三維好理解,四維是怎么回事呢?
所謂四維,通常理解是在3維空間加上時(shí)間維度,簡單說就是一種物體在這個(gè)空間用某種狀態(tài)會維持多久。就像我們站在四維空間看洗衣機(jī)里的床單一會折成一條線,一會鋪開是個(gè)面,一會是團(tuán)起來是個(gè)立體的球。
再來看看我們身體的內(nèi)部生理和解剖結(jié)構(gòu),它們就像四維一樣運(yùn)行著,在分形的不斷作用下,一會兒能量輸送渠道如同一條線,過了一會兒分散成為一個(gè)面,又過了一會兒聚集成一個(gè)球,不斷地在變換形態(tài)。
概括的說,四維就是在不同時(shí)間同一事物展現(xiàn)出不同的狀態(tài)。
當(dāng)我們站在時(shí)間軸上,再看生命,那就是四維的了,一個(gè)生命體在不同時(shí)間會表現(xiàn)出不同的狀態(tài)。自然選擇利用這種分形主題變化,讓生命表現(xiàn)出各種形式和功能,換句話說,分形賦予了生命第四個(gè)維度。
生命第四維度表現(xiàn)出從生長、衰老到死亡的過程。
說道生長,我們都可以看到人類在小時(shí)候長得快,長到一定程度似乎就不再成長了,這個(gè)現(xiàn)象,韋斯特說也是可以用數(shù)學(xué)知識來解釋的。
我們每天攝取的能量,一部分用來成長,譬如長得更高、長得更胖,而另一部分就要用來維持現(xiàn)有的身體。不同動物的體重、形態(tài)各異,可是單個(gè)細(xì)胞大小都差不多。生產(chǎn)一個(gè)新細(xì)胞和維護(hù)一個(gè)舊細(xì)胞要消耗的能量是一定的。體重差異,其實(shí)也就是細(xì)胞多少的差異,細(xì)胞數(shù)量與體重成正比。我們維護(hù)細(xì)胞所消耗的能量與體重成正比。而新陳代謝率是與體重的3/4次方成正比的。
隨著體重的增加,我們補(bǔ)充的能量越來越多,可是吸收能量的增長速度跟不上體重的增長速度,等著被養(yǎng)活的細(xì)胞越來越多。總有一天,吸收的能量剛夠維持系統(tǒng)運(yùn)行,無力再去供應(yīng)增長,生長就停止了。
而這里也有一些特殊情況,韋斯特提到了兩種特殊情況。一個(gè)是腫瘤,它寄生于宿主產(chǎn)生新陳代謝,所以它新陳代謝不僅取決于自身的大小,還取決于宿主大小。如果可獲得的能量多,吸收多,成長環(huán)境適宜,會長得比較大,一般生長于體表或較大體腔內(nèi)的腫瘤有可能生長得很大,而生長于密閉的狹小腔道內(nèi)的腫瘤一般較小。
還有一種特殊情況,就是常見的樹木。樹木基本都是越長越高的,韋斯特說,這是因?yàn)闃淠镜脑鲩L,樹干的某些部分不斷變?yōu)榭葜?,便不需要維持了,而仍然可以幫助樹木維持穩(wěn)定性,間接幫助了樹木向上增長。
我們能否延長壽命
那我們?nèi)祟惸懿粩啾3只盍?,延長壽命嗎?據(jù)統(tǒng)計(jì),在夏朝時(shí)我國平均壽命僅為18歲,到了唐宋時(shí)期平均壽命30歲左右,新中國剛成立平均壽命也僅為35歲,1981年平均壽命68歲,2017年平均壽命為76歲??此迫諠u增長的平均壽命,讓我們更加關(guān)注壽命是不是可以延長,有沒有可能長生不老?
韋斯特給出答案估計(jì)會讓很多人很失望,他說即使這些年來科技水平日益發(fā)展,人類的壽命并未有大幅度的提升。而且他認(rèn)為人類可能活到的最長的年紀(jì)是125歲。
在韋斯特看來,過去人均預(yù)期壽命短,并不是人們不能長壽,而是因?yàn)閶胗變旱乃劳雎侍貏e高。換言之,古代人如果順利度過嬰幼兒時(shí)期,預(yù)期壽命也會有六七十歲。
同時(shí),主導(dǎo)人類死亡的因素主要是損傷,包括器官損傷、組織損傷,如心臟病,中風(fēng),或者是分子水平的損傷,如癌癥等。
在作者對于各個(gè)年齡段人們死亡的主導(dǎo)原因的分析中,我們發(fā)現(xiàn),兒童死亡原因多為先天缺陷,青年死亡原因多為工作、生產(chǎn)問題過世,中年人死亡多因潛伏性的遺傳缺陷導(dǎo)致,六七十歲的人死亡多為心血管疾病,八十歲則多因意外或者骨質(zhì)疏松,九十歲以上的老人死亡的具體原因主要是身體衰老,器官衰竭。
根據(jù)美國疾病控制中心和世界衛(wèi)生組織對于疾病統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)分析表明,即使各類疾病治愈后,人類預(yù)期壽命并沒有增長很多,譬如:治愈心血管疾病,預(yù)期壽命能延長六年,治愈癌癥也只是預(yù)期多活三年。因?yàn)檫@些病患多為老年人,即使治愈也已經(jīng)老了,終究無法抵過身體器官衰竭帶來的死亡。
由此可見,衰老才是死亡的根本原因,根據(jù)生物學(xué)知識,細(xì)胞新陳代謝決定著人體衰老的節(jié)奏,因此代謝率越高壽命越短。而代謝率相關(guān)的因素較多,我們從以下幾個(gè)方面,似乎也能找到一些關(guān)于延長壽命的思路。
首先,新陳代謝跟溫度有關(guān),韋斯特提出如果體溫降低2℃,就可以放慢代謝速度,從而延緩死亡時(shí)間,壽命可以延長20%-30%。只是要人為將體溫降低似乎并非易事,如果長期處于較為寒冷的環(huán)境,也許會有效果,但畢竟人類是恒溫動物,也許會引起其他健康問題。
其次,我們?nèi)藶榈耐ㄟ^減少進(jìn)食,降低細(xì)胞代謝率,減少細(xì)胞的代謝損傷,也許也能延長壽命,理論上講如果堅(jiān)持每次減少涉獵10%的食物攝入量,即相當(dāng)于每天減少幾百卡路里,壽命延長10%。不過這個(gè)理論并不成熟,只能作為參考,有待驗(yàn)證。