外星生物有多大？

名師簡介：

魏然，九三學(xué)社社員，本碩畢業(yè)于北京大學(xué)，擁有多學(xué)科領(lǐng)域?qū)W位計(jì)22個。自2014年起，于北大附中高中部開設(shè)科幻文學(xué)概論、科幻影視概論等科幻系列課程。其中科幻文學(xué)概論是大陸地區(qū)公立高中正式開設(shè)的首門科幻文學(xué)通識課程，該課程設(shè)計(jì)及教學(xué)實(shí)踐的相關(guān)成果曾獲北京市基礎(chǔ)教育科學(xué)研究優(yōu)秀論文一等獎。曾擔(dān)任中國科普作家協(xié)會科普科幻教育講師團(tuán)成員、科普科幻青年之星計(jì)劃評委，全球華語科幻星云獎（大眾）評委，北京高?？苹弥R競賽命題人，有多篇作品發(fā)表于《科幻應(yīng)該這樣教》《中國教師報(bào)》《科普時報(bào)》《深圳商報(bào)》等。

雖然外星生物的樣子可能超乎想象，但它的大小卻在人類的掌握之中。

迄今為止，地球是宇宙中唯一一顆我們已知的擁有生命的星球。于是地球生物也就成了推斷外星生物特征的僅有參照。

那么，外星生物的大小是不是也在這個范圍內(nèi)呢？超出這個范圍的生物，特別是像人類這樣的智慧生物，是可能存在的嗎？

對于生活在地表的生物，星球的重力是制約其大小的重要因素。陸地上的生物由自身結(jié)構(gòu)作為支撐，才不至于癱成一塊餅。要想結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，就需要更強(qiáng)壯的身體，而這意味著更大的身體體積與重量。理論上，重量增長要比結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的增長更快，這就導(dǎo)致隨著生物變大變重，支撐自己就越來越困難，最終體積和質(zhì)量過大的生物將被自己壓垮。

當(dāng)然，如果星球重力小一點(diǎn)，對支撐結(jié)構(gòu)的要求就會變小，于是體積更大的生物就誕生了。但星球的重力并不會無限減小，不然就無法留住一個足夠濃密的大氣層了。而沒有大氣，生物無論大小，就都沒法在星球表面生存。對于植物來說，重力還限制了水分向上輸送的高度，這就額外設(shè)置了它的大小上限。于是，在存在重力的前提下，陸地生物的體積是存在上限的。

如果生活在水里，因?yàn)楸桓×Φ窒袅艘徊糠郑亓Φ挠绊懢蜁冃?，那么生物是不是就能肆意生長呢？的確，就像藍(lán)鯨比大象大很多一樣，水生生物的體積上限確實(shí)更高，但也并不是無限的，因?yàn)樗鼈兪苤朴诘诙€條件——散熱。我們知道，計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備在工作時會產(chǎn)生大量廢熱，與此類似，生物不論陸生還是水生，在活動時都會產(chǎn)生許多熱量。比如，人在運(yùn)動時會出汗，就是因?yàn)楣趋兰≡谶\(yùn)動的同時還產(chǎn)生了大量的副產(chǎn)品——熱能，這就需要通過汗液蒸發(fā)來幫助散熱。即便在靜止?fàn)顟B(tài)下，生物細(xì)胞要分裂，DNA要復(fù)制，體液要循環(huán)……這一切都需要消耗能量，也會排出“廢熱”。因此，當(dāng)生物體積太大的時候，“廢熱”將難以及時排出，最終聚集在體內(nèi)，將生物自己“煮熟”。于是，在考慮散熱的情況下，水生生物的體積有了上限，陸生生物的體積則又多了一道上限。

看來，考慮到重力和散熱兩個條件，外星生物的體積也不能太大。

那么，外星生物會有多小呢？

水具有一種令水滴自身趨于球形的力量，被稱為表面張力，荷葉上滾動的露珠就是很好的例子。表面張力很微小，一般很難引人注意，但對于體積小、力量弱的生物來說，表面張力的影響就很大了。比水滴更小的生物，可能會因?yàn)楸砻鎻埩Ρ磺艚谒沃?，無法逃離。因此，考慮到液體的表面張力，能自主活動的生物并不能太小。

而若是智慧生物的話，生物大小的范圍就更窄了，這來自神經(jīng)系統(tǒng)的制約。為了發(fā)展出足夠的智力，就需要足夠數(shù)量的神經(jīng)元，這要求智慧生物不能過小。另外，神經(jīng)信號的傳導(dǎo)速度又決定了智慧生物不能太大。神經(jīng)信號傳導(dǎo)的最高速度通常不超過每秒100米。這樣算來，在人的一生中，神經(jīng)信號能在大腦里“環(huán)球旅行”上萬億次——倘若體積變大使得神經(jīng)元的間距加倍，同時壽命不變，智慧生物一生中能產(chǎn)生的想法就因?yàn)椤?路程”變長而減半了。

不妨設(shè)想得極端一些：假如存在一個太陽系那般大的大腦，自宇宙誕生起便開始思考，即便神經(jīng)信號以光速傳導(dǎo)，到目前為止，它的“想法”數(shù)量也可能只和一個普通人的差不多。顯然，這無法支撐起一個智慧種族的生存。

可見，外星生物的大小可能會略微超出地球生物的大小范疇，但差別不會太大，且存在嚴(yán)格的限制。至于外星智慧生物，綜合各方面因素，則大致會處于“米”的量級，和人類相仿。由此看來，未來人類與外星生物的第一次邂逅，至少從體積上說，將會是一次平等的對話。