WEBVTT

00:00:06.634 --> 00:00:10.947
1977年，物理学家爱德华·珀塞尔
(Edward Purcell)

00:00:10.947 --> 00:00:12.900
计算出，如果你推动一个细菌

00:00:12.900 --> 00:00:14.198
然后任它而去，

00:00:14.198 --> 00:00:16.947
它将在大概一百万分之一秒内停止运动。

00:00:16.947 --> 00:00:18.992
在这样短的时间内，它运动的距离

00:00:18.992 --> 00:00:21.173
小于一个原子的宽度。

00:00:21.173 --> 00:00:23.203
这种情况适用于精子

00:00:23.203 --> 00:00:24.664
和其它很多微生物。

00:00:24.664 --> 00:00:27.615
它们都必须非常小。

00:00:27.615 --> 00:00:31.340
微生物栖生在一个完全不同于我们的世界，

00:00:31.340 --> 00:00:32.704
对它们来说，渡过一英尺水

00:00:32.704 --> 00:00:34.723
都将极其困难。

00:00:34.723 --> 00:00:37.741
不过为何大小对于“游泳者”如此重要呢？

00:00:37.741 --> 00:00:39.365
是什么使得精子的世界

00:00:39.365 --> 00:00:40.765
与抹香鲸的世界

00:00:40.765 --> 00:00:42.621
有着完全不同呢？

00:00:42.621 --> 00:00:44.346
为了找到答案，我们需要潜入

00:00:44.346 --> 00:00:46.197
流体的物理世界。

00:00:46.197 --> 00:00:47.955
试着从这个角度来想一下

00:00:47.955 --> 00:00:49.855
想象你在一个游泳池里游泳

00:00:49.855 --> 00:00:52.618
有你和一大堆的水分子

00:00:52.618 --> 00:00:54.446
水分子的数量级是你的

00:00:54.446 --> 00:00:57.152
千万亿万亿倍

00:00:57.152 --> 00:00:58.599
所以，你庞大的身躯很容易

00:00:58.599 --> 00:01:00.526
在它们中间前行

00:01:00.526 --> 00:01:02.910
但是如果你非常小的话

00:01:02.910 --> 00:01:04.626
小到和水分子差不多的话，

00:01:04.626 --> 00:01:06.630
突然之间，就变成你在一游泳池的人

00:01:06.630 --> 00:01:07.965
中间游泳。

00:01:07.965 --> 00:01:10.132
不同于轻松地在一堆

00:01:10.132 --> 00:01:11.599
小小的分子中挥动游弋，

00:01:11.599 --> 00:01:13.557
现在每个水分子

00:01:13.557 --> 00:01:16.069
都像另一个人，你必须推动划过他们

00:01:16.069 --> 00:01:17.736
才能到达别的地方

00:01:17.736 --> 00:01:20.979
1883年，物理学家奥斯本·雷诺
(Osborne Reynolds)

00:01:20.979 --> 00:01:23.102
计算出一个简易的常数，

00:01:23.102 --> 00:01:26.016
可以预知流体的表现能力。

00:01:26.016 --> 00:01:27.483
这个常数叫做“雷诺数”，

00:01:27.483 --> 00:01:29.505
它适用于简单的个体，

00:01:29.505 --> 00:01:31.238
比如“游泳者”的大小、

00:01:31.238 --> 00:01:32.529
游的速度、

00:01:32.529 --> 00:01:33.598
流体的密度、

00:01:33.598 --> 00:01:35.649
以及流体的

00:01:35.649 --> 00:01:36.905
黏度或稠度。

00:01:36.905 --> 00:01:38.744
这意味着

00:01:38.744 --> 00:01:40.742
大小不同的生物

00:01:40.742 --> 00:01:42.739
生活在完全不同的世界。

00:01:42.739 --> 00:01:44.708
比如，由于极其巨大

00:01:44.708 --> 00:01:46.114
抹香鲸生活在

00:01:46.114 --> 00:01:48.385
大雷诺数世界。

00:01:48.385 --> 00:01:50.129
它拍打一下尾巴，

00:01:50.129 --> 00:01:52.510
可以向前游很远。

00:01:52.510 --> 00:01:54.251
同时，精子生活在

00:01:54.251 --> 00:01:56.208
低雷诺数世界。

00:01:56.208 --> 00:01:58.381
如果精子停止摇动尾巴，

00:01:58.381 --> 00:02:00.936
它向前的距离不会超过一个原子。

00:02:00.936 --> 00:02:03.102
想象一下变成精子是什么样的

00:02:03.102 --> 00:02:04.560
你需要把自己放到

00:02:04.560 --> 00:02:06.010
它所在的雷诺数中。

00:02:06.010 --> 00:02:08.151
想象自己在一罐蜜糖中，

00:02:08.151 --> 00:02:09.368
你挥动手臂的速度

00:02:09.368 --> 00:02:12.142
和分针一样慢，

00:02:12.142 --> 00:02:13.596
你就能明白

00:02:13.596 --> 00:02:15.614
精子对抗的是什么

00:02:15.614 --> 00:02:17.849
那么，微生物是如何移动的呢？

00:02:17.849 --> 00:02:20.186
许多根本不考虑游泳。

00:02:20.186 --> 00:02:22.796
它们让食物带着前行。

00:02:22.796 --> 00:02:24.023
就像一头懒牛

00:02:24.023 --> 00:02:27.073
等着它嘴下的那块草长回来。

00:02:27.073 --> 00:02:29.041
但有些微生物会游泳，

00:02:29.041 --> 00:02:32.009
它们有惊人的适应性。

00:02:32.009 --> 00:02:33.469
其中一个方式就是

00:02:33.469 --> 00:02:35.827
改变纤毛的形状。

00:02:35.827 --> 00:02:37.550
灵巧地弯曲纤毛

00:02:37.550 --> 00:02:39.992
可以使动力

00:02:39.992 --> 00:02:41.425
大于阻力。

00:02:41.425 --> 00:02:44.030
单细胞生物，比如草履虫

00:02:44.030 --> 00:02:45.522
就可以在

00:02:45.522 --> 00:02:47.715
水分子中前行。

00:02:47.715 --> 00:02:49.777
还有更绝的，

00:02:49.777 --> 00:02:52.496
就是细菌和精子的方法。

00:02:52.496 --> 00:02:54.897
它们并不把前后摆动纤毛，

00:02:54.897 --> 00:02:57.359
而是旋转着，就像螺旋拔塞。

00:02:57.359 --> 00:02:59.206
同酒瓶中的螺旋拔塞

00:02:59.206 --> 00:03:01.992
将旋转运动转化成向前运动一样，

00:03:01.992 --> 00:03:05.117
这些微小的生物旋转着螺旋状的尾巴

00:03:05.117 --> 00:03:06.627
使自己向前，它们世界中的水

00:03:06.627 --> 00:03:10.255
它们世界中的水同瓶塞一样硬。

00:03:10.255 --> 00:03:12.509
另一种办法更加奇怪。

00:03:12.509 --> 00:03:14.531
一些病毒选择了蝙蝠侠的方法。

00:03:14.531 --> 00:03:17.251
它们用抓钩将自己拉起。

00:03:17.251 --> 00:03:18.808
甚至还能

00:03:18.808 --> 00:03:21.767
像弹弓一样将自己弹过去。

00:03:21.767 --> 00:03:24.219
另一些用化学方法。

00:03:24.219 --> 00:03:27.508
幽门螺旋杆菌只在胃中的


00:03:27.508 --> 00:03:29.260
酸性粘液中生活。

00:03:29.260 --> 00:03:30.609
它们释放一种化学物质

00:03:30.609 --> 00:03:32.721
使周围的粘液变薄，

00:03:32.721 --> 00:03:34.674
从而划过粘液。

00:03:34.674 --> 00:03:35.678
并不奇怪，

00:03:35.678 --> 00:03:37.147
这些家伙也要对

00:03:37.147 --> 00:03:39.058
胃溃疡负责。

00:03:39.058 --> 00:03:41.280
所以，当你近距离观察

00:03:41.280 --> 00:03:42.984
我们的身体和这个世界，

00:03:42.984 --> 00:03:45.112
你可以看到各种各样的小生物

00:03:45.112 --> 00:03:47.121
用聪明的方法

00:03:47.121 --> 00:03:48.777
应对棘手的情况。

00:03:48.777 --> 00:03:50.124
如果不去适应，

00:03:50.124 --> 00:03:52.626
细菌找不到寄主，

00:03:52.626 --> 00:03:55.383
精子也遇不到卵子，

00:03:55.383 --> 00:03:57.546
这意味着你也不会得胃溃疡，

00:03:57.546 --> 00:04:00.711
但你最初也不会出生。