< Return to Video

精子 vs. 抹香鲸 - Aatish Bhatia

  • 0:07 - 0:11
    1977年，物理学家爱德华·珀塞尔
    (Edward Purcell)
  • 0:11 - 0:13
    计算出，如果你推动一个细菌
  • 0:13 - 0:14
    然后任它而去，
  • 0:14 - 0:17
    它将在大概一百万分之一秒内停止运动。
  • 0:17 - 0:19
    在这样短的时间内，它运动的距离
  • 0:19 - 0:21
    小于一个原子的宽度。
  • 0:21 - 0:23
    这种情况适用于精子
  • 0:23 - 0:25
    和其它很多微生物。
  • 0:25 - 0:28
    它们都必须非常小。
  • 0:28 - 0:31
    微生物栖生在一个完全不同于我们的世界，
  • 0:31 - 0:33
    对它们来说，渡过一英尺水
  • 0:33 - 0:35
    都将极其困难。
  • 0:35 - 0:38
    不过为何大小对于“游泳者”如此重要呢？
  • 0:38 - 0:39
    是什么使得精子的世界
  • 0:39 - 0:41
    与抹香鲸的世界
  • 0:41 - 0:43
    有着完全不同呢？
  • 0:43 - 0:44
    为了找到答案，我们需要潜入
  • 0:44 - 0:46
    流体的物理世界。
  • 0:46 - 0:48
    试着从这个角度来想一下
  • 0:48 - 0:50
    想象你在一个游泳池里游泳
  • 0:50 - 0:53
    有你和一大堆的水分子
  • 0:53 - 0:54
    水分子的数量级是你的
  • 0:54 - 0:57
    千万亿万亿倍
  • 0:57 - 0:59
    所以，你庞大的身躯很容易
  • 0:59 - 1:01
    在它们中间前行
  • 1:01 - 1:03
    但是如果你非常小的话
  • 1:03 - 1:05
    小到和水分子差不多的话，
  • 1:05 - 1:07
    突然之间，就变成你在一游泳池的人
  • 1:07 - 1:08
    中间游泳。
  • 1:08 - 1:10
    不同于轻松地在一堆
  • 1:10 - 1:12
    小小的分子中挥动游弋，
  • 1:12 - 1:14
    现在每个水分子
  • 1:14 - 1:16
    都像另一个人，你必须推动划过他们
  • 1:16 - 1:18
    才能到达别的地方
  • 1:18 - 1:21
    1883年，物理学家奥斯本·雷诺
    (Osborne Reynolds)
  • 1:21 - 1:23
    计算出一个简易的常数，
  • 1:23 - 1:26
    可以预知流体的表现能力。
  • 1:26 - 1:27
    这个常数叫做“雷诺数”，
  • 1:27 - 1:30
    它适用于简单的个体，
  • 1:30 - 1:31
    比如“游泳者”的大小、
  • 1:31 - 1:33
    游的速度、
  • 1:33 - 1:34
    流体的密度、
  • 1:34 - 1:36
    以及流体的
  • 1:36 - 1:37
    黏度或稠度。
  • 1:37 - 1:39
    这意味着
  • 1:39 - 1:41
    大小不同的生物
  • 1:41 - 1:43
    生活在完全不同的世界。
  • 1:43 - 1:45
    比如，由于极其巨大
  • 1:45 - 1:46
    抹香鲸生活在
  • 1:46 - 1:48
    大雷诺数世界。
  • 1:48 - 1:50
    它拍打一下尾巴，
  • 1:50 - 1:53
    可以向前游很远。
  • 1:53 - 1:54
    同时，精子生活在
  • 1:54 - 1:56
    低雷诺数世界。
  • 1:56 - 1:58
    如果精子停止摇动尾巴，
  • 1:58 - 2:01
    它向前的距离不会超过一个原子。
  • 2:01 - 2:03
    想象一下变成精子是什么样的
  • 2:03 - 2:05
    你需要把自己放到
  • 2:05 - 2:06
    它所在的雷诺数中。
  • 2:06 - 2:08
    想象自己在一罐蜜糖中，
  • 2:08 - 2:09
    你挥动手臂的速度
  • 2:09 - 2:12
    和分针一样慢，
  • 2:12 - 2:14
    你就能明白
  • 2:14 - 2:16
    精子对抗的是什么
  • 2:16 - 2:18
    那么，微生物是如何移动的呢？
  • 2:18 - 2:20
    许多根本不考虑游泳。
  • 2:20 - 2:23
    它们让食物带着前行。
  • 2:23 - 2:24
    就像一头懒牛
  • 2:24 - 2:27
    等着它嘴下的那块草长回来。
  • 2:27 - 2:29
    但有些微生物会游泳，
  • 2:29 - 2:32
    它们有惊人的适应性。
  • 2:32 - 2:33
    其中一个方式就是
  • 2:33 - 2:36
    改变纤毛的形状。
  • 2:36 - 2:38
    灵巧地弯曲纤毛
  • 2:38 - 2:40
    可以使动力
  • 2:40 - 2:41
    大于阻力。
  • 2:41 - 2:44
    单细胞生物，比如草履虫
  • 2:44 - 2:46
    就可以在
  • 2:46 - 2:48
    水分子中前行。
  • 2:48 - 2:50
    还有更绝的，
  • 2:50 - 2:52
    就是细菌和精子的方法。
  • 2:52 - 2:55
    它们并不把前后摆动纤毛，
  • 2:55 - 2:57
    而是旋转着，就像螺旋拔塞。
  • 2:57 - 2:59
    同酒瓶中的螺旋拔塞
  • 2:59 - 3:02
    将旋转运动转化成向前运动一样，
  • 3:02 - 3:05
    这些微小的生物旋转着螺旋状的尾巴
  • 3:05 - 3:07
    使自己向前，它们世界中的水
  • 3:07 - 3:10
    它们世界中的水同瓶塞一样硬。
  • 3:10 - 3:13
    另一种办法更加奇怪。
  • 3:13 - 3:15
    一些病毒选择了蝙蝠侠的方法。
  • 3:15 - 3:17
    它们用抓钩将自己拉起。
  • 3:17 - 3:19
    甚至还能
  • 3:19 - 3:22
    像弹弓一样将自己弹过去。
  • 3:22 - 3:24
    另一些用化学方法。
  • 3:24 - 3:28
    幽门螺旋杆菌只在胃中的
  • 3:28 - 3:29
    酸性粘液中生活。
  • 3:29 - 3:31
    它们释放一种化学物质
  • 3:31 - 3:33
    使周围的粘液变薄，
  • 3:33 - 3:35
    从而划过粘液。
  • 3:35 - 3:36
    并不奇怪，
  • 3:36 - 3:37
    这些家伙也要对
  • 3:37 - 3:39
    胃溃疡负责。
  • 3:39 - 3:41
    所以，当你近距离观察
  • 3:41 - 3:43
    我们的身体和这个世界，
  • 3:43 - 3:45
    你可以看到各种各样的小生物
  • 3:45 - 3:47
    用聪明的方法
  • 3:47 - 3:49
    应对棘手的情况。
  • 3:49 - 3:50
    如果不去适应，
  • 3:50 - 3:53
    细菌找不到寄主，
  • 3:53 - 3:55
    精子也遇不到卵子，
  • 3:55 - 3:58
    这意味着你也不会得胃溃疡，
  • 3:58 - 4:01
    但你最初也不会出生。
Title:
精子 vs. 抹香鲸 - Aatish Bhatia
Speaker:
Aatish Bhatia
Description:

完整课程: http://ed.ted.com/lessons/human-sperm-vs-the-sperm-whale-aatish-bhatia

对显微镜下的精子来说，旅行实在太难了。试想一个人在人满为患的游泳池中游泳。通过计算雷诺数，我们可以将精子的旅程同抹香鲸的相比，雷诺数能预测液体的流向，经常根据游泳者的大小而改变。Aatish Bhatia讲解了伟大（虽然很小）的精子的旅程。

课程：Aatish Bhatia, 动画：Brad Purnell.
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:18

Chinese, Simplified subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.