#为什么生物大体上都是对称的#

看赵泠他们都在探讨是否对称的问题，我这里说说为什么会进化出对称。
虽然进化属于生物学范畴，但造成普遍对称趋势的却是物理现象。
先说动物。
自动物起源开始，就是生活在海洋里。所以它们每移动一步，就受到阻力和粘性力的影响。
不过，海绵一年也就移动几厘米，所以受力几乎可以忽略不计。因而，它们从宏观上的大结构来说，没有形成长得对称的动力。
但是，海绵生活在水里，海水动荡，对它们的影响也不能忽略不计。
所以，它们在一些局部上，尽量减少水冲击力的影响。于是长成了球状或者圆柱状的结构。
那为什么会长成球状或者柱状结构呢？
根据阻力公式：
[公式]
C为水的阻力系数；ρ为空气密度；S为迎风面积；V为水流速度。
当水的密度ρ和海绵结构的横截面S，以及水流速度相对固定时，阻力系数越低，那么受到的阻力也就越低，越有利于生存。
那什么样的阻力系数最低呢？
虽然不同的形状和状态影响阻力系数的计算，但对于形状相对固定的物体来说，它的阻力系数和夹角是正比关系的。
理论来说，海绵某一方向的夹角足够小，那么受到的阻力也就最小。
例如，旗鱼通过长长的“鼻尖”，来降低在水中的阻力。
那为什么海绵没有长得尖尖的呢？
主要原因在于水的流动是不固定的，来自四面八方。
就说像旗鱼这样，虽然前方受到的阻力是小了，但一个湍流从侧面而来，直接就被掀翻了。
所以就必须有一个形状，把四面八方阻力的上限降到最低。
在不考虑粘度的情况下，垂直平面的阻力系数是1，柱状（弧面）是0.5。
也就是说柱状或者球状，在应对四面八方来的水流时，可以降低一半的阻力，这是一个很大的优势。这同样是树干进化成柱状的根本原因。
随着生物的进化，动物有了更多的运动需求，出现了刺胞动物（水母等等）。
一开始进化出来的刺胞动物会是一些体型很小的动物，它们不仅受到水阻力的影响，也会受到粘度的影响。
根据牛顿粘性定律，粘性力 [公式]
η为动力粘度系数，A为接触面积，括号中间的是速度梯度。
从公式来看，在相同的温度，以及水流环境下，水的动力粘度系数和流速梯度都相对固定。
粘性力与接触面积A成正比，而对于形状不变的物体来说，物体的表面积又和接触面积成正比，与物体尺度的平方成正比。而物体的质量（惯性）与物体尺度的三次方成正比。
所以，对于尺度越小的物体来说，会受到粘性力的明显影响。
1883年，英国物理学家雷诺观察到了这一现象，首先总结出它们的关系：
[公式]
Re便是雷诺数，与流体密度ρ、流速v，以及物体的特征长度L（尺度大小）成正比，而与粘度μ成反比。
所以，在外界条件限定的情况下，雷诺数和尺度反比。
当雷诺数足够小时，粘性力的影响会大于惯性，严重影响生物的自主运动。而当雷诺数足够大时，惯性的影响会明显强过粘性力，生物自主运动的受到的影响就会较低。
所以我们也能观察到这样的现象，对于足够大的生物掉落在水中，没有明显的粘滞感。而对于蠓这样的小型动物来说，掉落水中就会有明显的粘滞感。
所以，一开始进化出来的小型刺胞动物，运动能力相当有限。
头部也只能往圆面的方向发展，来降低阻力。
头部形成了圆面，运动受力要均衡，自然也就形成了辐射对称，只能以涌动的方式进行运动。
后来，有一批水母的浮浪幼虫逐渐进化成了另外一种生物——扁形虫（浮浪幼虫起源说）。由于扁形虫干细胞比例高，再生能力强，100多年来，经常被人类切着玩。
例如涡虫，经常被碎尸万段，然后观察它们化整为零的表演。
那么，扁形虫这样扁扁的形状，是怎么进化出来的。
主要原因在于，它们起源的时候，是海洋底栖的。
在海洋底部的时候，你圆滚滚的状态，自然不利于运动的。反而变成扁形的，贴于海底，更有利于降低水的阻力。
一开始的扁形虫并不需要多大的运动需求，且随着生物提醒的增大，粘性力的影响也就越来越低了。后来的大体型生物，在进化的过程中，更多的受到阻力的影响。
正是因为这样的因素，所以底栖的海星和比目鱼都是扁形的。
但刺胞动物的浮浪幼虫，本身属于偏柱状的形态。
所以，随着底栖扁化之后，自然而然也就成了两侧对称的生物。
也差不多从扁形虫开始，动物逐渐分化成了后口和原口两大类。我们知道，生物进化其实就是一个模板再套一个模板的过程，已经写好的“代码”无法再抹除（当然，可以通过变成内含子来隐藏，但一些基本的框架已经无法改变）。
所以后来的原口和后口动物，自然就只能是以两侧对称为主了。
至于海星这样的棘皮动物来说，先天都是两侧对称，它们的辐射对称是次生出来的。
但为什么只有海星次生出辐射对称，在其它动物之中没有流行呢？
其实这主要和海星复杂的生活史有关。早期的生物，为了适应海洋环境，从进化出了比较复杂的生活史。例如，海鞘为首的尾索动物，甚至成年体还退化了“大脑”，直接营固着生活。
乃至于它们的形态，也带着那么一点的辐射状：
海胆甚至还长得给个球样。
决定这一切的，又得回归到物理上来。
无论这些动物怎样千姿百态，它们之所以长得这样的与众生不同，有一个很大的特点，就是成年体速度很慢，甚至直接营固着生活。它们自然需要根据环境的不同，变化自己的形态，以在保证生活所需的状态下，尽量的降低水流的影响。
而对于越有速度需求的生物，形态则更加的往流线型的方向发展。
寒武纪爆发时，节肢动物出现，但节肢动物很依赖几丁质外壳，它们的运动速度相对来说，也并不是很快，而且不少也是底栖生物。
所以整体形态，依旧是扁状的。
但同时期进化出来的脊索动物就不一样了，它们在节肢动物的早期制霸下，必须快速逃跑，所以进化出了发达的肌肉和流线型的体态。
所以，进化成今天鱼类这样扁形的形态，才是最有利生存的。
这样既能降低阻力面积，又能方便肌肉源源不断地提供进行的动力。甚至进化出了各种鱼鳍，方面驱动和协调。
先前已经说了，生物在后天的进化过程中，无论生理功能随着环境再怎么变化，也离不开祖辈的遗传模板。
所以，后来进化出来的哺乳动物，在陆地上哪怕进化出了厚实的身板，对于那些重返海洋的哺乳动物来说，在没有遇到特殊生境压力的情况下，它们也无法再变成鱼的体态。
它们主要改造身体的流线型结构，但厚实的身板依旧和一半鱼类有着极大的差别。
当然，对于大体型的鱼类来说（例如鲨鱼），只要不是底栖的，都会有更大的演化动力往厚实的体型发展，毕竟体型足够大之后，过扁的竖状的体型，会受到阻力的过大影响，不利于生存。
但无论怎么发展，都不会怎么失去对称性。过于不对称，代表着左右两边受力不均匀，会大大影响生存能力。尤其是对于飞行的鸟和昆虫来说。
最后简单说说植物。
由于植物，几乎完全不动，所以它们的形态，更是受到环境的影响。
例如，风决定了树干的圆柱状，对光的竞争，决定了叶片的两侧对称。繁殖需求，决定了花朵的对称性。
但是，植物的宏观形态，通常不存在什么对称性。
总的来说，生物大体上都是对称的，主要原因在于，受到生物力学长达数亿年的影响。
根据对不同环境的不同适应，它们的对称，自然也有各种各样的差异。
更何况，绝对的对称，只存在于数学之中。

读书532天。今天在之前早上的时候，其实是看了文明之光的第2册中的开篇部分，有关牛顿的成长，我们以前只知道牛顿他是力学的代表，其实他在另外方面也有很大的建树，他的成长故事看下来也是让我们更加立体的感受到一个人如何去研究探索，去发明创造以及成为具有划时代的奠基性意义的人。
下班的时候去了图书馆，借了想要借的书，那本书是我要为孩子准备的，很多时候我愿意通过我所了解的一些故事去更好的引导孩子，而不是干巴的道理和重复的话语去，因为有故事，有内容，更有力量和记忆。
感谢身边的人，我觉得在遇到一些问题的时候，善意去和周围的朋友认识的人交流，然后去获得好的解决途径，是我得到更好的一种骑士，今天很好地解决了手机的问题，而且也找了一位长辈来倾诉，了解我如何去面对，记得他跟我说过这样一句话是关于鲁迅说过的。虽然我知道我并不是这样的母亲，但是我想对于不管是作为父亲还是母亲，对孩子成长中都需要有这样的意识，让孩子成为独立成长的人，而让自己成为更好的自己相信相信的力量，就如今天电影中一个片段所传递和启示的，因为相信所以看到孩子更好的成长，孩子也看到父母更好的成长。#文菲读书#

号外，号外。史诗级的甚至能让我闭嘴的大发现又被发现了。
小菜牛顿思考经典力学的动机是什么。
当你确定了一只鸡变成烧鸡的路径时，你会产生什么样的变化，你会发现物质存在的鸡的得失对你变得没那么重要。
同样，被疫情憋在家里的牛顿，只要用公式确定了所有的运动，他就会在操场上跑圈得到和漂洋过海去美利坚爬山一样的效用。
欧洲在世界上抢来抢去，他们的内部也应该是抢来抢去。这样，一种公式定理式价值倾向可以弱化或者平衡这种得失感。
太特么工整了，卧槽