#为啥铝粉能燃烧而铝箔不能#
铝箔可以在氧气中燃烧，却不能在空气中燃烧，为什么？
呼之欲出，是因为空气中的浓度只有21%，而纯氧是100%，根据动力学基本原理，如果铝和氧气的反应相对于氧气来说是一级反应，那么氧气中的反应速度会提高5倍，如果是二级反应，那就是25倍。
说这个，是想说明最基本的问题，铝箔的燃烧与否，主要是动力学问题。当然，这个事实并不能确定铝在空气中是否燃烧和热力学原理无关，但是通过吉布斯自由能的计算可以很轻松证明，这里就不讨论了，大学物理化学中的基础知识。
我们在这里需要解释一下两种“判据”的差别，什么叫热力学，什么叫动力学。
所谓热力学的判据，是根据热力学三大定律对一个过程进行判断，比如地球上水往低处流，这就是热力学上允许自发进行的过程，水往高处流就不是自发过程，我们在初中物理学到的重力势能就能解释。
化学反应没有重力势能那么直观，所以热力学上的判断非常重要，一般是简化成吉布斯自由能这个判据，在一些特殊情况下，也会用到熵或焓作为判据。吉布斯自由能就如同是水的重力势能一样，如果反应前后，自由能是下降的，过程就可以自发进行，反之则不能自发进行。
至于动力学，我们可以举个水坝的例子。水往低处流，但是被水坝拦住了，那么它就流不下去，这就说明，一个物体的命运，除了要考虑自身的“能量”问题，也要考虑实际的动力或阻力，这就是动力学问题。
好了，我们现在可以理解，铝箔就好比是那些被水坝拦住的水，它有流下去的潜质，但却有一些阻力，需要在动力学上进行调整，才能让反应进行下去。
现在我们开始进一步梳理这个问题，为什么铝箔在氧气中反应更快，就能持续下去呢？
我们说一个古代的取火方式——打火石（火镰）。
打火石的原理很简单，就是通过撞击产生火花儿。一般采用的是一块玄武岩和一块生铁，如果岩石中含有硫磺会更容易出火花儿。这几天我正好在家给一块花岗岩掏洞，找了根铁凿子，叮叮咣咣，也能产生不少火花。只要把引火物放在火花溅起的地方，就能够取火了。
实际上用这类取火器材远没有影视作品里面那么轻松，点不着是常有的事。原因很简单，少量的金属铁在摩擦时脱落，并且因为摩擦的高温被氧化从而产生火花儿，这个时候如果化学反应无以为继，自然就终止了，但我们没有办法保证火花儿正好就能让引火物正好发生反应。打个比方，你在追求一个女孩，趁着下雪天玩个浪漫，攒了一夜的尿，准备去写三个字，尿量是够的，这是热力学允许的。但是，万万没想到，尿结石……
铝箔的燃烧其实就是这么个问题，它的产物是氧化铝，会形成致密的氧化膜覆盖在铝的表面，这就阻隔了铝和氧气的进一步反应。
但是，氧化物从形成到转化为“致密的氧化膜”，这也是有时间的，不是说一生成就致密了，所以，一旦氧化反应快到产物来不及板结的程度，反应就可以持续了。
正所谓，只要跑得足够快，阻力就追不上我。
除了增加氧气的浓度以外，直接增加空气的压力也是一种办法，比如10个大气压，一样能点着铝箔。
此外还有一种办法，那就是通电，电化学反应速度也是可以很快的。
把铝箔做成铝粉，增加了铝和氧气接触的面积，反应当然也是加快的，这也就是比表面积增加后的效果。其他也有否定这一点的，然而道理却是说不通的。可燃物无论辐射率高低，也不管热传导系数如何，只要颗粒变小，燃烧都会变得更容易，这说明尺寸的影响不可能被忽略，比表面积增大是让反应顺利进行的重要原因。
反过来说，只要能够一直清除氧化铝，那么反应也可以持续下去，即便反应速度并不快。相信很多人都知道，飞机上不能带水银温度计，原因就是水银会对铝合金造成致命危害，因为水银会溶解铝，所以铝的表面就无法再生成致密的氧化膜，只能任由氧气玩弄。这个反应在常温下进行，比燃烧慢多了，但是很持久。
但是，说到这儿还有个最基本的问题没有解决，铝的氧化反应是怎么启动的？解决了这一点，就不难知道铝粉为什么更容易被点着。
铝粉的燃烧试验在军工及航天领域还是挺重要的，所以研究资料不少，特别是有一些统计学方面的研究，很有深度，只是公式太复杂，我也没办法完全领会。
简单来说，铝在燃烧前，首先会熔化成液态，而液态物质在表面张力的作用下会倾向于形成球形。但是即便是颗粒状的铝粉，原本的形态也不可能是球形，在加热的条件下，要想维持角动量守恒，那么铝粉就会发生旋转，而最外层没有熔化的氧化铝薄膜就成了阻尼的来源。
这个状态，其实很像微缩的地球，内部是熔岩，外层是地壳。就像熔岩会造成火山喷发一样，不断旋转的铝粉，表面的氧化膜也会被挤出一些小口子，反应于是就启动了。从这个模型也不难看出，粉末状的铝，显然比铝箔更容易被引燃。
当铝粉足够细的时候，速度很快，就好像火山喷发了之后，拉开的伤口始终不能结痂，反应不会停止，温度越来越高，又加剧了反应的进程，所以铝粉一旦被点燃，往往就是不可控并导致爆炸的后果。
这个模型，和气溶胶并无关系，实际上，气溶胶一般是纳米材料或者几微米的尺度，这时的颗粒物可以在空气中比较稳定地漂浮，就像液体里的胶体一样。我们平常所说的PM2.5，指的是2.5微米直径以下的颗粒物，这可以说是气溶胶。
我此前做一个项目用到的气溶胶二氧化硅，粒度分布在0.1微米到1微米之间。而大多数研究所用的燃烧铝粉都是几十微米到几百微米，根本不可能形成所谓的“气溶胶”。所以，用气溶胶来解释铝粉燃烧的原理，没有依据。
总结一下——
1、铝箔不能被点燃，是因为动力学上存在障碍，反应不能持续地进行，如果速度足够快，避免产物氧化铝的板结，燃烧就可以发生。
2、因为比表面积增加的缘故，铝粉与氧气的接触面积大，可以点燃。
3、铝粉相比于铝箔，也更容易被点着，所以铝粉的危险系数非常高。
如果没有专业设备保护，一定不要尝试金属燃烧的实验，铝、铁等金属燃烧起来比钠、钾之类的碱金属更可怕。
铝箔可以在氧气中燃烧，却不能在空气中燃烧，为什么？
呼之欲出，是因为空气中的浓度只有21%，而纯氧是100%，根据动力学基本原理，如果铝和氧气的反应相对于氧气来说是一级反应，那么氧气中的反应速度会提高5倍，如果是二级反应，那就是25倍。
说这个，是想说明最基本的问题，铝箔的燃烧与否，主要是动力学问题。当然，这个事实并不能确定铝在空气中是否燃烧和热力学原理无关，但是通过吉布斯自由能的计算可以很轻松证明，这里就不讨论了，大学物理化学中的基础知识。
我们在这里需要解释一下两种“判据”的差别，什么叫热力学，什么叫动力学。
所谓热力学的判据，是根据热力学三大定律对一个过程进行判断，比如地球上水往低处流，这就是热力学上允许自发进行的过程，水往高处流就不是自发过程，我们在初中物理学到的重力势能就能解释。
化学反应没有重力势能那么直观，所以热力学上的判断非常重要，一般是简化成吉布斯自由能这个判据，在一些特殊情况下，也会用到熵或焓作为判据。吉布斯自由能就如同是水的重力势能一样，如果反应前后，自由能是下降的，过程就可以自发进行，反之则不能自发进行。
至于动力学，我们可以举个水坝的例子。水往低处流，但是被水坝拦住了，那么它就流不下去，这就说明，一个物体的命运，除了要考虑自身的“能量”问题，也要考虑实际的动力或阻力，这就是动力学问题。
好了，我们现在可以理解，铝箔就好比是那些被水坝拦住的水，它有流下去的潜质，但却有一些阻力，需要在动力学上进行调整，才能让反应进行下去。
现在我们开始进一步梳理这个问题，为什么铝箔在氧气中反应更快，就能持续下去呢？
我们说一个古代的取火方式——打火石（火镰）。
打火石的原理很简单，就是通过撞击产生火花儿。一般采用的是一块玄武岩和一块生铁，如果岩石中含有硫磺会更容易出火花儿。这几天我正好在家给一块花岗岩掏洞，找了根铁凿子，叮叮咣咣，也能产生不少火花。只要把引火物放在火花溅起的地方，就能够取火了。
实际上用这类取火器材远没有影视作品里面那么轻松，点不着是常有的事。原因很简单，少量的金属铁在摩擦时脱落，并且因为摩擦的高温被氧化从而产生火花儿，这个时候如果化学反应无以为继，自然就终止了，但我们没有办法保证火花儿正好就能让引火物正好发生反应。打个比方，你在追求一个女孩，趁着下雪天玩个浪漫，攒了一夜的尿，准备去写三个字，尿量是够的，这是热力学允许的。但是，万万没想到，尿结石……
铝箔的燃烧其实就是这么个问题，它的产物是氧化铝，会形成致密的氧化膜覆盖在铝的表面，这就阻隔了铝和氧气的进一步反应。
但是，氧化物从形成到转化为“致密的氧化膜”，这也是有时间的，不是说一生成就致密了，所以，一旦氧化反应快到产物来不及板结的程度，反应就可以持续了。
正所谓，只要跑得足够快，阻力就追不上我。
除了增加氧气的浓度以外，直接增加空气的压力也是一种办法，比如10个大气压，一样能点着铝箔。
此外还有一种办法，那就是通电，电化学反应速度也是可以很快的。
把铝箔做成铝粉，增加了铝和氧气接触的面积，反应当然也是加快的，这也就是比表面积增加后的效果。其他也有否定这一点的，然而道理却是说不通的。可燃物无论辐射率高低，也不管热传导系数如何，只要颗粒变小，燃烧都会变得更容易，这说明尺寸的影响不可能被忽略，比表面积增大是让反应顺利进行的重要原因。
反过来说，只要能够一直清除氧化铝，那么反应也可以持续下去，即便反应速度并不快。相信很多人都知道，飞机上不能带水银温度计，原因就是水银会对铝合金造成致命危害，因为水银会溶解铝，所以铝的表面就无法再生成致密的氧化膜，只能任由氧气玩弄。这个反应在常温下进行，比燃烧慢多了，但是很持久。
但是，说到这儿还有个最基本的问题没有解决，铝的氧化反应是怎么启动的？解决了这一点，就不难知道铝粉为什么更容易被点着。
铝粉的燃烧试验在军工及航天领域还是挺重要的，所以研究资料不少，特别是有一些统计学方面的研究，很有深度，只是公式太复杂，我也没办法完全领会。
简单来说，铝在燃烧前，首先会熔化成液态，而液态物质在表面张力的作用下会倾向于形成球形。但是即便是颗粒状的铝粉，原本的形态也不可能是球形，在加热的条件下，要想维持角动量守恒，那么铝粉就会发生旋转，而最外层没有熔化的氧化铝薄膜就成了阻尼的来源。
这个状态，其实很像微缩的地球，内部是熔岩，外层是地壳。就像熔岩会造成火山喷发一样，不断旋转的铝粉，表面的氧化膜也会被挤出一些小口子，反应于是就启动了。从这个模型也不难看出，粉末状的铝，显然比铝箔更容易被引燃。
当铝粉足够细的时候，速度很快，就好像火山喷发了之后，拉开的伤口始终不能结痂，反应不会停止，温度越来越高，又加剧了反应的进程，所以铝粉一旦被点燃，往往就是不可控并导致爆炸的后果。
这个模型，和气溶胶并无关系，实际上，气溶胶一般是纳米材料或者几微米的尺度，这时的颗粒物可以在空气中比较稳定地漂浮，就像液体里的胶体一样。我们平常所说的PM2.5，指的是2.5微米直径以下的颗粒物，这可以说是气溶胶。
我此前做一个项目用到的气溶胶二氧化硅，粒度分布在0.1微米到1微米之间。而大多数研究所用的燃烧铝粉都是几十微米到几百微米，根本不可能形成所谓的“气溶胶”。所以，用气溶胶来解释铝粉燃烧的原理，没有依据。
总结一下——
1、铝箔不能被点燃，是因为动力学上存在障碍，反应不能持续地进行，如果速度足够快，避免产物氧化铝的板结，燃烧就可以发生。
2、因为比表面积增加的缘故，铝粉与氧气的接触面积大，可以点燃。
3、铝粉相比于铝箔，也更容易被点着，所以铝粉的危险系数非常高。
如果没有专业设备保护，一定不要尝试金属燃烧的实验，铝、铁等金属燃烧起来比钠、钾之类的碱金属更可怕。
《财富的秘密》
老子在《道德经》中说：「道可道，非常道。
名可名，非常名。」
同一个意思：天地间唯一不变的就是变。
世界上永恒不变的，就是所有事物都处在不断的流转之中。
同时，物理学的一个重要定律「能量守恒定律」告诉我们：
能量既不会凭空产生也不会凭空消失，它只会从一种形式转化成另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而能量的总量则会保持不变。
01
「能量守恒定律」如何体现在人生的命运中？
真正想要弄懂财富：
第一，要知道它有两个部分，内在和外在，精神和物质，阴和阳。从物理学上来说，就是能量和物质。
第二，要明白财富的转化规律，财富可以从物质转化成能量，也可以从能量转化成物质。
所以，财富是精神和物质的总和，是阴阳的总和，是虚实的总和。
比如，股票和银行存款是虚的，看不见的财富，现金是实的，看得见的财富。
那么，内在的财富是什么呢？
爱因斯坦早就提出：所有一切的物质都是能量的表现形式。
如果能量非常密集就表现为固体，能量稍微疏松就表现为液体，能量再稍微疏松一点就表现为气体，如果能量完全疏松就表现为无形态，连气态都不存在，它就成为看不见摸不着的东西。
虽然这一切看不见、摸不着，但是它可以转化。就好像空气、宇宙射线、太阳能、氮气都是能量，但这些能量我们抓不住，只可以通过一种方法来转化它。
农民就使用了这样的方法，他通过种粮食把太阳能、氮气、土壤的营养、水分等转化成食物，就是从无形转化为有形。
中国古人把能量叫德，说厚德载物。
厚德就是能量，所以一个人无德，也就是说没有能量，他就不可能获得成功和物质。有人没德也有钱，但一旦有了物质却没有能量时，悲惨的命运必定来到。
如果有能量，即使没有物质，但一定处处皆是吉祥、喜悦和幸福。
所以，要明白能量对生命的贡献，能量是财富重要的表现形式，能量等于看得见加看不见的，等于物质加精神。
内在和外在其实是一个整体。
02
财富是「得」，能量是「德」
财富就是外在，就是「得」，而我们内在的能量、福气，就是「德」。
所以当内在大于外在时，能量就会转化为物质，于是财富会自动存在：当外在大于内在，也就是能量不够的时候，物质会自动消失，对应到生活当中就是出现健康、财富等外在的损失甚至灾难。
中国的老祖宗告诉我们这些从德里来，所以我根据能量守恒定律总结出了：厚德=后得。
厚德厚物，薄德薄物，缺德缺物，无德无物。
因为能量和质量永远要追求一种平衡。
「电影是由电影机放出来的图像」，我们的人生就像一场电影，我们生命中所呈现的一切，家庭幸福，身体健康，子孙成才等等，这个叫现象，都需要一个最根本的东西推动，就是能量。
能量守恒原理是怎么产生作用的？
03
被动：宇宙自平衡
第一种：德厚，精神超出物质（自动平衡）
当我们的德比较厚，精神超出物质的时候，宇宙有个规律会自动恢复平衡，使得物质和精神平衡，物质会自动出现。
物质和能量要平衡，必须进行相互之间的转化。我们人体也是一样，阴阳不平衡时就要生病，阴阳极度不平衡了就要死亡，这是无法拒绝的。很多时候财富也是拒绝不了的。
「成功是无法拒绝的，是无路可走，无法选择的。」就是这个道理。
第二种：德薄，精神低于物质（被动平衡）
如果一个人德很少，物质太多，结果就是多出精神的这部分物质会消失，这也是无法抗拒的事情，甚至会出现天降灾祸。
所以，现在大家知道灾难是怎么来的了吗？用古人的话说，就是德不配位。就像用0.5吨的拖拉机去拉五吨的黄金，结果就是车毁人亡。
我们永远不要去看重物质，永远要把注意力放到精神上，当我们去积德的时候，就算物质暂时得不到，但是心里会觉得特别美，生命会特别喜悦。
爱因斯坦后来说的E=mc²，其实中国古人在2000多年前所说的厚德载物就表达了同样的意思。
这正是我们中华智慧、中华文化的伟大和超越之处。
04
主动：创造平衡，改变命运
当我们明白了能量守恒定律后，就可以主动运用这个定律，去创造平衡，主动改变命运。
当我们发现生命中的物质远远超出自己的能量，外在的拥有远远超出内在的精神时，就可以主动把外在的物质奉献出去；
拿去支持传统文化、希望学校、帮助灾区等等，把它捐献出去，让这部分物质回归到能量状态，这样就实现平衡了。
很多人不知道这个道理，就会拼命追求物质。正如有很多老板，赚了很多钱后大量买别墅、车子，非常奢侈，却不去补充精神的能量。
我心中真的为他捏一把汗，因为如果不积德，他之后会发生什么谁都不知道。所以，智慧的人在事情发生之前就解决了，不智慧的人是等事情发生了才去解决，但是有些事情一旦发生了再去补救就已经来不及了。
总而言之，怎样将能量守恒原理应用于我们的生命中？
核心就是永远让内在大于外在，让精神大于物质。
我们有智慧的人能够提前了解、明白这些原理，就要去好好珍惜并努力运用在生活中。
老子在《道德经》中说：「道可道，非常道。
名可名，非常名。」
同一个意思：天地间唯一不变的就是变。
世界上永恒不变的，就是所有事物都处在不断的流转之中。
同时，物理学的一个重要定律「能量守恒定律」告诉我们：
能量既不会凭空产生也不会凭空消失，它只会从一种形式转化成另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而能量的总量则会保持不变。
01
「能量守恒定律」如何体现在人生的命运中？
真正想要弄懂财富：
第一，要知道它有两个部分，内在和外在，精神和物质，阴和阳。从物理学上来说，就是能量和物质。
第二，要明白财富的转化规律，财富可以从物质转化成能量，也可以从能量转化成物质。
所以，财富是精神和物质的总和，是阴阳的总和，是虚实的总和。
比如，股票和银行存款是虚的，看不见的财富，现金是实的，看得见的财富。
那么，内在的财富是什么呢？
爱因斯坦早就提出：所有一切的物质都是能量的表现形式。
如果能量非常密集就表现为固体，能量稍微疏松就表现为液体，能量再稍微疏松一点就表现为气体，如果能量完全疏松就表现为无形态，连气态都不存在，它就成为看不见摸不着的东西。
虽然这一切看不见、摸不着，但是它可以转化。就好像空气、宇宙射线、太阳能、氮气都是能量，但这些能量我们抓不住，只可以通过一种方法来转化它。
农民就使用了这样的方法，他通过种粮食把太阳能、氮气、土壤的营养、水分等转化成食物，就是从无形转化为有形。
中国古人把能量叫德，说厚德载物。
厚德就是能量，所以一个人无德，也就是说没有能量，他就不可能获得成功和物质。有人没德也有钱，但一旦有了物质却没有能量时，悲惨的命运必定来到。
如果有能量，即使没有物质，但一定处处皆是吉祥、喜悦和幸福。
所以，要明白能量对生命的贡献，能量是财富重要的表现形式，能量等于看得见加看不见的，等于物质加精神。
内在和外在其实是一个整体。
02
财富是「得」，能量是「德」
财富就是外在，就是「得」，而我们内在的能量、福气，就是「德」。
所以当内在大于外在时，能量就会转化为物质，于是财富会自动存在：当外在大于内在，也就是能量不够的时候，物质会自动消失，对应到生活当中就是出现健康、财富等外在的损失甚至灾难。
中国的老祖宗告诉我们这些从德里来，所以我根据能量守恒定律总结出了：厚德=后得。
厚德厚物，薄德薄物，缺德缺物，无德无物。
因为能量和质量永远要追求一种平衡。
「电影是由电影机放出来的图像」，我们的人生就像一场电影，我们生命中所呈现的一切，家庭幸福，身体健康，子孙成才等等，这个叫现象，都需要一个最根本的东西推动，就是能量。
能量守恒原理是怎么产生作用的？
03
被动：宇宙自平衡
第一种：德厚，精神超出物质（自动平衡）
当我们的德比较厚，精神超出物质的时候，宇宙有个规律会自动恢复平衡，使得物质和精神平衡，物质会自动出现。
物质和能量要平衡，必须进行相互之间的转化。我们人体也是一样，阴阳不平衡时就要生病，阴阳极度不平衡了就要死亡，这是无法拒绝的。很多时候财富也是拒绝不了的。
「成功是无法拒绝的，是无路可走，无法选择的。」就是这个道理。
第二种：德薄，精神低于物质（被动平衡）
如果一个人德很少，物质太多，结果就是多出精神的这部分物质会消失，这也是无法抗拒的事情，甚至会出现天降灾祸。
所以，现在大家知道灾难是怎么来的了吗？用古人的话说，就是德不配位。就像用0.5吨的拖拉机去拉五吨的黄金，结果就是车毁人亡。
我们永远不要去看重物质，永远要把注意力放到精神上，当我们去积德的时候，就算物质暂时得不到，但是心里会觉得特别美，生命会特别喜悦。
爱因斯坦后来说的E=mc²，其实中国古人在2000多年前所说的厚德载物就表达了同样的意思。
这正是我们中华智慧、中华文化的伟大和超越之处。
04
主动：创造平衡，改变命运
当我们明白了能量守恒定律后，就可以主动运用这个定律，去创造平衡，主动改变命运。
当我们发现生命中的物质远远超出自己的能量，外在的拥有远远超出内在的精神时，就可以主动把外在的物质奉献出去；
拿去支持传统文化、希望学校、帮助灾区等等，把它捐献出去，让这部分物质回归到能量状态，这样就实现平衡了。
很多人不知道这个道理，就会拼命追求物质。正如有很多老板，赚了很多钱后大量买别墅、车子，非常奢侈，却不去补充精神的能量。
我心中真的为他捏一把汗，因为如果不积德，他之后会发生什么谁都不知道。所以，智慧的人在事情发生之前就解决了，不智慧的人是等事情发生了才去解决，但是有些事情一旦发生了再去补救就已经来不及了。
总而言之，怎样将能量守恒原理应用于我们的生命中？
核心就是永远让内在大于外在，让精神大于物质。
我们有智慧的人能够提前了解、明白这些原理，就要去好好珍惜并努力运用在生活中。
#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。
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。
✋热门推荐