文/比爾.布萊森;譯/沈台訓

表面積法則(Surface Law)從來都不是大多數人有必要去思考的定律,不過,它卻能夠解釋許多有關你的道理。該法則簡要地指出,當物體的體積變大時,它的相對表面積會隨之縮小。以一顆氣球為例來說明。當氣球並未充氣時,它主要就是一團橡膠,裡頭含有微量的空氣。但是當我們吹起氣球,讓它膨脹,它就會變成以空氣為主體,而相對上少量的橡膠則環繞在外部。當你愈往氣球吹氣,它的內部就愈成為氣球整體的首要部分。

體熱會在體表散失,所以,相對於體積來說,如果你擁有愈多的表面積,你就必須更加努力去維持身體的熱度。這意謂著,小型動物不得不比大型動物更快速產熱。因此,小型動物會有著全然相異的生活型態。大象的心跳每分鐘只有三十六下,人類有六十下,牛則介於五十與八十下之間,但是老鼠的心跳是每分鐘六百下──心臟一秒就要跳十下。老鼠每天只是為了存活下來,便必須攝食相當於體重一半左右重量的食物。相較而言,人類只需要進食大約體重的百分之二的食物,就可以提供我們所需的能量。而動物之間,存在著一個古怪得近乎離奇的一致性傾向,是跟牠們一生的心跳數有關。儘管在心律上差異甚大,但在假定都擁有平均壽命的條件下,幾乎所有的哺乳類動物的一生心跳數皆在八億次左右。不過,人類除外。我們在二十五歲後,心跳數便超過了八億次,而且會繼續活上大約另外的五十年與搏動十六億次的心跳數。我們也許忍不住想要將如此不同凡響的活力表現,歸因於人類某些固有的優勢使然,然而,事實上,我們只在最近十代或十二代由於預期壽命的增加,才偏離了那個屬於哺乳類動物的典型模式。在人類漫長歷史的大部分時期之中,一生心跳八億次大抵也是人類的平均數。

假使我們選擇成為冷血動物,便能大幅降低能量需求。典型的哺乳類動物一天所消耗的能量,大約高達典型的爬蟲類動物的三十倍,這意謂著,我們每天必須吃下一隻鱷魚一個月所需要的食物量。而我們從如此作法所獲得的能力是,早上醒來就可以跳下床,而不是蹲在某塊石頭上曬太陽,直到周身溫暖起來;而我們也能在夜間或冷天在外閒晃。也就是說,比起爬蟲類遠親,我們一般更有精力、反應更敏捷。

我們擁有非比尋常的良好耐受力。儘管我們的體溫在一天之間會有些許變化(早晨時體溫最低,而午後近晚或晚間體溫最高),但它只會在攝氏三十六與三十八度之間的狹小範圍內變動。只要或上或下偏離幾度,便可能招致災難。體溫只是比正常值降低兩度,或是升高四度,就可能為腦部帶來危機,可以很快導致不可回復的傷害或死亡。為了避免憾事發生,腦部擁有可靠的溫控中心下視丘,它會告知身體出汗來降溫,或是為了產熱的話,通知身體發抖,並將血流從皮膚撤走,改輸往更脆弱的器官去。

為了處理體溫如此重要的機制,上述作法聽起來可能並非多麼複雜,不過,我們的身體在運作上相當稱職。英國學者史帝夫.瓊斯曾經提過一個著名的實驗:一名受試者在跑步機上跑馬拉松,而室溫將從攝氏負四十五度,逐漸升高至攝氏五十五度──這兩個溫度大略是人類所能忍受的極限溫度。儘管室溫大幅變化,而且受試者持續努力奔跑,但他的核心體溫在整個跑動過程中,僅偏離不到一度。

這個實驗在很大的程度上使人想起,早在兩百多年前,由醫生查爾斯.布拉格登(Charles Blagden)為倫敦的皇家學會所進行的一系列實驗。布拉格登建造了一間能夠加熱的房間(就像是一座人可以直接入內的烤爐);他之後與樂意配合的同事會在可以忍受的程度內,竭盡所能停留在房間之中。布拉格登可以在攝氏九十二點二度的室溫中,努力停留十分鐘。而他的友人,植物學家喬瑟夫.班克斯(Joseph Banks)──才剛與庫克船長從周遊世界返抵國門,而且不久之後便會擔任皇家學會會長──則嘗試待在攝氏九十八點九度的室溫中,不過只維持了三分鐘。「為了證明溫度計所顯示的熱度數值毫無謬誤,」布拉格登在紀錄文件中寫道:「我們在一塊錫製的板子上面放了幾只雞蛋與一塊牛排,然後把它放在靠近標準溫度計的附近……大約二十分鐘後,把雞蛋拿出來看,已經被烘烤得相當徹底;而在四十七分鐘時,牛排不只已經熟了,而且幾乎乾透。」這個實驗也在實施前與後立即測量參與者的尿液溫度,而且發現,儘管身處高溫的環境,但尿液溫度並無變化。布拉格登另外還推論出,為了使身體降溫,出汗具有關鍵作用──這是他最重要的洞見,事實上也是他唯一持續至今對科學知識的貢獻。

眾所周知,體溫偶爾會在稱為「發燒」的病症中,上升至超過正常值以上。奇怪的是,沒有人完全了解引起發燒的原因──究竟發燒是我們固有的防衛機制,目的是為了殲滅入侵的病原體,抑或,發燒只是身體在奮力對抗感染時所附帶產生的症狀,無人對此有正確的答案。然而,這個問題至關重要,因為,如果發燒是身體的防衛機制,那麼,任何壓制或消除發燒的作法可能都適得其反。於是,順其自然讓發燒運作(當然是在某個限度以內),也許才屬明智的選擇。已經有研究指出,體溫升高一度左右,可以使病毒的複製率降低至原本的兩百分之一 ──身體僅僅些微增溫,便能驚人地使自我防禦能力大為增加。不過,箇中的難題是,我們並不全然理解發燒運作的原理。如同愛荷華大學(University of Iowa)的教授馬克.布倫伯格(Mark S. Blumberg)所說:「如果發燒是對感染的古老反應,那麼,我們不免會以為,它使當事人獲益的機制應該很容易釐清。不過卻恰恰相反。」

假使體溫提高一兩度,是如此有助於擊退入侵的微生物,體溫為何不乾脆永遠提高呢?答案是,如此一來,我們會付出太高的代價。如果我們可以永遠提高比如說僅僅兩度的體溫,能量需求便會因此陡升大約百分之二十。我們的正常體溫是在效用與代價兩者之間合理妥協的結果;人體的大部分特質亦是如此。不過,甚至是我們的正常體溫,對於抑制微生物來說,表現也算相當出色。只要想想,當我們死去,微生物是多麼快速地湧入屍身並大快朵頤的景象,即可見一斑。那是因為,失去生命力的屍體正好落入美味可口的「大家來吃吧」的溫度,一如在窗台上放涼的派餅一般。

附帶一提,認為我們主要經由頭頂散失大部分體熱的想法,似乎並無根據。頭頂占全身表面積不超過百分之二左右,而且,就大多數人來說,又有頭髮帶來的相當不錯的絕緣效果,所以頭頂絕非是個好的散熱器。然而,假使你在冷天置身室外,而你的腦袋是唯一暴露在外的部位,那麼在體熱散失上,頭部將不成比例地成為散熱主角,所以,當你的母親叮嚀你應該戴上帽子時,最好聽話照辦。

本文介紹:
身體:給擁有者的說明書》。本書作者/比爾.布萊森;譯者/沈台訓;出版社/啟明出版事業股份有限公司

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  1. 體溫會說話
  2. 我們身體裡的生命演化史

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