科普丨《你想飞吗，像鸟一样？》：飞行是生物自然演化的奇迹，也是人类不懈探索的赞歌

飞行，是生物自然演化的奇迹，也是人类不懈探索的赞歌。

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精华笔记 

所有人可能都做过关于飞行的梦。如果你对生物和人类是如何征服天空感到好奇，那么，这本《你想飞吗，像鸟一样？》将能为你答疑解惑。

本书作者是演化生物学家理查德·道金斯。他是英国皇家科学院院士，也是当今最知名的科普作家之一。他在书中探讨了鸟类、昆虫等各种生物的飞行机制，以及人类如何利用自然界的飞行原理来设计各种飞行器，从而展示了自然和人类创造力的奇迹。

（1）生物为什么飞行

生物飞行的目的是为了更好地生存和繁衍。飞行带来的生存优势主要体现在获取食物和安全栖息两个方面。

首先，飞行能大大提高动物的觅食能力。花蜜是许多昆虫的重要食物，有翅膀的昆虫可以在花朵间快速转移，方便采蜜。同时，以昆虫为食的小鸟也需要飞行。对于体型更大的猛禽，它们则会飞到更高处，利用优异视力在广阔区域内寻找食物。尽管飞行有代价，尽管飞行有代价，例如塘鹅在俯冲入水抓鱼时可能会损伤眼睛，但飞行能力使它们能够与其他物种竞争食物。

其次，飞行能力有助于动物自保和保护后代。鸟类常在高处筑巢，避开猫、狐狸等天敌。翅膀帮助它们迅速飞上树枝，运送筑巢材料和食物。飞行还使动物能够快速迁徙，寻找更适合生存的地点，其收益往往超过迁徙的成本。

尽管飞行有诸多好处，但并非所有动物都进化出飞行能力。对于许多生物来说，飞行的收益不足以弥补其成本，甚至可能阻碍它们的生活方式。例如，蚂蚁群中只有蚁后和雄蚁能飞，但雄蚁在交配后即死去，蚁后在建立巢穴后也会放弃飞行。工蚁不会激活飞行基因，因为爬行更适合蚁穴内部的环境。从集体生存角度看，让工蚁放弃飞行是蚂蚁族群的经济选择。

类似地，在一些偏远海岛上，某些鸟类的翅膀会逐渐萎缩，省下的能量被用在身体其他部位和培养后代。总体而言，生物是否选择飞行取决于飞行对繁衍的好处是否超过其带来的风险和代价。如果飞行的收益低于付出的代价，生物便会放弃翅膀。

（2）生物如何飞行

生物的体积越大，那么它的表面积相对于重量就越小。所以，对于想飞的生物来说，它们的演化方向，要么就是减少自身的重量，要么就是用大表面去兜住空气。

对于生物而言，减轻重量就容易起飞。如果你变身为一只小小的昆虫，那要飞行是很容易的事。只要一阵微风，你就能在花草、树木间飞翔。当然，即便如此，你还是要有翅膀来帮助调整方向。

会飞的最小昆虫叫做柄翅卵蜂。它们在飞行时，每秒要拍打数百次翅膀，来帮助自身控制飞行姿势。

那么，如何让大一些的动物飞起来呢？那就得把它们自身的表面积，扩大到不成比例的地步。以蝙蝠为例，它们的翅膀其实就是一层薄薄的皮膜。而这层皮膜是在原有骨骼架构基础上，逐渐演化出来。

在扩展自身表面积方面，鸟类的羽毛是一个成功的案例。羽毛又轻、又柔、又强韧。有了这些羽毛加持，鸟类可以不用长出太多骨头来固定翅膀，从而大幅降低体重。而且，羽毛之间彼此滑动，能把翅膀打开成扇子一般，并改变形状来适应不同的飞行姿态。当然，羽毛用起来也是有代价的，那就是这些羽毛要不断打理，保持整洁有序。否则会让鸟儿在飞行是控制不好气流。

（3）人类如何飞行

人类的飞行方法大体可分为两类，分别是向上推送和向前飞行。

首先是向上推送。人类最初的所谓“飞行”其实就是模仿自然界中的生物，通过增加额外的表面积，从而衍生出滑翔伞和降落伞等设计。

为了进一步克服重力，就要借助一些外力。最早获得的助力，就是热空气和氢气等，这些比常规空气要轻的气体。后来，人们学会了更多产生上升助力的方法，比如通过快速旋转螺旋桨来产生升力，从而诞生了直升机。再或者干脆用喷射火焰的方式制造火箭。

另一种人类采用的飞行策略是向前飞行。普通飞机获得升力的方法是迅速向前飞行，从而抬升自身，这其中涉及到两个物理机制，分别叫牛顿方式和伯努利方式。 

“牛顿方式”是指，当飞机飞行时，机翼在前进的过程中会略微上翘，而超高速度产生的强劲气流会将机翼托起。

“伯努利方式”则是指当气流流过物体表面时，这个表面的压力会变小。因此，飞机的机翼前缘比后缘厚，整个截面形成一个弧形，在空气快速掠过机翼表面时，在机翼上方的空气流速会比机翼下方的快，因此在机翼上方的气压比机翼下方低，产生压力差，形成向上升力，从而托起飞机的翅膀。

在此，对于飞行这件事，人类工程设计和生物的自然演变相比较存在着很多区别。

首先，人类可以从零开始，构思全新的方案，而演化只能逐步改进，始终要以现存的生命体为基础。此外，人类还能进行模拟验证，在实验室中观察模型的表现，直到筛选出最好的方案。然而，对于动物来说，这个过程要慢得多。动物界的“研发”动辄要几万年起步。动物们没有草稿纸，也没有实验室，它们所有的改变，都要通过个体的基因突变与重组。

虽然自然演化神奇且优雅，但在科技进步的推动下，人类得以一日千里，追赶上了自然演化的步伐，并最终能像鸟一样，翱翔于蓝天。

书名：《你想飞吗，像鸟一样？》

作者：[英]理查德·道金斯

撰稿人：圆的方块

编辑：阿柑

主播：路琨

制作：匀绮工作室

监制&运营：劝劝 曾馨仪

总编辑：马晓蓉