哥斯拉一天要吃几才饱？
出品：科普中国
造做：苏澄宇（上海科技教育出书社）
监造：中国科学院计算机收集信息中心
哥斯拉是日本影史上最悠久，世界影史上公认最典范、最有名的怪兽角色，它的起源可比奥特曼悠久得多。它的体型庞大，堪比摩天大厦，但你也许不晓得哥斯拉的体型不断都在变。
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从1954岁首年月代哥斯拉降生以来，哥斯拉的体型也发作那变革，一、二代哥斯拉的身高为50米，三代身高为80米，四、五代为100米，之后的六、七、八、九、十代又回到了初始设定50米摆布，到了最新的几代又变大到110米摆布。
历代哥斯拉高度比照 图片来源：Science杂志
那几天上映的《哥斯拉》的"红莲形态"体型更是到达了119.8米，也就是40层楼高，相当于中央电视台总部大楼的一半高，而体重为99634吨。
若是现实中实的存在哥斯拉如许体型庞大的生物，那么它要吃几才吃得饱？接下来我们来科学阐发一下。
生物的行为、形态以及所需能量等心理特征与体型之间存在着一种定量关系，也就是说那些生物学特征会跟着生物体型的变革而产生定量的变革，并且那个变革不是成比例的，也就是异速增长关系。那一概念最早由墨利安·赫胥黎(Julian Huxley)于1932年提出。
那种关系能够用一个数学表达式暗示：
E 为生物学变量（如动物的代谢率，能够理解为动物单元时间内消耗的能量）；
M 为体型（一般用体重暗示）；
a 为常数
b 为函数幂（也称标准因子）。
那么b值到底是几呢？
生物的行为、形态和心理等特征与体型不是等比例增长先假设生物学变量与体型是线性关系，也就是生物的体型越大，生物学变量值也就越大，则：b=1；
那种情况在天然界是存在的，但是有前提的。举个例子，青蛙除了在蜕变后的几周的短暂期间外都是线性生长的，是等比例的。但那种线性生长并非持久的，为什么？
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线性增长的关系是由平方-立方定律决定的。当一个生物体的长度翻倍时，那么它的外表积将是本来的4倍，而它的体积和量量将是本来的8倍。
但在现实中如许的生物会呈现良多问题。
先假设动物体型翻了一倍，如今有8倍的生物组织来撑持它的保存，但是若是根据前面的说法，它的呼吸器官外表积应该酿成本来4倍，那么它的身体供需关系就会呈现不婚配的情况，原有的呼吸器官供给的氧气就不敷以维持现有的体型能量消耗。
同样，当我们翻倍动物的体型时，骨头的面积是本来2倍，而量量却酿成了8倍，那是完全不适宜的。
如下图所示，拿大象的照片和斑尾袋鼬的照片放大到同等大小去比力，很容易发现大象的腿要粗得多。若是实的把斑尾袋鼬根据本身的比例放大到大象那么大，根据上一段中的阐发，它必然站不起来，而大象为了能站立，它的腿必需很粗才行。
△上图为大象骨架，下图为斑尾袋鼬骨架，两者体型大小纷歧，骨骼大小也纷歧样，图片来源：Wikipedia
所以生物的行为、形态和心理等特征与体型之间的关系不会是完全等比例的，也就是异速增长，而非等速增长，所以那个b值是1以外的数值。
关于那个b值事实是几，差别科学家都提出了本身的设法。
生物学家Robert Henry Peters 在他的著做《体型的生态学意义》中，列出了1000多个异速增长公式以描述差别的动物特征与体重的关系。那些异速增长方程的标准指数 b = 3/4 或 b=2/3。
《体型的生态学意义》 图片来源：Amazon.com
△差别生物类群（包罗单细胞生物）的代谢率与体重的关系 图片来源：Hemmingsen A M 1969, Rep Steno Mem Hosp Nordisk Insulinlaboratorium 9:1-110。
后来科学家通过各类路子验证异速增长规律，研究发现b=2/3或3/4都得到了理论和尝试研究的撑持。但因为b=2/3的物理根底的限造，学者们近年来更倾向于b=3/4。
而那一概念最早提出者是动物能量和营养学家Max Kleiber，所以那一结论也被称为Kleiber规律。公式暗示为：
根据此结论，一只猫的重量是一只老鼠的100倍，它的代谢量比老鼠约大31倍。
△差别物种的身体大小与代谢率之间的关系 Kleiber (1947). 图片来源：Wikipedia
哥斯拉设定海报 图片来源：twitter
所以根据上面的理论，哥斯拉应该根据E= 70 M2/3来算，因为哥斯拉并非哺乳动物，它的原型是一只蜥蜴。
按照哥斯拉99634吨的重量来算，它每天需要约9972537千卡的热量来维持生命，一个成年男性也就是2200摆布千卡的热量，换言之哥斯拉一天所需的能量是一个成年男性的4532倍摆布。
为了"吃饱"，它必需以鲸鱼和大白鲨为食，但那么做其实太费力了，所以各人也不难理解那种骨骼奇异、身体强健的怪兽为什么会选择吃核弹头了，究竟结果想吃到那些便利多了……
参考文献
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