茶杯里的风暴 · 第十八节
《茶杯里的风暴》第十八节
本节以固有频率为线索,先讲共振的利弊。作者用小狗因卡追球后的喘气为例:狗靠喘气散热,而每秒喘三次恰好是其肺的固有频率,因此省力;体形越小的动物肺越小、频率越高,喘气散热越有效……
本节以固有频率为线索,先讲共振的利弊。作者用小狗因卡追球后的喘气为例:狗靠喘气散热,而每秒喘三次恰好是其肺的固有频率,因此省力;体形越小的动物肺越小、频率越高,喘气散热越有效,大型动物则多靠出汗。随后转向建筑物,指出物体越大固有频率越低,高楼会像倒置钟摆一样被风摇晃,建筑师通过调整频率和柔韧性来减轻晃动。1985年墨西哥城大地震中,湖床沉积物的固有频率与远处传来的地震波共振,且地震频率恰与5至20层楼房的固有频率吻合,导致这类建筑大量倒塌。台北101大厦则用87至92楼间重达660吨的调谐质块阻尼器,让金球与楼体反向摆动,把晃动减少四成。
后半部分由热力学第二定律展开:任何能量注入都会使系统偏离平衡并寻找新的平衡,生命正是靠控制这一过程的时间来掌握能量。植物用光合作用截断能量流向平衡的最短路径,把能量分步储存、逐步利用,如同布满船闸的运河。作者以此界定生命——维持不平衡状态、控制能量流动以完成自我复制与演化,因而平衡态的东西必定不是活的。据此,生命起源或许在37亿年前的深海热泉:暖碱性水与冷酸性海水混合趋于平衡,最早的生物分子在这一过程中诞生,第一道"关卡"演化成细胞膜,暂时延缓了平衡的到来,由此开启繁复的生物世界。