2020年2月15日 星期六

鳥為什麼沒牙齒?

Birds ppt

昆蟲藉外骨骼演化成有翅膀的鳥。鳥在演化過程中最大的改變,就是要減輕重量,因此它沒有牙齒、下顎骨及其肌肉,而腸道又短,以便食物盡快吸收廢料盡快被排出。另外,鳥因為要拍打翅膀,所以發展出強韌的胸肌(留意雞即使不會飛,也有大塊的雞胸肉)。因為要隨時需要大量能量,鳥有5對以上的伸縮氣囊,累積大量空氣。鳥類同時也由爬蟲演化,爬蟲身上的鱗片演化成鳥類的羽毛,所以羽毛也是用來保暖。留意不是所有的鳥也會飛,如果那種鳥不飛也有東西吃,它們的翅膀就會退化,例如企鵝的翅膀便用來在水中撥水前進。

2020年2月8日 星期六

昆蟲的身體為何那麼細?

High tunnel Insect Pest Management (2013 version)

大約在3億年前,生物離開水域,開始在陸地上生存的是昆蟲類。昆蟲類與人類最不同的地方是昆蟲是用外骨骼支撐身體的。所謂外骨骼,就是指動物用堅硬的外殼支撐身體,相對於人類的內骨骼,用骨頭支撐身體。具有內骨骼的動物叫做脊椎動物,基本上所有魚、爬蟲、鳥、哺乳類都是脊椎動物,昆蟲則是無脊椎動物。另外,昆蟲沒有魚的鰓、人類的肺,昆蟲是用身上6至10個的孔穴作外呼吸的,因此體積才這麼少,因為若體積大一點,它用孔穴吸入的氧氣不足以輸往全身。我們不應少看昆蟲,第一,昆蟲不但是我們的祖先,它們在3億年前已存在,它們佔全部動物的75%,所有脊椎動物加起來也只佔5%;第二,它們之所以可以生存到現在,全靠它們的微少身型,不需要食太多東西便能生存下去,所以才不需要吸太多氧氣就可生存;第三,昆蟲生存下來除了靠其微小身型,他們也擅用保護色這手段,隱藏自己,保護自己免被獵食。

2020年1月25日 星期六

魚吸的氧氣究竟何來?



動物究竟分幾類呢? 既然魚是那麼古老,應該先談魚類。

地球有38億歷史,而存在於陸地上的生物,其實也是4億年前才有,在此前生物一直都是活在水中,所以才說古代魚類是人類的祖先。為何魚是比較原始呢?當然因為陸上生物難以在水中呼吸。所謂呼吸,其實就是氣體交換:把氧氣透過血液輸進給身體裡與細胞中的澱粉質發生反應,產生能量,並將不需要的二氧化碳排放至空氣中。哺乳類動物就是用肺進行氣體交換,而魚類卻是用鰓去進行這個過程。有人可能問,水中有氧氣嗎?原來不單止氧氣可溶入水中,水中的植物如海藻(留意:海藻是有益的食物)是會進行光合作用釋出氧氣。海中除了魚是用鰓呼吸外,其他海中生物如軟體動物(章魚)、甲殼生物(螃蟹)也是用鰓呼吸的。


2020年1月18日 星期六

古人如何徒手找出地球的圓周

古人的天文智慧實在很高深,他們沒有電腦沒有高科技,竟然可以計算出與天體有關的數字,實在教人大分佩服。

找出地球的半徑是一個叫埃拉托色尼(Eratosthenes)的人。他最神的地方是憑很簡單的方法就找到地球半徑及圓周,十分聰明。一般人解決問題,如果沒有直接的辦法,不是個個懂得轉彎來解決,埃就示範了何謂轉數,何謂巧妙。首先,他留意到在希臘一個叫西因的地方,太陽是直射到井底,即是太陽幾乎在頭頂上,站在下面的人沒有影子,而同時他留意在距離5000希臘里(約為)名叫亞歷山大里亞的地方,太陽卻不是照在正頭上,而是斜影,因而太陽照在尖塔上會產生陰影。它量度了尖塔與影子的長度,計算出那夾角,然後他根據「兩直線平行,同位角相等」的邏輯,推算出這夾角就是兩個地方佔地球的角度。Isn’t this amazing? 這個計法簡直就是槓桿原理的發揮,四兩撥千斤!有了這個夾角及兩地距離,便可用比例計算出地球的圓周!大致上,這隻角是7.2度,兩地距離800公里,那地球的圓周就是:


7.2/360=800/X

x=40000公里

實際數字是40,075 公里!多麼近!當然,有些細節太過深奧,當時的人一定不會知,例如太陽原來不是一個正圓球體,但這無礙我們認為埃是多麼聰明。



補充一下,我們經常聽說古代人在哥白尼之前都以為地球是平面,其實歷史不是這樣簡單,世上一向有異見人士。埃就是其中一位。試想想,如果地球是平的,怎可能太陽在一個地方在頭頂直射,在另一個地方卻斜射,投下長長的陰影?


2020年1月11日 星期六

智人在20萬年前出現啊!




About...: Human Evolution Timeline

達爾文說的「物競天擇,適者生存」解釋了大部分生物的行為。

所謂生物,就是會進行代謝活動的東西。石頭不會有代謝,人類會;人類、貓,牽牛花都會從外部擷取養份,吸取能量,並將無用物質排出體外。

生物另一個特徵是會繁殖。

說起生物的歷史,便要從38億年前講起,但人類呢?生物分類的基本單位是「種」。38年前並未有人類這個種。最開頭有像魚這一類「種」,後來魚又衍生出兩棲類、爬蟲類、恐龍類、鳥類,最後進化成包括人在內的哺乳類。

談到人類,究竟人類有多長的歷史呢?一種說法是最起初的人類是在600萬年前出現,他們兩腳站立在非洲大陸上,從森林遷移到草原上居住,食草原上的動植物;到200萬年前,出現了「巧人」,即靈巧的人,他們懂得用石器、狩獵等;到150萬年前,他們離開非洲家鄉,在其他地方落地生根,例如北京的猿人與爪哇猿人,他們開始識用火。到20萬年前,非洲上出現「智人」,有智慧的人;到6萬年前,他們再遷移到世界各地。

2020年1月4日 星期六

月亮與蘋果有何關係?


The Apple & the Moon Isaac Newton realized that the motion of a ...

牛頓真的是偉大甚至是史上最偉大的科學家。他發現了原來蘋果跌落地上的所謂地心吸力,即是月球在太空中被太陽牽引的引力...很偉大吧? 這個發現的引力,幫助牛頓解釋了為何有潮汐,及預測了海王星的位置...實在大了不起了!今天很多人覺得自己在單親家庭長大,所以不會有什麼大成就——這太錯了吧,牛頓的爸爸在他出世前三個月便死去,多麼令人傷心了,但牛頓也能成為最偉大的科學家。而他的媽媽在他出世後三歲時改嫁,把他遺棄了,雖然八年後他母親回來與他住,但這個心結應該一世也未能釋懷。牛頓若只有發現萬有引力,其實已足夠讓他成為史上最偉大科學家,但原來他的成就不至於此;他還發明了微積分,光學與顏色定律。

牛頓發現萬有引力也不是全無脈絡的:哥伯尼在1543年發現地球原來繞著太陽轉,義大利的伽利略在1610年用天文望遠鏡發現木星有四個衞星。但最重要影響牛頓發現引力的,是德國數學家Johann Kepler。Kepler的行星運行三大定律是這樣的:第一,行星是以橢圓圍繞太陽而不是圓形;第二,行星並非以固定速度圍繞太陽—靠近太陽的時候會增快,遠離太陽旳時候會趨慢;第三,行星軌道周期的平方,與行星與太陽之距離的立方之反比。牛頓從Kepler的第二定律,推論了行星沿著軌道運行絕無外力驅動,使他發現了力學三大定律:第一,靜者恆靜,動者恆以等速沿著直線運動;第二,F=ma,力等於質量乘以速率。透過這兩個定律,牛頓在1666年天才地整合了蘋果掉落地的力量與月亮環繞地球的力量是一樣的,於1687年出版驚世之作《自然哲學的數學原理》。

愛因斯坦若未比牛頓偉大,也與牛頓一樣同樣偉大。提及愛恩斯坦的成就之前,也是要交待一下他發現的東西之歷史脈胳,這是很有趣的。1863年,蘇格蘭物理學家馬克斯威爾以方程式整合了電力與磁力。這是偉大的創舉。要提及馬克斯威爾,因為他的發現,牽引起一場革命,就是對牛頓的革命。為什麼呢?因為馬克斯威爾方程式暗示了光速是個常數,這違反了牛頓的重力論。愛恩斯坦為了這個矛盾思考了九年,由1896年開始想,直至1905年,愛恩斯坦在3月至6月,完成了四篇驚世論文。這四篇值得介紹一下:第一,他質疑光是波動,他認為光也是量子。第二篇是與原子有關。第三篇有關布朗運動。第四篇就是處理光是追不上的問題。愛的狹義相對論,推翻了牛頓的絕對時間與絕對空間。然後他又花了八年時間,完成了廣義相對論,又在1915年成功預測了水星近日點的進動。牛頓發現了萬有引力,愛恩斯坦則解釋了,引力原來是扭曲的時空。