霍比特人2：如何科学地解释一条龙 | 科学人 | 果壳网 科技有意思
霍比特人2：如何科学地解释一条龙
斯矛戈 史矛革 之战 荒漠 Hobbit 指环王前传 荒谷魔龙 哈比人
《霍比特人2》即将国内上映。毫无疑问，最抢眼的角色是小叶子，呃不，是巨龙斯矛戈。那么，作为科学的魔戒迷，要做的当然是手贱看看如何科学地解释一条龙……
是的，手贱，但并非全无理由的贱。用行话来说，魔戒是一个“低魔世界”。和龙与地下城以及绝大部分其他奇幻设定不同，中土大陆上魔法并不是日常生活的一部分，普通人并不能靠秘籍或者学院修炼成法师，绝大部分魔法要么是来自神的使者，要么是上古遗物。的确，中土的龙是“邪神”培育出来的改造物种，但也不像是纯魔法生物，它们的很多特征也许都是可以不用魔法解释的呢。
所以，龙（Dragon）到底是什么呢？
外貌上，西方神话和奇幻体系里的龙看起来很有爬行动物的特征。它们卵生，体表没有毛也没有羽毛，却有类似蛇或者鬣蜥的鳞片状物，看起来就是个长翅膀的大肥蜥蜴。
但是我认为龙更可能是哺乳动物，或者至少是拥有较高代谢的非典型爬行动物（也许类似于某些兽脚类恐龙）。主要原因是，龙不可能是冷血动物——一方面许多龙都能喷出火焰，另一方面大量的龙选择了寒冷的高山和极地作为巢穴。如果龙真的是冷血的，骑士只要选择在冬天屠龙就可以了……
（有趣的是，在第一部霍比特人电影里，龙有4条腿加上2只翅膀。但是到了第二部，他们反悔了，改成了两条腿，翅膀充当了前肢。）
体表鳞片等特征并非严重问题。穿山甲就有角质鳞甲，虽有稀疏硬毛但并不显眼。皮膜状翼也非爬行类独有，我们有蝙蝠嘛。至于卵生——鸭嘴兽也是卵生的，最不济也是个返祖。
而且卵生还有更高大上的解释——兼顾运动能力和食物来源。绝大部分龙具有飞行能力。但飞行是耗能极高的运动方式，需要尽量减轻重量。鸟类为了减重连骨骼都是中空的。带着胎儿上天显然不太划算，可能避免的话肯定是好事。另一方面，胎盘对于物质交换是屏障，脂类物质难以通过，可是脂类却是主要的能量储备。一只进食稳定的母亲可以提供源源不断的糖类给胎儿，但如果环境中有季节性食物稀缺（比如冬眠），母亲的能量储备就难以直接供给胎儿，这时不如提前产下然后用乳汁喂养。现实中这样的事情已经发生在熊科身上了。熊科的幼崽都小得可怜，这和熊科要冬眠是分不开的。那么对于龙来说，重新使用卵生机制也不是什么不可能的事情。
此外，斯矛戈还有一个值得注意的特点是极其丰富的表情。爬行动物是没有这么发达的表情肌肉的，事实上中土大陆上恐怕也就人类能达到这种程度，所以它大概是混入了人类的相关血统。副作用是，它好像也随之继承了某人的长脸和长脖子……
非著名分类学家涅克罗曼诺夫大人曾将奇幻文化中的原龙鉴定为“哺乳纲鳞甲目龙科原龙属原喷火龙种” 。不过这并不适用于魔戒中的龙，因为根据设定，龙不是自然演化出来的，也不是凭空创造出来的，而是魔苟斯大人（遗传工程？）改造出来的，或许是融合了蝙蝠、穿山甲和鸭嘴兽等生物的特征。（魔苟斯自己没有创造全新生命的能力，中土所有邪恶物种都是他改造原有物种而得到的。）对于改造物种的分类方式，学界还没有达成一致意见，在此我姑且提议，将它划入改生纲中立邪恶目魔苟斯科龙属乌鲁洛克种有翼亚种，拟定学名Dracus urulóki。
从口中喷火，这是龙最惊人的特征之一——但其实，它没有看起来那么神。
在探索频道纪录片《未来狂想曲》里，设想了一种能够喷射腐蚀液体的“悍妇鸟”。这种鸟是有现实依据的——以非洲气步甲Stenaptinus insignis 为代表的众多炮兵甲虫就能喷火——好吧并不是赤红的火焰，只是高温气液混合物而已。非洲气步甲会在体内分别合成对苯二酚和过氧化氢，分别储存在体内的两个“燃料舱”，使用时把二者注入专门的燃烧舱中，再加水和酶。这个反应放出的热量足以把溶液煮沸，产生的大量气体将滚烫的混合物喷射出去——里面还含有剧毒的反应产物苯醌。全过程只需几分之一秒，喷口还能自由调节方向。既然连小小甲虫都能有这么复杂的机制，那么对于巨龙来说，合成一些可燃气体，喷射出去的时候再摩擦点个火，不算什么难事儿吧？
古生物学家亨利·吉推荐的可燃气体是乙醚。实验室里获得乙醚很简单，向乙醇中加硫酸促使其脱水即可（有危险，非专业人士或非龙者请勿自行模仿）。而且乙醚极易燃烧，甚至火星都可能点燃。这种东西作为火焰来源，相当不错。
但要怎么合成？很多微生物（比如酵母菌）的代谢产物就是乙醇，而一些硫杆菌可以分泌硫酸（因此它们是钢铁锈蚀的元凶之一）。假如能培养起一个菌落体系，让前者的乙醇经历后者的脱水作用，就可能合成乙醚——或者干脆改造龙本身的代谢，让龙自己完成全过程。最后乙醚蓄积起来，需要时喷出体外，同时用牙齿撞击打出火花，就完成了喷火过程。
美妙的是，乙醚比水轻、和水也不能互溶，所以如果一次喷出大量乙醚，燃起的熊熊大火对普通中土居民来说一时间还无法扑灭。这样的“三昧真火”，成就斯矛戈的威名可谓轻而易举。
和神话般的喷火相比，看似司空见惯的飞行，实现起来反倒困难得多。原因很简单，斯矛戈太肥了……
有多肥？原著里没有说，电影里也没直接说，但给出了斯矛戈脑袋覆满金币的形象，也给出了 比尔博趴在金币堆上的形象。利用金币大小为中介，我们可以比较一下。
把斯矛戈的镜头和比尔博的镜头以金币大小作参照拼起来，就能看出巨龙多大了。
负责霍比特人电影特效的威塔工作室给出的官方设定是，比尔博身高1.27米（比一般的霍比特人高，托老爷子曾说标准身高是0.9-1.1米）。根据著名魔戒网站TheOneRing.net网友Demosthenes的计算，比尔博高31金币，而光是斯矛戈的眼睛就长达18.1金币（74厘米）！相比之下，你的眼睛只有半个金币多点儿，就连蓝鲸眼睛也不过4金币而已。（顺便一说，根据一项研究，眼睛的大小和动物奔跑的速度正相关，所以高速飞行的斯矛戈有双水汪汪的大眼睛倒也合理。）
用同样的办法得出，斯矛戈的鼻孔高94厘米，头更是长达6.7米。进一步外推得到斯矛戈体长可能在60米左右，翼展更是可能长达100米。（作为佐证，新西兰航空的波音777飞机上印的那只斯矛戈，全长54米。）
好了，地球上还从来没有过这么大的动物。就连古往今来第一大的蓝鲸，体长也不过30米。体重和体长成三次方正比，翅膀升力却只大概成二次方，所以斯矛戈的翅膀必须又超长又超宽，扇起来特别费力，展弦比还低……
另一方面，鸟类能飞不光是靠扇翅膀，还靠减重。不光鸟骨是中空的，鸟体内还充满了气囊。对于斯矛戈来说，这些气囊会更加重要。事实上它甚至可以往里专门装一些更轻的气体，比如甲烷（屁的成分之一）……所以更现实的方案是，斯矛戈不是飞机，而是飞艇，里面大部分是空的，只需不多的翅膀动力就能让它自由飞行。（这也解释了它的骨头要如何支撑这么大的重力。）
所以圆滚滚的龙才是进化的方向吗……（图：Deviantart网友Ensiryu）
综上，斯矛戈是一只卵生有鳞飞行哺乳类，体内有生成乙醚的完整代谢途径，平均密度很低、有大量的气囊。听起来很奇怪吗？总不会比那个拥有鸟的生殖方式、爬行动物的步态、哺乳动物的生理、鼹鼠的毛皮、河狸的尾巴、海獭的脚、蛇的化学武器还有鸭子的嘴的东西更奇怪吧。
但是有一件事情，科学似乎无能为力。龙是高智商的生物，很多龙都会说人话，可是你要怎么解释，为什么斯矛戈作为一头中土第三纪的巨龙，声音听起来却和卷福，呃，我是说本尼迪克特·康伯巴奇的性感男中音一模一样呢？这一定是魔法。必须的。
（图：Deviantart网友Irise
龙到底是一种什么样的生物？树人是树还是人？为什么甘道夫是个老头子？
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Henry Gee, The Science of Middle Earth, Souvenir Press Ltd, 2005
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各种脑洞……另：两足的也好意思自称为龙？装摸做样的双足飞龙！低等生物！异端！吃我一记虹光吐息！啊哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈！
飞行能力……我觉得材料革新的可能性更大啊！说谁龙的骨骼和肌肉的成分和我们一样？骨骼就不能是碳纤维的？肌腱就不能是特富龙的？肌肉就不能是功率密度更高的材料（懂的补充一下，我自己缴枪了……）？
乙醚这玩意玩喷火。。。。会爆炸的。。。。还不如喷点不饱和脂肪酸啥的呢，你假设龙长了个巨大的粉刺啥的，总之是分泌皮脂的腺体放大了长在嘴边呗。不过这种能力实在是很奇怪，这么大块头的东西为啥要喷火呢，掠食的话自己上去啃多省心，烤糊了还不好吃。除非，丫的和甲虫一样喷火是为了自卫的，原本生存在另一个位面，而且是最底层的屌丝，混不下去了跑这边来抢钱抢地盘抢公主。
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全部评论(127)
软件工程师，小众软件爱好者
这篇文章的字体不一样啊.....
眼科学博士
火的成分可以从火焰颜色分析。
科普编辑，古生物爱好者
爬行动物咋就不能热血高代谢了……恐龙呢
引用 的话：火的成分可以从火焰颜色分析。你是说看看里面有什么元素？焰色反应里面的金属元素估计不是什么关键吧？
貌似我还在一本书里见过西方龙的解剖图，猛一看还挺合理……翻一页到了东方龙，基本就无法解释了……
飞行能力……我觉得材料革新的可能性更大啊！说谁龙的骨骼和肌肉的成分和我们一样？骨骼就不能是碳纤维的？肌腱就不能是特富龙的？肌肉就不能是功率密度更高的材料（懂的补充一下，我自己缴枪了……）？
可参考星际之门的解释.....
编剧都没考虑那么多···
日语语言学 PhD 在读，设计爱好者
引用 的话：这篇文章的字体不一样啊.....哈哈，我也注意到了。英文部分是Courier
各种脑洞……另：两足的也好意思自称为龙？装摸做样的双足飞龙！低等生物！异端！吃我一记虹光吐息！啊哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈！
引用 的话：爬行动物咋就不能热血高代谢了……恐龙呢没记错的话恐龙也是冷血动物，基本晚上就不怎么动弹了
科普编辑，古生物爱好者
引用 的话：没记错的话恐龙也是冷血动物，基本晚上就不怎么动弹了恐龙是热血啊，包括那些大型恐龙，不然那么大的块头每天根本没法给身体加热。当时已经比较冷的北极和南极地区，也有恐龙分布。另外目前的观点貌似是，小型恐龙可能很多需要用羽毛保温，而像霸王龙、三角龙和蜥脚类恐龙这些大型的，就还是鳞片覆体了
引用 的话：恐龙是热血啊，包括那些大型恐龙，不然那么大的块头每天根本没法给身体加热。当时已经比较冷的北极和南极地区，也有恐龙分布。另外目前的观点貌似是，小型恐龙可能很多需要用羽毛保温，而像霸王龙、三角龙和蜥脚...可能是我落后了，毕竟我连个恐龙爱好者都算不是，只是看到这种说法特地又上网查了下，貌似两种说法都不是很能自圆其说，好像大概意思就是可能一部分是热血一部分是冷血，但是就像往上提出的那个说法，如果霸王龙是热血动物那么它需要多么大的一颗心脏来保证全身的血液循环，而蜿龙有需要多么强壮的一颗心脏来让血液供应到他的大脑（虽然可能就核桃大小，但也要血液的吧……）
我很费解为什么第二部要把史矛革降级，难不成四条腿俩翅膀也被岸巫这个黑社会给霸占版权了么……
引用 的话：火的成分可以从火焰颜色分析。话说原作提到火的颜色了么
引用 的话：恐龙是热血啊，包括那些大型恐龙，不然那么大的块头每天根本没法给身体加热。当时已经比较冷的北极和南极地区，也有恐龙分布。另外目前的观点貌似是，小型恐龙可能很多需要用羽毛保温，而像霸王龙、三角龙和蜥脚...记得以前又说剑龙依靠背部的骨板接受太阳能
缺爷说过，他觉得可以靠放屁来飞行。。。
最后一张居然是夏洛克的crossover…………侦探你快找到回片场的方法啊哈哈哈哈哈！！！！
鸭嘴兽的嘴是怎么进化出来的？
如果参照信天翁的翼展，120cm的体长的信天翁大约翼展300cm，如果直接倍增到巨龙显然是不科学的，姑且用这个比例来计算的话60米的体长至少要200米的翼展。。。。。这还是中空骨骼，有羽毛，不考虑体长增加，体重三次方增长的前提，200米的翼展相当于啥飞机呢，安-225才88.4米，自己脑补一下两个半安255的概念。。。。。在参考一下安255的推力，六个ZMKB Progress D-18 涡扇发动机，每个推力51,600磅，两个半重量需要的推力实际上会远远超过2.5倍，那油shi耗liang简直可怕
科普编辑，古生物爱好者
引用 的话：记得以前又说剑龙依靠背部的骨板接受太阳能剑龙骨板很可能是帮助调节体温的，属于辅助设备。而且剑龙本身也是比较原始的一类恐龙
科普编辑，古生物爱好者
引用 的话：可能是我落后了，毕竟我连个恐龙爱好者都算不是，只是看到这种说法特地又上网查了下，貌似两种说法都不是很能自圆其说，好像大概意思就是可能一部分是热血一部分是冷血，但是就像往上提出的那个说法，如果霸王龙是...虽然还没有确认发现恐龙心脏、血管的化石，但至少史上最大的大象以及史前巨犀，应该比霸王龙更重……所以……至于长脖子蜥脚类，即便是冷血也需要给大脑供血的吧，而温血的话心脏功能应该更强许多。而且现在复原貌似认为像腕龙这种，脖子抬起的幅度也不过四五十度，不会那么接近90度往上抬
引用 的话：飞行能力……我觉得材料革新的可能性更大啊！说谁龙的骨骼和肌肉的成分和我们一样？骨骼就不能是碳纤维的？肌腱就不能是特富龙的？肌肉就不能是功率密度更高的材料（懂的补充一下，我自己缴枪了……）？更高的材料是可能——问题是能存在于生物体内吗？你总不能指望生物体能制造和代谢碳纤维或者钛合金管材之类的吧？如果是改造动物还比较有可能，如果是原生动物基本没戏。
乙醚这玩意玩喷火。。。。会爆炸的。。。。还不如喷点不饱和脂肪酸啥的呢，你假设龙长了个巨大的粉刺啥的，总之是分泌皮脂的腺体放大了长在嘴边呗。不过这种能力实在是很奇怪，这么大块头的东西为啥要喷火呢，掠食的话自己上去啃多省心，烤糊了还不好吃。除非，丫的和甲虫一样喷火是为了自卫的，原本生存在另一个位面，而且是最底层的屌丝，混不下去了跑这边来抢钱抢地盘抢公主。
斯矛戈之火的有效灭火剂：抗溶性泡沫、二氧化碳、干粉、砂土。
史矛革的真身就是卷福啊
引用 的话：记得以前又说剑龙依靠背部的骨板接受太阳能其实是晒太阳加热二月啦——现存的很多蜥蜴也都有日光浴的习性：不过效能其实很低啊，而且晚上又没法加温。——最致命的问题是：恐龙时代的气温比较高啊，没法和现在比。
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