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作者: sworddragon (囧榮) 看板: Gossiping
標題: [新聞] 伽俐略物理學之謎興大解密 動物愈重足底脂肪墊愈硬
時間: Wed Mar 24 16:22:38 2010
http://tw.news.yahoo.com/article/url/d/a/100324/1/22mvk.html
伽俐略物理學之謎興大解密 動物愈重足底脂肪墊愈硬
更新日期:2010/03/24 15:05
物理學大師伽利略曾提出:動物變大時,骨頭形狀必須改變,才能維持同樣功能,否則大
型動物,就必須改變行動方式。四百年後,國立中興大學物理學系助理教授紀凱容,透過
科學方法證實,哺乳類動物腳底面積不必隨體重增加,關鍵在於足底脂肪墊,富含動物性
蛋白質的膠原纖維,除了支撐體重,還提升運動效能,越重的動物,足底脂肪墊越硬,這
項研究可提供運動鞋以及鞋墊材料設計時參考。(寇世菁報導)
國立中興大學物理學系助理教授紀凱容表示,物理學大師伽俐略在著作(關於兩門新科學
的對話)中,曾兩度談到生物物理學的問題。他指出,當動物骨頭的長度增加時,寬度必
須不成比例地增加,才能維持相同的功用,否則大型動物的動作,就必須更加小心翼翼,
或是改用更強韌的骨骼材料。但至今多數學者提出和伽俐略不同的意見,他們發現,骨頭
長度與寬度接近等比例生長,而無論體型大小,骨頭或肌肉的材料變化並不大。紀凱容與
美國杜克大學生物學系的 羅絲 教授合作,針對47種腳跟離地的食肉目哺乳動物,體重和
腳面積間的相關性進行研究,發現足底脂肪墊富含動物性蛋白質膠原纖維,除了支撐體重
外,還具備協調四肢骨骼肌肉,提升運動效率的功能,因此越重的動物,足底脂肪墊就越
硬。這個發現證實伽俐略所說,大型動物使用更強韌的材料,來彌補形態比例上的不足。
(研究狗和貓,腳跟離地的種類,發現腳的面積,增加的速度,和體重增加速度不成比例
,腳的面積增加比較慢,愈大動物,相對的腳面積比較小,代表大型生物,腳底承受壓力
愈大,成分是皮下脂肪,腳底脂肪墊,為何大動物腳底鞋墊不會壞,進一步比較特性,原
來雖然組成一樣,材料比例改變,愈大動物腳底,放愈多纖維,分擔增加的壓力,而且讓
強度硬度都增加。)
興大這項研究受國際矚目,獲得英國皇家學會刊登在二月出版的學術期刊界面(Journal
of the Royal Society, Interface),並受到各國科學媒體如Science Daily的矚目與報
導。紀凱容說,以常被人們形容為大貓的老虎為例,如果將500公克的輕盈小貓放大成
160公斤 重的壯碩大貓時,沒有把腳放大成像犀牛的腳那麼大,肯定沒跑幾步就撐不住
。老虎之所以沒有拖著巨大笨拙的犀牛腳,能在叢林裡跳躍奔馳,是因為演化巧妙地替老
虎選擇更硬的鞋墊。紀凱容指出,哺乳動物終其一生只能穿著與生俱來的天然鞋墊,人類
卻可以不斷研發,這個研究成果,可以提供未來設計運動鞋以及選擇鞋墊材料上的靈感。
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