【大澳门威尼斯人赌场官网3月24日讯】(据中广新闻寇世菁报导)物理学大师伽利略曾提出:动物变大时,骨头形状必须改变,才能维持同样功能,否则大型动物,就必须改变行动方式。
四百年后,台湾国立中兴大学物理学系助理教授纪凯容,透过科学方法证实,哺乳类动物脚底面积不必随体重增加,关键在于足底脂肪垫,富含动物性蛋白质的胶原纤维,除了支撑体重,还提升运动效能,越重的动物,足底脂肪垫越硬,这项研究可提供运动鞋以及鞋垫材料设计时参考。
台湾国立中兴大学物理学系助理教授纪凯容表示,物理学大师伽俐略在著作(关于两门新科学的对话)中,曾两度谈到生物物理学的问题。他指出,当动物骨头的长度增加时,宽度必须不成比例地增加,才能维持相同的功用,否则大型动物的动作,就必须更加小心翼翼,或是改用更强韧的骨骼材料。
但至今多数学者提出和伽俐略不同的意见,他们发现,骨头长度与宽度接近等比例生长,而无论体型大小,骨头或肌肉的材料变化并不大。
纪凯容与美国杜克大学生物学系的 罗丝 教授合作,针对47种脚跟离地的食肉目哺乳动物,体重和脚面积间的相关性进行研究,发现足底脂肪垫富含动物性蛋白质胶原纤维,除了支撑体重外,还具备协调四肢骨骼肌肉,提升运动效率的功能,因此越重的动物,足底脂肪垫就越硬。
这个发现证实伽俐略所说,大型动物使用更强韧的材料,来弥补形态比例上的不足。
(研究狗和猫,脚跟离地的种类,发现脚的面积,增加的速度,和体重增加速度不成比例,脚的面积增加比较慢,愈大动物,相对的脚面积比较小,代表大型生物,脚底承受压力愈大,成分是皮下脂肪,脚底脂肪垫,为何大动物脚底鞋垫不会坏,进一步比较特性,原来虽然组成一样,材料比例改变,愈大动物脚底,放愈多纤维,分担增加的压力,而且让强度硬度都增加。)
兴大这项研究受国际瞩目,获得英国皇家学会刊登在二月出版的学术期刊界面(Journal of the Royal Society, Interface),并受到各国科学媒体如Science Daily的瞩目与报导。
纪凯容说,以常被人们形容为大猫的老虎为例,如果将500公克的轻盈小猫放大成 160公斤 重的壮硕大猫时,没有把脚放大成像犀牛的脚那么大,肯定没跑几步就撑不住。
老虎之所以没有拖着巨大笨拙的犀牛脚,能在丛林里跳跃奔驰,是因为演化巧妙地替老虎选择更硬的鞋垫。纪凯容指出,哺乳动物终其一生只能穿着与生俱来的天然鞋垫,人类却可以不断研发,这个研究成果,可以提供未来设计运动鞋以及选择鞋垫材料上的灵感。