人体数理化

陈新山

人脑：精密的“机器”

说到精密的机器，人们一般会想到光刻机（制造芯片的核心装备），一台光刻机需要的零件达10万个，但这与人体这台“机器”相比，却是小巫见大巫。

人的大脑有100多亿个神经元，这100多亿个神经元控制着人的感觉、运动、联络，就像电脑的中央处理器一样，具有超强的“算力”。而且人体神经的信息传输速度也非常快，大约为每秒100米，大脑发出的指令能在1‰秒内传到身体的任何一个角落。

目前世界上最精密的2纳米芯片上面可以容纳200亿个晶体管，而我们人体有40万亿到60万亿个细胞，其数量远超晶体管；这些细胞最小的5微米，最大的（卵细胞）也仅200微米；而且其中很大一部分是可更新再生的，人体每隔6～7年就会把可再生的细胞代谢、更新一遍。

眼睛：智慧的“相机”

如果把眼睛比作相机，那这部“相机”工作的物理原理是：物体发出或反射的光线被眼球捕捉，眼角膜和晶状体像一个能够变换焦距的凸透镜头，“拍摄”光线交给视网膜处理；而视网膜就像是胶卷一样，接收物体信息，最后由大脑处理，形成图像。

手臂：不费力的“费力杠杆”

人的手臂结构是一个完美的“费力杠杆”。以手肘为支点，骨骼相当于杠杆中的支撑物，肩胛骨、肱骨与肱二头肌、三角肌、胸大肌和斜方肌共同组成“动力”，小臂则为“阻力”。根据费力杠杆原理，人的手臂在承重、受力的时候，相对来说都是最为省力的。

心脏：强大的“发动机”

人的心脏是一台功能强大的“发动机”，从我们出生之前就开始一刻不停地跳动。

正常成年人的心跳是每分钟60～100次，如果按平均每分钟75次心跳计算，一个人每天心脏跳动超过10万次。心脏每跳动收缩一次，就会把大约70毫升的血液“泵”进血管，这样平均下来，一分钟就有5250毫升，相当于10瓶500毫升的矿泉水那么多。所以人们也将心脏比作抽水的“泵”。

呼吸系统：持续工作的“造氧机”

肺脏主导人的呼吸，不间断地给人体提供氧气，通过胸廓的扩张和收缩，完成呼吸的过程。

吸气时，胸廓扩张，肺内的肺泡也随之扩张，肺的容积变大，空气压强降低，当肺内压强低于体外大气压强时，新鲜空气就会通过鼻腔、气管，被压进肺里；呼气时，胸廓收缩，肺泡随之收缩，肺的容积变小，空气压强增高，直到高于大气压强，肺内那些对身体无用的气体就会通过呼吸管道排出体外。

消化系统：完美的“化学工厂”

我们每天吃进去的食物，经过胃肠消化，转化为营养，会经历一系列的化学反应。

人体的消化系统有5种消化腺，以满足消化各种食物的需求。口腔内的唾液腺分泌唾液淀粉酶，把食物中的淀粉分解成麦芽糖；胃腺分泌胃液，把蛋白质分解成多肽；肝分泌胆汁，这些胆汁平时储藏在胆囊里，随时准备把摄入的脂肪“切碎”，分解成小分子脂肪；胰腺分泌胰液，胰液像个“自由人”，糖、脂肪、蛋白质它都能消化。

与生物学角度不同，从数理化的角度看人体，能让我们更具体地了解自己的身体，也能更科学地对待我们的身体。解答好这套数理化的综合“考卷”，日常生活中我们就可以多做对身体有益的事，避免那些会给身体造成伤害的行为，养成健康而有規律的生活习惯，为我们的成长和学习打下坚实的基础！