สล็อตเว็บตรง วิศวกรรมสำหรับสัตว์

สล็อตเว็บตรง วิศวกรรมสำหรับสัตว์

ชีวกลศาสตร์สำรวจ

วิธีแก้ปัญหาตามธรรมชาติของปัญหาทางกายภาพของการดำรงชีวิต

ชีวกลศาสตร์เปรียบเทียบ: โลกทางกายภาพของชีวิต

Steven Vogel

สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน: 2003 582 หน้า $60, £39.95 0691112975 | ไอเอสบีเอ็น: 0-691-11297-5

เป็นการห่อหุ้มไว้: ความยืดหยุ่นและความแข็งแรงของใยแมงมุมคือจุดจบของแมลงที่จับได้ เครดิต: VVG/SPL

สล็อตเว็บตรง ชีววิทยาและวิศวกรรมศาสตร์มีความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนและมักไม่ลงรอยกัน ระบบสิ่งมีชีวิตมีความยุ่งเหยิงภายใน ดังนั้นนักชีววิทยาส่วนใหญ่จึงใช้เวลามากในการวิเคราะห์เรื่องที่ไม่เป็นระเบียบ เช่น การแปรผัน ปฏิสัมพันธ์ทางนิเวศวิทยา และความหลากหลายของวิถีทางพันธุศาสตร์ การพัฒนา และเมตาบอลิซึมที่สิ่งมีชีวิตใช้ ในทางชีววิทยา เสียงมักเป็นสัญญาณ และหลักการทั่วไปที่หาได้ยาก ในทางตรงข้าม วิศวกรสามารถใช้แนวทางการลดโลกแบบเดิมๆ มากขึ้น อนุมานและทดสอบหลักการและกลไกโดยธรรมชาติที่ทำให้สิ่งต่างๆ ล้มเหลว ทำงานได้ หรือสามารถทำให้ทำงานได้

แม้จะมีความแตกต่างเหล่านี้ แต่เขตข้อมูลทั้งสองก็มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อกันและกัน โลกทางกายภาพก่อให้เกิดความท้าทายพื้นฐานหลายอย่าง เช่น แรงโน้มถ่วง ความหนืด และการไล่ระดับความดัน ให้กับสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ซึ่งในทางกลับกันก็มีการพัฒนาโซลูชันที่น่าอัศจรรย์มากมาย สิ่งเหล่านี้หลายอย่าง เช่น แป้นพาย วาล์ว และไฮโดรสแตต แพร่หลายมากจนเราแทบไม่สังเกตเห็น คนอื่นทำงานได้ดีจนเราประหลาดใจกับความเหนือกว่าอุปกรณ์ที่มนุษย์สร้างขึ้น คุณรู้หรือไม่ว่าหมัดสามารถเร่งความเร็วได้ 2,000 ms −2ซึ่งมากกว่ากระสวยอวกาศ 20 เท่าในระหว่างการปล่อย ไหมนั่นมีความต้านทานแรงดึงเท่ากับเหล็ก? หรือว่าต้นโอ๊กสามารถสร้างแรงกดดันได้ 500,000 Pa ผ่านการระเหยหรือไม่? ธรรมชาติเป็นวิศวกรที่น่าประทับใจมาก

ชีวกลศาสตร์ซึ่งเป็นจุดตัดทางปัญญาที่มีชีวิตชีวาของวิศวกรรมและชีววิทยาเป็นพื้นฐานสำหรับความพยายามของเราในการศึกษาทุกอย่างตั้งแต่การพับของโปรตีนไปจนถึงการที่ปลาวาฬลอยตัว นักชีววิทยาจำนวนมากขึ้นควรศึกษาด้านวิศวกรรมและในทางกลับกัน แต่ความท้าทายในการบูรณาการสาขาวิชาเหล่านี้อาจเป็นเรื่องน่ากังวล โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับนักเรียนที่กลัวคณิตศาสตร์ ความทรงจำที่ไม่มีความสุขในชั้นเรียนฟิสิกส์ หรือเพียงแค่การขาดครูที่สร้างแรงบันดาลใจ มีหนังสือเกี่ยวกับชีวกลศาสตร์ที่ยอดเยี่ยมจำนวนหนึ่ง (หลายเล่มโดย R. McNeill Alexander) รวมถึงหนังสือที่เน้นเรื่องชีวกลศาสตร์ของมนุษย์ สัตว์มีกระดูกสันหลัง หรือพืช แต่ไม่มีหนังสือเรียนทั่วไป ตอนนี้ ต้องขอบคุณชีวกลศาสตร์เปรียบเทียบ ของ Steven Vogel เราจึงมีหนังสือเรียนที่น่าสนใจและครอบคลุมซึ่งเหมาะสำหรับนักศึกษาระดับปริญญาตรีและพวกเราที่ต้องการทบทวน

Vogel จดจ่ออยู่กับสามงาน อันดับแรก เขาทบทวนหลักการพื้นฐานของฟิสิกส์และชีววิทยาที่รองรับชีวกลศาสตร์ เช่น หน่วย แรง ปริมาณ และคำถามเกี่ยวกับขนาด ประการที่สอง เขาทบทวนทุกสิ่งที่สิ่งมีชีวิตต้องการทราบเกี่ยวกับของเหลว โดยเน้นไปที่วิธีการที่พืชและสัตว์จัดการกับคุณสมบัติทางกายภาพของอากาศและน้ำเป็นส่วนใหญ่ ที่นี่เราพบทุกอย่างตั้งแต่ความสามารถในการละลายและความตึงผิวไปจนถึงจำนวน Reynolds ที่สำคัญทั้งหมด (อัตราส่วนของแรงเฉื่อยต่อแรงหนืด) และประการที่สาม เขาทบทวนวัสดุและคุณสมบัติโครงสร้างของสารที่เป็นของแข็งที่เราผลิตขึ้น สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือวิธีที่พืชและสัตว์สร้างและต่อต้านกองกำลังเพื่อเคลื่อนที่หรืออยู่ในที่ที่พวกมันอยู่

ตลอดทั้งเล่ม

 โวเกิลแนะนำสูตรและหลักการที่สำคัญอย่างชัดเจน และแสดงให้เห็นด้วยตัวอย่างทางชีววิทยาและทางกายภาพที่น่าเวียนหัว ตัวอย่างเช่น เราเรียนรู้วิธีที่แพรรีด็อกสร้างโพรงเพื่อให้ระบายอากาศโดยใช้หลักการเบอร์นูลลี (เมื่อความเร็วของก๊าซหรือของเหลวเพิ่มขึ้น ความดันจะลดลง) กิ้งก่าบาซิลิสก์สามารถวิ่งบนน้ำได้อย่างไร (และทำไมมนุษย์จึงต้องมีน้ำหนักเพียง 4.6 กรัมจึงจะสามารถใช้เท้าของเราได้สำเร็จ) วิธีที่อวัยวะเพศชายพองตัวโดยไม่สูญเสียเส้นรอบวง (เคล็ดลับคือการหลีกเลี่ยงเส้นใยเกลียว); และทำไมคุณไม่ควรดื่มแชมเปญจากถ้วยพลาสติก (คุณจะสูญเสียฟองสบู่มากขึ้น)

ตามตัวอย่างเหล่านี้ หนังสือเล่มนี้น่าอ่านมาก โวเกลเขียนด้วยความปลาบปลื้มยินดีในเรื่องของเขา ข้อความถูกแต่งแต้มด้วยความเฉลียวฉลาดและอารมณ์ขัน และโรยด้วยตัวอย่างที่ผสมผสานของสิ่งมหัศจรรย์มากมายของธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม ความสนุกไม่ได้ลดทอนความชัดเจนลง

ในโลกของโวเกิล พืชและสัตว์ได้รับการรักษาอย่างเท่าเทียมกันในบริบทของปัญหาทางกายภาพที่พวกเขาพบ ในแง่นั้น วิธีเปรียบเทียบที่เขาใช้นั้นอิงจากปัญหาทางฟิสิกส์ ไม่ใช่ความสัมพันธ์เชิงวิวัฒนาการ: หลอดจะถูกปฏิบัติเหมือนเป็นท่อ โดยไม่คำนึงว่าพวกมันให้บริการสิ่งมีชีวิตชนิดใด น่าเสียดายที่มุมมองนี้เหลือพื้นที่ให้สำรวจปัญหาสำคัญในวิวัฒนาการเพียงเล็กน้อย Vogel กล่าวถึงเฉพาะในการโต้วาทีในหัวข้อต่างๆ เช่น ข้อจำกัด การปรับตัว และกลไกที่สิ่งมีชีวิตสามารถหรือไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้เพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมของพวกมัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เขาหลีกเลี่ยงประเด็นเรื่องการเพิ่มประสิทธิภาพและขอบเขตที่การคัดเลือกโดยธรรมชาติขับเคลื่อนสิ่งมีชีวิตไปสู่วิธีที่น่าจะดีกว่าในการเอาชนะความท้าทายที่เกิดจากสภาพแวดล้อมเฉพาะของพวกมัน

ฉันหวังว่า Vogel จะสร้างแรงบันดาลใจให้กับชั้นเรียนชีวกลศาสตร์รุ่นใหม่ในระดับวิทยาลัย สำหรับหลายๆ คน หนังสือเล่มนี้จะกลายเป็นข้อความอ้างอิงมาตรฐาน ซึ่งเป็นหนังสือคลาสสิกแบบสวมนิ้วโป้ง ซึ่งคุณทราบตำแหน่งบนชั้นวางของคุณโดยสัญชาตญาณ สล็อตเว็บตรง