第二章 重力论文（第8/19页）

始祖鸟最早是一八六一年在德国索伦霍芬的石灰岩地层中被发现的，而这一地区属于水洼遍布的泥沼地带，在这里从未发现过高度超过三米的树木化石。因此，谁也无法解释始祖鸟是怎么在只有灌木丛的平坦湿地中学会登高滑翔的。

再者，有的研究表明，始祖鸟的脚是抓不住东西的。如果真是这样，这就等于是说，它既无法攀住树枝，也没办法爬树，更别提从高处进行滑翔了。

那么，始祖鸟真的不能从地面上振翅而飞吗？有关鸟类的比较权威的研究成果之一就是，只要观察一下飞羽的形状，这种鸟到底能不能飞便可立见分晓。比如鸵鸟这类不能飞的鸟，它的飞羽相对于羽轴是左右对称的，而会飞的鸟，出于航空力学上的要求，长出的是左右不对称的飞羽。我们知道，始祖鸟的飞羽相对于羽轴明显地呈不对称分布，具备了会飞的鸟的特征。另外，它的飞羽的长度也足够充分，类似于现在的依靠自己的力量展翅飞翔的鸟类。

而对“飞行可能说”有利的一个事实就是，始祖鸟的大脑中掌管视觉的部分很大，内耳的构造也相当发达。这表明它具有在飞行中所不可缺少的对空间的把握能力，因此，有的研究结果认为，飞行是始祖鸟日常生活的一部分。

同时，主张始祖鸟不会飞的人也不在少数。其根据就在于，鸟类为了飞起来，必须要具备很大的力气将翅膀向前下方扇动。这个动作的力度越强，鸟类获得的浮力和推进力就越大，因此，向下扇动翅膀的能力对于自主飞行是不可或缺的。而这个能力的大小取决于鸟的胸部肌肉。故而，鸟类的胸部都拥有厉害的胸大肌，可以用力地将翅膀向下扇动，而它们为了获得这样的胸大肌，其胸部骨骼就必须拥有发达的龙骨突。然而，始祖鸟却并没有这样的龙骨突。因此可以想见，它的胸大肌单薄，翅膀的力量不足。

但是，鸟类还有另一种途径可以让自己飞起来，它未必非得用力挥动翅膀从静止状态一飞冲天，只要在地面上快速奔跑获得初速度，它也一样可以飞起来。飞机的起飞就是利用了这样的原理，当今百分之九十的鸟类都是在“起飞”时依靠自己的腿部力量获得初速度的。

始祖鸟的腿部力量应该足够强劲，如果是平坦的地方，在它飞到低空后还会产生一种称为“地面效应”[1]的现象，可以延长滑翔的距离。可这样一来，人们也会产生一个疑问，它怎么会胆敢选择遍布水坑、深一脚浅一脚的低湿地带作为栖息之所呢。

有的研究结果给予了当头棒喝，它指出，从化石来看，始祖鸟的羽轴相对于长度而言过于纤细，不足以支撑体重。现在的鸟类，它们的翅膀强度都可以承受自身体重的六倍乃至十三倍的负荷，否则的话，它们将无法抵御高空的强风或阵风，也不能承受自己激烈扇动翅膀的动作。

可是，我们已经知道，从其羽毛、骨骼和肌肉等方方面面来看，始祖鸟都只能承受自身体重零点五五倍的负荷，它的下一代孔子鸟则是零点三九倍。这可不是一个能在高空自在翱翔的飞行物体所应该具备的强度。一旦在高空遭遇了阵风或强风，或者自己的翅膀扇动得剧烈了一些，它的翅膀就有可能像一把廉价的阳伞那样折断。难以想象这样的生物还能飞翔。

从侏罗纪开始，还有一种会飞的生物与始祖鸟共生共存，那就是翼龙。始祖鸟的推测体重有二百七十克左右，而它的这一邻居，在收拢翅膀的静止状态时，有的家伙的身高与当今的长颈鹿都几乎不相上下了。

这种翼龙由于长着一条长长的脖子，它的外表通常被人拿来与长颈鹿相提并论，可是从出土的骨骼化石来判断，它的体重应该超过了一百公斤，全部展开后的翼展宽达十一到十二米。这个块头抵得上一架塞斯纳[2]了，而且还是食肉的。

以如此庞大的躯体来说，如果它实际上不会飞的话，它就别指望能过上以身姿灵巧的小动物为目标的食肉生活了。它在地面上的活动缺乏速度，重量偏轻的身体华而不实，在与大型生物的搏斗中占不到任何便宜。这种巨大的翼龙，其存在本身就是一个超越了大型食草恐龙雷龙以及食肉的霸王龙的不解之谜。

在当今地球上繁衍的最大的鸟类要数漂泊信天翁了。这种鸟的双翼展开后的幅度可达三点五米，它在飞行时可以巧借风势调整双翼的角度，使自己乘风翱翔。

风势合适时它就顺势滑翔，在无风或风速恒定的情况下则适当地扇动翅膀，因为不这样做就会输给重力或空气阻力，掉到地上去。不过，即使是这种鸟，它在起飞时也需要不停地扇动翅膀，拼命产生升力。飞上天后，假如风势不作美，它还要继续扇动翅膀，可这时的速率则会慢了许多。

振翅速率仰仗的是胸肌的力量，通过对包括漂泊信天翁在内的大大小小的鸟类的观察，人们得出了一个耐人寻味的研究成果。那就是，翅膀的长度、体重以及胸大肌所产生的振翅速率之间存在着有趣的关联性。

受制于肌肉的大小，振翅的速率总会存在瓶颈。翅膀越长、体重越大的鸟，就越无法快速地拍打翅膀。像漂泊信天翁这种大型鸟类，它的平均体重有十二公斤，即使在风速为零的条件下，它不借助助跑，仅靠拍打翅膀也好歹能飞起来。可是，这已经接近了鸟类的极限，如果一只鸟每天都需要频繁地飞上天去，那它在起飞时就必须不能这么辛苦，因此，体重十公斤就是一个上限。只有这种体重的小型鸟，它的振翅速率才会很快。

综观为数众多的鸟类观察的结果可以看到，对于利用滑行的初速度起飞、可持续进行巡航飞行的鸟类来说，它的体重上限是四十公斤。

在海面上空飞翔的鸟类很擅长借助风势进行滑翔，可它们在起飞时每秒钟的振翅次数都很多，等到了巡航时，再把这个数字降下来。

起飞时的振翅次数相当于胸大肌所产生的最大输出，而高空滑翔时所需的最低限度的振翅次数则是最小输出。实际上，所有会飞的鸟都需要在这两个值之间保持一个很大的跨度。可是，随着体重的增加，两个峰值之间的差距就会越来越小，在体重达到四十公斤时，最大值和最小值之间的差值就变成了零。体重大的鸟没办法在空中利用气流进行滑翔，即便能够升到高空，它也必须拿出和起飞时同样的劲头不停地拍打翅膀。