左右對稱的身體是如何來的?它對我們又產生了什麼影響?

不知道大家有没有注意到,我们在在挑选物件的时候,都偏向选择那些具备对称性的,非对称性的物件在我们看来是非常别扭的事情。例如桌子,我们几乎不会选择那种一半圆形一半方形的。我们对于对称图形的喜爱,不但是体现在物件上,还体现在建筑、城市建造、绘画等等方面。无论是建造建筑还是制造工具,首选的外形都是对称图形,如建筑罗马斗兽场,罗马金币等等这是因为人类形成了对称性的独特审美观,在对称与不对称图形中进行选择的话,选择对称图形的概率远远大于不对称图形。这是为何呢?

左右对称的身体是如何来的?它对我们又产生了什么影响?

偏爱对称性的起源

生物在自然界中有两个根本或是终极的目标,那就是持续的生存和繁衍,而繁衍高于生存,繁衍才是生物生存的本质。对于生存来说,外形其实没有任何意义。生存就是竞争,就相同或者不同的生态位进行竞争,争夺食物、配偶、居住地等等,即便是具备极具吸引力的外形,对于自然界中的种种竞争来说,几乎难以起到正面效果,相反,可能引起负面效果。

但就繁衍来说,美观的外形有着巨大的意义。第二性征差异的小的物种,它们在战斗力方面差异都比较小,如果还是以战斗的方式进行配偶竞争的话,结局可能是非常惨烈的,双方都不能获得配偶进行繁衍,这是非常糟糕的。自然选择是不会允许此种情况发生的,于是审美出现了,审美驱动物种在非战斗的特质进行演化,使得生命个体的竞争显得更“公平”,还有利于群体协作的演化。群体协作对于物种间的竞争是非常重要的,如果地球上的狮子形成像是人类的群体协作组织,那么估计统治地球的就不是人类了,而是狮子。

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因此性选择诞生的审美,用审美来避免惨烈的战斗择偶行为。孔雀就是其中典型代表,雄性孔雀拖着美丽的长尾巴招摇过市,绝对是不利于它在自然环境中进行竞争,并获得竞争的胜利。但是,雄性孔雀的长尾并没有消失,反而有越发长和复杂的趋势。因为雄性孔雀之间对于雌性孔雀的竞争愈来愈激烈,雌性孔雀趋向于选择长尾雄性孔雀作为交配对象。性选择塑造了孔雀的审美。

对于人类来说,对称性的外形特征确立人类成为人类之前,这完全是因为对称性躯体在自然环境中意味着竞争能力良好,选择一个对称性的躯体的配偶,将是繁衍后代的有力保障,因为生育后代需要耗费巨大的成本。也就是说,在人类智慧演化之前,对于对称性外形的偏爱就已经由性选择深深植入人类的大脑之中,在人类智慧爆发之后,对称性俨然成为人类的审美基础。任何具备对称性的图案,对于人类来说都具有独特的吸引力,因为我们对此情有独钟。此种美感在人类的后续中显露无疑,尤其是在建筑和绘画的上,对称性的构图基础在全世界流行。

自然选择又是为何要偏爱对称性的躯体呢?

对称性躯体的来源探讨

本文认为有两大原因,导致自然偏爱对称性躯体。一是,运动平衡的需要;二是,现实需求的要求。

  • 运动平衡

对于任何能够移动任何物体来说,平衡是至关重要的原因,尤其是在运动中实现平衡,保证躯体的不出现倾倒,不能在运动中持续保证躯体的平衡,持续的运动也就不可能实现。对于动物来说更是是如此。对称性则可以完美解决这个问题。

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解决物体的运动和静止的平衡,需要保证物体在运动和静止状态下,重心的位置不会发生改变。如果物体的重心位置发生改变,那么物体所处在的运动或是静止的状态就会打破,发生从运动到静止或是静止到运动的改变。如一辆行进中的汽车,突然掉了一个轮子,那么汽车最大可能发生的事情倾覆进而停止行进。这是因为重心在失去一个轮子之后发生了巨大改变,平衡难以实现。

对称性使得躯体的重心固定在同一位置上,不会发生巨大改变,无论是在运动还是静止的状态中,重心的稳定意味着躯体只需提供稳定的支撑力来维持重心在运动和静止的状态下都保持位置不变的就可以使得运动平衡和静止平衡同时达到。同时对称性意味着在对称轴两边受力均匀,只需两边能够提供足够应对重力的支撑力,那么运动平衡就实现了。

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当然,非对称性性就不能实现运动平衡吗?当然可以,任何形状都可以形成运动平衡,但是在实现运动平衡的同时,还有一个问题的需要加入考虑的是,以最少能量构建的出来的运动平衡才是物种需要的。动物获得能量本身就非容易的事情,每一分能量都需要用在刀刃上,无论是构成任何一种功能,都是在满足要求之后采用最少耗能的方式。恰好的,对称性性将此都解决。我们想象一下,一张四只脚的桌子,假设锯掉一条,剩下三条,那么这个桌子很难站稳,如果要站稳,可能需要消耗外界的能量才能维持平衡,但是在四条腿完好的情况,则不需要。

  • 现实需求

动物族群在进化过程中形成对称性的躯体,还有另外一个因素就是现实需求。现实需求产生的作用在提供族群在生存竞争上获得优势,不至于在存在躯体缺陷,在物种族群的争斗中完全失利,进而可能导致物种灭绝

相信大家都听说过独眼巨人的故事,如果独眼巨人真的存在,那么他们也逃不过被灭绝的下场。人类单眼的水平视角最大可达到156度,双眼的水平视角则有188度,加上脖子的转动,人类的水平视角几乎达到360度,如此,双眼的视角拓宽了视角,能够将更多的场景纳入眼睛里。在自然环境中,更大的视角范围,就能在不转动脖子前提下,观察到更大范围内可能出现的危险,进行规避。单眼的情况下,几乎是不可能达到双眼的水平视角观察到的全部场景。

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当然,这些有些现实需要的器官也不是随意的分布在任意一个位置,它需要于中轴线以及其他相关的要求相匹配来决定它的分布位置。眼睛主要的作用在运动的过程中,找出运动路线上存在的障碍,并且相关的场景输入大脑。如此决定它必定要分布在正前方。至于说是为何是中轴线两侧,这是因为如此可以在面向正前方的同时,获得最大化的视角。如此,眼睛按照对称进行分布,基于现实需求,自然选择进化出了对称性的躯体。

可能并不是所有的人类躯体特征都是在这两种原因下演化的,有些是在生命后来形成的审美观驱动塑造的,如眉毛。自然选择的进化决定绝大部分的行为和特征,可能是99%,但是至少还有1%以上是受生命个体的控制。

结语

动物的外形特征受到自然选择的驱动,呈现对称性的特征,满足了运动平衡和实际需求,同时也塑造了动物的审美,尤其是人类。对称性的审美在人类智慧演化后发挥了巨大作用。随着审美艺术的发展,对称性的美感已经不再独自统领世界的美感潮流,越来越多的不对称性的美被人类所接受,如螺旋之美。


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