出品：科普中國
制作：蘇澄宇（上海科技教育出版社）
監制：中國科學院計算機網絡資訊中心
哥斯拉是日本影史上最悠久，世界影史上公認最經典、最有名的怪獸角色，它的起源可比奧特曼悠久得多。
它的體型巨大，堪比摩天大廈，但你也許不知道哥斯拉的體型一直都在變。
從1954年初代哥斯拉誕生以來，哥斯拉的體型也發生着變化。
一、二代哥斯拉的身高為50米，三代身高為80米，四、五代為100米，之後的六、七、八、九、十代又回到了初始設定50米左右，到了最新的幾代又變大到110米左右。
曆代哥斯拉高度對比｜圖檔來源：science雜志
《哥斯拉》的“紅蓮狀态”體型更是達到了119.8米，也就是40層樓高，相當于中央電視台總部大樓的一半高，而體重為99634噸。
如果現實中真的存在哥斯拉這樣體型巨大的生物，那麼它要吃多少才吃得飽？接下來我們來科學分析一下。
生物的行為、形态以及所需能量等生理特征與體型之間存在着一種定量關系。
也就是說這些生物學特征會随着生物體型的變化而産生定量的變化，而且這個變化不是成比例的，也就是異速增長關系。這一概念最早由朱利安·赫胥黎(julian huxley)于1932年提出。
這種關系可以用一個數學表達式表示：
e = amb。
e 為生物學變量（如動物的代謝率，可以了解為動物機關時間内消耗的能量）；
m 為體型（一般用體重表示）；
a 為常數
b 為函數幂（也稱尺度因子）。
那麼b值到底是多少呢？
生物的行為、形态和生理等特征與體型不是等比例增長先假設生物學變量與體型是線性關系，也就是生物的體型越大，生物學變量值也就越大，則：b=1；
這種情況在自然界是存在的，但是有前提的。
舉個例子，青蛙除了在蛻變後的幾周的短暫時期外都是線性生長的，是等比例的。
蝌蚪的變化｜圖檔來源：giphy
但這種線性生長并不是長期的，為什麼？
線性增長的關系是由平方-立方定律決定的。當一個生物體的長度翻倍時，那麼它的表面積将是原來的4倍，而它的體積和品質将是原來的8倍。
但在現實中這樣的生物會出現很多問題。
先假設動物體型翻了一倍，現在有8倍的生物組織來支援它的生存，但是如果按照前面的說法，它的呼吸器官表面積應該變成原來4倍，那麼它的身體供需關系就會出現不比對的情況，原有的呼吸器官提供的氧氣就不足以維持現有的體型能量消耗。
同樣，當我們翻倍動物的體型時，骨頭的面積是原來2倍，而品質卻變成了8倍，這是完全不合适的。
如下圖所示，拿大象的照片和斑尾袋鼬的照片放大到同等大小去比較，很容易發現大象的腿要粗得多。
如果真的把斑尾袋鼬按照自身的比例放大到大象那麼大，按照上一段中的分析，它一定站不起來，而大象為了能站立，它的腿必須很粗才行。
大象骨架
斑尾袋鼬骨架，兩者體型大小不一，骨骼大小也不一樣｜圖檔來源：wikipedia
是以生物的行為、形态和生理等特征與體型之間的關系不會是完全等比例的，也就是異速增長，而非等速增長，是以這個b值是1以外的數值。
關于這個b值究竟是多少，不同科學家都提出了自己的想法。
《體型的生态學意義》｜圖檔來源：amazon.com
生物學家robert henry peters 在他的著作《體型的生态學意義》中，列出了1000多個異速增長公式以描述不同的動物特征與體重的關系。這些異速增長方程的尺度指數 b = 3/4 或 b=2/3。
不同生物（包括單細胞）的代謝率與體重的關系｜圖檔來源：hemmingsen am 1969, rep steno mem hosp nordisk
後來科學家通過各種途徑驗證異速增長規律，研究發現b=2/3或3/4都得到了理論和實驗研究的支援。但由于b=2/3的實體基礎的限制，學者們近年來更傾向于b=3/4。
而這一觀點最早提出者是動物能量和營養學家max kleiber，是以這一結論也被稱為kleiber規律。
公式表示為：e= 70 m3/4
按照此結論，一隻貓的重量是一隻老鼠的100倍，它的代謝量比老鼠約大31倍。
不同物種的身體大小與代謝率之間的關系 kleiber (1947).｜圖檔來源：wikipedia
是以按照上面的理論，哥斯拉應該按照e= 70 m2/3來算，因為哥斯拉并不是哺乳動物，它的原型是一隻蜥蜴。
根據哥斯拉99634噸的重量來算，它每天需要約9972537千卡的熱量來維持生命，一個成年男性也就是2200左右千卡的熱量，換言之哥斯拉一天所需的能量是一個成年男性的4532倍左右。
哥斯拉設定海報｜圖檔來源：twitter
為了“吃飽”，它必須以鲸魚和大白鲨為食，但這麼做實在太費勁了。
是以大家也不難了解這種骨骼奇異、身體強健的怪獸為什麼會選擇吃核彈頭了，畢竟想吃到這些友善多了…
參考文獻：
[1]https://zh.wikipedia.org/wiki/%e5%93%a5%e5%90%89%e6%8b%89_ii_%e6%80%aa%e7%8d%b8%e4%b9%8b%e7%8e%8b
[2]https://en.wikipedia.org/wiki/allometry
[3]https://en.wikipedia.org/wiki/max_kleiber
[4]https://www.cambridge.org/core/books/ecological-implications-of-body-size/animal-abundance/1db0fea79142771a0e9d3fce2b9fc7dc
[5]https://www.cambridge.org/core/books/ecological-implications-of-body-size/animal-abundance/1db0fea79142771a0e9d3fce2b9fc7dc