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摘要：注：这篇文章最初发表于 1928 年（早在计算机网络发明之前 :-) ），讨论了自然（生物）世界和系统中的大小问题。 在阅读这篇文章时，请思考网络（或网络的一部分，如自治系统）是否有 "合适的大小"，以及网络的哪些方面决定了 "合适的大小"。 您可能还会对结尾处的政治声明感兴趣。 2011年12月19日注释：我们修正了早期版本中的一些错字和漏字。
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第1节 · 注：这篇文章最初发表于 1928 年…
注：这篇文章最初发表于 1928 年（早在计算机网络发明之前 :-) ），讨论了自然（生物）世界和系统中的大小问题。 在阅读这篇文章时，请思考网络（或网络的一部分，如自治系统）是否有 "合适的大小"，以及网络的哪些方面决定了 "合适的大小"。 您可能还会对结尾处的政治声明感兴趣。
2011年12月19日注释：我们修正了早期版本中的一些错字和漏字。
关于大小合适 J. B. S. Haldane
不同动物之间最明显的差异是体型大小，但由于某种原因，动物学家们对此关注甚少。在我面前这本厚重的动物学教科书中，我找不到任何说明老鹰比麻雀大、或河马比野兔大的内容，尽管在讨论老鼠和鲸鱼时勉强承认了这一点。然而，很容易证明野兔不可能像河马那么大，鲸鱼也不可能像鲱鱼那么小。每种动物都有最适合的体型，体型的显著变化必然会导致形态的改变。
让我们举个最直观的案例：假设存在一个六十英尺高的巨人，其体型与我童年时在《天路历程》插画中见过的波普、帕根等巨人形象相仿。这些庞然大物的高度、宽度和厚度均是人类 Christian（译者注：《天路历程》主人公）的十倍，因此体积达到千倍之巨，重量约合80至90吨。但矛盾之处在于，他们的骨骼横截面积仅相当于人类的百倍，这意味着每平方英寸骨骼需承受的负荷是人类的十倍。鉴于人类股骨在承受十倍体重时就会断裂，波普与帕根每迈出一步都将导致骨骼粉碎。这或许正解释了为何那些经典插画总以坐姿呈现这些巨人——而这样的生物力学缺陷，也使得传说中克里斯琴与屠龙勇士杰克战胜巨人的壮举，在科学审视下显得大打折扣。
回到动物学来看，假设一只羚羊——这种腿部纤细修长的优雅生物——要想进化得更大，它就必须采取以下两种策略之一，否则它的骨骼就会断裂。它可以像犀牛一样使腿变短变粗，这样每磅重量仍然有相同面积的骨骼支撑。或者，它可以像长颈鹿那样压缩身体并斜向伸展四肢以获得稳定性。我特别提到这两种动物是因为它们恰好与羚羊属于同一目，而且从生物力学角度来看都非常成功，它们都是极为出色的奔跑者。
第2节 · 对于像基督教徒（Christian）…
对于像基督教徒（Christian）这样的普通人来说，重力只是一个微不足道的麻烦。但对于像巨人波普（Pope）、异教徒（Pagan）和绝望者（Despair）这样巨大的生物来说，重力则是可怕的威胁。而对于老鼠及更小的生物来说，重力则几乎没有任何危险。你可以把一只老鼠从一千码深的矿井里扔下去，只要地面足够软，它掉到井底后只会受到轻微的震动，然后就能走开。而对于大鼠来说，它们可能会被摔死；人类会摔骨折；马匹则会摔得四分五裂。空气阻力与物体运动速度的平方和表面积成正比。如果把一个动物的长度、宽度和高度各缩小十倍，它的重量会减少到原来的千分之一，但表面积只减少到百分之一。因此，对于小动物来说，下落时所受到的阻力相对于驱动力要大十倍。
因此，昆虫并不怕地心引力；它们可以安然无恙地坠落，也能毫不费力地倒挂在天花板上。它们甚至能像长脚蜘蛛那样，以优雅奇特的姿态支撑身体。然而，有一种力量对昆虫而言，其威胁程度堪比重力之于哺乳动物——那便是液体表面张力。当人从浴缸起身时，体表会附着约五十分之一英寸厚的水膜，重量约有一磅。被浸湿的老鼠需要背负相当于自身体重的水量，而被打湿的苍蝇则要承受数倍于体重的液体负荷。众所周知，一旦苍蝇被水或其他液体沾湿，便会陷入极度危险的境地。昆虫饮水时的风险，不亚于人类探身悬崖觅食。若昆虫陷入水的表面张力束缚——即被水浸透——它很可能就此被困，直至溺亡。少数昆虫如龙虱，进化出了防水特性；而大多数昆虫则依靠细长的口器，与水源保持安全距离。
当然，高大的陆地动物还面临其他挑战。它们必须将血液泵送到比人类更高的身体部位，因此需要更高的血压和更坚韧的血管。许多人因动脉破裂而死亡，而大象或长颈鹿面临的风险更大。所有动物在体型变化时都会遇到困难，原因如下：以典型的微型动物（如线虫或微型蠕虫）为例，它们通过光滑的皮肤吸收氧气，用笔直的肠道吸收食物，仅有一个肾脏。若将其各方向尺寸放大十倍，体重将增加千倍。若要保持与微型状态相当的肌肉效率，每日所需的食物和氧气量将激增千倍，代谢废物也会增加千倍。
如果生物体的形状保持不变，其表面积只能增加百倍，而每分钟通过每平方毫米皮肤进入的氧气量必须增加十倍，通过每平方毫米肠道吸收的食物量也需增加十倍。当吸收能力达到极限时，就必须通过特殊结构来扩大表面积。例如，部分皮肤可能外凸形成鳃，或内陷形成肺，从而使氧气吸收面积与生物体积成比例增长。
以人类为例，肺部面积可达一百平方码。同理，肠道不再保持平直，而是盘绕生长并形成绒毛表面，其他器官也趋于复杂化。高等动物并非因结构复杂而体型更大，而是因体型增大才演化出复杂结构。植物界同样遵循这一规律。最简单的植物（如静水中或树皮上生长的绿藻）仅是圆形单细胞。高等植物则通过伸展枝叶根系来扩大表面积。比较解剖学的核心，就是揭示生物如何实现表面积与体积的协调增长。某些增表方法在一定范围内有效，但适应性存在局限。
例如，脊椎动物通过血液将氧气从鳃或肺部输送至全身，而昆虫则通过体表多处开口的盲管状微小气管系统，直接将空气输送到身体各部位。虽然昆虫通过呼吸动作能更新气管系统外层的空气，但氧气必须通过扩散进入更细微的分支。气体扩散的有效距离极短，通常仅略大于气体分子碰撞之间的平均自由程。当分子视角下"长途跋涉"（如四分之一英寸）成为必需时，扩散效率将急剧下降。
因此，昆虫体内距离空气超过四分之一英寸的组织将长期处于缺氧状态，这导致几乎没有昆虫的体厚能超过半英寸。陆蟹虽与昆虫结构设计相似但更为笨拙，它们像人类一样通过血液输送氧气，因而体型远超任何昆虫。若昆虫进化出主动驱动空气穿透组织而非被动渗透的机制，其体型或可接近龙虾大小——尽管其他生理限制仍使其无法达到人类体型。
飞行同样面临着这些困难。航空学的一个基本原理是：要使特定形状的飞机保持在空中，所需的最低速度与其长度的平方根成正比。如果飞机的线性尺寸增加四倍，它必须以两倍的速度飞行。而达到最低速度所需的功率增长速度比飞机重量的增长更快。因此，重量是小型飞机64倍的大型飞机，需要128倍的马力才能维持飞行。将同样的原理应用到鸟类身上，我们发现它们的体型很快就会达到极限。
第3节 · 假如一个天使的肌肉力量与体重比不超过…
假如一个天使的肌肉力量与体重比不超过老鹰或鸽子，那么它需要一个向前突出约四英尺的胸部来容纳驱动翅膀的肌肉，同时为了减轻重量，它的腿只能退化为类似高跷的细杆。实际上，像老鹰这样的大型鸟类主要不是靠扇动翅膀来保持飞行的。人们通常看到它们在翱翔——即在上升气流柱上保持平衡。随着体型增大，即使是翱翔也变得越来越困难。若非如此，老鹰可能会像老虎一样大，对人类构成如同敌机般的威胁。
不过现在该谈谈大体型的优势了。最显著的优势之一是保持体温的能力。所有恒温动物在静止状态下，单位体表散失的热量是相同的，这意味着它们所需的食物供给与体表面积成正比，而非体重。五千只老鼠的体重总和相当于一个成年人，但它们的总表面积、食物消耗量和耗氧量却达到人类的十七倍。事实上，老鼠每天要吃掉相当于自身体重四分之一的食物，这些能量主要用于维持体温。正因如此，小型动物无法在寒冷地区生存——北极地区没有爬行动物或两栖动物，小型哺乳动物也踪迹全无，斯匹次卑尔根群岛上最小的哺乳动物是北极狐。冬季来临时，小型鸟类会迁徙南飞，昆虫会死亡，尽管它们的卵能在严寒中存活六个月甚至更久。在极地环境中，最具生存优势的哺乳动物是北极熊、海豹和海象。
同样，眼睛在达到足够大的尺寸前也是一个相当低效的器官。人眼后部——外部世界的图像投射之处，相当于照相机的胶片——由"视杆细胞和视锥细胞"构成的镶嵌面组成，这些细胞的直径仅相当于普通光波的长度。每只眼睛约有50万个视杆和视锥细胞，要分辨两个物体，它们的图像必须落在不同的视杆或视锥细胞上。
显然，如果视杆和视锥细胞数量减少但体积增大，我们的视觉清晰度就会下降。若它们的宽度增加一倍，那么两点之间的距离也必须增加一倍，我们才能在同样距离下区分它们。然而，缩小细胞尺寸并增加数量也不会改善视觉——因为不可能形成小于光波长的清晰图像。
因此，老鼠的眼睛并非人眼的简缩版。它的视杆和视锥细胞大小与我们的相差不多，但数量却少得多。老鼠无法在六英尺外分辨不同的人脸。为了有效发挥作用，小动物的眼睛相对于身体必须比我们的大得多。相反，大型动物只需相对较小的眼睛，鲸鱼和大象的眼睛仅比我们的略大。更为深奥的是，这一原理同样适用于大脑结构。对比猫科动物（家猫、猎豹、豹、虎）的脑容量数据可见：当体重增至四倍时，脑容量仅翻倍。体型更大的动物凭借按比例增大的骨骼结构，得以在大脑、眼睛等器官配置上实现资源优化。
这些例子表明，每种动物都有其最佳体型。然而，尽管伽利略在三百多年前就证明了相反的观点，人们仍认为若跳蚤和人一样大，它能跳到一千英尺高。实际上，动物的跳跃高度与其体型大小几乎无关，而非成正比。跳蚤能跳约两英尺，人类约五英尺。若忽略空气阻力，跳跃特定高度所需的能量与体重成正比。但若跳跃肌肉占身体比例恒定，每盎司肌肉产生的能量与体型无关——前提是小体型动物能足够快速释放能量。事实上，昆虫肌肉虽收缩更快，但效率较低，否则跳蚤或蚱蜢能跃至六英尺高。
正如每种动物都有最佳体型，人类社会组织也存在最佳规模。古希腊式民主中，全体公民可聆听演说家辩论并直接对立法议题投票，因此哲学家认为城邦规模是民主政体的上限。英国发明的代议制政府使民主国家成为可能，美国率先实现这一制度，后推广至他国。随着广播技术的发展，公民再次得以聆听政治代表的观点，未来国家或许会回归希腊式直接民主。甚至全民公投的实现，也需依托日报制度的建立。
在生物学家看来，社会主义问题本质上是规模问题。极端社会主义者试图将国家作为单一企业运营。亨利·福特若以社会主义模式管理安道尔或卢森堡这类小国，想必游刃有余——他工资单上的员工数已超过这些国家的人口数。理论上说，若有福特集团这样的联合体，或可使比利时有限责任公司或丹麦股份有限公司实现自负盈亏。但需注意：某些行业的国有化在超大型国家尚具可行性，而要让大英帝国或美国完全社会化，其难度不亚于想象大象翻跟头或河马跃篱笆。
FAQ
1. 关于「注：这篇文章最初发表于 1928 年（早」，核心要点是什么？
注：这篇文章最初发表于 1928 年（早在计算机网络发明之前 :-) ），讨论了自然（生物）世界和系统中的大小问题。 在阅读这篇文章时，请思考网络（或网络的一部分，如自治系统）是否
2. 关于「对于像基督教徒（Christian）这样」，核心要点是什么？
对于像基督教徒（Christian）这样的普通人来说，重力只是一个微不足道的麻烦。但对于像巨人波普（Pope）、异教徒（Pagan）和绝望者（Despair）这样巨大的生物来说，重
3. 关于「假如一个天使的肌肉力量与体重比不超过老鹰」，核心要点是什么？
假如一个天使的肌肉力量与体重比不超过老鹰或鸽子，那么它需要一个向前突出约四英尺的胸部来容纳驱动翅膀的肌肉，同时为了减轻重量，它的腿只能退化为类似高跷的细杆。实际上，像老鹰这样的大型
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