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平方立方定律

平方立方定律,也稱為平方-立方定律(Square-cube law),是由伽利略·伽利雷在1638年的著作《Two New Sciences》中首次描述的。該定律指出,當一個物體按照比例放大時,其表面積和體積的增長方式不同:

表面積:以二次方的速度增長。這意味著,如果物體的尺寸翻倍,其表面積將增加到原來的四倍。

體積:以三次方的速度增長。這意味著,如果物體的尺寸翻倍,其體積將增加到原來的八倍。

這個定律在生物學和工程學中有廣泛的套用,特別是在理解生物體大小與功能之間的關係時尤為重要。例如,如果一個人體按照比例放大,那麼支撐體重所需的骨骼橫截面積也會按比例增加,但由於體積的增長速度快於表面積,因此放大後的人體需要更強的骨骼來支撐體重。這種現象解釋了為什麼自然界中不存在按比例放大的巨型螞蟻,因為它們的骨骼無法支撐與其體積不成比例的重量。