从小到10-19米的夸克到1026米的宇宙，物质的尺寸整整跨越了45个数量级。而另一方面，生命体的大小，往往被限制在9个数量级之间：小如细菌、病毒大约10-6米，最高的树木不过100米。生长在俄勒冈州蓝山的蜜环菌是目前最大的有机生命体（虽然还有争议），大约4km直径。当涉及有意识的高级生命体，尺寸范围就更小了，仅仅在三个数量级范围内。

1992年，密歇根理工大学的 Anderson博士在《自然》上报道了当时发现的世界上最大的真菌，也是世界上最大的生物，球蜜环菌（Armillaria gallica），占地达15公顷，质量超过1吨，已在密歇根北部的一片阔叶林中生长了1500年左右。上图：1992年报道的球蜜环菌为例，黑点表示采样点，根据基因工程技术发现Clone1范围内都为同一个体的样品。Credit：Nature

生命体如此的尺寸格局会有什么变化吗？

其他能见到的大蘑菇，实为牛肝菌。Credit：果壳

计算法的理论认为意识和智能至少需要数千万的电路单元。这就好比我们的大脑由大量的神经细胞组成，他们彼此独立，完成自己分内的工作。因此，假如我们要制作一台用神经元代替电子元件的生物计算机，它同时又要有与人类相匹配的能力，那么它的尺寸将与我们的大脑相近。

当然，在一些人工智能系统里，我们也可以制作一些比人类神经细胞小一些的组件来代替神经元。电学回路就比神经细胞小得多。但尺寸小也就意味着其功能更加单一，而电学回路需要其他的辅助系统来帮助其运行（例如冷却系统、能量补给等），这些“配件”也会占据不小的体积。有人预测即使人工智能有完全不同的组成物质和电学构造，第一代的人工智能所占据的空间将与人类身体的大小无异，这也再一次说明有意识、智慧的生物大都集中在厘米到米级。

动画《进击的巨人》的巨人都高达数十米

那么，有意识的生命体最大可以长到多大呢？有趣的思维不仅需要复杂的大脑，更需要足够的时间去形成、传播。神经元传播信息的速度大约是300km每小时，也就是说一个信号从大脑的一边传播到另一边大约需要一毫秒。据统计，人类一生大脑要经历2万亿次的信息传播。假如我们的大脑和神经长大十倍，而我们的生命周期和神经传播速度不变，那么我们的思维将比原来慢十倍。

进击的巨人里的体型巨大的奇行种都是些智障看来不是没有道理的。credit:进击的巨人

假如我们的大脑成长大到太阳系的大小，而传播信息的速度是光速，想要进行相同数量的信息传播，所需要的时间会比宇宙的年龄还要大。进一步设想到银河系大小，所花的时间将更多。银河系大小的大脑，假如存在，从其形成到现在，也顶多只有10000条信息从银河系东边传播到西边。所以呢，即使传播信息的速度是光速，我们也有理由确信任何智慧能匹敌人类的生命体的尺寸肯定都不会超过普通恒星的大小。即使存在更大的有意识生命，他们也不会有时间做任何事情，宛若智障。

加州红杉国家公园红杉树，它的高度被重力、水分运输等因素限制在100米左右。Credit：Nautil

另一方面，环境的限制也制约着非智能以及智能生物的极限大小。红杉树的高度就被其水分运输的能力限制住了，因此红杉树最高也不过100米左右。红杉树要努力与重力做对抗，重力阻碍着水分吸附、运输。假如其他宜居星球的重力、大气压和地球数量级相近，这些星球的植物也会出现类似的尺寸极限。

我们假设大多数的生命体都生活在行星（卫星、彗星）表面。随着行星的增大，其重力也会越来越大，那么对生命体的骨骼（或者是其他支撑生命体的构造）的压力也会随之增加。于是生命体需要更多的骨骼和关节去应对更大的重力。但另一发面增加关节和骨骼本身是一把双刃剑，它也增加了生物体的自重。宏观上来说，陆地上能移动的生物的极限自重会随着重力增加而减小。相反的，假如行星的重力是地球的十分之一，那么该行星上的生物就可以是地球上的十倍大。%%实际上，空气中的氧气含量也是重要的限制之一。对于依靠氧气存活的动物来说，由于生物体中氧气/养分的传输效率有限，更大的动物对氧气的获取也就更困难。而在氧气含量更高的史前时代，古蜻蜓的翼展则可以达到惊人的1米以上。%%

1772年丹麦学者Christiaan Huygens对植物生长极限的研究手稿。Credit：Google Book

但行星的最小尺寸也有极限。如果行星太小（小于地球质量的十分之一），那么它将产生不了足够的重力来吸附大气层。这么来说，能孕育生命的行星至少有地球的十分之一重。

生命生存的环境温度也不能太高。就像电脑芯片一直都面临着如何散热的问题，谁都不想捧着可以当暖手宝的笔记本电脑。生物也有同样的苦恼：体型大的生物体积表面积（皮肤）比也高的惊人。皮肤是动物散热的主要工具，而动物的体型越大，产生的热量越多，散热的效率也就越低。只要动物的质量足够大，甚至可以把自己烤熟。我们假设哺乳动物的代谢速率是百兆万分之一瓦特每毫微克（这是人类所观察到的最小代谢速率），为了防止体温过高，动物们质量最大也不会超过100万公斤（比蓝鲸的质量大一点）。

Charles和Ray Eames的经典之作《十的次方》已经是40年前的电影，但其深远的影响还在启发着一代又一代的人（文末有视频，可观看）。它开始首先展示了在芝加哥的一对夫妇的野餐。然后，镜头跟进到一个人在野餐毯躺着在一平方米范围内。然后，10平方米的范围、100平方米的范围...... 不久，观众会出现在地球上空，然后是太阳系，随后是星系，最后是人类可见的宇宙。紧接着，镜头的范围又通过十的倍数每两秒钟的速度减小。过了一会儿，野餐的场景再次显示，但它并没有就此止步。该视图返回到正常速度，并进入微观尺度;10-1，10-2米等等。最终观众被放大到男人的手，并最终放大成一个原子的质子。

《十的次方》剧照，100米尺寸

如今的我们是幸运的，作为有知觉的高等智慧生物，宏观上能观察到1026大的宇宙，微观上能窥探10-19尺寸的夸克。但这就是极限了吗？我猜不是的。

来源参考

http://nautil.us/issue/51/limits/can-a-living-creature-be-as-big-as-a-galaxy-rp

牛油果进化论，一个不正经的科普平台