今天我们就来思考和讨论一下,一个人的身上究竟有几个“洞”,可能你会认为,人类的身体上存在大量的毛孔,如果把这些毛孔也看成一个个的“小洞”的话,那么这个数字是十分庞大的,为了方便计算和区分,我们可以先简单地给这些洞做一个分类。
从工程学的角度来看,我们可以把这些孔分为“通孔”和“盲孔”,简单的来说,“有进有出”的孔被称为通孔,有进无出的孔被称为“盲孔”,人类身体上的大部分孔,其实都属于盲孔,比如人类的嘴巴和体内的器官相连,因此我们吃进去的食物在被消化后,还可以再次被排泄出来,这样前后贯通的洞,可以被叫做通孔。
例如人类的耳道就是一个典型的盲孔,从耳道口进入后,会遇到鼓膜,就再也无法进入了,人类的身体并不需要太多的通孔,否则外界的细菌就会很容易进入人类的体内,大家在游泳时,耳道肯定都进过水,但是因为鼓膜的存在,这些水不可能真正地进入人类的大脑中。
如果把人类全身上下的毛孔,肚脐,耳道等等的盲孔加在一起,平均一下计算的话,每个人的身上大概有500万个盲孔,这些盲孔遍布人类的身体各处,虽然各种细菌和外界的物质不能从这些盲孔直接进入人体,但是人体可以通过这些盲孔向外排放各种杂质,因此盲孔的存在对于人类十分重要。
盲孔算是“洞”吗?
那么盲孔是否可以算是“洞”呢?对于我们来说,“洞”的概念并不需要贯通,例如一个山洞可以存在尽头,如果这个山洞贯穿整个山体的话,我们更倾向于称呼这个山洞为“通道”。
但是如果我们用“拓扑学”的知识来思考的话,或许可以得出不一样的答案。
拓扑学(topology),是研究几何图形或空间在连续改变形状后还能保持不变的一些性质的学科。它只考虑物体间的位置关系而不考虑它们的形状和大小。
简单来说,拓扑学是研究连续性和连通性,不论是圆形正方形还是三角形,它们在拓扑变换后都是等价的。
就比如上面这两个物体,看似相差很远,但是它们的拓扑结构是一致的。但是并不是所有的物体在拓扑变换后都是等价的。举一个简单的例子,在不考虑大小和情况的前提下,足球和橄榄球两个物体形状是完全不同的,但是在拉伸和转换后,它们可以相互转换,这个时候我们就认为它们是“同胚”的。
我们可以看上面这张图片,就是一个典型的拓扑变换过程,那么用拓扑的角度来看待盲孔,会出现什么有趣的事情呢?首先,我们把一个盲孔变换成为一个茶杯,茶杯的口和内部空间,是否能算是一个“洞”呢?如果再把茶杯变换成为一个盘子,它的拓扑性质并没有改变,可是这个盘子是否还能算是一个“洞”呢?
我们可以看一下上面这张图片,茶杯的口可以看作是一个“盲孔”,而茶杯的握把和杯身之间的孔洞则是一个“通孔”,更简单的来说,盲孔可以看成一个“球面”,而通孔这是一个“环面”,两者之间代表的空间不同,因此从拓扑的角度来看的话,人类身体上的通孔并不能算是“洞”,只有“通孔”才能被视为“洞”,那么人类身上的洞究竟有几个呢?
人体的“通孔”
首先,嘴巴和鼻腔是一个典型相连的通孔,其次眼睛上还有四个泪点,那么我们来计算一下,四个泪点+左鼻孔和右鼻孔+嘴巴+肛门,这么看起来似乎有8把通孔,但是拓扑学仍然可以给我不一样的答案。
我们可以看一下上面这两个图像,它们都是球体,一个球体的表面有四个入口,而另外一个球体的表面只有三个开口,并且这些开口的内部通道结构也不一样,那么它们在拓扑学上是否同胚呢?答案是正确的,这两个空间仍然同胚,只要满足所有“连续性和不连续性不变”,那么两个空间就是同胚的。
那么人类的身体我们也可以同胚变形一下,就成为了上图这样的神奇空间结构,然后再次同胚变形后可以得到下图。
从拓扑学上看,人类的身体存在7个通孔,也就是说人体上存在7个“洞”,只不过这个洞是从拓扑的角度去思考才得到的。(画图有些粗糙,希望大家不要介意)
肩关节由于关节囊包围肱骨头和肩胛骨的关节盂而成。因肱骨头的关节面大,呈半球形,肩胛骨关节盂小而且浅,加上关节囊松而薄,所以,肩关节活动灵活,是全身易脱位的关节之一。
肘关节
是一个复关节,由三个关节共居同一关节囊而成。
(1) 肱尺关节:是肘关节的主关节,有肱骨滑车与尺骨滑车切迹构成。可展伸140度。
(2) 肱桡关节:由肱骨小头和桡骨的关节凹构成。只能作曲伸和回旋运动。
(3) 桡尺近侧关节:由桡骨环状关节面与骨上端的桡切迹构成。
伸肱时,前臂与上臂不在一条直线上,前臂与上臂之间形成一开向外侧的角度,这个角叫提携角(男性约为165度,女性约135度)。
桡腕关节
由桡骨的腕关节面与舟、月和三角骨构成,可做曲伸、内收、外展和环转运动。桡腕关节与腕间关节共活动的范围是:屈最大,约90度,伸45度,内收40度,外展20度,环转度极小。
腕掌关节
有下排腕骨与掌骨构成。除拇指腕掌、小拇指掌关节能做屈伸、收展、对掌及环转(仅拇指腕掌关节有)等运动外,余三个腕掌关节基本不动。
髋关节
由髋臼和股骨头组成。由于髋臼较深能容纳股骨头的2/3,而且髋关节囊及周围的肌肉又比较强厚,因此,稳固性比肩关节大。髋关节脱位也仅次于肘关节和肩关节。
膝关节
由股骨下端的关节面,胫骨上端的关节面和髌骨关节面构成。滑膜腔被两条交叉韧带分割。前、后两条交叉韧带尚有防止胫骨前、后移位的作用。膝关节内有月牙状的关节盘,叫半月饭,其内侧大,外侧小。当膝关节半屈于内旋或外旋位时,突然的强力伸膝运动,可使半月板损伤。膝关节囊坚韧,关节囊的前壁有髌骨和髌韧带;两侧有胫、腓侧副韧带;后放有斜韧带加强。
踝关节
由胫骨下端及内踝、腓骨外踝与距骨构成,属于滑车关节。踝关节负重最大,关节面较小,但踝关节囊有韧带加强,内侧韧带从内侧将内踝、足舟骨、距骨和跟骨。因踝关节周围韧带强而有力,以致在踝扭伤时,即使内外踝发生了骨折,韧带尚未受损。
人体由无机物和有机物构成。无机物主要为钠、钾、磷和水等;有机物主要为糖类、脂类、蛋白质与核酸等。人体结构的基本单位是细胞。细胞之间存在着非细胞结构的物质,称为细胞间质。
人体细胞细胞可分为三部分:细胞膜、细胞质和细胞核。细胞膜主要由蛋白质、脂类和糖类构成,有保护细胞,维持细胞内部的稳定性,控制细胞内外的物质交换的作用。细胞质是细胞新陈代谢的中心,主要由水、蛋白质、核糖核酸、酶、电解质等组成。细胞质中还悬浮有各种细胞器。主要的细胞器有线粒体、内质网、溶酶体、中心体等。细胞核由核膜围成,其内有核仁和染色质。染色质含有核酸和蛋白质。核酸是控制生物遗传的物质
神经组织由神经元和神经胶质细胞构成,具有高度的感应性和传导性。神经元由细胞体、树突和轴突构成。树突较短,像树枝一样分支,其功能是将冲动传向细胞体;轴突较长,其末端为神经末梢,其功能是将冲动由胞体向外传出。
肌组织由肌细胞构成。肌细胞有收缩的功能。肌组织按形态和功能可分为骨骼肌、平滑肌和心肌三类。
人体缔结组织结缔组织由细胞、细胞间质和纤维构成。其特点是细胞分布松散,细胞间质较多。结缔组织主要包括:疏松结缔组织、致密结缔组织,脂肪组织、软骨、骨、血液和淋巴等等。它们分别具有支持、联结、营养、防卫、修复等功能。
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