一个问题:空心不浪费吗
从竹简到竹筷子,竹子浑身是宝,坚韧不拔、刚柔并济。但有没有想过:为什么竹子中间是空心的?同样的材料长成实心,不是更结实吗?
先看它怎么长
从植物进化上看,竹子的茎最初也是实心的。后来在进化过程中,茎中心的髓逐渐萎缩消失,就成了空心。而且竹子生来就没有次生组织——通俗说,它的茎长到一定粗度就不再加粗了,一根竹子多粗,出厂就定了。
空心的力学账
这种变化的好处,可以从力学角度算明白:同样分量的材料,造成中空而较粗的支柱,比中央实而较细的支柱支持力更强。竹子的茎正是这个思路:加强细胞壁上厚厚的机械组织和维管束(输送水分养料的组织),把中心的髓部——一些薄壁组织——退化掉,做成管状结构。
同样的材料,摊开来做成更粗的空心管,抗弯抗折能力反而更强。竹子遇到刮风下雪能有很强的韧性,道理就在这里:省下的材料都花在了刀刃上。
另一个直白的解释
还有一个更朴素的说法:竹子的生长速度非常快,能在很短时间内猛长个子。中间部分的生长速度赶不上外层,跟不上就跟不上吧——于是中间就成了空心。快,总要付出点结构上的代价,而这个代价刚好又是力学上划算的。
竹家班的规模
全世界共有1200多种竹子,大多长得相当高大,一般有数十米高;只有少数种类高度不及一米。它们能当美味食材,能观赏养殖,能做竹制品搞艺术,还有一位重量级粉丝——国宝大熊猫,顿顿离不开。
所以竹子空心这件事,是进化、力学和生长速度三方谈判出的最优解:中间那点材料,与其填实,不如省下来把外层做结实。省料、轻身、抗风雪,一根空心的算盘,打得明明白白。
