本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
一個自戀的飛行爬行動物，喜歡吃酥脆的矮人，與一種從屁股裡噴射灼熱腐蝕性液體的甲蟲有什麼共同之處？比你想象的要多。
幾周前，觀眾們終於看到了J.R.R.托爾金經典作品《霍位元人》中由本尼迪克特·康伯巴奇注入靈魂的爬行動物反派角色。斯毛格（發音和理解方式就像你把“smug”和“smog”砸在一起）是一條可怕的龍，很久以前迫使一群矮人離開了山下。他聲稱擁有他們所有的寶藏。他燒燬了他們所有的家園。這本書的主人公的任務是幫助一群流離失所的矮人從野獸手中奪回山脈。這絕非易事——畢竟，對龍最常見的描述是“噴火”。但與書中和現在的電影中完全是魔法的其他方面不同，斯毛格的火焰呼吸實際上是最不神奇的，並且可以被控制在合理的範圍內。這樣做需要觀察甲蟲的屁股、童子軍的揹包和鳥的喉嚨。
即使它們不存在，龍也像所有其他真實生物一樣，隨著時間的推移而進化。它們並非一直如此巨大。在流行的描繪中，龍曾經只有牛那麼大。而且它們中的一些沒有翅膀，也不會噴火。今天的龍是獨一無二的可怕蜥蜴——巨大、帶刺、貪婪、噴火的野獸。如果連神話中的野獸都會進化，那麼真正的龍將如何進化出其最容易辨認的能力呢？
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首先，龍需要燃料。
龍火的這一方面是最容易想象的。事實上，當你讀到這句話時，你可能正在產生龍燃料。甲烷——一種高度易燃的氣體，由腸道細菌自然產生——當你體內的微生物咀嚼你的食物時，不斷地在你的胃中冒泡。如果有一個大胃，甚至是一個單獨的器官來容納這種氣體，龍可以很容易地吃足夠的食物來產生大量的甲烷。
如果甲烷不是燃料，那麼另一種更奇異的液體可能是。以步甲蟲為例。這種令人難以置信的昆蟲進化出（是的，進化了）一種利用化學反應混亂作為防禦機制的方法。當受到威脅時，甲蟲從兩個單獨的儲液囊中排出兩種化學物質，這兩種化學物質在第三個儲液囊中混合，產生一種非常熱的液體和氣體，將其推進到一些潛在捕食者的臉上。
當兩種液體結合在一起，發生反應並自燃時，它們被稱為“自燃性”。步甲蟲並不是唯一利用自燃性化學物質的生物；我們在火箭燃料中使用它們。（你可以在這裡看到一個很好的小規模自燃反應演示。）龍也可以這樣做。這也不是第一個這樣做的虛構動物。誰能忘記（或者可能記得？）諷刺經典科幻電影《星河戰隊》中的巨型噴火“油輪”蟲？
如果龍趨同進化出混合後會燃燒的化學物質，就像爆炸性的步甲蟲一樣，它利用的反應可能會導致火焰……可怕的，可怕的火焰。但從生物學的角度來看，這些化學物質並不便宜。龍將不得不進行大量的生物學投資來生產它們。這至少與龍對矮人、人類和牲畜的貪婪胃口相符——這種有翼野獸需要生產更多的火箭燃料。
噴火的下一步是火花。
在你看到龍的火焰之前，你會先看到牙齒。可怕的長矛和牛排刀在巨大的嘴巴里咔噠作響——巨大的燧石。一些龍的傳說推測，龍像現代鳥類一樣，攝入岩石和石頭來幫助消化。傳說隨著時間的推移，礦物質會覆蓋龍的牙齒。或者也許龍可以將一些礦物質含在嘴裡。無論哪種方式，快速咬合這些礦物質都可能產生火花。就像童子軍可靠的燧石一樣，咔噠作響的龍牙可以為大量的甲烷氣體或自燃性液體（如果需要）提供點火。
另一種可能的火花可能來自更詳細的物理學。如果龍牙具有壓電特性——機械應力會產生微小的電流——甲烷撥出和磨牙的結合可能會點燃火焰。或者，也許粉碎的石頭和礦物質會在甲烷之前在空氣中汽化並燃燒，就像金屬在科佩-埃切爾斯效應中在直升機旋翼上所做的那樣。也許龍可以如此迅速地從腹部排出液體或氣體，以至於會發生靜電點火。（例如，在清理超級油輪時，所有易燃蒸汽必須首先排出。清潔中使用的高壓水射流會產生點燃氣體的火花。）龍能否進化出一個像《環太平洋》中的怪獸一樣的產生自身火花的器官？科學有很多點火源可供選擇，這只是小說允許什麼的問題。
龍基本上是我們對鳥類的夢想，如果它們仍然看起來像古代恐龍，但遵循了進化的飛行計劃。龍與鳥類（實際上也是恐龍）的相似之處可以為火焰噴射提供最後一個關鍵聯絡。憑藉幫助消化的多個胃，鳥類——以及龍——可以進化出一個專門的囊來儲存甲烷或可燃化學物質。鳥類也吃石頭和岩石來分解這些胃中的堅硬物質，所以斯毛格咀嚼礦物質也不是那麼牽強。
仍然有一些問題。龍是巨大的，無疑是沉重的生物，它們在試圖保持空中飛行時可能會撕裂自己的翅膀。此外，在內部同時容納大量的甲烷或自燃性化學物質也是爆炸性問題。噴出火焰本身就是一個問題。龍的嘴裡需要有特殊的組織來應對難以置信的高溫，並且肺部要足夠大，才能將火焰強制噴射到相當遠的距離（除非它是《天際》中的龍，它擅長強大的聲音衝擊波）。我設想，更科學合理的龍不會是我們最新的《霍位元人》電影中看到的那種苗條的、類似巨蜥的怪物，而更像是一個不會飛行的、臃腫的火焰噴射器。
這對已經充滿魔法的《霍位元人》宇宙意味著什麼？什麼都沒有。這部電影有其自身的問題需要解決。儘管如此，我發現斯毛格的火焰呼吸是對現實最不令人不安的懸念之一。無論“真正”的噴火龍是充滿了燧石、氣體還是火箭燃料，有一件事是肯定的：哪裡有斯毛格，哪裡就有火焰。
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圖片來源：華納兄弟影業，NASA
