Neliö-kuutiolaki
 |
Tähän artikkeliin tai osioon ei ole merkitty lähteitä, joten tiedot kannattaa tarkistaa muista tietolähteistä. Voit auttaa Wikipediaa lisäämällä artikkeliin tarkistettavissa olevia lähteitä ja merkitsemällä ne ohjeen mukaan. |
Neliö-kuutiolaki (tai kuutio-neliölaki) on geometriasta nouseva periaate, jonka mukaan kolmiulotteisen kappaleen kasvaessa sen tilavuus kasvaa pinta-alaa nopeammin, mikäli kappaleen mittasuhteet säilyvät samana. Tämän seurauksena tilavuuden suhde pinta-alaan kasvaa kappaleen koon myötä, ja pinta-alan suhde tilavuuteen puolestaan pienenee.
Asian havainnollistamiseksi voimme kuvitella kolme kuutiota, joista ensimmäisen särmät ovat pituudeltaan yhden senttimetrin, toisen kymmenen senttimetriä ja kolmannen sata senttimetriä. Ensimmäisellä kuutiolla on pinta-alaa kuusi neliösenttimetriä ja tilavuutta yksi kuutiosenttimetri. Pinta-alan suhde tilavuuteen on siis 6:1 eli kuusi neiösenttimetriä yhtä kuutiosenttimetriä kohti. Toisella kuutiolla on pinta-alaa kuusisataa neliösenttimetriä ja tilavuutta tuhat kuutiosenttimetriä, joten pinta-alan suhde tilavuuteen on 600:1 000 eli 6:10 tai 0,6 neliösenttimetriä yhtä kuutiosenttimetriä kohti. Kolmannella kuutiolla on pinta-alaa kuusikymmentä tuhatta neliösenttimetriä ja tilavuutta miljoona kuutiosenttimetriä, joten pinta-alan suhde tilavuuteen on 60 000:1 000 000 eli 6:100 tai 0,06 neliösenttimetriä yhtä kuutiosenttimetriä kohti.
Neliö-kuutiolaki selittää osaltaan esimerkiksi, miksi pienet eläinlajit voivat kantaa moninkertaisia kuormia ja miksi ne voivat selvitä vahingoittumatta suuristakin pudotuksista, kun taas hevosen tai norsun kaltaiset suuret eläimet rikkovat herkästi luitaan jo parin metrin pudotuksissa. Lihaksen voimakkuus ja luun lujuus ovat pääasiassa verrannollisia niiden poikkipinta-alaan, mutta niiden massat ovat puolestaan verrannollisia tilavuuteen. Mittasuhteiltaan samanlainen mutta kooltaan kaksinkertainen eläin voi kyetä tuottamaan lihaksillaan nelinkertaisen voiman, mutta sen on kannettava kahdeksankertaista ruumiinmassaa. Massan myötä kasvaa myös vaadittavan liike-energian määrä, minkä vuoksi suurten eläinten kiihtyvyys on useimmiten pienempi kuin pienten, ja minkä vuoksi suuret eläimet voivat törmäystilanteissa kärsiä suurempia vammoja.
Neliö-kuutiolain on arveltu myötävaikuttaneen myös jääkauden jättiläisten kehittymiseen resurssien rajallisuudesta huolimatta; suuret eläimet hukkasivat vähemmän ruumiinlämpöä lämmöntuotantoon nähden, koska niillä oli vähemmän ihopinta-alaa suhteessa kokoonsa.