本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
一个自恋的飞行爬行动物，喜欢吃酥脆的矮人，与一种从屁股里喷射灼热腐蚀性液体的甲虫有什么共同之处？比你想象的要多。
几周前，观众们终于看到了J.R.R.托尔金经典作品《霍比特人》中由本尼迪克特·康伯巴奇注入灵魂的爬行动物反派角色。斯毛格（发音和理解方式就像你把“smug”和“smog”砸在一起）是一条可怕的龙，很久以前迫使一群矮人离开了山下。他声称拥有他们所有的宝藏。他烧毁了他们所有的家园。这本书的主人公的任务是帮助一群流离失所的矮人从野兽手中夺回山脉。这绝非易事——毕竟，对龙最常见的描述是“喷火”。但与书中和现在的电影中完全是魔法的其他方面不同，斯毛格的火焰呼吸实际上是最不神奇的，并且可以被控制在合理的范围内。这样做需要观察甲虫的屁股、童子军的背包和鸟的喉咙。
即使它们不存在，龙也像所有其他真实生物一样，随着时间的推移而进化。它们并非一直如此巨大。在流行的描绘中，龙曾经只有牛那么大。而且它们中的一些没有翅膀，也不会喷火。今天的龙是独一无二的可怕蜥蜴——巨大、带刺、贪婪、喷火的野兽。如果连神话中的野兽都会进化，那么真正的龙将如何进化出其最容易辨认的能力呢？
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首先，龙需要燃料。
龙火的这一方面是最容易想象的。事实上，当你读到这句话时，你可能正在产生龙燃料。甲烷——一种高度易燃的气体，由肠道细菌自然产生——当你体内的微生物咀嚼你的食物时，不断地在你的胃中冒泡。如果有一个大胃，甚至是一个单独的器官来容纳这种气体，龙可以很容易地吃足够的食物来产生大量的甲烷。
如果甲烷不是燃料，那么另一种更奇异的液体可能是。以步甲虫为例。这种令人难以置信的昆虫进化出（是的，进化了）一种利用化学反应混乱作为防御机制的方法。当受到威胁时，甲虫从两个单独的储液囊中排出两种化学物质，这两种化学物质在第三个储液囊中混合，产生一种非常热的液体和气体，将其推进到一些潜在捕食者的脸上。
当两种液体结合在一起，发生反应并自燃时，它们被称为“自燃性”。步甲虫并不是唯一利用自燃性化学物质的生物；我们在火箭燃料中使用它们。（你可以在这里看到一个很好的小规模自燃反应演示。）龙也可以这样做。这也不是第一个这样做的虚构动物。谁能忘记（或者可能记得？）讽刺经典科幻电影《星河战队》中的巨型喷火“油轮”虫？
如果龙趋同进化出混合后会燃烧的化学物质，就像爆炸性的步甲虫一样，它利用的反应可能会导致火焰……可怕的，可怕的火焰。但从生物学的角度来看，这些化学物质并不便宜。龙将不得不进行大量的生物学投资来生产它们。这至少与龙对矮人、人类和牲畜的贪婪胃口相符——这种有翼野兽需要生产更多的火箭燃料。
喷火的下一步是火花。
在你看到龙的火焰之前，你会先看到牙齿。可怕的长矛和牛排刀在巨大的嘴巴里咔哒作响——巨大的燧石。一些龙的传说推测，龙像现代鸟类一样，摄入岩石和石头来帮助消化。传说随着时间的推移，矿物质会覆盖龙的牙齿。或者也许龙可以将一些矿物质含在嘴里。无论哪种方式，快速咬合这些矿物质都可能产生火花。就像童子军可靠的燧石一样，咔哒作响的龙牙可以为大量的甲烷气体或自燃性液体（如果需要）提供点火。
另一种可能的火花可能来自更详细的物理学。如果龙牙具有压电特性——机械应力会产生微小的电流——甲烷呼出和磨牙的结合可能会点燃火焰。或者，也许粉碎的石头和矿物质会在甲烷之前在空气中汽化并燃烧，就像金属在科佩-埃切尔斯效应中在直升机旋翼上所做的那样。也许龙可以如此迅速地从腹部排出液体或气体，以至于会发生静电点火。（例如，在清理超级油轮时，所有易燃蒸汽必须首先排出。清洁中使用的高压水射流会产生点燃气体的火花。）龙能否进化出一个像《环太平洋》中的怪兽一样的产生自身火花的器官？科学有很多点火源可供选择，这只是小说允许什么的问题。
龙基本上是我们对鸟类的梦想，如果它们仍然看起来像古代恐龙，但遵循了进化的飞行计划。龙与鸟类（实际上也是恐龙）的相似之处可以为火焰喷射提供最后一个关键联系。凭借帮助消化的多个胃，鸟类——以及龙——可以进化出一个专门的囊来储存甲烷或可燃化学物质。鸟类也吃石头和岩石来分解这些胃中的坚硬物质，所以斯毛格咀嚼矿物质也不是那么牵强。
仍然有一些问题。龙是巨大的，无疑是沉重的生物，它们在试图保持空中飞行时可能会撕裂自己的翅膀。此外，在内部同时容纳大量的甲烷或自燃性化学物质也是爆炸性问题。喷出火焰本身就是一个问题。龙的嘴里需要有特殊的组织来应对难以置信的高温，并且肺部要足够大，才能将火焰强制喷射到相当远的距离（除非它是《天际》中的龙，它擅长强大的声音冲击波）。我设想，更科学合理的龙不会是我们最新的《霍比特人》电影中看到的那种苗条的、类似巨蜥的怪物，而更像是一个不会飞行的、臃肿的火焰喷射器。
这对已经充满魔法的《霍比特人》宇宙意味着什么？什么都没有。这部电影有其自身的问题需要解决。尽管如此，我发现斯毛格的火焰呼吸是对现实最不令人不安的悬念之一。无论“真正”的喷火龙是充满了燧石、气体还是火箭燃料，有一件事是肯定的：哪里有斯毛格，哪里就有火焰。
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图片来源：华纳兄弟影业，NASA
