Hãy bắt đầu bằng việc ném một con chuột, một con chó và một con voi từ trên nóc tòa nhà cao tầng xuống một thứ gì đó mềm mềm. 
Một tấm nệm chẳng hạn.
hãy bắt đầu bằng việc ném một con chuột, một con chó và một con voi từ trên nóc tòa nhà cao tầng xuống đất :-)
Con chuột tiếp đất và choáng váng chút đỉnh trước khi nó phủi mông đứng dậy và bực bội bỏ đi, bởi dẫu sao đối xử với nó như vậy cũng thật thô lỗ.
Con chó bị gãy hết xương và chết một cách đau đớn
Trong khi đó, con voi nổ tung tóe thành thành một vũng xương bầy nhầy những máu và còn không kịp cảm thấy bực bội nữa kia. 
Tại sao con chuột sống sót được còn con voi thì không?

Câu trả lời nằm ở kích thước. 
Kích thước là đặc điểm ít được quan tâm nhất của sinh vật sống. Kích thước quyết định mọi thứ về cơ chế sinh học của ta, từ cách chúng ta được hình thành, cách chúng ta trải nghiệm thế giới, cả cách ta sống và chết đi.
kích thước quyết định nọi thứ về cơ chế sinh học của ta
Đó là bởi vì các định luật vật lý có cách vận hành khác nhau cho những loài có kích cỡ khác nhau.

Sự sống trải dài trên 7 mức độ, từ những loài vi khuẩn vô hình đến mọt, kiến, chuột, chó, con người, voi và cá voi xanh.
Các loài động vật với kích thước khác nhau tồn tại trong chính vũ trụ độc nhất của chúng và nằm ngay sát cạnh nhau, với những quy luật, thuận lợi và bất lợi riêng.
Còn giờ hãy trở lại với câu hỏi ban đầu “Tại sao con chuột của chúng ta có thể sống sót sau cú rơi?”

Bởi vì kích thước khác nhau sẽ thay đổi mọi thứ, một quy luật mà chúng ta sẽ tiếp tục gặp đi gặp lại.
Những loài rất nhỏ chẳng hạn, thường ít bị rơi từ độ cao lớn xuống đất, bởi vì khi càng nhỏ, chúng càng ít bị ảnh hưởng bởi trọng lực.
Hãy giả định ta có một con vật dạng hình cầu, với kích cỡ của một viên bi.

Có 3 đại lượng chính: đường kính cơ thể, diện tích bề mặt, và thể tích, hay tất cả mọi thứ bên trong nó như nội tạng, cơ bắp, cả hy vọng và ước mơ nữa. 
Nếu chúng ta làm nó dài hơn 10 lần, đến kích cỡ của một trái bóng rổ đi, thì các đại lượng còn lại khác không chỉ đơn giản là tăng lên 10 lần.
Diện tích bề mặt của nó tăng lên 100 lần, và thể trọng là 1000 lần. 
Thể trọng quyết định trọng lượng, hay chính xác hơn, quyết định khối lượng của con vật đó.
những con vật có kích thước càng lớn sẽ có động năng trước khi tiếp đất càng lớn, kết cục là một cú tiếp đất kinh hoàng
Khối lượng càng lớn cũng đồng nghĩa với động năng trước khi chạm đất càng lớn, và kết cục là một cú tiếp đất kinh hoàng hơn. 
Tỉ lệ giữa diện tích bề mặt với thể tích hay khối lượng của bạn càng lớn, lực tác dụng càng bị phân tán nhiều và trở nên yếu đi, dẫn đến lực cản không khí tăng lên làm bạn chậm lại.
Một con voi thì quá nặng đến mức tỉ lệ giữa diện tích bề mặt và thể tích của nó lại quá nhỏ. Cho nên một lượng lớn động năng phải phân tán trên một diện tích quá nhỏ, và không khí hầu như không làm chậm nó lại.
Đó là lý do vì sao nó bị phá hủy hoàn toàn trong một cú nổ khủng khiếp, bầy nhầy khi nó chạm đất.
Đối với trường hợp ngược lại, các loài côn trùng lại có diện tích bề mặt khá lớn so với khối lượng nhỏ bé, vì thế mà bạn có thể ném một con kiến từ trên máy bay xuống mà hầu như không khiến nó bị thương tật nghiêm trọng gì.
Thế nhưng, trong khi những cú rơi chẳng là gì to tát với các loài động vật tí hon, một số lực tác dụng khác, tuy vô hại với chúng ta, lại cực kỳ nguy hiểm với những anh bạn bé nhỏ.
nếu việc rơi từ độ cao lớn xuống đất chẳng thấm tháp vào đâu thì sức căng bề mặt nước lại là mối nguy với các loài côn trùng
Như sức căng bề mặt chẳng hạn. Nó biến nước trở thành một thứ chất lỏng tử thần với các loài côn trùng.

Vậy cơ chế của hiện tượng này là thế nào?
Nước có xu hướng tự dính chặt vào chính mình các phân tử nước liên kết với nhau thông qua lực liên kết liên phân tử, tạo nên sức căng trên bề mặt nước mà ta có thể tưởng tượng giống như một lớp da vô hình vậy.
Với con người, “lớp da” này yếu đến nỗi bình thường, chúng ta thậm chí còn chẳng để ý đến nó nữa. Nếu bạn bị ướt, khoảng 800 gam nước, tương đương với khoảng 1% khối lượng cơ thể, sẽ bám vào người bạn.
Một con chuột bị ướt có khoảng 3 gam nước dính vào nó, nghĩa là hơn 10% khối lượng cơ thể. Hãy hình dung như thể có tám chai nước đầy treo vào cơ thể khi bạn rời khỏi phòng tắm vậy.
Đối với một con côn trùng, lực căng bề mặt mạnh đến mức việc bị dính ướt là cả vấn đề sinh tử.
Giả sử bạn bị thu nhỏ xuống kích cỡ của một con kiến và chạm vào mặt nước, cũng giống như khi bạn bị dính keo vậy.
khi thu nhỏ về kích thước một con kiến và không may chạm vào dù chỉ một giọt nước nhỏ, bạn cũng có thể bị nuốt chửng
Nó sẽ nhanh chóng hút lấy bạn, với sức căng bề mặt quá lớn để bạn có thể thoát ra, và bạn sẽ nhanh chóng chết chìm trong đó.
Vì vậy, các loài côn trùng đã tiến hoá theo nhiều cách để có thể chống chọi lại với nước. 
Bộ xương ngoài của chúng được bao phủ bởi một lớp sáp mỏng như trên ô tô vậy. Điều này giúp cho bề mặt của chúng phần nào chống dính được nước.
Nhiều loài côn trùng được bao phù bởi một lớp lông nhỏ như một lớp rào chắn. Những sợi lông giúp tăng diện tích bề mặt và ngăn cản nước chạm vào bộ xương ngoài của chúng, giúp côn trùng rũ khô cơ thể dễ dàng hơn.
Để tận dụng được sức căng bề mặt, quy trình tiến hóa đã dùng đến công nghệ nano cả hàng tỉ năm trước chúng ta. Một số loài có tới hơn một triệu sợi lông trên một milimet vuông.

Khi côn trùng lặn xuống nước, không khí nằm lại trong lớp lông, tạo thành một áo khoác khí bao trùm cơ thể. Nước không thể tràn vào bên trong bởi những sợi lông quá nhỏ để phá vỡ sức căng bề mặt của nước.

Nhưng tuyệt vời hơn chính là khi oxi trong lớp áo khoác khí cạn kiệt đi, nguồn oxi mới từ lượng nước xung quanh sẽ di chuyển vào trong, trong khi CO2 khuếch tán ra ngoài.
những loài côn trùng mang trên mình bộ phổi ngoài đi khắp nơi và có thể thở được dưới nước nhờ vào sức căng mặt nước
Và vì vậy những loài côn trùng mang trên mình một bộ phổi ngoài đi khắp nơi và có thể thở được dưới nước nhờ vào lực căng bề mặt của nước. 
Đây cũng chính là nguyên lí giúp cho một số loài côn trùng có thể đi lại trên mặt nước nhờ vào những sợi lông chống thấm nước siêu nhỏ.
Khi bạn càng nhỏ, thế giới xung quanh càng trở nên kỳ lạ hơn. 
Ở một số điểm, không khí thậm chí càng trở nên đặc quánh hơn.
Giờ hãy cùng nghiên cứu loài côn trùng nhỏ bé nhất ta đã biết được, với kích cỡ khoảng bằng một tinh thể muối, chỉ dài 0,15mm: Fairy Fly - ruồi tiên. Chúng sống trong một thế giới thậm chí còn kỳ lạ hơn cả những loài côn trùng khác.
Đối với loài ruồi này, không khí giống như thạch vậy, một thứ siro lúc nào cũng bao quanh chúng. Di chuyển qua không khí vì vậy không hề dễ dàng. 
Bay ở kích thước này không giống như những cú lượn tao nhã đâu; chúng gần như phải liên tục bám lấy và bấu víu vào không khí.
từ trái sang: cánh loài Ruồi Tiên như cánh tay cơ bắp lông lá, cánh tay con người, cánh loài ong mỏng manh
Vì vậy đôi cánh của chúng giống như những cánh tay cơ bắp lông lá chứ không phải đôi cánh côn trùng mỏng manh, bởi chúng phải bơi trong không khí theo đúng nghĩa đen, giống như những sinh vật ngoài hành tinh ngụp lặn trong biển siro vậy.
Mọi thứ trở nên kỳ quặc kể từ điểm này khi ta tiếp tục khám phá thêm sự đa dạng của các loài sinh vật với kích thước khác nhau.
Những quy luật vật lý quá khác biệt đối với từng kích cỡ sinh vật đến mức quy trình tiến hóa đã phải thay đổi đi thay đổi lại khi sự sống tiếp tục phát triển với thêm nhiều kích cỡ nữa trong vài tỉ năm gần đây.
Vậy tại sao không có con kiến nào to bằng một con ngựa?

Tại sao không có con voi nào cỡ bằng một con trùng biến hình?

Tại sao vậy?

Chúng ta sẽ bàn về chủ đề này ở phần tiếp theo.
---
Bài viết được dịch từ video "What Happens If We Throw an Elephant From a Skyscraper? Life & Size 1" của kênh Kurzgesagt - In a Nutshell : 
All rights and images belong to the rightful owners/creators of this video.
---
Hãy theo dõi The Galileoscope tại địa chỉ: 
What if? How things work Vật lý