偷偷收藏！每个人都需要学的“造人”必修课

女星陈意涵孕期坚持运动的照片曾在网络上引发热议，照片中的她四肢纤细，腹肌若隐若现，完全不见孕期的臃肿与疲惫。

这让众多网友惊叹不已，同时也不禁心生疑问：孕期运动真的可行吗？对宝宝会不会有影响？安全吗？

孕期运动的安全性和有效性一直是备受关注的话题。从科学角度来看，适量运动对准妈妈和胎儿都有益处，但前提是要了解其中的科学原理，确保运动方式正确且安全。

其实，除了孕期运动，从准爸妈精心备孕、受精卵形成、胚胎在子宫中成长，再到惊心动魄的分娩，需要一个家庭乃至整个社会配合的育儿过程，“造人”过程的每一步，皆是奇迹。而在这些奇迹的背后，蕴藏着极为迷人的科学奥秘。

今天给大家推荐的这本《“造人”硬核指南》是一本讲述新生命孕育、诞生和养育过程背后科学知识的趣味读物。了解这些，你可以更好地认识自己的身体，更好地呵护出现在我们生命中的小人儿，同时也可以再次感受生命的美妙奇迹。

《“造人”硬核指南》

这本书的作者迈克尔·班克斯是德国马克斯-普朗克固体物理研究所凝聚态物理学博士，担任国际期刊《物理世界》新闻编辑十余年，曾在世界各地发表演讲，为《自然》《BBC焦点》和《科学发现》等期刊撰文，并出现在BBC（英国广播公司）4台的节目中。

在这本书中，你将领略到诸多精彩内容！

现在，让我们一起打开《“造人”硬核指南》，迅速了解一些从“造人运动”到蹒跚学步背后的趣味科学！

最初：在磁共振成像仪中“造人”

1991年秋，荷兰生理学家佩克・凡・安德尔于格罗宁根大学参加医疗技术学术会议。会上一场展示专业歌剧歌手发声时口腔与喉咙内部工作情况的磁共振成像视频演讲引起了他的兴趣，那黑白动态影像从解剖学角度呈现出歌手喉咙产生丰富声音的奥秘，令他深受震撼。

受歌剧歌手喉部磁共振成像图像启发，凡・安德尔欲借此技术首次呈现情侣性行为动态图像，以探究性交内部真实情况。此前人们受达・芬奇约1493年画作《交合》影响，认为阴道如直隧道，阴茎直立进出。

列奥纳多·达·芬奇约1493年的画作《交合》

他首先试图说服妻子和自己一起做这个实验，被拒绝了，但妻子提议他与组织人类学家艾达・萨布林斯谈谈。

1992年10月24日，艾达·萨布林斯和她的男友来到了医院：

他们并肩躺在一张长方形的小桌上（宽度仅够容纳两个人），然后被轻轻地推入扫描仪的核心部位。经过一番摸索、变换姿势和窃笑之后，两人终于完成了扫描。

“勃起的部位已经完全显示出来，包括根部。”对讲机中响起的声音说。“现在躺下来，保持完全静止，扫描过程中要屏住呼吸。”机器发出急速运转时的“嗡嗡”声，然后又回到了“工作”状态。这场活动结束时，这对伴侣成为首对在磁共振成像设备中进行性行为的人。

至少，官方是这么认定的。

后来，凡・安德尔团队又说服6对伴侣尝试。在万艾可的帮助下，有两对夫妇完成扫描，研究人员有了新发现：阴茎并非笔直而是弯曲如回旋镖，前1/3直后向上转约120度；性唤起时子宫大小未增，与普遍认知相反；女性阴道性交会使膀胱迅速充盈，原因不明。

这一在磁共振成像中的“造人”，让科学家们直观地更新了对“造人过程”的认知。

怀孕：精子勇夺“游泳冠军”

与此同时，精子向卵子的游动也是一场惊心动魄的旅程。但是，在这之前，想给大家先讲一个关于精源论的故事。

在17世纪生殖科学领域的探索历程中，“精源论”兴起，当时，一些人认为精子的发现证实了亚里士多德公元前4世纪提出的理论，即女性通过经血提供孕育婴儿的“物质”，男性则通过精液赋予“形态”。与列文虎克同时代的荷兰显微镜学家尼古拉斯·哈特索克便是精源论者。

1694年，哈特索克绘制了一幅标志性图画，其中一个小婴儿的完整身体被容纳在精子头部，仿佛等待在子宫中弹出并生长。此学说认为人从受孕之初便已预成形。

尼古拉斯·哈特索克于1694年绘制的类人小生物，来源：惠康博物馆

而列文虎克在对精子的研究中有诸多发现。他不仅测量了人类精子长度约50微米，解析其头部约5微米长，约为总长度的1/10，还发现了精子独特的运动能力。这一发现为后续对生殖科学的深入研究奠定了重要基础。

人类的睾丸是强大的精子工厂，每秒能够产生大约1500个精子，每天产生约1.3亿个精子，每年产生约10万亿个精子。在一个男人读完这句话的时间里，他已经产生了大约5000个精子。

精子在男性体内历经附睾、输精管等一系列管道，最终通过尿道射出。一次射精中，数百万个精子中只有几百个能到达输卵管。输卵管位于子宫顶部附近，在其末端是卵巢，中间部分（被称为输卵管壶腹部）会有卵子。现在，到达卵子处的幸运精子可以感知到卵子，从而触发了一种全新的运动模式。

当精子接近卵子时，会因卵子释放的孕酮触发趋化性，引精子向其移动。这种对精子产生强大影响的机制背后是一条叫作CatSper（意为“精子的阳离子通道”）的钙离子通道，这种CatSper蛋白接收孕酮并将钙离子送入细胞，这导致精子进入一种疯狂状态——精子超活化。

在这里，精子尾部由平滑游动变为混乱抽打，头部呈八字形扭转运动，同时释放一系列酶助力穿透卵子的透明带。精子头部得以进入卵子内部。此时，卵子内部会迅速发生一系列复杂的生理变化，阻止其他精子进入，确保单精受精。精子携带的父方染色体与卵子含有的母方染色体开始相互靠近、配对并融合，形成受精卵。

这是新生命起始的标志。

精子在液体中移动并非易事，流体动力学可助我们理解其游动方式。巴西出生的英国布里斯托尔大学数学生物学家布卢姆菲尔德-盖德哈研究发现，精子在低黏度液体中，尾部以约25赫兹的频率多方向挥动，并且在游动同时进行滚动，其周围流体看似四处飞溅却遵循特定流动模式，如同在液体中创造动态“场”；而在高黏度液体中，精子头部基本静止，仅尾部移动，如蠕动的鳗鱼。增强型外鞘对精子在高黏度液体中有力划动起关键作用。

精子尾部的主要组成部分是轴丝，其中包含“9 + 2”排列的微管组；尾部前方的轴丝被外周致密纤维和一根纤维鞘包围

在受孕的过程中，女性生殖系统本身可以拉动多种杠杆来帮助精子完成旅程。在排卵期，宫颈黏液变得类似于蛋清，为精子提供了更有利的环境。精子借助尾部的螺旋旋转产生斜向运动，打破往复运动的限制，艰难地向卵子游去。值得注意的是，宫缩在这一过程中也发挥着重要作用，其速度与精子的游动能力相结合，可使精子在不到20分钟的时间内到达输卵管，大大提高了受孕的几率。

胎动：宝宝的“生命之舞”

怀孕期间最令人兴奋的珍贵时刻之一（除了通过超声检查看到胎儿），就是第一次感受到宝宝的踢踹。

一般来说，约在妊娠的第17周，孕妇可能会初次感觉到胎动，但此时的胎动往往较为微弱，容易被误认为是肚子里的气体颤动或其他身体反应。到了妊娠第20周，胎动变得更加明显且易于识别，孕妇能真切地感受到宝宝在子宫内的活动，而且可以从身体外部清楚地看到——此时胎动强烈到足以使腹部的皮肤诡异地隆起。

但其实，胎儿在子宫内的第一次动作出现在妊娠的第7周，通常是身体的“侧弯”。到了妊娠第9周，胎儿会打嗝、移动手脚和吮吸。而到了妊娠第10周，胎儿开始呼吸，手触碰脸部，头部转动；从第11周开始，胎儿张开下巴打哈欠。到了妊娠第12周进行超声检查时，胎儿已经开始有一系列的日常动作。

胎动或踢踹动作在大约从妊娠第13周到第28周达到高峰，然后在妊娠第29周到第40周由于子宫内空间变小而频率减少。这些动作不仅让胎儿探索环境，而且在孕晚期，可能还会帮助胎儿“绘制”自己身体的“地图”。

为了理解胎儿踢腿时所产生的力，诺兰与斯特凡·维尔布鲁根及其同事利用“有限元”方法，创建了一个子宫和胎儿腿部的计算机模型。通过dHCP图像测量胎儿使子宫壁弯曲的程度，结果显示妊娠20周时踢踹力量为29 N，与两岁儿童拇指推力相当，踢踹的力量在妊娠30周时几乎翻倍，达到47 N，然后在妊娠35周时显著下降到17N。

研究人员还发现，这种动作在妊娠20~30周可使子宫壁变形约1厘米，而到妊娠35周时只有4毫米。从妊娠30周到足月，胎儿对子宫壁施加的力虽减少，但关节应变（尤其是胫骨和股骨之间的关节应变）增加，犹如在进行阻力训练。

胎儿在子宫内的运动对胎儿的发育有着至关重要的影响。通过运动，胎儿能够锻炼肌肉力量，促进骨骼发育，同时也有助于神经系统的发育和完善。研究表明，胎动的频率和强度与胎儿的健康状况密切相关，胎动减少可能预示着胎儿面临某些潜在问题，如早产、低出生体重或死产等风险增加。

分娩：一场惊心动魄的接力赛

当宫缩开始，孕妇的身体就像一台精密的“产程发动机”，启动了分娩的进程。子宫肌肉有节奏地收缩，推动胎儿逐渐向产道移动，这是一场力量与耐力的考验。

在分娩前，约10%的怀孕会出现宫缩开始前羊水破裂的情况，而多数女性羊水在分娩时才破裂。羊水破裂并非如想象中汹涌，常是缓慢滴答流出，之后可能要等数小时才开始宫缩。分娩开始后，子宫从产生不频繁、不协调、局部化且无效的收缩，转变为强烈、有节律、协调的收缩。其收缩目的是将婴儿头部作为破城锤缩短宫颈，并推动婴儿通过产道。

一旦宫缩使宫颈完全扩张到10厘米，就会进入所谓的第二产程，此阶段需要孕妇用力挤压肌肉并调整呼吸与子宫收缩一致以增加腹内压力，帮助胎儿推出。初次分娩的母亲第二产程约持续一小时，有经验的母亲则可能更快，甚至只需19分钟。这一过程对母婴至关重要，胎儿要进行一系列“主运动”，如头部先低下来，通过骨盆时旋转、颈部延伸，头部出来后身体再旋转，帮助肩部通过骨盆，确保整个身体能够安全地娩出。

分娩的过程并非一帆风顺，往往伴随着诸多风险和挑战。肩难产就是其中较为常见的一种风险情况，大约每200次分娩中就可能出现1次，胎儿的肩部卡在母亲的髋骨后方，通常是因为胎儿体积对产道来说相对过大。

女性骨盆的轮廓，包括盆底肌

在分娩这场惊心动魄的生命旅程中，宫缩不仅是子宫肌肉力量的展现，更隐藏着复杂的生物电学奥秘。

与心脏类似，子宫肌细胞的收缩也与电信号传导密切相关。催产素在其中起到了关键作用，它能够产生动作电位。当催产素刺激子宫时，子宫肌细胞内的离子通道开始发生一系列变化，钙离子与肌肉中的蛋白质相互作用，使得肌肉收缩。然而，子宫肌细胞无法像心脏中的起搏细胞一样自发地极化和去极化（或者说振荡），这也使得子宫收缩机制的探索更为复杂。

除了宫缩的生物电学机制，分娩中液体的角色也不容忽视。机械工程师梅甘·莱夫特威克有一种预感，子宫中的液体可能是降低分娩所需力量的关键因素，但她需要找到一种实验方法来测试它。

莱夫特威克制造了一个人造乳胶子宫模型，模拟胎儿头部和羊水，发现增加羊水的黏度可以显著减少拉出“胎儿头部”所需的力量，这表明非牛顿流体效应可能在分娩中起作用。她还提到了胎脂，一种覆盖在新生儿皮肤上的白色物质，怀疑它在液态时是高黏性的非牛顿流体，可能在分娩中起润滑作用。

莱夫特威克将她的研究比作20世纪70年代的心脏流体动力学研究，强调了对流体在分娩过程中作用的了解还很少。她计划通过3D打印胎儿头部和使用真正的羊水来增加实验的复杂性，尽管面临挑战，但她决心继续研究。

“如果对分娩时流体动力学的更深入理解能让一些女性避免不必要的剖宫产或避免使用产钳，”她说，“那么这一切都是值得的。”

“造人计划” 的征程在宝宝诞生之际才刚刚起步，后续养育挑战重重。

然而，这本《“造人”硬核指南》与众不同，它不会告诉你在孕期应该吃什么，也不会讲述如何让你的宝宝整夜睡觉的技巧；它也不会教你如何培养一个完美的小提琴手、一个会讲流利普通话的幼儿。这本书里也没有对最新的儿童心理学的研究，因为它们已经在其他书籍中被深入研究过了。

长久以来，怀孕被看作需要忍受的事情，而不是需要研究的事情。这样的研究，特别是对怀孕和分娩的物理学理解，远远落后于生物物理学的其他领域。在物理学层面，胎盘、子宫和宫颈的研究远不及其他器官深入。

《“造人”硬核指南》

这本《“造人”硬核指南》将从物理学的角度解释各种事情是如何发生的，以及其背后的原因。这本书还将揭示关于受孕、怀孕和婴儿发育的许多方面的最新科学研究进展，同时也不会回避这些研究的局限性以及尚待探索的问题，还将详细介绍这些研究如何产生答案、新的见解，以及更多其他的相关问题。