你可曾想過，如果將體重僅500 公克的輕盈小貓，放大成160公斤重的壯碩老虎時，從物理學理論與身體結構而言，老虎的腳掌尺寸必須大到像犀牛腳那麼大，才能支撐其體重。
但為何現在的老虎並沒有巨大的「犀牛腳」？「演化」扮演了重要的角色，它巧妙地賦予老虎適合的「足底脂肪鞋墊」，均勻分散大型動物的體重。
被譽為「現代科學之父」的物理學暨天文學家伽利略，在1638年時曾提出一個全新的概念，在他的最後一本著作「關於兩門新科學的對話」中，曾經兩度談到「生物物理學」。
伽利略推論，當動物體型變大時，骨頭形狀必須隨之改變，才能維持同等功能。骨頭形狀改變包括長度增加、寬度也必須「不成比例」增加；若動物的骨骼沒有不成比例地改變，則無法負荷其體型巨大化之後的重量，除非大型動物能「改用」更強韌的骨骼材料。
數百年來，多數動物學家皆抱持與伽俐略不同的見解，因為證據顯示，動物骨頭長度與寬度的關係無論體型大小，變化比例並不大，都呈「等比例增長」，這其中的奧祕究竟為何？為什麼動物的自然結構與物理學家的推論不同？
中興大學物理學系助理教授紀凱容，以兩年多時間研究47種貓科等哺乳類動物的腳底面積與功能結構，她探究物理學家伽利略對生物體型與骨骼尺度的推論，證實這些哺乳動物因演化出適合運動力學的「足底脂肪墊」，不必隨著體型增加而不成比例地放大腳底面積。
紀凱容研究了47種犬、貓與鬣狗科哺乳類動物，探究牠們腳底面積與體型、運動及結構關係，她選擇這幾科動物的主因，是因為這些動物腳部運動受力時腳跟會離地，不像人類走路時腳跟地面碰觸。
紀凱容說，以貓咪走路而言，牠們的步態像是墊著腳尖走路，腳前端只單純承受壓縮力；人類走路時腳跟會著地，腳底除了承受壓縮力還有橫向拉扯力。
紀凱容研究47種步行時腳跟離地的食肉目哺乳動物，包括貓、斑點鬣狗、豹等動物，測量這些動物的腳面積，發現這幾科動物並沒有因為體重增加而導致腳面積成正比增加。
紀凱容說，體重越重的動物，因為反作用力，步行時腳底承受的壓力越大。大型動物演化產生「足底脂肪」成為腳底鞋墊，其中的「膠原纖維」含量會隨體重而增加，有效地分散其體重壓力。
這個發現證實了伽俐略所提出「大型動物會『使用』更強韌的材料建構身體，彌補其形態比例上的不足」的觀點。
讀者們或許不知，目前許多國際性大廠牌球鞋業者，皆已邀請物理學家加入設計團隊，研發符合人體運動工學的鞋墊。
根據伽利略的主張，人們選擇鞋子時，最好隨著體重增加而挑選不同鞋底。目前已有許多仿生學者和製鞋業者結合，從運動力學角度設計不同性質的鞋墊材料，透過「仿生科技」讓人們能隨時擁有適合的足墊。
