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动物夜视最近研究揭示什么？

dsm9393 2019-6-10 19:32

动物夜视最近研究揭示什么？ 都世民 问题的提出 《环球科学》，今年第 6 期发表一文 ： “夜視动物：视觉算法专家”。作者：安伯·丹斯（ Amber Damce ）。文中指出：天黑时，眼睛中的光感受器没法捕捉到足够的 光子 ，因而很难看清事物的样子。并且用 4 幅图，来证明需要 400 个感光细胞才能够识别一个圆的过程，如果是 6 个光子与 400 个光子，其感光级别将相差 1000 倍，以此来说明感光细胞是怎样看清物体的？持这种观点来说明眼睛机理，有什么问题？光到底是波，还是粒子？ ［ 1 ］ 对眼睛的解读，另一种观点，使用 光线 ，这眼睛看成为照相机，光线在眼球内是直线传输的 。这种解释的方法，是基于几何光学理论，将眼球看成为玻璃体，双凸透镜聚焦，在视网膜上成像。 ［ 2 ］这一种解释存在诸多问题，业内外的专业人士都有否定这种看法 。 一位网友讨论动物的夜视能力，用光敏感度的概念，对以下动物进行讨论： ·“枯叶平尾壁虎” （ leaf tailed gec 2017-12-15 ko) 、猫头鹰、螳螂虾（ mantis shrimp ）和人 的眼睛 进行比较。 ·猫头鹰的眼睛对 光源的敏感度 是人类的 100 倍。 ·枯叶平尾壁虎对 光源的敏感度 是人类的 350 倍。 ·并且提出：偏振视觉（ optimal polarization vision ）和三目视觉（ trinocular ）的概念。以此说明人也比不上动物眼睛的夜视能力，以及夜视颜色感知能力。对这几种动物夜视能力特点，与其眼睛的结构有什么关系？没有详细讨论，单纯强调光的敏感度这一因素。 ［ 3 ］ 另外一种观点，用瞳孔的形状不同，讨论视力的差异 。 · 山羊眼睛的 瞳孔呈方形 ，让它们拥有 330 度的视野。 · 壁虎眼睛，在夜晚拥有出色的视力。它们长有很长 的之字形瞳孔 ，可以辨别色彩 。 · 眼睛能变色 的鱼，被称为三鳍鱼的特殊物种，其绝招是能够用眼睛重新引导光线，甚至能够改变光线的色调 。 ·狼、老虎等 眼睛 晚上会 发光亮 。 ·在白天日光很强时， 猫的瞳孔几乎完全闭合成一条细线 ，尽量减少光线的射入，而在黑暗的环境中，它的瞳孔则开得很大，尽可能地增加光线的通透量。 ［ 2-4 ］ 不难看出，动物的视力与人的视力是有所不同的，特别是夜视能力差异颇大，无论是天上飞的，地上爬的，水里游的都有较大的差异，为什么会有这些差异呢？ 眼睛里的光是粒子还是波？ 100 多年前，麦克斯韦研究鱼的眼睛，是用电磁理论，将光看成为电磁波，而电磁波的频谱是连续的 ［ 5 ］ 。牛顿则把光看成为粒子，牛顿用三棱镜将可见光分成为 7 种颜色的光，有人却误解为牛顿把光看成为有频谱的电磁波，如今业内专家认为光既是粒子又是电磁波，其根据是，两套光学装置显示这两个结论，但不能用同一套装置来显示这两种特性。那么人的眼睛里，怎样判断有哪一种光学装置呢？它是属于粒子还是属于电磁波？用两种观点来分析人和动物的眼睛，其结论会一样吗？ 19 世纪初， 托马斯 · 杨 、 菲涅耳 、 马吕斯 分别观察到了光的 干涉 、 衍射 和 偏振 现象 。 19 世纪 60 年代到 80 年代， 赫兹 研究了电磁波，并证明 光也是一种电磁波 ，后来 麦克斯韦提出了 电磁理论 ，完善了 光的波动说 ，但赫兹在研究电磁波的实验中，偶然发现了一个现象：当接收电路的间隙受到光照射时，间隙更容易产生电火花，这是最早发现的 光电效应 ，引起了很多物理学家的关注。法国物理学家 P· 勒纳德、英国物理学家 J·J· 汤姆孙等人进行了实验研究，证实了这个现象，即照在金属表面的光会使金属中的电子逸出。研究时发现了如下一些现象：存在 饱和电流 、 截止频率 和遏制电压。但光的波动说只能部分解释光电效应，甚至有些从 波动说 推导出来的结论与实验结果相矛盾。于是需要新的理论来解释光电效应的实验规律，人们开始注意光的粒子性。 ［ 6 ］在人的眼睛里，会发生光电效应吗？目前还没有找到这样的证据 。 微小光学专家，他们是用电磁波来分析人的眼球，认为人的眼球是水晶体 ［ 7 ］。 文［ 1 ］和有些文章也认为眼球是水晶体，水晶体与玻璃体是不一样的，其区别是光线进入以后在其内的传输轨迹，是直线还是曲线？这一差别带来的问题就很多了，水晶体是变折射率透镜，光线在其内是曲线，也就是说观察人的眼睛，像是“黑洞”一样。 在生命科学的范围内，几乎很少看见视觉系统有电磁波存在，电磁理论没有运用，只有 H-H 方程分析离子通道的电属性。有的生物学家认为人体内没有电磁波。这一结论能够成立吗？笔着认为不能成立！动物眼睛里有光才产生视觉，在眼睛里有光电效应吗？他怎么会是粒子呢？难道在细胞层面光就变成了粒子吗？ 为什么不同学科对动物眼睛的研究采用不同的光源呢？有的看成粒子，有的看成电磁波？他们的理论根据是不同的，分析方法也有所不同。文［ 1 ］所说的试验方法，提到辐射多种颜色的光，这些颜色的光有相应的波长。这种概念是基于电磁理论，而不是粒子特性，因为光子没有颜色。致于试验中光子的数目和颜色怎么确定呢？文中并没有讨论。 郭光灿先生在《科学世界》发文：光究竟是什么？ ［ 8 ］文［ 8 ］中详细讨论了光的粒子与波的二 重性。并且阐述 历史上的争议。在小宇宙范围内， 光的粒子与波的二 重性 怎么理解？ 郭光灿先生在讨论 3 米以远能否看见蜡 光？是将光看成了 粒子 ，用量子的概念讨论，但不知其根据是什么？是麦克斯韦理论不能用，还是因为其他原因，尚不清楚。笔者采用另一种思路讨论这个问题，如果把眼球和视网膜看成一个整体，也就是超大型变折射率球形透镜扫描天线，这就是将光看成为电磁波，详细讨论参见文 ［ 9 ］。 动物的夜视与色感能力 世界上有多少种动物有夜视能力？而且有色感功能。 1） 有色感的 夜视动物有： 飞蛾、 汗蜂、木蜂、狼、老虎、 猫、 壁虎、 猫头鹰、螳螂虾、蟑螂、灯笼鱼、乌贼、 青蛙、夜猴、天蛾、蜣螂、蜜蜂、小鼠、果蝠 （ Rousettusleschenaulti ） 等。 蛾 蝠 2 ）动物为什么有夜视能力？ 夜视能力怎么检测？ 文［ 1 ］认为与下列因素有关 ： ·水 晶体 的大小 ； ·眼睛适应性的改变 ； ·光敏感度 ； ·大脑的处理微弱光线特殊的机制 ； ·否定与听觉及嗅觉有关 ； ·秘密在大脑之中！ · 文 ［ 10 ， 11 ］ 认为 “暗光鱼” 眼部 有 新型视细胞 ，光感受器的形状既有圆锥形，又有杆状 。 3 ）动物为什么有色感能力？ ·人类具有色感能力，是因为白天，视锥细胞工作，给大脑提供信息，才具有色感能力。文中并没有详细说明色感机理，大脑是怎样给出色感信息？ ·文 ［ 10 ， 11 ］ 认为 深海鱼眼部 有 新型视细胞 ，光感受器的形状既有圆锥形，又有杆状 。因此它具有昏暗环境下的色感 功能。 ·杆状细胞和锥状细胞都含有被称为 视蛋白的光敏色素 ，视蛋白吸收特定波长的光，并将其转化为电化学信号， 大脑将其解释为颜色。 ·光感受器细胞中所表达的 视蛋白的数量和类型 决定了动物感知到的颜色。 · 有些 鱼含有不止一个视蛋白基因。 · 色洞鳍鲷有 38 种杆视蛋白基因 。 ·基于杆状细胞的色觉可以被认为是深水色觉。 有色感的夜视动物是不是都有视锥细胞？ 色感 问题到底解决没有？ 文［ 12 ］ 认为 色感 问题现在没有解决 。 文［ 1 ］ 笼统地说是大脑的功能，不能令人信服。 文 ［ 13 ， 14 ］就对鱼的 色感 提出疑问，希望能够用实验证实。鱼类或者是其他动物，都不能说话，不能表达自己有 色感 能力。应该有一种可行的试验方法，能够证明这些动物有 色感 能力，研究人员不能凭自己的想象归结大脑产生颜色感知能力 。另外颜色的感知有没有意识的成分？也就是说与反馈通道有没有关系？ 文［ 1 ］所做的实验，用黑白条标记，为什么不用彩色标记？让昆虫识别自己的巢穴，这样才有说服力。至于青蛙在桶内，为什么跳向绿色光？这个问题是实验方法，应该更仔细一些，用 7 种颜色的光带，看青蛙朝哪个方向？在这里研究人员为什么没有用光子来进行实验 ? 而是采用光波。 如何判断动物有 色感 能力？ · 一是用实验的方法，来确定动物有没有 色感 ? · 从眼睛结构上，寻找色感的机理。例如光感受器形状、尺寸、分布、与视网膜的几何关系； · 分析光感受器连接的细胞网络有没有加减功能？ · 分析神经纤维的电信号，正反两个方向，都要进行测量。 · 分析瞳孔的形状、变化及其规律，与色感有没有关系？ 文［ 1 ］指出天蛾和其他动物是在空间和时间上进行信号叠加，形成的视觉。这种说法过于简单，杨雄里先生在中国百科网有一个词条“视觉” ［ 15 ］ ，有比较详细的叙述。文［ 1 ］与文［ 15 ］阐述的对象不同，前者讲的是动物，后者讲的是人。它们的光感受器不同， 眼球大小、视细胞的数量、视细胞的分布状况也不相同，如果要比较详细的论述这些因素，工作应该更细致一些。 文［ 1 ］指出部分昆虫的光感受器是层状结构，到底有多少层呢？每层的厚度及其形状，相互的连接方式，都没有说清楚。人的光感受器，视锥细胞是垂直于视网膜的，另外还有水平细胞，垂直细胞与水平细胞连接到双极细胞，双极细胞有加减功能，昆虫有没有这些细胞？文［ 16 ， 17 ］有详细的讨论，细节上两本书有一些差异。文［ 1 ］ 对双极细胞提出一种新的观念，双极细胞有两个通道，一个通道过滤掉干扰，另一个通道是阻止错误信号，从而得到没有干扰的信号。 文［ 1 ］与文［ 16 ， 17 ］对双极细胞的解读是不一样的，双极细胞有没有两种形式？扁平型和陷入性两种双极细胞，有不同的功能，其内的信号是脉冲序列，还是连续变化？关于双极细胞的两个通道的功能，说法是有差别的。 关于去极化和超极化反应，文［ 1 ］没有提到。文［ 16 ］提出的网间细胞是否存在？有没有反馈功能？文［ 1 ］和文［ 17 ］没有讨论，相互说法不统一。 文［ 1 ］讨论动物夜视能力增强问题，给出了几幅彩色图像，这些图像是从哪里得来的？是视网膜上取出来的吗？文中没有说明，这种解释空间和时间上的叠加，没有在细胞层面阐述叠加的机理。总和是怎么得出来的？视角扫描时，这个总和又该怎么变化？ 文［ 1 ］讨论增强动物夜视能力的问题，给出了 4 幅彩色图像，这些空间叠加的图像是怎么得出来的？绘制的单极细胞的图像，不是实际图像，这里的是解读很难让读者理解，说理性不强。更不能说明色感是怎么形成的。 文［ 17 ］认为视觉图像处理只能给出基本框架，没有给出具体的回路模型，也就是说没有彻底解决图像识别问题或者图像认知问题，这是因为没有掌握空间结构信号的处理机制。 因此 文［ 1 ］讨论的空间和时间的叠加，只能说提供一种定性的说明。仍然需要进一步证实。 参考文献 ［ 1 ］安伯·丹斯（ Amber Damce ），“夜視动物：视觉算法专家”，［ J ］， 《环球科学》， 2019 年第 6 期。 ［ 2 ］为什么有的动物的眼睛有夜视功能而人的就没有 ? 2017-12-15 。 https://zhidao.baidu.com/question/2265805712682057948.html ［ 3 ］深晨 S ，动物的夜视能力说明？ 2018-12-02 。 http://www.360doc.com/content/18/1202/20/16163490_798826652.shtml ［ 4 ］好奇小易，动物界有 “超能力”的特殊眼睛，能变色，能夜视，你想拥有哪一种 ， 2018-11-01 。 http://wemedia.ifeng.com/84991506/wemedia.shtml ［ 5 ］ Maxwell J C ， On general laws of optical instruments ［ J ］ ,Quaeterly Journal of pure and Applied Mathematus , 1854,2:233-247 。 ［ 6 ］ 光的粒子性， 来源：百度 百科词条。 ［ 6 ］ 光子 ， 来源：百度 百科词条。 https://zhidao.baidu.com/question/82608223.html ［ 7 ］ 刘德森等著，微小光学与微透镜阵列， — 北京：科学出版社， 2013 年 4 月 ， 第 1 版。 刘德森， ” 变折射率透镜的研究和发展现状 ” ，物理， 1988 ， 11(3) ： 143-148] ［ 8 ］ 郭光灿，光究竟是什么？《科学世界》， 2017 年第 9 期。 ［ 9 ］ 都世民， “ 多学科论眼 ”，中国知网 CNKI 大诚编客网页， 2019-03-08. http://z.bianke.cnki.net/collection/2035310 。 ［ 10 ］ 李秈霓 ， “ 深海 “ 暗光鱼 ” 眼部发现新型视细胞 ”，来源：《联合早报》， 2017 年 11 月 . ［ 11 ］ “ 深海鱼眼部发现新型视细胞 昏暗条件下视觉良好 ”。来源： 《科技日投》， 2017-11-13 。 ［ 12 ］ 视觉：察觉形态与运动， 《科学世界》， 2016 年第 4 期，译者：苏亚帷 。 ［ 1 3 ］ Science 封面：鱼对颜色的感知比人还丰富？ 來源﹕《好奇心日报》， 2019-05-11 07:58 http://www.sohu.com/a/313288466_120055616 . ［ 14 ］求一个实验，探究鱼类能否分辨颜色，过程要详细点的。來源﹕ 生物通 ， 2013-10-17 . https://zhidao.baidu.com/question/303501138833537804.html 。 ［ 15 ］ 楊雄里， “視觉” ，来源： 中国百科词条。 ［ 16 ］ 寿天德 ， 视觉信息处理的脑机制， （ Brain Mechanisms of Visual fnformation Pr ［ 15 ］ ocessing ）， 当代科学技术基础理论与前沿问题研究丛书， 中国科学技术大学出版社。 1997 年 12 月第 1 版 2010 年 1 年 10 月第 2 版。 ［ 17 ］ 童勤业，张宏，丁炯， “理论神经信息学初探”［ M ］，浙江大学出版社， 2018 年 2 月。 ［ 18 ］视锥细胞的三原色， 来源：中国百科词条。 ［ 19 ］荆其诚，焦书兰，喻柏林，等 色度学 。北京：科学出版社， 1979.

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关注纳米化的微型无人机弹星

dsm9393 2019-4-7 19:11

关注纳米化的微 型无人机弹星 都世民 摘要 ：本文主要讨论 微型无人机、导弹、卫星的更加小型化及其相关问题 。 关键词： 微型无人机，微型卫星，纳米技术， 解放军报 ，环球科学 2019-04-07 ， 环球网转载，《解放军报》刊文：“ 微型无人攻击机引发战场新变化 ”。（ http://mil.huanqiu.com/world/2019-04/14677641.html ）。 《环球科学》， 2019 年 1 月 号， 刊文： “ 微型 卫星群 ：太空探索新方式 ”。引起笔者关注，对上述报道发表以下看法： 1 微型无人机弹星产生背景 与实用化和商品化 “微型化”这个词早就有了，如今讨论微型无人机，实际上已经不是微型化，而是纳米化。 微型 卫星群也不是 微型 化的概念，同样是 纳米化 的概念 。过去曾经报道过纳米卫星，这就是在 纳米化 的基础上，使卫星更加小型化。首先是体积减小，重量变轻，原来卫星模块，边长大约 10 厘米，重量 1 千克左右，现在要把它变成为 1 立方毫米。 100 万个晶体管缩小到盐粒般大小。这些改变，不仅适用于 微型 卫星 ，对微型无人机，巡航导弹，火箭，宇宙飞船，同样适用。 所以 笔者 认为，现在提出 微型 无人机、 微型 卫星群 ，不是原来的 微型 化的概念，而是 纳米化。 这是上述报道的研制背景。这已经不是一种构想，而是实用化、商品化，产业化的 新趋势。这将标志未来国家实力，它包括技术先进、军力强大、威慑力强。我们国家应该让无人机、导弹和卫星同步纳米化，这不仅仅是体积缩小，重量减轻的问题，它会涉及多方面的革命性变化，不可小视。 2 纳米化的潜力 当今在小宇宙的探索中，已经分子化和 纳米化，这将启发研究人员把研究成果用于其他方面，因为在分子化和纳米化的层面上，材料的性能，制作，组装，自组织，同步运行等诸多概念，在大宇宙探索中，应该有可借鉴之处。这已经为实践所证明。 3. 技术性能 和 战术地位 微型无人攻击机的飞行速度 80 至 130 千米 / 小时，有效载荷 3 千克，续航时间 30 分钟，可通过自杀式行为精确打击 60 千米以外的目标 。 阿布扎比国际防务展上公布的数据，这是，通过测试并即将投入使用微型无人攻击机技术指标 。其实这些指标，不包含其他方面的改变，例如，隐身性能、性价比、机动灵活性、突防性能、研制周期短等。 4. 空防安全与 反恐面临 的新威胁 微型无人机弹星更加微型化，可以对目标发起精确打击，有望实现真正的远程化、精确化和立体化。微型无人机投放、回收，更加灵活，耗能减少，便于携带、易于操作 。 从防务的角度，微型无人攻击机可能成为威胁空防安全的新 威胁 。微型无人攻击机不仅造价低，技术门槛和使用门槛不高，战时和平时使用的界线更趋模糊。近几年来，反无人机技术虽然取得长足进步，但对微型无人攻击机集群尚不能有效拦截。恐怖分子可能利用微型无人攻击机对重要目标或重大活动实施自杀式恶意攻击，造成扰乱社会运行秩序、影响政局安全稳定。这将成为国家空防安全体系面临的新威胁。 5. 反 无人机与反卫星的新对抗 过去强调制空权，是指卫星观测居高临下，由高轨转向中低轨道，在高空还有隐身侦察机，如今有无人机投入，这使战场变成可透视化。让地面上设施和人都暴露在各种侦察设备的窥视之下。如何反制无人机和其它无人装备，是战争取胜的关键因素之一。 军事上的反无人机技术是在不断的升级，千万不能固定思维，三种反制无人机模式 ： 干扰阻断 、 直接摧毁 、 监测控制 方式 需要改变。军事上面临的无人机有很多类型，其大小、重量、飞行高度、飞行速度、续航时间、采用的能源类别、通讯方式、导航方式、集群模式、发送及回收方式、自我防护方式、携带武器的类别等诸多因素都在变化，这给反制无人机带来极大困难；军事上的反无人机技术要考虑费效比，对不同情况的无人机要采取不同的反制手段，不能不顾成本，不能高射炮打蚊子，反制手段不能越搞越复杂； 反无人机 的干扰阻断方法，已经由地面变成为空中，过去是在地面获取控制无人机的信号，如今有人机和无人机协同飞行，有人机既可以在空中施放和回收 微型 无人机，这就改变了原来的模式，这就要寻求一种新的反制方法。 随着反卫星技术的不断出现，试图干扰 GPS 导航系统来 反无人机，就行不通了，新的导航方式也在走向实用化。 随着量子通信技术的发展，获取无人机的信息方式要改变。 批量无人机集群，并且与有人机协同，这种进攻模式，可能带来布阵方式的不同， 饱和式攻击 ，这给反制技术带来困难，因为这种排兵布阵的方式，是在不断的变化，无论是观测，还是反制，都有很大的困难。 2019 年 2 月，参考消息发表文章：“美报告紧盯中俄反卫星武器”。美国国防部国防情报局，发表报告称，俄罗斯和中国的反卫星武器，包括电子战系统、定向能武器系统和“动能” 反卫星导弹。很可能都在寻求掌握激光武器，以扰乱、削弱和破坏卫星及其传感器。 无论是 反 无人 机和 反 卫星，这都不是构想 ， 都已经实用化，这就形成了一种新的对抗 。 2019 年 2 月 12 日，英国《泰晤士报》网站报道，“英太阳能无人机让卫星相形见绌”，英国有一个地图绘图机构，开发了一系列的“伪卫星”，它使用太阳能，在高海拔飞行，这种飞行器是世界首创，你这是工作，可以在高空停留数月，可以观察世界任何地方。我飞行的 2.04 万米上空，它比卫星便宜得多，用途也多得多，其分辨率和观测范围都是最理想的。要反制这种飞行器，比反 卫星 要难的多。 2019 年 2 月 24 日，俄罗斯卫星通讯社网站报道，美国研发“机动卫星”躲避攻击。美国国防情报局的一份报告披露，俄罗斯很有可能正在研制能够摧毁敌方卫星的天基激光器，可以干扰破坏卫星及其传感器，使之降低级别。躲避卫星攻击的方法，是改变运行轨道，由高轨道变成低轨道。 6 性价比与产业化 太空活动已经成为了一个巨大的产业， 2016 年全球公司在这方面的错误大约是 2620 亿美元，世界各国政府在这里投入的累计为 840 亿美元，主要用于军事、气象和通信。巨额的投资并未得到理想的收入。发射卫星的成本相当于与 卫星 同样重量的黄金的价值。 1 千克重的物体送上近地轨道，其费用大约数千美元。如果回收这个物体其费用更加高昂，每千克化费 2500 亿美元。要想降低成本，就必须减小体积和重量。 6. 多学科协同研制和协同发展 微型无人机弹星研制涉及多个学科、多门技术，这包含纳米材料、超级性能的材料、自我修复的材料，用于推进器的超级硬度陶瓷 。还有 3D 打印技术、薄膜技术、网络技术、新能源技术、自我修复技术等 诸多方面 ，需要多学科的协同研发。

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“生命在于运动” 引发的争议

dsm9393 2019-3-30 20:47

“ 生命在于运动 ” 引发的争议 都世民 引言 《环球科学》， 2019 年第 3 期，总编诸波发表封面文章：＂为什么要运动？＂ 。他的文章概括了美国杜克大学演化人类学副教授赫尔曼 ·彭泽的一篇文章：人类的＂运动依赖症＂的要点。与此同时，笔者发现 360 网站，有一个征文比赛，题目是＂生命在于运动＂。笔者不知这两者有无关联？过去笔者曾经看到一位名家介绍养生，题目也是“生命在于运动”。这三者联系在一起，笔者搜索了一些有关内容，发现这句话有很多争议： 1） ＂生命在于运动＂这句话是谁先说的？他为什么说这样的话？ 2） 为什么要说＂生命在于运动＂？ 3） 生命的源头在哪里？生命有多少种？机器人是生命吗？生命是运动产生的吗？ 4） 什么 是 运动？运动的指标是怎么得来的？其科学根据充分吗？ 5） 生命与运动是什么关系？ 6） 人类的演化是依靠运动吗？人类生存的必要条件是什么？ 7） 生命在于运动，还是生命在于静养？有谁不愿意漫步呢？ 8） 生命的诞生、成长、衰老、死亡全过程都与是运动有关吗？ 9） 现代人为什么要强调徒步？ 10） 儿童参加团体运动可以治病吗？ 11） 电子产品的负面效应与 ＂生命在于运动＂ 有关吗？ 生命在于运动是谁先说的 ？ ·法国思想家伏尔泰（ Voltaire ， 1694.11.21 － 1778.05.30) ，原名弗朗索瓦－马利·阿鲁埃（ François-Marie Arouet ）提出“生命在于运动”的格言和体育哲学运动观及生命观等重要命题。 参见（ https://zhidao.baidu.com/question/9048019.html ） ·“生命在于运动”这话里有两个关键词，一是生命；二是运动；三是这两者的关联。这句话有没有科学道理？为什么它会引发争议？ ·什么是生命？ 《金刚经》云： “ 所有一切众生之类，若卵生，若胎生，若湿生，若化生，若有色，若无色，若有想，若 无想， 若 非又想，若非无想，我皆令人无餘涅槃而灭度之。 ”人既是 卵生，又是胎生。人体内有上述 12 种生命 。 ·什么是运动？经百度网查询有两个概念，一是有氧运动；二是体育运动。还有人将下列运动 ： 机械运动、物理运动、化学运动、社会运动和思维运动也归于运动 。那么劳动是不是运动呢？应该也是。现代人把劳动分为体力劳动和脑力劳动，体力劳动者要不要搞体育锻炼？两者的目的不同。运动与物质变化应该不是一回事。 ·生命与运动的关系： 〔 1 〕生命的 产生 在于运动，运动是生命诞生的前提条件，没有物质运动就不会有生命的产生； 〔 2 〕生命的 存在 取决于于运动，运动也是生命存在的基础，要维持生命体存在，离不开物质运动； 〔 3 〕生命的 演化 在于运动，运动又是生命演化的动力和源泉。 仔细想一想，人们对生命和运动的理解，是有很大差异。差异的表现在于对 ” 生命 ” 和 ” 运动 ” 本身 的理解，以及它们之间的关联的理解。视觉不同，其观点也就不同。 人和黑猩猩能相提并论吗？ 赫尔曼 ·彭泽关心的问题是： ·人体是如何演化的？ ·人类的演化过程又怎么影响人体的生理过程和健康？ 赫尔曼 ·彭泽认为： ·从基因的相似程度，人与黑猩猩相似性达到 97% ； ·人和黑猩猩的祖先是相同的。 ·人与黑猩猩的不同点是什么呢？黑猩猩很懒惰，每天除了吃、睡觉、晒太阳，别无他事，每天的活动量就是 100 米的爬上爬下。 ·如此低的活动量，为什么他没有高血压、心脏病、动脉硬化、糖尿病等健康问题，如果人是这样生活问题就大了。 ·研究人员经过一些调查发现，每天看电视超过两小时，心脏病和心血管疾病的患病风险会上升 125% 。 ·还有调查表明，每天看一小时的电视，预期寿命就会缩短 22 分钟。按此计算要看完一部电视剧，就可能缩短一天的寿命。 ·有专家还认为，缺少运动带来的危害可能与吸烟相当，其结果会造成每年超过 500 万人的死亡。这是一个惊人的数字，这是研究人员在全球范围内所做的调查。 笔者认为：赫尔曼 ·彭泽的看法是把人与黑猩猩相提并论进行比较，提出了上述问题。也有人将乌龟与人相提并论，讨论上述问题。这种比较的方法有没有问题？是值得研究的。另外体力劳动者与脑力劳动者，对运动的需求也是不相同的，工人和农民与成天坐在办公室里的脑力劳动者相比，谁需要做广播体操和走路呢？人的健康和疾病，与他们的工作性质有没有关联？它们之间的差异，与 ” 生命在于运动 ” 有没有关系？人体的健康和疾病既表现在躯体、诸多内脏器官、心和大脑。上述问题实际上是相当复杂的，单凭有些调查得出的数据，判断清楚这些问题，是很不够的。 现代媒体中经常谈到寿命，这寿命与雾霾、吸烟、喝酒、看电视、看手机、久坐等诸多环境因素有关，然后提出寿命增减多少。甚至有些名家也是这么认为，难道他们能够预测人的寿命吗？他们能把自己的寿命说清楚吗？科学界有计算寿命的数学模型和公式吗？是哪一位科学家得出的呢？如果没有，那就是一种猜测，这就不能说是科学；如果有，他又是怎么验证的？令人不解！ 生命在于运动 还是生命在于静养？ 笔者在 360 网站，搜索 ” 生命在于运动 ” 共有 4508667 条结果 。有学者认为： ” 生命在于运动 ” 是误导！ 否认 ” 生命在于运动 ” 说法是科学。提出这种看法的根据是，从传统的命理学和位理学来分析，任何人的一生都是一个定数 , 这个定数决定人的生命。人类和动物心脏跳动、肠胃糯动、一呼一吸、内分泌反应等都是一个定数。怎么证明这种说法是正确的？任何材料、装置、系统都有寿命，人也不例外。然而不同的人，寿命是不一样的。中国古话说：＂命由天注定＂！现代人，有的认为寿命可以计算，认为寿命可以改变，其根据是什么？ 从长寿村和长寿老人的调查报道中，却很难找到是由于增强运动而长寿，长寿之人常常是不争名夺利的教授、心平气和的画家、身心舒畅的音乐家、艺术家等。静养往往是他们安身立命的根本 ! 可是现实生活中，运动反而减寿。有多少人是因运动过量意外身亡，英年早逝 。 不管中国还是外国，这个情况是普遍存在。 有人从心率的角度，讨论上述问题。木讷的大象，心率每分钟 40 次，寿命 80 年；陆上速度第一的猎豹，寿命却只有 20 年；乌龟的心率 10 次，寿命百年以上；而迅捷的老鼠，每分钟的心率 每分钟 450 次，寿命却只有 2 年。 正常人一生中 ， 心脏跳动的次数应该在 25 亿到 30 亿左右，次数过多或者过少都会影响人的寿命，也就是说，正常人在不运动的时候 ， 心率大概在每分钟 60 到 100 次之间。 哺乳动物心率与寿命大致呈负相关，但是人类是例外！如果把哺乳动物的心率的半对数与寿命作图（见下图），可以看出 动物的寿命与心率呈负相关嗯， 在一定程度上说明生命与运动的关系不是正相关 。 人类符合不符合这种关系？没有这方面的研究结果 。 关于生命的起源，至今仍然是世界的难题，没有形成共识。有 研究 认为，生命的起源与对称性破缺有关，没有得出某种物质运动形成了生命，因此 生命的 起源 在于运动的说法没有根据证明。 哺乳动物心率与寿命的关系 （来源： Rest heart rate and life expectancy. J Am Coll Cardiol. 1997 Oct. ） 动物的心率与寿命呈负相关，动物的体重也大致与寿命呈负相关。相关并不等于因果。 有人对这类争论提出一种观点，认为运动有量的概念，不宜过大，也不宜过小。 这是一种折中的观念。可是运动量谁来决定啊？是联合国规定一个运动量，还是自己决定一个运动量，每个人的年龄、体质和工作性质都不一样，不宜强求一致。动物实验结果尚不能证明减慢心率能延年益寿。 2012 年，哈佛大学的研究人员通过随访，对近 650 000 名 40 岁以上的人，几十年的研究表明： （ 1 ）每周快走 75 分钟，相对于不运动的人，平均延长寿命 1.8 年； （ 2 ）每周快走 150 分钟，平均延长寿命约 4 年（ 3.4 - 4.5 年）； （ 3 ）经常运动并且保持正常体重的人，比不运动的肥胖者寿命长 7.2 年； （ 4 ）低量的运动能降低死亡率 20% ；适量的运动降低死亡率约 40% 。 上述数据难以置信，因为一个人的寿命，是由多重因素决定，不能归结为快走。这种跟踪，只是口头叙述，如果有数学模型怎么验证？ 人是生物，不是机器，不能用简单的热耗类比来计算生命的长短。适当的运动，可能提高身体机能、降低静息心率和延长寿命。不要忽略人体的适应能力。 2019 年 3 月 21 日，参考消息报道，儿童参与团体运动可以抗忧郁症。研究人员给 4191 名，年龄在 9~11 岁的儿童提供团体性和组织性体育运动，便对儿童进行大脑扫描，测量海马体的体积，结果表明有抗忧郁症的效果。用心， 2019 年 3 月 24 日，参考消息报道，硅谷精英担心电子产品的负面效应，把自己的孩子送到纸笔课堂，学校里看不见电脑，也看不见电视屏幕，没有手机。微软创始人比尔·盖茨限制自己孩子使用电子产品，不到 14 岁不让玩手机。如今手机和电子产品的屏幕，把人们拴在屏幕前。这一状况不但影响孩子的健康，也影响成人的健康。这种静止状态不是 静养 。这就需要运动，运动不是补充品， 确实 是必需品。 这个问题争论 已经 很久， 说法比较多，视角不同，见仁见智。 参考文献 ［ 1 ］ 西湖谐人 ， “生命在于运动”是严重误导 ， 2014-04-23 。 http://www.360doc.com/content/14/0423/20/1542087_371518546.shtml ［ 2 ］ hxzls ， “生命在于运动”这句话害死了许多人 2013-08-14 。 http://www.360doc.com/content/13/0814/14/6161356_307079587.shtml ［ 3 ］ 荷花小女子 ， 生命在于运动是严重误导 2012-09-05 。 http://www.360doc.com/content/12/0905/16/6085160_234451869.shtml ［ 4 ］ RK588 ， 真相：生命是在于运动还是静止？ 14-12-06 。 http://www.360doc.com/content/14/1206/12/9165926_430800795.shtml ［ 5 ］ 生命在于运动，来源：百度百科词条，。 https://baike.baidu.com/item/生命在于运动/3440569?fr=aladdin ［ 6］ 大智若愚研究员， 生命在于运动还是生命在于静止？ 20 18-03-15 。 https://baijiahao.baidu.com/s?id=1594996555827829037wfr=spiderfor=pc ［ 7］ 家庭医生在线， 生命在于运动？还是静止使人长寿？这个问题有答案了， 20 18-09-05 https://baijiahao.baidu.com/s?id=1610727316111406257wfr=spiderfor=pc

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初探蜜蜂眼

dsm9393 2018-4-22 20:33

初探 蜜蜂 眼 Inquire into the Bee's Eye 都世民（ Du Shimin） 《环球科学》的一篇短文 “蜜蜂眼中的花朵” 植物要繁殖，离不开昆虫的授粉，而一般来说，昆虫是为了花粉和花蜜才光顾这些花朵的。为了吸引昆虫，植物演化出了各种气味和颜色的花朵。不过和人类不同，昆虫，特别是蜜蜂所属的 膜翅目昆虫 ，对 紫外线 非常敏感，这使得 它们眼中的花朵，和我们所见的极为不同 。为了了解昆虫眼中的花朵是什么样子，研究人员想到了一个简单的方法：用紫外线照射花朵。紫外线被不同花器官的结构和色素部分吸收，然后通过光致发光（指物质吸收光子后 重新辐射出光子的过程 ），部分转换成重新发射的可见光，人就可以看到花朵的新颜色，并拍摄它，结果令人惊讶，紫外线下的花色，与日光下看到的非常不同。这些照片不仅极具美感，还让我们知道花朵在蜜蜂眼中的颜色：对蜜蜂来说，这些颜色图案就相当于是机场指示降落的标识。 短文揭示的奥秘 上述短文的价值在哪里？应该关注什么？关键词是什么？提出什么新问题？蜜蜂喜欢花朵，无人不知，无人不晓。不仅如此，蜜蜂要 采 花蜜，还要为植物 授粉 。这也是很多人知道的事情。 笔者想了解蜜蜂的眼睛与人眼有什么不同？想了解蜜蜂的色觉形成机制？于是在百度网搜索，这就要先选定关键词。笔者所选择关键词是： 花朵，膜翅目昆虫，紫外线，光致发光，蜜蜂眼，蜜蜂色觉， 复眼与单眼 ， 卡尔 · 冯 · 弗里希 ， 汉字蜜蜂之源。 汉字 “蜂”是形声字，甲骨文中有此字。人类对蜜蜂的关注和研究有悠久历史。文 指出： 生物学家认为，蜜蜂至少在新生代时期就有了，即在人类出世以前的几千万至一亿年，这个世界就有了。 早在远古，地球上出现被子植物，花器形成蜜矩，是随着长吸口器昆虫 — 蜜蜂和黄蜂等出现的。在长期进化过程中，显花植物和蜜蜂相互适应，在形态结构和 生物学特性等方面发生了深刻变化。显花植物和传粉昆虫的相互适应是复杂而巧妙的。花能分泌甘甜的蜜汁和产生粘重的花粉供蜜蜂采食，是构成花和蜜蜂最基本的联系。植物生殖成分的有机结构变成有颜色的花，招引昆虫授粉，对其成功进化和繁荣发展，发挥了极其重要的作用。 蜜蜂的视觉能力已经研究了一个 多 世纪，但是大 多数的研究是在黑暗的实验室环 境中进行的，这偏离了蜜蜂通常所处的日光环境。 卡尔 · 冯 · 弗里希 ，德国动物学家 ， 1919 年以后专门从事蜜蜂视觉、嗅觉和信息传递的研究，他证明蜜蜂能够辨别除了红色外所有的色彩，甚至可以看到紫外光。 1949 年 ， 他发现蜜蜂能感知 偏振光 ，并能利用太阳的位置和 地磁场 等确定空间的方位，提出了 “ 地磁的日周期性波动 ， 是蜜蜂 ‘ 时钟 ’ 的外界因素 ” 的论断。他还发现蜜蜂能感知声波及其他波动，并用以传递有关的信息。 初步搜索表明，对蜜蜂的研究有悠久历史，这篇短文提供的信息有两点：一是用紫外线光照射花朵会发现什么？二是光致发光意味着什么？蜜蜂的光感和色感是依赖日光还是与光致发光？ 为什么花朶能吸引蜜蜂呢？ 因为 植物的花朵会分泌花蜜来吸引蜜蜂，那么花朵为什么能够分泌花蜜呢？其实是因为花朵里面有蜜腺。 什么是蜜腺 ? 植物体上能泌蜜的腺体叫蜜腺。植物上蜜腺可分为花内蜜腺和花外蜜腺，花内蜜腺通常位于子房、雌蕊、花瓣、花弯的基部或花托上。花外蜜腺多位于叶柄、叶茎、叶脉、托叶或节间上。 蜜腺是由 多层表皮细胞或表皮层下面细胞构成的，具有浓厚的细胞质。这种 细胞小而密集，仅有极小的液泡，含有大量的线粒体。 这种 线粒体内含呼吸作用的酶类，它的大量存在与高呼吸率有密切的关系。 蜜蜂的眼睛 1. 蜜蜂的眼睛是什么样？ 蜜蜂的眼睛： 复眼 1 对，较发达，位于头部两侧。单眼 3 个，位于额的上方，呈三角形排列。 为招引传粉昆虫，许多植物在进化中形成较大的花序，庞大的花序标注鲜明，耀眼夺目，为授粉昆虫所注目。 　 2. 复眼 是昆虫的主要视觉器官，通常在昆虫的头部占有突出的位置。多数昆虫的复眼呈圆形、卵圆形或肾形。复眼是由许多六角形的小眼组成的，每个小眼与单眼的基本构造相同。复眼的体积越大，小眼的数量就越多，看东西的视力也就越强。复眼中的小眼的数目变化很大，从最少的只有一个小眼，到最多的有数万个小眼。例如有一种蚂蚁的的工蚁只有一个小眼，蝴蝶有 1.2 ～ 1.7 万个小眼，蜻蜓则有 1 ～ 28 万个小眼，家蝇有 4 千个小眼。 整个眼睛看物体就象一个拼凑物 。 生物学这种说法如何理解？每个小眼只能看见事物的一小部分，整个图像是所有小眼观洲图像的拼凑物。是算术相加减，还是几何加减？或是矢量加减 ？ 这个问题阐述不清楚，也可能这种说法不确切！ Chengduxi jin 认为：昆虫单眼结构极简单，是卵圆形的一个突出水晶体，内部是一团视细胞，只感光不成像，可辨别光的明暗和距离远近。而复眼可成像，由很多小眼排列组合成陣列，每个小眼是六边形，只接收单一方向光信号，形成点状影像，这里所说的小眼不同于单眼。小眼形成的影像经过合成，是否按电子学中合成孔径原理综合成一个影响。每一小眼相当于一个独立的天线，合成后变成一个大型口径的天线。昆虫感受的波长从 300nm ( 紫光 ) ～ 650nm ( 橙光 ) ，无法接收红光。昆虫的视距小，只有人的 1/60 ～ 1/80 。这篇文章有一个概念将黑光灯看成紫外线灯。人看不见，昆虫很敏感。 昆虫的复眼虽然由许多小眼组成，但它们的视力远不如人类的好 。 昆虫对于移动物体的反应却十分敏感，当一个物体突然出现时，蜜蜂只要 0.01 秒就能做出反应。 3. 单眼 单眼 的构造很精巧，它有一个如凸透镜一样的集光装置，叫角膜镜，就是小眼表面的六角形凸镜，下面连着圆锥形的晶体，在这些集光器下面连接着视觉神经。神经感受集光器传入的光点而感觉到光的刺激，而后 形 成 “点的影像”， 许多 单眼 的点的影像相互作用就组成 “镶嵌的影像” 。如果把昆虫的一只复眼纵向剖开，在放大镜或显微镜小观察，多棱的 单眼 聚集在一起，很象一只奇妙的万花筒。 昆虫单眼有两种：背单眼和侧单眼。 背单眼与侧单眼的区别：前者不辨颜色，在头顶 两 复眼之间。结构有角膜晶体、一层角膜生成的细胞，视网膜上有约 1000 个感光细胞，视类群而不同。对弱光敏感，对图像感知作用不明显。称作 “ 激发器官 ” 。可增加复眼感知功能。侧单眼可感知颜色、形状和视距。 侧单眼和背单眼都有着各自重要的用途，并不是什么可以随意抛弃的无用器官 。 单眼对弱光的敏感度更高，这对于长着 “ 昼眼 ” 的昆虫来说非常有用，对长着 “ 夜眼 ” 的昆虫来说，单眼就几乎没有意义了。 4. 色觉 昆虫与人类一样，可以分辨不同的颜色，但与人类感受的波长不同。昆虫能感受到的波长范围为 240 （紫外光）～ 700 （黄、橙色） 纳 米。蜜蜂不能区分橙红色与绿色；荨麻蛱蝶看不见绿色和黄绿色。一般昆虫不能感受红色。 然而蜜蜂的眼怎样产生色觉？现有资料阐述机理不清楚。这里的解释不符合色度学原理。 5. 蜜蜂的眼怎样识别 ” 蜜标 ” ？ 花能散发出各种 香味 ，据统计，在 951 种花中， 75 种有普通的香味， 61 种香味较浓， 14 种有异味。在 923 种红色花中， 85 种具普通香味， 75 种香味较浓， 9 种有异味。 1193 种白色花中， 187 种有普通香味， 175 种香味较浓， 12 种有异味。一般花色逾浅香味逾浓，花色逾深香味逾淡。洋槐、椴树、柃木的花色浅，味极香，蜜蜂离几公里借花香就能找到花源。 许多蜜源植物的花瓣上具点状、片状或线状 “ 蜜标 ” ，蜜蜂沿 “ 蜜标 ” 既能找到蜜腺。如兴安杜鹃的花瓣上紫色的线状 “ 蜜标 ” ，一直通到蜜腺。 “ 蜜标 ” 颜色较深，并能反射紫外光，易被蜜蜂辨认。 微小生物蜜蜂 脑部的神经数量小于 100 万 ，但它的视觉复杂。这种相对 由于 脑部结构简单 ， 使得蜜蜂成为研究视觉感知、学习和存储的重要生物学模型。来自瑞典和澳大利亚的研究小组 ， 宣称西方蜜蜂的视力研究水平要好于之前，而西方蜜蜂是最常见的蜜蜂，它的视觉系统已经 研究了一百 多 年。 有光与无光对比的 研究方法 瑞典和澳大利亚的研究小组 的研究方法是： 将蜜蜂 置于 发出红 、 绿 、 蓝三色光的液晶显示器前，记录蜜蜂 视网膜上单个光感受器神经反应的电生理信号 。 一个多世纪来，研究者都是 在黑暗的实验室 环境 中进行的，这 与 蜜蜂通常所处的日光环境 不同 。光对于昆虫的视力来说是非常关键的，它使得眼睛中的 色素细胞收缩，从而导致角度分辨提高两倍 。因此研究人员表示，这些黑暗环境下的研究成果会低估了昆虫的 视敏度和视力极限。 3. 这一结论如何解读？ 1） 有光与无光时，蜜蜂的視力肯定不一样，可是光对蜂眼的作用是光波还是光粒子作用？生物学家没有考虑这些因素。 2） 记录的电生理信号能否揭示光所产生的全部效应？笔者认为电磁波的交变电磁场的综合作用，不能只考忞离子通道的生理信号。这需要进一步研究。 3） 用不同波长的光照射花朵，蜜蜂的视觉生理效应有何不同？文章 就提出了这方面问题。 角度分辨率 文 指出： 角分辨率是由眼瞳直径决定的，直径越大，分辨能力越高，最小角分辨 率 是： θ=1.22λ/D 光波波长 λ 一般 取值 500nm ，一般人眼瞳孔直径 D 为 （ 2 ～ 8 ） mm ，角分辨 率 为 0.1' ， 也就是在 1m 距离上能分辨 0.1mm 物体， 10m 远能分辨出 1mm 。 人眼大小对于昆虫来说，已经够大了，因为绝大多数昆虫瞳孔直径是远小于 1mm 的， 所以对于稍远的物体，昆虫分辨能力非常差，就是一大团影子。 为什么光感受器的视色素收缩会提高视角度分辨率两倍？ 为了确定蜜蜂的 角度分辨 率 ， 研究人员将蜜蜂放置在发出红 、 绿 、 蓝三色的光液晶显示器前，记录了眼睛内单个光感器的反应。光感器的活度数据表明蜜蜂 能看清小至 1.9 度的物体 ，比之前的有关报道高出 30% 。 为了测量蜜蜂的特征检测阈值， 研究者 记录了不同大小的黑暗物体 ， 在蜜蜂视野范围内漂过时，造成的膜电位偏转。结果表明蜜蜂能看到的最小物体约为 0.6 度， 表明有光和无光两种状态时膜电位的变化。相差 500 倍。 如是按上面表示式定义角分辩率，在无光时光波波长 λ 取值是多少？无光时波长取 1 ， D 不变时才 相差 500 倍。这种说法不一定确切。因为有光与无关两种状态，有物理效应和化学效应，瞳孔也改变。况且光是电磁波，按麦克斯韦理论分析计算场强，情况很复杂，这种说法过于简单化。 Rigosi 说：“这些新结果表明蜜蜂有能力看到潜在的捕食者，从而能够快速逃离，远早于我们预想的。或者，蜜蜂能够看到更好地觉察到地标，这有助于导航，进而有利于生存。” 如上所述，研究者将光的作用用膜电位变化表示，这膜电位与电磁场没有发生关联，与光的粒子性及热效应也无关联。只涉及神经元放电概念，其间的数值关系尚不清楚。 从查询的昆虫眼对不同波长的光有不同的响应，但是其机理仍不清楚。例如下面三个问题就说不清楚。 紫外线被不同花器官的结构和色素部分吸收，然后通过光致发光（指物质吸收光子后 重新辐射出光子的过程 ），部分转换成重新发射的可见光。 为什么蜂眼对紫外线极为敏感？ 蜜蜂的 色觉是怎么形成的？ 蜜蜂眼 色觉 文 指出： 蜜蜂的眼睛能分辨光的色泽，与人眼有些相似，主要差别是蜜蜂 对红色不敏感，把红色看成黑色，并对紫外光特别敏感。除此之外，蜜蜂眼睛中的白色是由黄、蓝、紫 3 种颜色（或 2 种补色）混合而成，而不是七色光混合而成。 在 20 世纪 30 年代 ， 是由奥地利著名的动物学家卡尔 · 弗里希 ， 经过试验和观察得出蜜蜂的色觉的结果，弗里希曾因在蜜蜂生物学研究方面的惊人发现而获得 1973 年的诺贝尔奖。他的著作《蜜蜂的生活》一书详细介绍了他研究蜜蜂分辨光色泽的过程和有趣的结果。 昆虫复眼 已 证明可以分辨颜色 。 昆虫对紫外光和光谱上的蓝 - 绿色部分特别敏感 。 一般能感应波长 2573 ～ 3800 A ( 1A ＝ 10 ^ （ － 10 ） 米 ) ， 有些蚁、蝶和萤类昆虫被 波长 长 的 光波 ( 红光 ) 所吸引 。 自然物体反射紫外光是有差别的 ， 虽然人眼看不见 ， 但昆虫眼里却可构成 “ 潜在图案 ” ， 因而在人眼里是单一颜色的花朵由于紫外光的不同反射 ， 给各种昆虫以多彩的视觉信息 , ， 对于昆虫采蜜、取食、求偶和猎物识别等具有重要意义 。 小结与讨论 综上所述，笔者有以下看法：人类对蜜蜂及其眼睛的研究由来已久，主要包括蜂的种类及其进化演变；蜂眼结构及其功能；蜂眼屈光；蜂眼的感光细胞；单眼和复眼的组成及其关联等。存在的问题： 一是屈光部分的解释有问题，视感光细胞如何从水晶体接收到平行光波？ 二是 视杆细胞尺寸与人眼不同，为什么人眼视杆细胞工作在 昏暗 环境，而蜜蜂则相反，工作在明亮区域？ 三是视网膜上有哪些细胞共同完成色感、视感功能？ 四是电磁波信号怎么变成电信号？检波机制怎么完成？ 五是反馈机制怎么实现？ 六是神经纤维怎么控制那么多小眼综合成影像？ 七是蜜蜂有没有意识产生？如何证明？ 八是昆虫蜜蜂的夜视怎么实现的？为什么人眼不行？是蜜蜂眼中有光的二次辐射吗？怎么证明？ 参考文献 蜜蜂眼中的花朵（法国版） , 译／廖红艳 , 《环球科学》 2018 年 1 月号总第 145 期 蜜蜂的眼睛会辨认颜色吗？是怎么辨别的有什么技巧 ， 2015-04-23 10:30:08 http://www.xuzhi.net/d23/1133350.html 孙立斌 , 花和蜜蜂的关系 , 2016-08-29 22:48:25 ​ https://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309404013943235452631sudaref=www.baidu.comdisplay=0retcode=6102 察颜观色的复眼与单眼 http://www.kepu.net.cn/gb/lives/insect/abc/abc301_01.html 惔渁雲杺 ， 花朵吸引蜜蜂的原因 , 本文摘自 39 蜂疗网 . https://zhidao.baidu.com/question/474110916.html 蜜蜂有几只眼睛？ https://zhidao.baidu.com/question/474110916.html ultrafastlaser ， 蜜蜂的 视力究竟有多好 ?— 中国光学期刊网 ， 2017 年 4 月 28 日 。  http://www.osa-opn.org/news/honeybees/ chengduxinjin ， 昆虫的眼睛（单眼与复眼） ， 2015-07-28 http://www.360doc.com/content/15/0728/14/26427570_487942725.shtml 刘红霞，彩万志，“昆虫单眼的结构和功能”，来源：百度文库。 https://wenku.baidu.com/view/c60d1ed7c1c708a1284a446e.html 昆虫的背单眼具体有什么作用？ https://www.zhihu.com/question/62715050/answer/201951086 特斯拉猫 ， 昆虫能看到人类吗？能的话，在虫子的眼睛里，人是什么样的？ 能的话，在虫子的眼镜里，人是什么样的？ 来源：知乎 https://www.zhihu.com/question/24102767 链接： https://www.zhihu.com/question/24102767/answer/26700970 骆萌 ，蜜蜂的生活探寻， http://luomeng123456.blog.hexun.com/94968418_d.html 膜翅目（ Hymenoptera ） http://www.chinabaike.com/article/baike/1001/2008/200805111479257.html https://baike.baidu.com/item/%E8%86%9C%E7%BF%85%E7%9B%AE/1535215?fr=aladdin https://baike.sogou.com/v224156.htm?ch=ch.bk.innerlink ultrafastlaser ， 蜜蜂的视力究竟有多好？ 2017-04-28 17:35  http://www.osa-opn.org/news/honeybees/ 卡尔 · 冯 · 弗里希 ，来源：百度百科词条。 https://baike.baidu.com/item/%E5%8D%A1%E5%B0%94%C2%B7%E5%86%AF%C2%B7%E5%BC%97%E9%87%8C%E5%B8%8C/6616603?fr=aladdin 微距镜头下的昆虫特写 : 眼睛如宝石 ( 高清组图 ) ，来源：国際在线， 2014-08-26 13:38:43 http://news.cri.cn/gb/42071/2014/08/26/7831s4667926.htm

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揭开人眼的神秘面纱（2）

热度 1 dsm9393 2017-5-20 17:28

揭开人眼的神秘面纱 （ 2） Uncover the mystery of the human eye （ 2 ） 都世民（ Du Shimin) 近视眼 是病吗 ？ 《环球科学》 ,2017 年第 3 期刊文：“多晒太阳 预防近视”。作者， 黛安娜·权 (DianaKwon) ， 翻译 侯悠扬。文中指出：近几十年来，随着学习时间的增长，新加坡的近视率逐渐增加，成了一种流行病。在新加坡，已经有 80% 到 90% 的高中新生患上了近视，在中国大陆、中国台湾地区，日本和韩国也是如此，这些国家或地区都有一些共同点，儿童在课桌或电脑前花的时间比长辈多了好几倍。环视全球，近视率在其他发达国家也有上升的趋势。在美国，在 20 世纪 70 年代，近视发生率只有 25% ，而到 2000 年几乎翻了一倍，达到 42% 。在北京小学一年级就有新生是近视，患近視的年龄越来越小。 70 年前，我上小学时，没有看见过小学生戴眼镜 。 20 年前，上海市小学毕业生发展成为近视眼的极少数，但如今，刚入学的 6~7 岁上海儿童的近视患病率已接近 10% ，三、四年级 10 岁左右儿童近视患病率超过 50% 。 值得注意的是， 6~10 岁发生近视的青少年， 18 岁成年前 ， 发展成为高度近视眼 ( 高于 600 度 ) 的风险大大增加。 通常从童年或青春期，近视的现象就会开始出现， —直到 20 岁左右，眼睛发育完成时，才会定型。 如此看来， 近视眼 是流行病！可是发现孩子是 近视 ，就去配一副眼镜，似乎万事大吉，不以为然！医生也很少提醒，媒体很少关注。 对于大多数近视的人，使用隐形眼镜、眼镜或手术，都可以 恢复比较清晰的视力 。但有些情况更严重，被医生归类为 “高度近视”的人的眼睛，会发展到到相当危险的水平，这会增加视网膜脱落、白内障、青光眼的发病几率，甚至可能会导致失明和其他症状。不幸的是，最新研究预测， 高度近视的全球发病率也将迅速增加，从 2000 年的 3% 发展到 2050 年的 10% ，届时会有 9.38 亿人面临失去视力的风险。 中华医学会眼科学分会副主任委员暨眼底病学组组长、上海市眼病防治中心执行主任、上海市第一人民医院眼科主任许迅在接受中国青年报 ·中青在线记者采访时说，相当一部分高度近视在中年以后发展成病理性近视，病理性近视的患病率目前约为人群的 1% 至 2% ，中国至少有 1000 万以上这样的患者，它是成人常见的致盲原因之一。可怕的是，大多数青少年学生的家长对此并不重视。相比于奥数培训班、英语提高班、“小升初”择校，给孩子戴上一副厚厚的眼镜，根本不算事儿。 近视眼传染吗？ 研究人员估计，如果这样的趋势继续下去，到 2050 年，世界几乎一半的人口——多于 40 亿人——都要戴眼镜。这可是惊人的预测数据。 综合分析全球 1 45 项研究后，在 201 6 年，科学家把这一结论发表在了《眼科学》（ Ophthalmology ）杂志上。“这个统计数字真的让人非常担忧。”南非夸祖鲁—纳塔尔（ KwaZulu-Natal ）大学的视觉研究员科温，奈杜（ Kovin Naidoo ）说，“任何影响全球 50% 人口的公共卫生问题都是非常严重的。”如何预防和解决这类问题是十分重要的。 有的人也许会问：近视眼会传染吗？医生会回答不传染。为什么发展如此迅速？这个谜底在哪里？ 近视眼会遗传吗？ 如果父母是近视，那你的孩子会是近视吗？答案是不一定。如果父母一方是近视，另一方不是近视，他们的孩子会是近视吗？答案是不一定。解放前，戴眼镜的都是先生！ 上海市第一人民医院眼科主任 许迅说，除了遗传性近视，每个人一生下来，都是天生的远视眼 ( 正向度数 ) ，过去，人到了成年时，眼睛发育成为正视眼定型，保留轻度远视度数。 许迅强调，东亚人群的近视发病率高，并非出于遗传，一个例证是，在上世纪 60 年代，只有 20% 的中国人患有近视。 长期以来，研究人员认为近视是因为遗传因素导致的，但这不能解释为什么近视的发病率会如此快速地发展到流行病学的水平。以前，人们很明确地认为，是环境因素影响了视力，而其中罪魁祸首是人们花在阅读、写作和屏幕上的时间越来越多。 近视是书读多了吗？ 最近的研究提出不同的观点：明亮的阳光有助于调节正常的眼睛发育，在室内呆得太久 ——无论是学习、玩视频游戏还是做其他事情，都会破坏眼睛的发育过程。新观点的提出为防治近视提供了一个新的思路，与当初提出减轻学业，弱化学业的观点相比，让孩子多在户外活动，可能更简单也更实用。也就是说，要向孩子的家长说明，孩子需要增加户外活动时间，这是十分必要的。 新加坡眼科研究所近视部门的负责人邵星梅（ Seang-Mei Saw ），同时也是流行病学家，她说：“我们认为巨大的代际效应大约发生在 50 年前，那时学校的教学体系和现在不一样，课业也没这么繁重。如果你跟这两代人谈论他们上学时做了什么，你就知道生活方式已经发生了巨大的变化。”一流的大学，顶级大学的名额都非常有限，在激烈的竞争中，高强度的课业是非常普遍的现象。 在上海， 15 岁的学生，每周要花 I4 小时做家庭作业，而在美国只有 6 个小时。近视在知识精英中很常见。教育水平、测试成绩和智商更高的人大都配戴眼镜。这符合一般的印象。在澳大利亚国立大学长期研究近视的研究员伊恩． G. 摩根 （ lan G ， Morgan ）说：“许多证据都表明，上学时间越长越可能近视。”这也意味着，接受教育越多，伏案工作的时间也就越长，从而导致近视率出现不同程度的增长。近视是否取决于户外活动时间，而不是伏案工作的时间！ 中国高达 90% 的大学生是近视。 20~30 岁年轻人中 ， 有 20% 患有高度近视。 2007 年，美国俄亥俄州立大学的研究人员发布了一项研究，这是最早支持 “户外时长理论” 的研究之一。通过调查分析 514 名小学生和家长的数据，研究人员发现，一旦考虑户外活动时长和父母的近视情况，阅读时长的因素，就不是那么重要。在同一时间，凯瑟琳，罗斯（ Kathryn Rose ）率领新加坡和澳大利亚的近视研究人员，也在悉尼大学展开了—场问卷调查活动。比较悉尼和新加坡有中国血统儿童（ 6-7 岁）的近视患病率后，他们发现，虽然悉尼的孩子会花更多的时间阅读和伏案，但近视率只有 3% ，而新加坡为 29% 。两者的区别主要是户外活动的时间上，悉尼学生每周户外活动超过 13 小时，而在新加坡是 3 小时。参与了这项研究的摩根说：“实际上澳大利亚儿童伏案工作的时间更长。 近视成因之谜 近视成因是户外时长理论，还是遗传论？回答这个问题很难！户外活动对眼睛的健康有所帮助。但这是为什么？为了找到相关机制，科学家需要了解眼睛内部的生理过程。为了方便研究，科学家在许多动物（比如鸡、树鼩䶇和猴子）身上 诱发近视 。他们还通过缝合眼睛或用磨砂护目镜暂时防止光线进入动物的眼。没有外部光线输入，动物长大后就会出现严重近视。 还有一种试验方法是，科学家将 透镜 放在动物的眼睛上，使图像在视网膜后聚焦。此时，为了补偿偏焦的距离，使画面变清晰，眼睛就会变长，从而导致近视。 宾夕法尼亚大学的跟科专家理查德，斯通（ RichardStone ）说：“从猴子 视网膜的化学成分 中，可以分辨出哪些猴子是近视的，哪些不是。这个结果很让人震惊。 ” 阿拉巴马大学近视专家托马斯 ·诺顿 ( Thomas Norton) 说：当视网膜检测到模糊图像时，会向眼睛释放化学信号，控制眼睛以多快的速度长到什么样程度。如果你能说服视网膜中的细胞，去除对应的化学刺激，不发送引起眼睛伸长的信号，就可以减缓近视”。诺顿说：“现在，学界公认， 经常在户外活动，能提高孩子接收的光照强度，这会促进视网膜产生和释放多巴胺，抵消让眼睛变长的信号 。 ”在德国图宾根大学，一组眼科研究人员首先发现了令人信服的证据。 2009 年，他们发现暴露在阳光（ 30 000 勒克斯）和非常明亮的人造光（ 15000 勒克斯）下，都能成功防止实验中的动物患上近视。 2010 年，他们发现，向近视小鸡的眼睛注射阻断多巴胺活性的药物（螺环哌啶酮 ），会消减光的保护作用。 科学家还没有确定这个过程涉及的所有化学信号，但多巴胺显然位列其中，这是一种防止眼睛生长的神经递质。眼睛在光的刺激下能够释放多巴胺，这说明是多巴胺导致了光照具有抑制近视的作用。 如果增加多巴胺成分，能治好近视眼吗？ 帕金森病人，服用多巴胺药片，能缓解病情，但不能够彻底治好病。近视眼病人，难道也要服用多巴胺药片吗？这种说法看上去有道理，如果逆向思维，我们增加这些化学物质，能治好近视眼吗？ 2011 年，在豚鼠的研究中，科学家发现， 增加多巴胺活性的药物不一定都能防止近视。 一些研究人员认为，曝光的时机也很重要。就像我们身体中的许多系统（例如体温和激素）都有一定的周期性变化，眼睛中的多巴胺水平也会波动，通常在白天上升，在夜间下降。试验发现， 视细胞的褪黑素也会对眼球的发育产生影响 ，但是模式和多巴胺相反，它会在夜间增加，白天减少。事实上，这些会对眼睛产生影响的节律性活动都表明，身体的昼夜节律也可能与眼睛的健康有关。在新英格兰视光学院 ( NewEngland College of Optometry), 德博拉． L ．尼克拉 (Debora LNickla) 等人就在调查异常的昼夜节律是否会对眼睛的生长产生影响，从而改变近视的情况。 另外，通过对鸡的早期研究，科学家发现，在恒定光照或恒定黑暗下，眼睛都会过度生长。但 尼克拉发现这些研究的结论或许并不准确，因 为实验过程中的昼夜节律被过度更改了。现在，她正在研究，当轻微改变昼夜节律时，眼睛的生长会出现什么不一样的情况。在《实验眼科研究》（ Experimental Eye Re-search ）发表的一项研究中，尼克拉表示，在半夜时用 700 勒克斯的光强照射 2 小时，就足以改变眼睛生长的情况。初 步研究指出，随着孩子们在深夜花大量时间读书、写字或浏览网络，昼夜节律的更改，很有可能对发育中的眼睛造成巨大伤害。 面对近视率爆炸式增长的背景下， 临床研究人员已经开始测试用光预防近视的方法 了。由于需求太过强烈，部分亚洲国家的政府已经开始推动这项干预措施。 2009 年，在中国台湾长庚纪念医院眼科研究员裴长昌的率领下，一个研究组对 57 1 名小学生进行了临床试验，其中一半的孩子可以在一年的研究期中，每天额外获得 80 分钟的户外休息时间。最终结果显示，这组孩子中只有 8% ，在研究过程中出现了近视，而另一组则有 l7% 的学生发展到需要戴眼镜的程度。几乎同一时间，摩根和他的同事也在中国广州进行了类似的试验。他们发现，每三天额外获得 40 分钟强制户外时间的儿童眼睛更健康，比一般儿童患上近视的可能性低了 23% 。 阳光可以保护儿童的眼睛，防止出现近视。但是现在还不清楚，阳光是不是可以缓解已经戴上限镜的孩子的近视程度。总之，近视成因之谜没有揭开！

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“奇闻” 大脑也有下水道

热度 2 dsm9393 2016-5-4 11:04

“奇闻” 大脑也有下水道 都世民 2016-5-1 01:51 ，在“超级大本营”网论坛上有一文： “ 神奇！睡着后我们的器官竟然在做这些事 ”， 　南方医科大学基础医学院神经生物学博士 林嵩 认为： 睡眠期间，大脑会整理白天的信息，并将信息产生的代谢废物清理掉。 美国加州大学伯克利分校的研究人员发现，睡眠差（尤其是非快速动眼期睡眠的中断）及大脑的长时期记忆力减退 ， 都会增加罹患老年痴呆症的风险。 这一段叙述了两个问题： 一是大脑作为一个器官，它有新陈代谢功能，会清理废物，是在睡眠时进行的；二是睡眠不好，会导致脑代谢不正常，这会导致脑疾病。 应当指出的是，这里是从信息角度引出的废物。但没有阐明大脑代谢的运行机制及其它相关问题。例如，没有说明废物是何物；没有说明废物怎么由信息产生；没有说明疾物怎样排出大脑。 大脑也有下水道 《环球科学》杂志 2016 年第 4 期，有一文：“大脑中的排污系统”，作者麦肯 . 内德高（ Maiken Nedergaard ）和史蒂文 .A. 戈德曼（ Steven A Goldman) ，译者马骁骁。 众所周知，人体有新陈代谢，要排除体内废物，例如，尿、屎、汗液、痰、眼屎、耳屎等。从来没听说大脑这一器官也会排污，它也有下水道，这一事实让人惊奇，于今科学家已经探明这是真的！ 大脑的排污系统怎样构成？ 多少年来，科学家一直搞不清楚大脑的细胞会新陈代谢，这神奇的细胞有新生，也有凋亡，这凋亡的细胞怎样被排出脑外，一直是个谜团。 五年前，美国罗切斯特大学医学中心和丹麦哥本哈根大学研究人员对大脑中神经胶质细胞，特别是对星形胶质细胞非常关注。试图弄清楚大脑清除蛋白和其他废物的运行机制。 应当指出：大脑的重量只有 3 磅左右，即 1.36 千克。相当于成人平均体重的 2 ％。让人惊奇的是，大脑这一器官消耗的能量却占人体总消耗能量的 20 ％至 25 ％。在这能量消耗过程中，大脑会产生有毒的垃圾蛋白和其他生物废物。成人每天清除这些废物约 7 克。那么一年内就会产生 3 磅垃圾。似乎一年内大脑要全部更新一次。 专家们发现以下事实： 1. 人体的大部分区域，脑组织所产生的蛋白废物，会由淋巴系统组成的复杂液体运输网进行清理。 2. 载有废物的液体通过这类网络，在细胞之间流动，收集这类废物的液体先在细小管道中运行，然后再汇集到粗大管道中。最终进入血管。 3. 胶质淋巴系统遍布在整个大脑中，脑中的液体会通过这个网络系统将脑中无用蛋白及其他废物带走。如果这些废物不能及时清理，就会逐渐累积并产生毒性。从而导致疾病。 4. 胶质淋巴系统完成这类清理工作，不是在人们工作、学习、活动时，而是在夜间睡眠时完成。 5. 脑脊液是随血液的脉动，从珠网膜下腔区 ( 颅骨和大脑之间 ) 进入动脉周围空间。另外，他们发现血管周围间隙边界相邻的血管内皮细胞上却没有水通道。这使他们想到血管内的液体没有进入大脑，其通道只能是通过血管周围间隙进入到星形胶质细胞，然后才能接触大脑组织，这是问题的关键所在。这就是液体通过胶质淋巴系统流入的过程。 大脑的排污系统怎样发现的？ 很早以前，科学家就已经知道血管周围有间隙，但是没有注意到这间隙的用处。 30 年前，美国马里兰大学的帕特里厦 . 格里迪（ Patricia Grady) 最先描述血管周围间隙内有液体流动。一直未引起关注。直到近几年，科学家才意识到这一问题的重要性。 格里迪曾经在动物狗或猫的脑脊液中注入大蛋白，结果发现注入的这些蛋白出现在血管周围间隙处。他的这一实验当时无法重现，也就没有认识到这一项工作的意义。 近几年，他们从事大脑排污系统的专题研究，就将注意力集中到这一液体流动通道。他们发现这一液体通道是由蛋白 -4 构成。它嵌在星形胶质细胞的终足上。这类水通道数量颇多。其位置朝向血管壁。 另外，他们发现血管周围间隙边界相邻的血管内皮细胞上却没有水通道。这使他们想到血管内的液体没有进入大脑，其通道只能是通过血管周围间隙进入到星形胶质细胞，然后才能接触大脑组织，这是问题的关键所在。 可是大脑的排污到人体下身肾脏必须通过脑脊液。于是推测这些星形胶质细胞是否具有淋巴系统功能。就考虑动脉的搏动可以驱动脑脊液在动脉周围间隙中流动。再通过星形胶质细胞终足进入其内。其后进入大脑组织。然后这脑脊液离开星形胶质细胞，沿着静脉周围间隙流动，将废物带出大脑。一个完整的排污通道清晰可见。 为了验证这一发现，该研究团队对脑脊液进行 化学染色 ，再通过显微技术实际观测活体大脑组织深处变化，成功地直接观测到脑脊液在动脉搏动的驱动下进入动脉周围间隙的过程。从星形胶质细胞进入，再进入大脑组织，然后离开星形胶质细胞，将废物带出大脑全过程。脑脊液先通过大脑中小静脉周围间隙离开大脑，尔后这些小静脉逐渐汇集为大静脉，通向颈部，带出的废物进入正常的淋巴系统，最终进入正常的血液循环系统，其废物由肾脏过滤，肝脏处理掉。 不难看出：大脑真的有下水道！从而找到下水道方可明白大脑的排污运行机制。 结论与讨论 1. 大脑有一个完整的排污系统，研究者命名为“胶质淋巴系统”。这个系统有以下关键词：星形胶质细胞、血管周围间隙有水通道、蛋白 -4 。 2. 大脑的排污系统将血液循环系统关联在一起。也将新陈代谢与大脑关联，而不是人们通常所认识的进食与肠胃器官及消化系统产生的废物形成的排污概念不同。 3. 大脑有新陈代谢功能，神奇的细胞可以一分为二新生，也会凋亡，变成废物。这就与 亞利桑那大學（University　of　Arizona）的研究人員Wolfgang　Fink指出：“從生物學領域入手，如果能夠 阻止細胞死亡或者延長細胞生命，或許可以實現長生不老。 希伯萊大學（Hebrew　University）教授Yuval　Noah　Harari預測，在 今後兩百年間富人將會變成如同神一般的“生化人” 。通過生物技術和基因工程，富人將變成一種新的神明－－擁有對生和死完全掌控的不朽之軀。是背道而驰的。 笔者在思考：为什么有的生物学家喜欢将微观层面发现的一些结果，以假设、推测、预言等形式，发出惊世之言！是科学研究本身规律还是想通过这种方式获得经费、社会关注、获奖等目的呢？ 4. 大脑的排污系统的动力是以动脉驱动，也就是心脏驱动。实际上神奇的细胞也在运动，神经元也在放电，这一切都需要能量，这能量有无中心？还是多种能量分别供电？这些问题不属于生物学家研究范畴，物理学家需要接捧研究。 5. 大脑的排污系统是在睡眠时工作。这一结论告知人们：睡眠占一天 1/3 的时间，人体内还在工作，工作内容改变了。所以睡眠不是浪费光阴。不能很好睡眠，排污系统就不能正常工作，就会导致疾病！

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“牛头对马嘴”的研究 引发的思考

热度 1 dsm9393 2016-4-29 10:16

“牛头对马嘴”的研究 引发的思考 都世民 近日，笔者阅读《环球科学》2016年第4期上，有一文：“小胡子指数揭露性 别 歧视”。 1. 从标题看，有小胡子的医科主任人数比女士多，就反应出性别歧视 吗？ 2.从文章的前面部分阐述近代科学家 中有 怀疑达尔文的 演 化论 的 人 ，引人关注！ 3. 达尔文的进化论以及后来的新达尔文主义，从它产生以来就处于争论之中 。 4. 性别歧视与遗传进化有无关联，要不要研究？例如生男生女由什么因素决定？是自然选择吗？为什么只有这两种？如果是双胞胎或多胞胎，男女比例由什么因素决定？ 5. 近来有人把美国医学界女领导人数与留小胡子的男性领导人数作了比较，此研究发表在英国医学杂表上，此研究被笑称为“牛头对马嘴”的研究。 在本世纪初，对演化论持否定态度的科学家的名单有人喜欢公布。 2003 年，美国教育中心也公布了一则名单， 220 名博士全都支持演化论。他们的名字都叫“史蒂夫”。他们主张公立学校要讲授演化论。 2015 年底，称作“史蒂夫”的人己有 1382 人，其中有诺奖得主史蒂夫 . 朱棣文和史蒂夫 . 温伯格。 达尔文进化论 的 缺陷 1. 达尔文的《物种起源》巨著创立了以“ 自然选择 ”为核心的科学进化论。他不相信进化中会“ 突然爆发 ”。现在科学家没有找到物种起源中有中间型过渡生物。其实生物进化不完全是渐进的。 而是间断平衡论。是基因突变或地理隔离形成。中间型过渡生物是达尔文学说无法解释。 2. 生物的灭亡是逐渐灭亡还是绝灭？达尔文认为是逐渐形成新物种取代老的品种，即 常规绝灭 。另一种是 突变式绝灭 ，如恐龙是突变式、集群式绝灭。 3. 19 世纪居维斯的灾变论与 20 世纪的灾变论是有区别的，差别在于：一是抛弃了物种不变论；二是拙弃了神创论；三是强调外界影响。 4. 是生存竞争还是 协同进化 ？协同进化论认为：一些生物物种的进化是相生相克、相互制约的，相互受益的。这比达尔文的 生存竞争 ，优胜劣汰进化论在反映自然界进化过程方面要全面和准确。 5. 是自然选择还是中性学说？中性学说是指分子进化中的演变。分子进化指生物大分子的演变，这包括核酸分子、蛋白质分子和遗传密码的演变。这是 1968 年日本遗传学家木村资生首先提出的。这一学说不同于达尔文提出的自然选择的论点。 达尔文的进化论是什么？ “在生物学的全面意义上来说，……进化论指的是生命从无生命的物质产生出来的过程， 随后的发展全凭自然。” 达尔文的进化论主张， “一切生命， 或者至少一切别具特色的生命形式， 其实都是经过自然选择、 随机变异而产生的”。 ——《达尔文所遗下的疑团——生物化学挑战进化论》， 美国宾雪法尼亚州利哈伊大学生物化学系副教授迈克尔·贝赫著。 【 2 】。 达尔文的谜团 科学网博主 马中良 近来连发三篇有关达尔文的博文，其中提到： 很多人都知道达尔文自南美回来之后 ， 疾病缠身，以至于后来严重影响他的日常生活。 据达尔文的记载，他的孩子说，达尔文经常胃疼、恶性、失眠等。几乎没有过一天健康人的日子。因此有些人就认为，这是达尔文反对上帝造人的自然法则，受到的天谴。 当时的医生，无法解释或准确诊断，就留下了一个悬案。当时猜测可能是某些寄生虫或纯粹心里的疾病。 马中良 认为 达尔文的进化论思想解放了大家，他的疾病不是上帝的诅咒。 【 4 】 对达尔文进化论的疑点 1. . 早在1871年，即达尔文的进化论刚公布不久，乔圣治·米沃特就对达尔文的进化论提出 如下 疑问 ： 1 ） 自然选择无法对某些研究的适应性结构的初期阶段作出解释； 2） 它不符合不同种群近似的结构共存原则；有理由认为，某些特定的差异有突然发生的可能，而不一定是逐步发生的； 3） 有机形式中有众多现象是自然选择无法解释的 . 。 …… 也就是说，达尔文进化论中确实有回答不了的问题，这与学问的大小无关，与科学的发展也无关，而是所有的人都无法回答。那么是以后的科学家错了，还是达尔文错了呢？ 2. 理论基础和实验依据都不足 ： 美国芝加哥大学生态进化系的杰丽·科恩教授说：“无奈，我们只能说，新达尔文主义的观点几乎没有什么依据，它的 理论基础和实验依据都不足 。” 3. 学术研讨会上的不同声音 ： 1966年 ， 在费城的威斯达学院召开了一次主题是达尔文的进化论的研讨会上 ， 数学家们提出，从数学理论的角度出发，达尔文的进化论是错误的，他们说：“新达尔文进化论中有许多漏洞，这些漏洞用目前生物学家的观点是无法弥补和解释的。” 4. 达尔文学说不能解释的问题： 圣多菲大学的斯图尔特·考夫曼说：“无论创造主义科学家如何抱怨，达尔文和他的进化论与我们总有些距离。我认为它不适用，并不是达尔文本身错了，而是他只抓住了真理的一部分。”他曾写过一本书——《自然法则的起源》，他认为， 生命起源、新陈代谢、发生程序、肌体横剖型线图 都是达尔文理论所无法解释的。 5. 进化论 被边缘化 1） 进化论现在所处的位置很微妙，作为一个哲学观点，几乎任何一位教师都会给他的学生讲到，但作为科学的依据，却很少被写进教科书 . 2） 据有关方面统计，1970年美国约翰·霍普金斯大学生物物理学教授赖宁格曾写过一部生物教科书，此书曾被多次修订再版，但在全书的索引条目中，“进化”标题下的条目只有两个，看来进化的确与生物学关系不大；本书1986年再版时，索引条目增至8000多，“进化”条目仅占了22条。 3） 有人曾对美国20多年来主要大学使用的30部生化方面教科书进行了调查，结果发现， 许多教材完全忽视进化论 ，例如，由费城杰斐逊大学的托马斯·戴维林教授编写的一部生化教科书，曾再版三次，索引条目最多5000条，但没有一条涉及进化论； 4） 牛津出版社出版了一本北卡罗来那州立大学阿姆斯特朗写的教科书，本书也曾再版三次，但哪一章都没有提进化论，甚至在索引中也只字未提。 5） 在美国所有生物进化类杂志中，发表的真正属于结构进化的文章不足1%，在计算机图书索引中，也没有发现历年来对这一问题研究的一本专著。 性别歧视与男女胎儿比例有无关联？ 凯特 . 朗在《环球科学》 2016 年第 4 期上也发表一文“男女胎儿比例为何不是 1 比 1 ？”在美国活产男婴儿占比为 51.3 ％。在过去 7O 年内基本上没有多大变化。这种偏向男性的生育，从受孕就开始了。该文指出：男婴和女婴出生率都是 50 比 5O 。在怀孕期间却发生变化，胎儿存活率先偏向女性，而后又偏向男性。这一结论有两个问题： 1 ）受精卵怎么知道胎儿性别是 1 比 1 ？是自然选择吗？还是基因遗传？是用什么办法判定为 1 比 l 。 2 ）在受孕期间受那些因素导致 1 比 l 的变化？是什么控制的？ 美国清新池研究所（ Fresh Pond Research Institute) 生物学家史蒂文 . 赫克特 . 奥尔扎克 (Steven Hecht Orzack) 及其团队，分析了约 3600 万例生育治疗记录、产前检查、人工流产、人口普查等相关资料，发现几个数据节点。在这些节点上，性别比例会偏离 50 比 50 的均衡，对其产生原因归纳为： 基因和染色体异常造成 。那么在怀孕期间，基因和染色体为什么异常呢？却不清楚。 另外，过去性别歧视的原因，有一种倾向是：传宗接代。希望生男婴好传宗接代。有的手艺人也是传男不传女。这种传统观念对生育有无影响，尚不知晓。 小胡子指数 与 性 别 歧视 的关联 小胡子男人是男人的一种表现形式，这小胡子男人为什么占居美国医科领导者比例那么大？这一特征与遗传进化有无关联呢？文中没有讨论。研究者对医科的学生及医院中领导者男性数量，作了精确观察，问题是这些男性为什么喜欢小胡子模样，这小胡子模样的人为什么受重视？却没有深入研究， 性别歧视是有历史渊源。这与进化有没有关联？有关联的话，这几个因素就形成连结。这几个因素的深度分析需要进一步研究。例如小胡子生长与大脑的关联以及与感官的关联，这些问题的分析就不是统计分析能得出结论的。 对“牛头对马嘴”的研究的讨论 对小胡子指数与性别歧视的研究，笔者拟定以下联想思路： 1. 小胡子是男性特征，为什么男性长胡子，而且有不同形状，由什么决定？为什么女性不长胡子？ 2. 胡子是在脸面皮肤上，皮肤上有毛孔，胡子位置与头发、胸毛不同，为什么会这样？对生物身上的毛的生长及其规律已有研究报告，但胡子生长及其规律是未见研究报道。 3. 生物或人的毛发生长是不同的，为什么会一代又一代延续？细微处也有差异，又是因为什么？是遗传还是进化，如何解释？ 4. 男女性别都源自母体子宫，是受精卵一分为二开始就决定了胎儿性别，还是怀孕期九个月逐渐形成？有人说是基因决定，那么基因又由什么决定呢？ 5. 怪胎有多种，可能有性别，也可能无。这是基因决定的吗？无法这样解释。 6. 不久前，中国科学家发布成果报到，认为未来人类会变成全是女性！为此笔者在光明网发一日志，对这一报道将信将疑。从学习佛学得知，佛世界无女人，只有男人。是莲花中生佛。如果地球上只有女人，怎样产生后代？人会这样灭绝吗？ 7. 去年新闻报道，一位天文学家说：人会变成机器。众所周知，现在是人将机器变成“机器人”，无性别。也不能说这是中性人吧！人如何变成机器？是遗传还是进化？ 8. 去年还有科技报道，有科学家认为：如果能让细胞不凋亡， 200 年后，人类可以长生不老，不会死亡。如果真是这样，地球人会“移民”到别的星球。将来会这样吗？这种看法也是挑战达尔文学说。 9. 如上所述，不难看出小胡子指数与性别有关，性别与遗传进化有关，也与生物学、医学、物理学、化学等多学科有关。这与达尔文学说有关联。 10. 达尔文学说已经有 200 年之久，如今受到挑战并不奇怪。因为这一学说自问世就有争议，他挑战了神学。他与中国佛学也有冲突。例如，《地藏经》指出：其后家内婢生一子，未满三日，而乃言说。稽首悲泣，告于光目，生死业缘，果报自受。吾是汝母，久处暗冥。……这里所说的事在东西方文字中都有记载。这是达尔文学说无法解释的。至于达尔文晚年生病是不是生死业缘，是不是报应？无法考证。 11. 达尔文学说是在宏观层面说事。生物学家是在微纳层面说事。生物学家要推翻达尔文学说必须在同一层面。跨时空说事说服力不强，需要论证。有关人脑有无 GPS 导航系统就是一例。笔者作过一些讨论。因此有人说达尔文学说被推翻不确切。受到挑战是真。科学真理探索必须破除迷信权威，不迷信经典理论。但是又不能不清醒地看到挑战经典理论的艰难，不可预测性。 参考资料 【 1 】 “小胡子指数揭露性 别 歧视” ， 《环球科学》 ， 2016年第4期 。 【 2 】达 尔文进化论五大缺陷，“科学中国人”， 2001 年第 7 期。 【 3 】 凯特 . 朗，“男女胎儿比例为何不是 1 比 1 ？”，《环球科学》 2016 年第 4 期。 【 4 】 马中良 ， 达尔文的疾病 - 达尔文的谜团 ， 科学网 ， 2016-4-21 08:29 。 本文引用地址： http://blog.sciencenet.cn/blog-2757522-971587.html  此文来自科学网马中良博客，

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简评十大科学新闻

热度 1 yangjianjun 2016-1-17 16:35

最新一期《环球科学》发布 2015 年世界十大科学新闻，这本《 Scientific American 》的中文版杂志，可能在选择上更倾向于与中国相关的，或者说在中国更具影响性的。此外，所谓新闻，就是比较吸睛的事件，也不等同于科学进展。不妨转录于此，并略加点评。 NO.1 中国药学家屠呦呦获 2015 年诺贝尔生理或医学奖 评：这是诺奖启动一个世纪以来，在世界上人口最大的国度，在当今科研群体最大的国度，在科研论文产出第二大的国度，产生的第一个自然科学诺奖。是不是也算科学精神提振民族精神的标志性事件？被评为第一科学新闻，应当之无愧。不禁想起 1984 年第 23 届奥运会上，中国射击运动员许海峰成为本届奥运会首枚金牌得主、我国参加奥运会历史上首位冠军得主，实现中国奥运史上金牌“零”的突破。不过，科技事业的发展比之竞技体育事业，挑战性要更大，不确定性也更大。 NO.2 荷兰科学家验证量子力学“超距作用” 评：又证明老爱错了？曾经相遇，便永世纠葛，这真是个奇妙的事情。人脑的神经，有没有超距作用呢？ NO.3 中国科学家编辑人类胚胎基因 评：定制婴儿初露端倪，中国科学家胆儿可够壮的， Protein cell 也够大胆，论文最终还是发了。科学界一片哗然，科学该不该有禁区？ NO.4 美国 NASA 新视野号飞掠冥王星 评：人类的视野不断延伸，看似无所不能，极限在哪里？反观我们的脚底和周侧，纷争不断，战火连天，看来，科学也不是万能的。 NO.5 北大清华抢发论文风波 评：很多人因一场争论才了解磁感应受体。是非之间，科学的残酷竞争可见一斑，又是一地鸡毛。即便争议不断， SB 顶住压力，文章于 12 月 28 日正式刊出。结果是，争议的中心人物，发了文章，丢了饭碗。 究竟是不是抢发？控辩双方各执一词 。局外人看来，似乎是：学术不端难定论，龃龉既生，必须有人买单，为了大格局，牺牲小局部。科 研合作隐忧犹在，学术交流何去何从？确该深思！ NO.6 美国 NASA 证实火星上存在液态水 评：若存在？又能怎样？ NO.7 中美科学家首次发现外尔费米子 评：看来，凝聚态物理与粒子物理，也偶尔会走在一起。新粒子的发现总是那么惊艳，这不又热闹了吧！声索发现权的有三支团队，中科院团队、普林斯顿团队和麻省理工学院团队，背后的优先权之争亦惊心动魄。（ 1 ） 哪家最先提出正确的理论预测 ？中科院团队于 2014 年 12 月 31 日率先在 arXiv 网站上公开预言在 TaAs 、 TaP 、 NbAs 和 NbP 这四种非磁性材料上可以发现“外尔费米子”，普林斯顿团队在 2014 年 11 月 24 日向《自然通讯》杂志提交文章，也是对这类（非磁性）材料进行理论预测。即，中科院团队确实是第一个公开理论预测的，但普林斯顿团队是第一个向学术期刊提交预测的。（ 2 ） 哪家最先得到实验结果 ？实验结果均在 arXiv 网站率先发布， 2 月 11 日，麻省理工团队率先贴出文章， 2 月 12 日，普林斯顿团队贴出文章； 2 月 16 日，中科院团队也贴出文章。可以说，实验结果几乎是同时取得的。（ 3 ） 哪家更受同行支持 ？麻省理工团队、普林斯顿团队分别于 2 月 15 日将自己的文章正式投给《科学》杂志，中科院团队也于 2 月 17 日向《科学》杂志投稿。然而， 7 月 16 日，《科学》在线发表了麻省理工学院团队和普林斯顿团队的研究成果，而中科院团队的论文在 6 月 17 日遭遇拒稿处理。 最后结论， 英国皇家化学协会网站报道中，肯定了中科院团队和普林斯顿团队的工作，即，将首次发现权归功于中科院团队和普林斯顿团队相互独立的研究，而麻省理工团队只能算重要的参与力量。 NO.8 美国 FDA 批准转基因三文鱼上市 评：又是转基因，是不是转基因也有好坏之分？今后要吃生鱼片，应该不会太奢侈了吧？ NO.9 美国科学家首次在大脑中发现淋巴系统 评：这条也被《科学》评为十大年度科学突破，教科书又要改写了。 NO.10 巴黎气候大会达成共识 评：这条是最不像科学新闻的科学新闻。全球平均气温上升 2 摄氏度，将是人类不堪承受之重。 附：《科学》杂志评选的 2015 年十大科学突破 NO.1 基因剪刀—— CRISPR 基因组编辑技术。 CRISPR 全名为“成簇的、规律间隔的短回文重复序列”，是细菌防御病毒入侵的一种机制， 2012 年才被科学家发现并加以利用，成为生物医学史上第一种可高效、精确、程序化地修改细胞基因组包括人类基因组的工具。 NO.2 “新视野”探测器飞达冥王星。 美国“新视野”号探测器于 2006 年 1 月发射升空，长达 9 年多的追逐后，它于美国东部时间 7 月 14 日近距离飞过冥王星，成为首个探测这颗遥远矮行星的人类探测器。 NO.3 　脑内也有淋巴管。 淋巴系统是一个网状的液态系统，能帮助清理人体废弃物并运输免疫细胞。今年，科学家在实验鼠的脑内发现连接免疫系统的淋巴管，颠覆几十年来教科书中“脑内没有淋巴管”的旧观念。 NO.4 　用酵母合成阿片类止痛药。 阿片类药物是止痛效果最好的一种药物，但其唯一来源是罂粟，因此其生产依赖于罂粟种植。美国科学家通过基因工程技术改造酵母，可把糖转化成蒂巴因，后者可用来生产阿片类止痛药。 NO.5 　量子纠缠状态获证实。 这一概念是指空间上分离的两个粒子可互相影响，无论它们之间的距离是多少。测出一个粒子的性质，就可立即判断另一个粒子的性质。爱因斯坦拒绝接受这种“幽灵般的远程效应”，因为这与他提出的没有任何物质的运动速度可超过光速的理论产生冲突。但今年科学家通过实验证实了量子纠缠状态。 NO.6 　地幔柱存在证据被找到。 有关地幔柱是否存在已争论了 40 年，支持者认为地幔柱把地心热量输送到地表，可解释夏威夷火山形成于地壳板块中部的原因。今年，科学家利用改进的地震波成像技术绘制出迄今精度最高的地球内部模拟图，发现了 28 个地幔柱存在的证据。这些地幔柱宽达 800 公里，是此前预测的 3 倍多，因此地核冷却模型可能需要修正。 NO.7 　研制成功埃博拉疫苗。 埃博拉药物与疫苗的研发进展总体令人失望，但由加拿大公共卫生局等机构研发的 VSV － EBOV 埃博拉疫苗三期临床试验结果令人鼓舞，其保护效果介于 75 ％至 100 ％之间。 NO.8 　改善心理学研究。 许多心理学实验结果都无法重复，而今提出的一种解决方法是“预注册”，即在做实验前就公布实验方案，最终无论结果如何都会公布结果与统计分析，从而保证实验的透明性，避免研究人员仅选择有利的那部分数据。 NO.9 　南非发现新古人种化石。 一个国际团队在南非某岩洞深处发掘出 1500 多块骨骼化石，这些化石不同寻常地混合了原始人类和现代人类的特征。科学家将这个新人种命名为“纳莱迪人”，是目前发现的最早人种之一。 NO.10 　确证早期美洲人来自亚洲。 科研人员对一个被称为肯纳威克人的骨骼进行了基因组测序，这一骨骼距今有 8500 年。测序结果表明，早期美洲人从亚洲迁移而来。这一研究可能有助平息有关早期美洲人祖先的争议。

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气候灾变问题很遥远吗？

热度 2 xuxfyuwp 2014-10-12 20:29

　　《环球科学》今年第九期上发表了《怀疑论者》（SKEPTIC）杂志出版人迈克尔·舍默的文章：《气候灾变，是个紧要问题吗？》。从题目上不难判断迈克尔对气候灾变问题的紧迫性是持否定态度的，其基本论点是“许多科学家所谓的‘存亡威胁’，或许只是个次要问题”。 　　在气候灾变问题上的争论一直没有停止过，其涉及范围远超出了气候学界，影响到政治、经济、社会、文化、外交、军事等广泛领域，无论是科学家还是一般民众，都在从不同角度提出或表达各自的观点和疑问，很难完全达成共识。对这样复杂的问题存在争议很正常，也是有益的，对提升人们对气候变化的认识无疑起到了助推作用，且并没有影响到多数科学家形成总体一致的意见。细读迈克尔的文章，他对气候变暖及人类活动的影响似也不持异议，所怀疑的着力点集中在其紧迫性或重要性问题上，也包括影响的不确定性。 　　迈克尔首先描述了一段未来场景：“公元2393年，一位中国历史学家在著作中描述了21世纪的科学家、经济学家和政治学家如何辜负了确凿的科学证据、没有为阻止气候灾变及时采取行动。如此一来的结果便是，世界在2093年经历‘大崩溃’（Great Collapse），西方文明就此终结。”这段有些极端化的文字摘自两位美国科学史学家写的一本书《西方文明的崩溃：来自未来的报道》。 　　对这一预测结果，迈克尔并不认可，认为有很大不确定性，但根据预警原则，从以防万一的角度，又应该采取措施。但具体又该怎样行动呢？这就引出了迈克尔要表达的主要观点：我们手中的资源是有限的，该投向哪里应该有优先秩序，气候灾变问题虽然应该解决，但未必是值得优先安排的。 　　为了证明这一观点，迈克尔引用了另一本书提供的结果。比约恩·洛姆伯格组织发起的“哥本哈根共识中心”于2012年资助了一项由50多位经济学家参与的研究，对人类面临的各类问题进行评估。比约恩的著作《怎样用750亿美元改善世界》中介绍了这一研究成果，所列出的前十项亟待解决的问题依次是：纠正营养不良、治疗疟疾、小儿免疫、学童祛虫、肺结核治疗、增加作物产量、自然灾害早期预警、乙肝免疫、急性心脏病的低成本药物，气候变化问题未能列入其中，利用地质工程方法应对气候变化排在了第12位，但这显然不是气候变化问题的全部。 　　经济学家给出排名的方法和依据是成本收益分析，如将3亿美元用于强化全球基金会的疟疾防治拨款机制，就能“预防30万儿童的死亡”。应对气候灾变问题会涉及哪些方面，投入的成本收益该如何计算，迈克尔没有具体介绍，但由于排在前十位之外，因此得出结论：“无论我们如何处置气候变化，都要认识到，世界上还有许多其他问题。……我们手中的资源是有限的，不应该被任何一种威胁引发的末日恐慌所挟持。” 　　仅就迈克尔的结论而言，似无可非议，凡事都会有轻重缓急，要量入为出，注重成本收益。问题是连迈克尔也认可的因人类活动可能引发的气候灾变这一后果真的是那么遥远吗？或者说即便发生灾难的时间可能尚远，预防的成本较大，早期的防范措施是否就不值得去做。 　　我对经济学家计算的应对气候灾变问题成本收益方法是有疑问的，所涉及的问题会很复杂，得出令人信服的结论有相当难度。但即便是认可目前给出的结果，细致分析一下，也无法得出预防气候灾变问题不够重要的结论。分析任何事物都不应用孤立、静止的方式，要注意其中的关联、渐变与转化等因素。 　　以位居前十问题第二位的治疗疟疾为例，气候变化所引起的灾变后果之一就是流行疾病的增加，其中包括了疟疾这一病种，这种关联应是很确定的。还有位列第六的增加作物产量和位列第七的自然灾害早期预警，都与气候变化直接相关，是每次气候变化评估报告中都会涉及的内容，如果说这些都属于迈克尔所指的“世界上还有许多其他问题”，显然并没有超出应对气候变化的范畴。 　　再退一步，若在位于前十的问题中，确实都与气候灾变无关，是否对于这一事关人类长远可持续发展的事就不值得引起重视呢？或许目前的气候问题真的不会严重影响到我们这一代人，按照迈克尔引用的故事，灾变发生在2093年，可能会更远，但显然这也不意味着我们就不该为地球的未来承担责任。人类活动对气候的影响是一个累积过程，气候灾变的发生是一个渐进过程，当有一天发展到不可逆转的程度时，人类或许将回天无力。我有机会参加过一些有关气候变化问题的国际会议，每当看到科学家们为气候问题执着地探讨、争论，时而吵得不可开交时，确实感到由衷敬佩，这些热心于研究、思考与未来相关的长远问题的人们真正体现出了专家学者的素养、眼界和胸怀，承担着他们应负有的责任。 　　防微杜渐，未雨绸缪，防患未然，有备无患，本不是太复杂的道理，但若在思想方法或判断依据上出现了偏差，有些简单的事反倒不易说清了。迈克尔引用成本收益的观念作为判断投入的取舍，本无可厚非，只是对于收益的选择有些狭隘，过于舍远求近，未考虑远与近的关联，选择的依据也不够准确。较合理的解决方式应是把握好平衡，不忽视眼前的问题，也不放弃长远的影响，更无需将考虑未来可能发生的威胁看作是“对当今判断、选择的劫持”，这样的思虑显然有些极端化了。 2014年10月10日 中国科学报 2014年10月11日 人民日报 （删节版）

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面向未来-----阅读《环球科学》（2013-03-05 ）

xuxfyuwp 2014-7-8 11:19

已进入三月了，今年到的两期《环球科学》一直还放在书桌上未顾上看。今天抽空将第一期浏览了一遍，确有不少内容可圈可点，随手摘录一些并稍作评议。 开篇编者的话取题为“撰写未来”，给出了即喜又悲的前景。由于自然灾害频发，气候变化的不确定性，使人们感受到了未来前景的压力。文中引用了曾任英国皇家科学院院长的马丁.里斯著作中的一句话：“人类成功度过本世纪的概率只有50%”这一警告有相当力度，玛雅人虽然预言了世界末日，但毕竟给了5000多年的期限，这位英国老兄展望100年就如此悲观，确实令人不安，不知在这100年中会闹出多少事，好在还有50%的努力空间，希望还在。可喜的则是人类的科技创新能力，人们可以通过创新改变世界，有不少面临突破的领域，在随后文章中多有体现。 在国际版速览中提到，2012年夏天，日本京都大学数学家望月新一在互联网上发表论文，证明了数论中最重要的难题之一abc猜想。问题是能读懂该论文的教授全世界也没几个，望月新一只好耐心地等待着同行评审，预计需要2～5年时间。科技发展到顶尖领域，确实面临着类似的问题，能看懂、能理解的人很少，或许不少有价值的思想会因此而被埋没。记得著名的美国气象学家洛伦茨先生1963在《大气科学杂志》上发表《确定性非周期流》时，也未受到理解和重视，直到1972年,洛伦茨又发表了《可预测性：巴西一只蝴蝶的翅膀拍动会造成得州的飓风吗？》一文后，“蝴蝶效应”才随着非线性理论的进展逐渐广为人知，回过头再去读63年那篇论文，才理解其闪光的创新价值所在。 《新工业革命上路了吗？》一文，将古老的英国城市曼彻斯特与新工业革命联系在了一起，使人们对这座古老的工业城市有了新的兴致。英国曾引领了第一次工业革命，但如今人们在企业界若再谈起钢铁、煤炭、蒸汽机、纺织机时，肯定会有out了的感觉。经过了百年沉寂之后，曼彻斯特的微型制造试验室已成为引领未来工业变革的试验田。目前有50多个类似的实验室分布在全球17个国家，配备了最新的数字制造工具，包括激光切割机、3D打印机等。受这些开拓者的影响，美国总统奥巴马准备为美国1000所学校配备这样的实验室。这种新的工业变革究竟意味着什么？新工业革命究竟是否上路？通过这样一篇短文，我还无法清晰理解，需要更多的信息。 在我印象中，语音、肢体动作识别技术虽已取得进展，但还没有真正过关，让计算机随意听懂人的讲话尚难做到。这期杂志竟跳过这道坎，开始介绍思维识别了，且有了实际样品。尽管还很初始，但给人们展示了一种新的前景，或许有一天，不同脑电波的变化会被计算机芯片清楚地识别排列出来，并随之应答操作，人们通过意识就可以指挥机器操作。这种技术的实现，肯定也将是利弊参半，既能给人类活动带来诸多便利，也会制造不少麻烦，其影响也会超越技术层面。 对《环球科学》2012年十大科学新闻评选结果中的多数都能认同，如“上帝粒子”的发现，“好奇号”登陆火星，三维打印步入使用阶段等，确实都当知之无愧。唯独对我相对熟悉的“多哈气候大会召开”这条新闻存有疑问，尽管多哈气候大会确实取得了难得的成果，决定2013年起执行时限8年的《京都议定书》第二承诺期，但科学的因素又在其中占有多少份额呢？掺入了过多的利益和政治，还能算是科学新闻吗？ “无需DNA的全新生命”读后令人一惊，科学家竟然创造出了由人造分子构成的全新生命形式。和自然生命一样，它们也能繁殖、进化。连DNA也过时了，合成生物学家创造出了一大堆XNA新分子，具备脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）的所有特征，甚至还有自己独特的特点，可以被用来创造全新的生命形式，不需要DNA就可以存活和进化。史蒂文.本纳教授说：“我们相信，只要敢想，没什么是不可能的。”这话听起来有点耳熟，有些类似的说法在中国也曾流行过。 与气候问题有关的文章至少有三篇，“全球行动应对气候变化”重点谈了近年来在全球范围内频繁发生的极端天气气候事件，从将数百万纽约市民吹回了19世纪的飓风“桑迪”开始，谈到了2000年英国的大洪水，2003年欧洲的热浪，还谈到了1991年造成孟加拉国138000人丧生的热带风暴，上世纪后半期莫桑比克经历的多次洪涝与干旱，该文的主调是如何适应气候变化，包括预警和应对措施，似乎对减缓变化已不再期待了。 “全球变暖引发超级寒冬”这一话题对于一般大众而言或许费解，但在气候学界还是得到相当认同，其理由主要是气候变暖后造成北极冰融化，造成北极地区因吸收大量热量而变暖，气压异常，极涡减弱，寒冷的北极气团难以在极地积聚，从而侵入到中纬度地区，造成北美和欧亚大陆部分地区出现严寒冬季。气候变暖后，自然界是否会存在某种协调反馈机制呢？或许北极冰融化效应中会是其一。 “气候能否预测”一文中有的观点不够准确，如文中谈到预报未来1～6小时的天气动向是比较准确的，但要准确预测未来长时间或很久之后的气候状况，特别是一些极端的情况目前的科技水平还做不到。实际情况是，预报未来1～3天的天气相对有把握，但也很难完全准确，而1～6小时的临近预报，特别是中小尺度的极端强天气，也是现阶段气象预报的难题。总之，气候预测确实很难，许多科学问题没有解决，但近些年来还是取得了进展，对未来可以谨慎乐观。 还有不少有趣的文章，就不一一评述了，办好科普期刊不是件容易的事，《环球科学》已做得很不错。

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读饶毅教授的文章：保持科学的好奇心（2012-09-05 ）

xuxfyuwp 2014-6-18 14:47

《环球科学》杂志第九期“编者的话”题目为“中国难题与美国难题”，内容是关于中国和美国教育中存在的问题。配合这一题目，还发表了几篇相关的封面文章，包括美国《新闻周刊》记者帕特· 温格特（Pat Wingert）撰写的文章“美国科学教育之痛”和中国生命科学饶毅教授写的文章“保持科学的好奇心”。 帕特· 温格特的篇文章主要谈了美国在基础教育上投入偏低，缺少对教师的吸引力，只好让几乎从未受过科学训练的教师执掌教鞭，对学生开展科学教育。认为如此教出的学生很可能在科学素养上存在“天生缺陷”，长此以往，会动摇美国的人才根基。 饶毅教授谈的是中国教育在开发学生创新能力方面存在的缺陷，这或许是更致命的。文章一开始就提到了中国尖端人才的匮乏问题，一方面中国的中小学生似乎是世界第一，经常在各种世界科技大赛和能力测试中获得第一名；另一方面，在前沿科技层面则缺少有创造性的科学家。这一状况，造成中国科学与世界先进水平差距很大。就生命科学而言，中国相对水平低于美国1910年的水平，那一年，摩尔根发表了对果蝇白眼突变分析的论文，遗传学的重要部分在美国被奠定，我们迄今没有这样的成果。瑞士这样的小国有21位自然科学诺贝尔奖获得者，日本也有20位，中国还是零。 回想一下大气科学界的情况，也有些类似，与上个世纪前半段的世界气象基础科学水平相比，很难说有中国的气象学家做出了超越了那个时代的开创性工作，以欧洲的挪威学派和美国的芝加哥学派为代表的气象学家通过对锋面气旋、大气长波、斜压不稳定、数值预报模式原理等基础工作的研究奠定了现代大气科学的基础。 饶毅教授接着谈到，中美小学生本质上没有什么差别，2008年，他曾到北大附小讲了一堂课，五年级的孩子很开心很活跃，问了许多问题：人为什么要有两个眼睛？先有鸡还是先有蛋？老虎厉害不厉害？老虎如何建设和谐社会？婴儿看不见听不到怎么吃得到奶？还争论了单养的动物长大后打架多还是群养的长大后打架多等问题。他们都很会动脑子，大大方方，无拘无束。我们的教育应该避免把知识枯燥、刻板化，不要让学生成为低头背书的人，多发挥他们的天性，保持孩子们的好奇心，让科学的种子不断成长。 饶毅教授认为亚洲各国中小学生普遍考试分数高于美国学生的历史已经持续了很多年，但总体科技素质却无法领先，部分原因是只顾了学知识，而忽视了创造能力的培养。而这一问题经过从小学到大学的教育都不会明显暴露出来，评价体系全都是分数，直到研究生阶段才会反映出来。特别是到国外去读研究生，独立开创能力则明显不足。 我们常探讨中国的高考制度，认为这一指挥棒的负面作用之一是扼杀了学生的创造力，只能以分数为导向。而按饶毅教授的看法，中国学生创造力的减弱从小学教育就开始出现了，十几年漫长的过程潜移默化地使学生渐渐地习惯于被动地接受知识，而缺乏主动思考、提出问题。 只有那些对科学感兴趣的学生，毕业之后才应该继续选择科研道路，这也是饶毅教授在文章中阐述的一个观点。不少学生将步骤变成了目的，上重点学校、出国就算达到了目的，以至于不知自己未来要干什么好。应该设法让学生有更多的接触和体验，使他们自己判断是不是喜欢科学，要不要做科学，做什么科学。 另一方面，要培养学生探索创新的能力，要教经典的实验，而不是结论。让学生知道科学不仅仅是一个结论，还有思想过程。科学的吸引力在于未知性，而不是给学生一个答案。真正的科学研究，多数是失败的，所以实验不能全是基础性的，还要有探索性、不确定、对智力有挑战的。 缺少对经典实验的重复和理解，不注重科学思想的原始产生过程，不宽容失败，难以接受不确定性，在中国的学校里是普遍存在的，这些问题或许从思维方式上对学生的影响更长远。饶毅通过对中西方教育的对比，或许体会更深一些。 培养创造性人才要注意发现特色，靠总分选拔人就很难将有偏科的人才选拔出，还有些人很有勇气，组织能力强，靠分数也是体现不出的。没有一个人是样样杰出的，杰出都是表现在某些方面或某一方面。 要注意保护争议，越超前的工作争议会越大。但在中国传统文化里都希望少有争议，而争议越小进步就越小，争议是进步必然要伴随的一件事情。科学上一定要允许、支持争议，但一定以坚持理性作为保证，否则就会把事做错、做歪、做错。 显而易见，当流行的、公认的、权威的理论或认识受到挑战时，又如何不引起争论呢？若争论总是受到压制，我们就只能选择因循守旧了。教授指出的这一问题在现实中不难发现，但若想解决则会面临较大挑战。 饶毅教授最后谈到，我不要求学生刻苦，如果他们有兴趣，他们会追随自己的兴趣。如果没有，要求他们做自己不喜欢的事情没有意义。 我不完全认同教授这一观点，若学生能对某一领域有浓厚的兴趣，当然是最理想的，但理想的事往往与现实存在差距，多数学生很难在初始时就能凭兴趣对研究方向做出准确的选择。作为一个好的导师，应把引导学生对某些问题的理解并激发出兴趣作为自己的责任，若经过努力做不到，则另当别论。 这是一篇谈培养创造性科技人才的文章，但其中的道理应不仅限于科学界，各类人才的成长，不论从事什么工作，评价体系、探索过程、创造力、兴趣、特色、保护争议、理性都是应该普遍关注的问题，否则，人无法健康发展，社会也就失去活力。

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我为《环球科学》审校的译文定稿了

热度 1 zuojun 2013-7-22 17:13

预 告 的标题是 水墙阻止油污扩散 我不觉得这个标题很好，但也没反对，因为它并没错。 新的标题，好像能吸引眼球。但是，不太准确。11点多了，明天再说。 There is no need crying over spilled milk, is there? 2013 年 08 期目录 时间 :2013-07-23 15:12 来源 : 环球科学（ huanqiukexue.com ） 68 谁保护了墨西哥湾 撰文 达纳 · 麦肯齐（ Dana Mackenzie ） 在 2010 年 “ 深水地平线 ” 漏油事故中，墨西哥湾比人们预想的要幸运得多：在整个原油泄漏期内，这里被一道无形的屏障保护着，它控制了原油的漂 移方向，让墨西哥湾沿岸幸免于难。这道屏障是什么？它是怎样形成的？对于漏油以及其他海洋污染事件，这些问题的答案将有着重要意义。 http://www.huanqiukexue.com/html/benqimulu/2013/0723/23281.html

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《环球科学》杂志：科普文章目录

热度 4 yanjx45 2013-2-14 22:27

（点击文章题目可链接到原文） 环球科学： 子隨母姓，女隨父姓 　 生命的壮阔 　 2013-2-5 狂犬病可以治愈吗 分类： 生命的壮阔 日期： 2012-05-17 “ 健康犬” 会传播狂犬病毒吗 分类： 生命的壮阔 日期： 2012-05-17 与詹纳比肩的当代英雄 分类： 生命的壮阔 日期： 2012-05-17 争议：人造流感病毒研究是否应发表？ 分类： 前沿医学 日期： 2012-02-21 禽流感对人的致死率可能被严重高估 分类： 前沿医学 日期： 2012-01-13 人造禽流感病毒可怕吗？ 分类： 热点 日期： 2011-12-16 《环球科学》： “ 骗人 ” 的病毒 《环球科学》： 医生手记 : 治愈狂犬病 认清狂犬病 　　 ( 《环球科学》　 2007 年第 5 期 ) 《环球科学》： 中国何时能消灭狂犬病？ 《环球科学》： 基因组时代的科赫法则 《环球科学》： 总统遇刺与医学进步 《环球科学》： 疫苗安全争议 《环球科学》： 疫苗的春天 《环球科学》：“ 被流行” 的“ 甲流” ？ 《环球科学》：1918 年的悲剧不会重演！ 国产“ 甲流” 疫苗有缺憾 主管部门正努力弥补 　 分类： 前沿医学 日期： 2009-12-10 我国的“ 甲流” 死亡病例统计要转变观念 　 分类： 前沿医学 日期： 2009-11-20 《环球科学》： 流感的危害和疫苗的价值 WHO 专家：三类人容易发展为“ 甲流” 重症病例 分类： 前沿医学 日期： 2009-11-06 甲型流感警戒级别该不该提升至第六级？ 分类： 观察 日期： 2009-06-14 美国疾控中心：甲型H1N1 流感致死率低于流感平均值 分类： 前沿医学 日期： 2009-05-24 WHO ：甲型H1N1 流感的严重性与1957 年亚洲流感相当 分类： 观察 日期： 2009-05-24 《环球科学》： 甲型流感病毒的“ 家谱” 美国科学院院士帕雷斯：甲型H1N1 流感的危害不 会特别大 分类： 观察 日期： 2009-05-04 严家新 ：遗传学不承认“ 孔子后裔” 分类： 观察 日期： 2009-04-09 12:17:56 孔子家谱应包括奥巴马 分类： 观察 日期： 2009-04-09

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子随母姓，女随父姓

热度 38 yanjx45 2013-2-5 15:19

世界著名科普杂志《 Scientific Americans ( 科学美国人 ) 》的中文版《 环球科学 》 2013 年第 2 期“ Life's Grandeu r( 生命的壮阔 ) ”专栏发表了本博主的这篇科普文章，现全文转载如下 : 子随母姓，女随父姓 儿子 从 母亲 比从 父亲 继承的遗传物质更多；而与 儿子 相比， 女儿 继承 父亲 的遗传物质更多。 撰文 严家新 子女的姓氏随父还是随母，其实可以自由选择。但在当代中国，“ 重男轻女、传宗接代 ”的传统观念仍然相当流行，绝大多数子女都是随父姓，女性通常不能进入“家谱”，女性在很大程度上被剥夺了继承和传递姓氏的权利。 按遗传学观点，每个人的生命都是从父母的精子和卵子相结合开始的，每个人都从父母双方各获得大约一半的遗传物质。所以从遗传学的角度看， 子女随母姓还是随父姓都是合理的。 绝大多数子女随父姓而不随母姓至少是不公平的 。 在子女都随父姓的“风俗”下，似乎只有生男孩才能传宗接代，只生女儿则常被误认为是“绝后”。这些错误观念的流行导致相当一部分人生活得不快乐，甚至引发这样那样的社会悲剧。其最明显的一个恶果就是歧视、虐待、买卖甚至杀害女婴，致使中国男女比例严重失调，并由此进一步引发一系列社会问题。 子女到底应该跟誰姓？ 从遗传学的观点出发，科学家曾提出过改进姓氏传递规则的建议。 2008 年，复旦大学的遗传学教授 卢大儒 提出了一种男女平等的姓氏传递规则： 子随父姓，女随母姓 。卢大儒认为，让人们接受女儿也可以“传宗接代”的理念，既有科学性又体现公平，有利于淡化“重男轻女”的世俗观念。 按“子随父姓，女随母姓”的传递规则执行后，我们很容易分别从父系、母系追溯家族的历史 。人类的性别是由第 23 对染色体 ( 性染色体 ) 决定的，男性的性染色体包括一个 X 和一个 Y 染色体 ( 女性为 2 个 X 染色体 ) 。男孩总是从父亲那里继承 Y 染色体，这是他从父系祖先所能获得的唯一不变的遗传物质。 子随父姓 ，姓氏与 Y 染色体可建立密切的对应关系，可根据姓氏 ( 即 Y 染色体 ) 来追踪家族甚至整个人类沿父系的起源和进化史。 　　　与父亲相比，母亲还额外将环状的 线粒体 DNA ( 含 16,569 个碱基对 ) 传递给下一代。线粒体 DNA 从母亲传给儿子只能传一代 ( 儿子再不能往下传 ) 。线粒体 DNA 却能够通过母系一直传播下去。 女随母姓 ，这些女性继承者和母系祖先都拥有共同的线粒体 DNA 。 　　 按“ 子随父姓，女随母姓 ”的传递规则，同一姓氏的男性都拥有相同的 Y 染色体，而同一姓氏的女性则都拥有相同的线粒体 DNA 。 每个人根据自己父亲和母亲的姓氏，可分别追溯自己父系和母系的族谱。　　　　 对这一提议，有一种批评的声音是：“某个家庭生了女儿可能本来就不高兴，结果女儿还要姓外姓，男方全家可能会更不高兴，会更想生儿子”。 还有一种提议是 “ 子随母姓，女随父姓 。 ” 为什么应当“子随母姓”？ 更严格地分析，儿子从母亲比从父亲那里继承的遗传物质更多。 儿子的一对性染色体中，较长的 X 染色体来自母亲，较短的 Y 来自父亲。人类 Y 染色体的长度只有 X 染色体的 1/3 ，而且正逐渐退化，携带的遗传信息越来越少，现在仅剩下不到 100 个基因，只 编码 20 多种 蛋白质 。而 X 染色体编码超过 1,000 个基因 ( 是 Y 的 10 倍以上 ) 。此外，儿子还从母亲那里额外获得一个环状的线粒体 DNA( 含 37 个基因，可用来制造 13 种蛋白质 ) 。人类基因组的基因总数为 2 万多个，可见 儿子从母亲那里传承的基因要比从父亲多 4% 以上 ，因此儿子更应该随母姓。 为什么应当“女随父姓”？ 因与儿子相比，女儿继承父亲的遗传物质更多，比儿子更有资格随父姓。 女儿的一对性染色体为两个 X ，分别来自父亲和母亲。女儿从父亲得到一个 X 染色体，而儿子相应地从父亲得到的是一个 Y 染色体。因此 与儿子从父亲继承的基因相比，女儿从父亲那里传承的基因要多 4% 以上。 从这个意义上说，如果 “传宗接代”的目的是想更多地传递基因，那女儿就比儿子更有资格继承父亲的姓氏，即整个社会其实更应该“重女轻男”。 在现实中，我们可以发现，大多数男孩在相貌、体型、性格等方面与母亲更相似，而大多数女孩则更接近父亲。子女在潜意识心理中往往也更依恋双亲中的异性。如果规定必须“子随母姓，女随父姓” ，有可能导致“重女轻男”社会风气的形成，就有可能扭转“重男轻女”的传统观念。 以上两项建议其实都是 权宜之计 。从根本上来讲， 我们整个社会应当淡化姓氏的观念 。 人类个体通过有性生殖将基因融合到人类群体中，个人与群体的基因永远在不断交流，密不可分。个人与群体之间的关系，就像一滴水与一条河流之间的关系：在任意时刻从这条河流中取出任意一滴水，誰能说清它是来自上游的哪些水滴？将来它又会分散到下游的哪些水滴之中？我们每个人其实都继承着几乎所有姓氏的血统。在历史的长河中，要用姓氏来标记某些水滴，价值确实有限。 在全球化时代，人类基因大融合的速度和规模与日俱增，人们心目中姓氏的概念也不可避免地会越来越淡化。

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流感的危害和疫苗的价值

热度 14 yanjx45 2012-11-27 09:05

冬季是北半球流感流行的季节。人们对流感的危害常常认识不足甚至完全忽视。现将 3 年前“甲流”流行期间本博主发表的一篇科普短文再次发布，希望能有更多的人走出对流感危害性的认识误区。 流感的危害和疫苗的价值 原载：《环球科学》 ( 《 Scientific American 》的中文版 )2009 年第 8 期 对于 1918 年那样的大流感，人们常常会谈虎色变。季节性流感几乎年年发生，人们却习以为常，常忽视它的危害。事实上，据 WHO （世界卫生组织）估计， 即使是季节性流感，平均每年也可使全球 5% ～ 15% 的人发病，造成 300 万～ 500 万重症病例，导致 30 万～ 50 万人死亡。 关于流感的致死率，目前在中国民间广泛存在 一个认识误区： 中国人对流感有免疫力，通常不会死于流感，而欧美人却比较怕流感，每年都有数以万计的欧美人死于流感。 官方发布的统计数据似乎也支持这种说法。美国专业杂志发布的数据表明，从 1979 年到 2001 年， 美国平均每年有 4.14 万人死于流感 （近几年由于流感疫苗的普遍使用，死亡率下降）。而在中国，据卫生部网站公布的正式数据（全国法定报告传染病发病、死亡统计表）， 2007 年我国流感死亡人数为两人， 2008 年为 3 人。今年 3 月－ 6 月，每月报告流感死亡人数均为 0 。这等于在印证民间的传说：在中国极少有人死于流感。 事实果真如此吗？卫生部公布的统计结果在理论上站得住脚吗？ 目前尚无证据能证明不同种族的人群对流感的易感性不同。 现在很多中国人移居欧美，我通过移居欧美的亲友获知， 中国人似乎比欧美人更容易患流感 ，至少中国人在这方面并无明显优势。 美国学者计算流感死亡率的数学模型有很多种，但基本上都应用了 “超量死亡率” 的概念。 这种定义或基本概念方面的差别，可能是中国卫生部的流感死亡率统计不能与国际“接轨”的主要原因。 流感病毒往往会严重影响原本患有其它疾病的患者的健康，甚至导致他们死亡。 这些严重的慢性病患者如果不遇上流感流行，本来可能继续生活许多年，但遇上流感，其中相当一部分人都可能患上流感并死亡。对于他们的直接死因，医生可能仍报告为心血管病、高血压等，但 真正死因（决定性的死因）其实应定为流感。 在每周 / 每月 / 每年的死亡人数统计曲线上，如果突然出现一个明显增高的死亡高峰，而且在时间上与流感流行相吻合（可合理推延 1 － 2 周），则通过与历年相应资料的比较，超出正常死亡人数的“超量死亡”都可认为是流感所致。 在美国，死亡报告系统比较完善，根据这些资料推算出的流感相关死亡率是客观和符合实际的。而在包括中国在内的发展中国家，目前尚不存在相关的死亡报告和评估系统。于 2008 年 11 月， WHO 西太平洋办事处颁布了一个指导文件（《 A Practical Guide for 　 Designing and Conducting 　 Influenza Disease Burden Studies 》），鼓励发展中国家逐步开展这方面的工作。　 美国多年来对流感死亡率的评估，对中国和世界都有重要参考价值。美国共有 3 亿人，平均每年有 4.14 万人死于流感。据此推算，中国 13 亿多人，全球 68 亿人，每年平均相应死亡人数应分别是 18 万人和 100 万人。 当前正在流行的甲型 H1N1 流感病毒的毒力，是否会由目前的相对温和变得更为致命呢？ 科学家们在研究了该病毒的基因结构后，认为依据达尔文进化理论，没有明显的选择压力使该病毒发生毒力增强的变异。 美国科学院佩雷斯（ Palese ）院士曾参与重建 1918 年流感病毒的工作，对该病毒的致病性有最充分的了解。他认为， 该毒株“是千年或万年一遇的事件，这样的大流感不会经常发生”。 目前流行的猪流感病毒缺少几种能增强致死性的基因。 高致病性的大流行毒株本身不大可能产生，即使产生了也不可能造成特别大的危害。其实 1918 年流感的主要死因是继发的细菌感染，现在我们已有有效的药物、疫苗以及呼吸机等现代急救系统 , 可显著降低由继发感染引发的死亡率。 1918 年那样严重的流感大流行不可能再现， 也是由现代社会政治、经济、科技的全面进步所决定的。 WHO 指出， “接种流感疫苗是最有效的预防措施” 。在 欧美各国，最近几年流感疫苗的推广对降低各种病因导致的死亡率都取得了良好效果，挽救了大量生命。 流感疫苗在不同类型人群中预防死亡的有效率在 20% ～ 80% 之间变化。假定中国每年流感相对死亡率与美国相当，即每年有 18 万人死于流感，而流感疫苗预防死亡的有效率以 60% 计，则 全面接种流感疫苗每年在中国平均可挽救 10 万多人的生命 ， 同时可让更多的人避免患流感。 我国目前疫苗市场销售额最大的是流感疫苗。 但中国流感疫苗的总体接种率尚不足 1% ，老年人群的接种率仅为 0.3% ，距离 WHO 希望达到的老年人 50% 的接种率相差甚远。中国卫生部目前的流感死亡率报告完全未能客观反映季节性流感每年造成大量死亡的事实，这显然不利于促进流感疫苗的大规模推广应用。 我国在流感的流行病学监测、报告系统方面，应当借鉴欧美发达国家的经验，按 WHO 的相关指导文件的要求，作根本性的改进 。 对于流感疫苗的生产厂家，应当充分利用当前大好形势，大力增强相关的研发和生产能力。即使以后事实证明没有必要生产甲型 H1N1 流感疫苗，为此准备的生产线及相关软硬件以后仍可直接用于生产季节性流感疫苗―― 季节性流感疫苗的市场更大、更持久。

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基因组学泡沫

热度 5 xie44025 2012-10-14 22:35

本文曾在2011年《环球科学》10月号发表 基因组学泡沫 谢蜀生 2000 年 6 月 26 日， 在白宮东大厅 克林顿总统以他惯常的夸张语气说：“我们祝贺第一个人类基因组草图的完成……这个影响深远的新知识，使人类治愈疾病的能力站在了一个新的起点上。基因组科学将给我们，甚至我们后代的生活带来实质性改变。它将给人类的大多数疾病的诊断、预防和治疗带来革命性的变化”。 2001 年 2 月，《自然》和《科学》杂志 几乎 同时发表了人类基因组草图。 主持参加 人类基因组计划（ HGP ）的科学家纷纷在各种权威科学杂志和公共媒体上发表文章，为这种乐观气氛推波助灁。他们宣告，一个以“个性化 医疗 ”为特点的“基因组医学”时代己经到来。 10 年过去了，人们并沒有感到临床医学在疾病预防、诊断和治疗上有什么明显变化，“个性化医疗”更像是一个空气中的幻影。但这 10 年中，基因组学的研究范围大大扩张了。各种花费巨大的“组学”（如蛋白质组学、肿瘤基因组学）纷纷出现，占用了大量科学资源。据估计，目前全球投入这类研究的经费每年高达 30 亿美元。近几年，科学界和公众对这种巨额投入与实际效果之间的巨大反差，纷纷提出责疑。 2010 年，《自然》和《新英格兰医学杂志》发表了科林斯（ Francis Collins ）、文特尔（ J.Craig Venter ）、温伯格（ Robert Weinberg ）、瓦尔姆斯（ Halold Varmus ）等科学家的文章，对过去 10 年基因组学研究的成绩和问题进行了评论。今年是 HGP 启动 20 周年，《科学》杂志则在今年二月份连续 4 期发表了若干有关基因组学的文章。该杂志主编阿尔伯茨（ Bruce Alberts ）还专门为此写了《基因组学的经验与教训》一文，认为“从人类基因组计划中得出的经验和教训，将为其他具有挑战性的 “大科学” 研究计划提供有益的帮助”。基因组学作为迄今为止规模最大（并仍在继续扩大）、花费最多的生物医学研究项目所引起的争议，已成为当前科学界的重要话题。 毫无疑问，近 l0 年来基因组学取得了许多重要进展，测序技术的进步大大地扩大了基因组学的研究范围和深度。但在目前测序所得的海量数据中，只有很少一部分能促进我们对健康与疾病的认识，大部份数据的意义都不明确。 2010 年，柯林斯在《自然》杂志发表的文章《革命来到了吗？》承认，目前基因组学所取得的成果，“在临床医学上的贡献至今还乏善可陈……还没有直接地对大多数人的健康关怀产生什么影响”。虽然“全基因组关联分析研究揭示，心脏病、糖尿病、癌症和自身免疫病患者的基因组中‘共同变异’令人吃惊地多”，但这些变异对提示疾病风险并沒有实际意义。用瓦尔姆斯的话来说：“目前医生还不会用全基因组测序的方法来诊断和预测疾病风险。这倒不是因为费用问题，而是因为测序所得的结果无法解释”。 对基因组学研究的不滿还来自它占用的研究经费太多，导致那些规模较小、创新性很强的小项目经费 紧张 。著名癌症生物学家温伯格指出，一个大项目会挤掉 20 ～ 30 个创新性很强的小项目，这是一场豪赌。半个世纪以来，小项目在不断推进了癌症生物学研究， 这是有目共睹的。 而肿瘤基因组学研究虽然耗资巨大，但却收效甚微。今年 2 月 l8 日，著名遗传医学家伊文斯等人在《科学》杂志发表《刺破基因组学的泡沫》一文，指出目前的基因组学研究目标无序，可应用成果很少，而且基因组科学家寻求巨额资助时，还鼓吹泡沫，不断给出许多医学承诺。实际上，疾病产生的原因很复杂，有的不仅与基因相关。比如，心脑血菅病、糖尿病、自身免疫病甚至癌症等常见慢性病，在很大程度上都是生话方式病，基因组学研究的疾病风险预测对降低这些疾病的发生率的实际效果有限。 科学史和科学社会学家贾德森（ Horace F. Jadson ）一针见血地指出：从一开始，美国国会就被科学家鼓吹的泡沫迷惑了。当时，科学家承诺， HGP 将在 2003 年完成，那时会在疾病机理和治疗上取得重大进展。但基因组计划至少还要延长到 2053 年，因为测序完成仅仅是开始。科学家说，“除非基因被定位、功能被确定、控制基因的因素被阐明、运作方式被解释，否则 HGP 不算完成”。于是“后基因组时代”来临了，各种与基因组学相关的研究被大量提出来，这些研究都耗资巨大，但必需去做。科学家说，如果不做， HGP 已经完成的那些工作只是一堆意义不明的数据。这时，政策制定者除了照章买单，已沒有退路了。 现在，基因组科学家一致认为，基因组学的研究成果要转化成 医学上的 实际应用至少需要几十年时间。为达到这样一个目标，他们提出许多不同的方案。大科学本身就是一个 复杂的系统工程 ，具有明显的不可预测性。在我看来，基因组科学的出现也许就是还原论生物医学终结的开始。要解决“复杂疾病”的问题，决不是还原论所能完成的。从这个意义上讲，基因组学将会被证明是生物医学史上的一个 重要的 里程碑。

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[转载]眼睛泄露你的心灵

crossludo 2012-10-1 14:25

眼睛泄露你的心灵 　　我们的眼睛一直都在动，即便处于注视状态——如盯着某人的鼻子、眺望海天交界处的帆船时，也是如此。直到最近，眼动才逐渐受到研究人员的重视。 当你阅读一行文字时，眼睛从左到右迅速扫过，每个字依次成为视线的焦点；当你盯着某人的脸，眼睛同样“不安分”，视线四处飘移：左眼、右眼、鼻子、嘴……回想一下，你会发现，这样的情形经常发生，无论是在浏览文章、打量别人，还是在欣赏美丽的景色时。 这种随意的眼运动叫做眼跳（saccades），只是眼部肌肉日常工作的一小部分。实际上，我们的眼睛一直都在动，即便处于注视状态——如盯着某人的鼻子、眺望海天交界处的帆船时，也是如此。在清醒状态下，我们有80%的时间都在盯着这样那样的东西看，但不管看什么，眼睛总以我们无法察觉的幅度跳动。这种跳动对视觉的产生非常必要，如果让眼球在注视时保持绝对静止，你很快就会发现，眼中的静态景象完全消失了。 直到最近，这些“注视眼动”（fixational eye movement）才逐渐受到研究人员的重视。50年来，科学家一直在讨论一个问题：幅度最大的一种注视眼动——微眼跳（microsaccades）到底有何作用？一些科学家认为，微眼跳不仅没有任何益处，反而有损视力，因为眼睛不断地跳动会使视线模糊。不过在美国菲尼克斯市巴罗神经学研究所，本文作者马丁内斯－康德教授所在实验室的最新研究却表明，当一个人注视静态景象时，必须依赖这些微妙的眼动过程，才能产生相应的 视觉感知 。 微眼跳 还是一个“跳板”，神经科学家借此可以了解 大脑利用视觉产生意识知觉 的方式。过去几年，我们和其他同行找到了与微眼跳有关的神经活动模式，这使我们不得不相信，人类的绝大部分视觉感知，都是在微眼跳的作用下产生的。而且，这种细微动作的运动方向不是随机的，而是指向人们真正关注的地方，即便眼睛正盯着其他地方——眼睛真正成为了我们思维的窗户，把隐藏在内心深处的想法和意愿流露出来。 跳动着的注视 图注（从左向右）： 特罗克勒实验：1804年，瑞士哲学家特罗克勒发现，有意识地专注于某物时，该物体周围的静止图像会从视野中消失。盯着中央的红点，同时注意红点外周的蓝色圆圈，蓝圈很快会从视野中消失掉。眼睛移动一下，它又会重新出现。 观察眼运动：这是一个能够“看到”注视眼动的实验。注视中央黑点一分钟左右，然后看相邻黑方框中的白点。你可以看到，白色交叉线上的黑色残留影像在不停移动，这就是注视眼动产生的效果。 错觉运动：眼睛在上图中随意移动，你会看到3个“滚筒”似乎在旋转。但只要一直盯住图中央的某个蓝点，旋转就会慢下来，甚至停止。因为固定双眼能够终止错觉旋转，本文作者推测，注视眼动可能在错觉生成中发挥一定作用，虽然具体机制还不清楚。 即便你专注地看着某个物体，眼睛也从未停止跳动，只是你没有察觉到，因为这种微小的眼运动，对视觉功能有着非常关键的作用。 100多年前，科学家们就发现了“眼睛会不停地动”的秘密。1860年，德国物理学家、医生赫尔曼·冯赫尔姆霍茨（Hermann- von Helmholtz）指出，让一个人的双眼保持静止是非常困难的，他还认为“跳动着的注视”能防止视网膜疲劳。 人的眼睛为什么要不停地动？从动物身上可以看出一些端倪。由于及时察觉环境变化有利于生存，动物的神经系统进化出了监测环境变化的能力。视野里出现某种运动变化，往往意味着捕食者正在靠近，或猎物正在逃离，这些变化促使视觉细胞以电脉冲的形式及时作出反应。而不动的物体通常不构成威胁，动物的大脑和视觉系统也就没有进化出相应的监测机制。青蛙就是一个极端的例子：一只苍蝇停在墙壁上，青蛙是看不见的，而一旦苍蝇飞起来，它立即就能发现，并用舌头抓住它。 冯赫尔姆霍茨猜想，青蛙看不到静止的物体，是因为静止的物体不能刺激神经，导致了神经适应——视觉神经细胞逐渐降低电脉冲输出量，直至停止反应。神经适应可以节省能量，但限制了感知能力。虽然人类也有这样的神经适应过程，但和青蛙不同，我们能清楚地看见静止物体。奥妙就在于，人的眼睛能自己制造运动。注视眼动使整个视觉景象相对视网膜移动，以此刺激视觉细胞，使它始终处于兴奋状态，防止神经适应。这样一来，静止物体就不会从视野中消失了。 相反，注视眼动减弱，视野中的影像就会慢慢消失。早在1804年，瑞士哲学家伊格纳茨·保罗·维塔尔·特罗克勒（Ignaz Paul Vital Troxler）就报告说，有意识地专注于某一事物，视野周边的静止图像会逐渐消失（见左页下图）。其实，这种现象每天都在发生，专注于某一事物会使注视眼动的频率或幅度暂时降低，注视焦点之外的事物的视觉效果也会受到影响。因此眼运动的频率和幅度稍有下降，我们的视觉能力就会被削弱。但是，人们往往意识不到这一点，因为人们的注意力都集中在“眼前”的事物上，看不见的东西自然无法引起注意。 要使眼运动完全停止，只能在实验室实现了。20世纪50年代初，一些研究团队做到了这一点。他们先把一台微型幻灯机安装在隐形眼镜上，再利用抽吸装置，将隐形眼镜附在眼睛上。于是，受试者透过眼镜看到的，就是幻灯机镜头投射出来的影像，而镜头会随着眼球的运动而运动。利用这种视网膜稳定技术，图像与眼睛保持相对静止，结果导致视觉神经细胞产生适应性，影像从视野中消失。如今，科学家改进了这一方法：先用摄像机对准眼睛，监测眼运动情况，然后将眼球位置数据传送给一个投影系统，根据这些数据改变投影位置，使图像与眼睛保持同步运动。 20世纪50年代末，科学家已经能将微眼跳的作用“分离”出来：在抵消了所有的眼运动（包括规模较大的眼跳）之后，他们人为地为眼睛增加了一些类似于微眼跳的运动，结果发现视觉感知恢复了。然而，另一些小组的研究结果却相反：在同样的条件下，加上微眼跳之后，没有产生任何效果。当时的视网膜稳定技术都不够完美——比如附在眼睛上的隐形眼镜可能滑落，仍然有微弱的眼运动在发挥作用。于是，没人说得清楚，试验结果到底是由微弱的眼运动导致的，还是由“人工”微眼跳带来的 微眼跳与视觉无关？ 科学家一直不敢肯定微眼跳与视觉的关系，而且从某些视觉现象看，微眼跳的确对视觉功能没什么贡献。然而本文作者得出的结论却截然不同。 几乎在同一时期，科学家还发现了另外两种形式的注视眼动：飘移和震颤。飘移是一种慢速的曲折运动，在快速直线运动（即微眼跳）的间隔期出现；震颤则是叠加在飘移之上的、幅度小但频率高的振动。微眼跳是幅度最大的一种注视眼动，需要横跨数十个到数百个光感受器细胞的范围。光感受器（photoreceptor）细胞的作用是探测光线，可分为视锥细胞（cone）和视杆细胞（rod）两种，前者负责精细视觉和颜色视觉，后者负责低亮度视觉和外周视觉。震颤是注视眼动中幅度最小的一种，不超过一个光感受器细胞的尺寸。几十年来，对于这几种注视眼动（尤其是科学家研究最多的微眼跳）是否有维持视觉的功能，科学家都不敢贸然下结论。持否定态度的人指出，有些人能够在几秒钟内抑制微眼跳，而视野中心的景象并没有因此消失（通过特罗克勒实验可以证明这点：当你暂时抑制住微眼跳时，圆圈消失了，但视野中心的红点仍清晰可见）。此外，在执行射击或穿针等精确度极高的视觉任务时，人们都会自然而然地凝神屏气，让微眼跳暂时停止。1980年，美国马里兰大学的心理学家艾琳·科勒（Eileen Kowler）和罗伯特·M·斯坦曼（Robert M. Steinman）由此得出结论：微眼跳对视觉没有任何贡献，它们可能“只是一种神经紧张的表现”。 此后，这一领域的研究陷入停滞，直到20世纪90年代末才有了新的进展。科学家开始研究注视眼动可能在眼睛、大脑中产生的神经反应。1997年，我们开始与哈佛医学院的戴维·休伯尔（David Hubel）合作，他曾在1981年获得诺贝尔生理学或医学奖。在研究中，我们先在电脑屏幕上显示一个小点，在小点之外的其他地方显示一根光条，然后训练猴子紧盯小点。当猴子注视小点时，我们记录下它的眼动情况，以及中脑外侧膝状体核（lateral geniculate nucleus）和后脑初级视觉皮层中的神经细胞的电活动情况（右图）。 上述试验的结果分别于2000年和2002年公布， 表明不管静止的光条出现在被记录细胞的感受野之内，还是感受野之外，在它的刺激下，微眼跳都能提高外侧膝状体核和视觉皮层细胞的放电率。这些发现有力支持了“微眼跳有用论”——即微眼跳在维持视觉景象、防止视觉消失上发挥着重要作用。如果这种作用确实存在，就意味着我们的研究开启了破解视觉感知密码的大门。在猴子试验中，我们发现，相对于神经脉冲的零星发放，微眼跳与电脉冲快速爆发式发放的出现关系更密切，这表明电脉冲的爆发式发放是大脑使用的一种信号，标志着猴子看到了东西。

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[转载]纳米水滴仿制细胞

crossludo 2012-10-1 14:19

纳米水滴仿制细胞 　　有一天，我们可以利用水滴制造一个自治系统，不仅可以给自己提供能量，还能为自己制造各种“零件”。 细胞膜上的离子通道示意图 两层磷脂构成的细胞膜，将DNA、线粒体（mitochondria）、内质网（endoplasmic reticulum）等各种细胞器与外界隔离开来。镶嵌在细胞膜上的蛋白质则是细胞与外界联系的信息通道：信号分子借助通道蛋白出入细胞，调节最基本的机体生理活动。 几十年来，生物学家一直在尝试制造简单的细胞膜模型，特别是膜上的那些离子通道（ion channel，允许特定离子进出细胞的蛋白质复合物）。这项研究并非全无实用价值。超过60种与离子通道有关的基因突变都与人类的疾病有关。一些以离子通道为作用目标的药物已经表现出极好的疗效。只要有了细胞膜模型，制药公司就能研究药物如何与膜蛋白相互作用。 不过科学家至今没能制造出理想的细胞膜模型。一些实验室集中精力制造原生细胞（protocell）。这是一种包裹着少数几种细胞器的简单外壳，这些细胞器可以合成蛋白，或者让假细胞自我分裂。另一些实验室则在仿造细胞膜，用来模拟发生在膜通道上的电化学过程。在所有从事这类研究的团队中，英国牛津大学和美国杜克大学联合组建的一个研究小组可能是最有“野心”的，他们的目标是把原生细胞和模拟细胞膜“融合”在一起。他们把单层脂膜包裹的水滴聚集在一起，形成双层脂膜，然后就可以在膜上“打孔”，或者“安插”离子通道了。 制作双层脂膜的第一步，就是生成穿着磷脂“外衣”的小水滴。向一个盛有可溶性磷脂的小型容器，混入直径小于1毫米的水滴，磷脂分子就会在水滴表面形成一层薄膜，厚度不足细胞膜的1/2。牛津大学的马修·霍尔登（Matthew Holden）是这项研究的参与者之一，他正在化学家黑根·贝利（Hagan Bayley）的实验室做博士后。在他看来：“脂膜包裹的水滴非常稳定，就像裹了一层活性‘皮肤’的结实的肥皂泡。” 这些水滴被科学家称为“液体积木”，已成为一个研究平台，不仅可用于研究单个细胞膜的工作机制，还可用于研究原生细胞内的整个工作网络。当两个水滴融合在一起，就会形成一个具有双层脂膜的水滴，而双层脂膜正是科学家想要的“细胞膜”。他们会根据需要改造水滴，赋予它们不同的特性，比如改变水滴的pH值、更换膜上的离子通道，或在水滴中放入各种药物。上述研究的目的，就是弄清大脑、心脏、肺等组织中的细胞相互之间如何“交流”。美国拉什大学芝加哥医学中心生物物理及生理学部主席鲍勃·艾森伯格（Bob Eisenberg）说：“这些纳米水滴确实拥有广阔的应用前景。通过这种水滴，我们可以用一种全新的技术来操控离子通道。我们还可以利用一系列水滴，制造一个个拥有神奇特性的系统。” 目前，在一块芯片上模拟心脏跳动仍是梦想，但一些必要的研究工作已经开始走进现实。2007年6月16日《美国化学学会会志》（Journal of the American Chemical Society）网络版发表了霍尔登等人的最新研究成果：通过在不同水滴上插放电极，他们成功地让电流流过一串水滴（共16颗）。他们还在水滴的脂膜上安插了细菌的孔道蛋白（离子通道的替代品），在不触碰整个水滴体系的前提下，展示了用电极添加或移除水滴的过程。 上述两项实验向我们展示了这种水滴美好的应用前景：有一天，我们可以利用水滴制造一个自治系统（autonomous system），不仅可以给自己提供能量，还能为自己制造各种“零件”。那篇论文还描述了一种用水滴制作的特殊电池。先在水滴的脂膜上安插一种蛋白质——细菌视紫红质（bacteriorhodopsin，与动物眼睛中视紫红质相似的蛋白质），再向水滴中灌注不同浓度的离子，然后用绿光照射水滴。离子溶液中的质子就会在细菌视紫红质的作用下开始流动，产生电流。 当然，目前最后一步尚未实现——从真正的细胞中提取DNA和细胞器，放进水滴，让它们合成蛋白质，组成相应的离子通道。一切就绪之后，科学家们要做的，也许就是打开聚光灯，好好欣赏这些水滴的表演了。

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[转载]环球科学：大脑暗能量

crossludo 2012-10-1 14:05

环球科学：大脑暗能量(图) 大脑暗能量 　　最新研究颠覆了我们对大脑的一贯看法：当我们休息或发呆时，大脑并未停止运行，一些神秘的“背景”神经活动始终存在。 　　大脑的默认模式 　　● 神经科学家长期认为，当我们休息时，大脑中的神经回路处于关闭状态。 　　●然而， 大脑成像实验表明，大脑内存在一些持续的“背景活动”。 　　●这种 默认模式能为人们对未来事件作出反应做好准备 。 　　●默认模式相关大脑区域间的神经链接出错，可能导致从阿尔茨海默病到抑郁症的一系列疾病。 　　撰文 马库斯·E·雷切尔(Marcus E. Raichle) 　　翻译 　　你躺在屋外的摇椅上打盹儿，腿上放着一本杂志。突然，一只苍蝇停在胳膊上，你拿起杂志去拍它。在苍蝇停在你身上之后，你的大脑里发生了什么？在停下来之前呢？长期以来，神经科学家一直认为，人在休息时，大脑中的神经回路基本处于关闭状态。从这个意义上说，此时的神经活动属于 “随机噪声”, 就像没收到信号的电视机显示的雪花状图案。而当苍蝇停在你的胳膊上时，大脑恢复意识，准备执行“拍蝇任务”。但最近的神经成像研究揭示了一个完全不一样的事实：当人们躺着休息时，大脑并未闲着，很多重要的神经活动仍在进行。 　　现已证实，当我们的大脑在休息时——比如坐在椅子上发呆、躺在床上睡觉，或接受了麻醉，各个脑区之间仍在不停地传递信息。这种不间断的信息传递被称作大脑的默认模式，它所消耗的能量是我们拍打苍蝇，或有意识地对其他外在刺激作出反应时所耗能量的20倍。实际上，我们有意识去做的大多数事件，比如吃饭和演讲等，都是对大脑默认模式下基准神经活动的背离。 　　理解大脑默认模式的关键，是要找到此前不为人知的大脑系统——默认模式神经网络(default mode network，DMN)。在组织神经活动的过程中，默认模式神经网络到底发挥了怎样的作用，现在仍在研究当中，但我们知道，大脑在形成记忆，组织其他各种需要为未来事件做准备的神经系统时(比如感觉到苍蝇停在胳膊上就下意识地去拍打，这个动作就需要大脑的运动系统随时做好准备)，可能就是采用默认模式神经网络预先设定好的方式。在使脑区行为同步方面，默认模式神经网络可能也发挥了重要作用——让各个脑区就像赛跑运动员一样，在发令枪打响的那一刹那，都处于合理的“预备”状态。如果默认模式神经网络确实在为大脑的有意识活动做准备，那么研究这个网络的行为，也许能让科学家找到一些线索，揭示意识体验的本质。另外，神经科学家还推测，默认模式神经网络遭到破坏，可能会引起精神错乱，以及从阿尔茨海默病到抑郁症的一系列复杂大脑疾病。 　　寻找暗能量 　　“大脑始终处于活跃状态”并非新观点。脑电图(electroencephalogram，记录大脑电活动的波形图)的发明者汉斯·伯格(Hans Berger)就是这个观点的支持者。1929年，他在一系列开创性论文中，根据仪器检测到的不间断脑电波推测，“中枢神经系统始终处于相当活跃的状态，而不仅仅是在人们清醒的时候”。 　　但伯格关于大脑如何工作的观点一直没有引起科学界的重视，甚至在非侵害性成像技术成为神经科学实验室的常规手段后仍是如此。上世纪70年代末，正电子断层扫描技术(positron-emission tomography，PET)问世，它可以测量大脑中的葡萄糖代谢率、血流量和氧摄取量，在一定程度上，这些指标能反映大脑的神经活动水平；1992年，功能性磁共振成像技术(magnetic resonance imaging，fMRI)诞生，通过测量大脑耗氧量，它也能帮助科学家实现同样的目的。尽管这些技术都不仅限于测量大脑活动，但大多数实验设计都在无意间给人留下了这样一个印象：大部分脑区平常都很“安静”，直到需要执行某项具体任务时才会活跃起来。 　　一般来说，在做成像实验时，神经科学家都会想方设法地确定，产生特定知觉或与某种行为相关的是哪些脑区。而找到这些脑区的最好方式，就是在两种相关状态下，直接比较大脑活动有何不同。如果研究人员想要知道，哪些脑区对“读单词”这一行为比较重要，他们就会比较在大声读单词 (试验组)和默默地看同一组单词(对照组)时，受试者的大脑成像图有何差异。为了准确找出这种差异，研究人员必须从读单词受试者的大脑成像图上，消除看单词受试者大脑成像图上的内容。经过处理，成像图上仍显示为活跃状态的脑区的神经元活动，可能就是读单词这一行为所必需的。在这种情况下，大脑的基本活动，也就是始终存在的“背景”神经活动都会被消除。以这种方式得到的实验结果很容易让人认为，只有在执行特定任务时，大脑的“开关”才被打开，而在其他时候，大脑都处于非活跃状态。 　　人们在休息或发呆时，大脑里面到底发生了什么？过去几年，我们和其他一些研究小组对这个问题产生了极大的兴趣，因为多项研究都暗示，在这种状态下，大脑中存在一定程度的背景活动。 　　只须对大脑成像图进行肉眼观测，就能找到大脑背景活动存在的证据：无论来自对照组还是试验组，大脑成像图总是显示，多个脑区都处于相当忙碌的状态。由于都存在背景“噪声”，通过肉眼观察原始图像，我们几乎不可能从两类大脑成像图上找出差别，而要完成这一任务，只有利用计算机进行精密的图片分析。 　　进一步分析发现，在执行特定任务时，大脑消耗能量的上升幅度不会超过基础神经活动的5%。在神经回路中，大部分神经活动都与外部事件无关，这些活动消耗的能量占大脑总消耗能量的60%～80%。因此我们借鉴天文学家的说法，把这些固定存在的神经活动称为大脑的暗能量——看不见的暗能量占据了宇宙中物质能量的绝大多数。 　　我们推测大脑暗能量可能存在的另一个理由是，研究发现只有极少的感官信息能够真正抵达大脑的中枢处理区域。视觉信息从眼睛传向视觉皮层的过程中，信号强度会大幅衰减。 　　我们周围存在无数信息，每秒约有上百亿比特的信息抵达视网膜，但与之相连的视觉输出神经连接只有100万个，每秒钟视网膜传向大脑的信息只有600万比特，最终能到达视觉皮层的信息只有1万比特。 　　经过进一步处理，视觉信息才能进入负责产生意识知觉的脑区。令人惊讶的是，最终形成意识知觉的信息每秒钟不足100比特。如果这些是大脑所能利用的全部信息，如此少的信息量显然不大可能形成知觉，因此固定存在的大脑神经活动必定在此过程中发挥了某种作用。 　　神经突触的数量也暗示大脑暗能量可能存在。突触是神经元间的连接点。在视觉皮层中，负责传递视觉信息的突触数量还不到全部突触的10%。因此，大部分突触肯定是用于建立视觉皮层内部神经元间的联系。 本文作者：马库斯·E·雷切尔 　　马库斯·E·雷切尔是美国华盛顿大学圣路易斯分校医学院的放射学和神经病学教授。多年来，他带领的研究小组一直通过正电子断层扫描和功能性磁共振成像技术研究人脑功能。 1992年，他入选美国医学院院士，4年后又成为美国科学院院士。 　　

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[转载]会思考的机器预言家（《环球科学》2012年第8期）

热度 2 wanglin193 2012-8-29 15:02

这是最近一期《环球科学》（科学美国人杂志中文版）上刊登的一篇关于“机器学习”的科普文章。用通俗易懂的语言解释了机器学习领域的一些基本概念，包括： training , supervised learning , unsupervised learning, reinforcement learning , overfitting , regularization等。 我把它抄录下来，原文在 作者的个人主页 上可以下载： Machines that think for themselves 。 会思考的机器预言家 撰文 亚瑟 · S · 阿布－穆斯塔法（ Yaser S. Abu-Mostafa ）翻译 冷颖琳 通过梳理一套已知数据集，得出特征性的模式，就可以据此预测未来。这种“机器学习”的方法让计算机学会了思考，成了名副其实的“预言家”。 几年前，一家女装公司的主管请我帮忙设计一些时装款式，用以推荐给他们的客户。我对这个领域一点也不了解，任何人如果甚至健全的话，都不会来询问我的个人意见，毕竟我是个计算机科学家，还是男性。但公司主管询问的并不是我的个人意见，而是通过机器学习（ machine learning ）给出个人意见，我欣然允命。仅仅依靠销售数据和对客户的调查，我便成功地向那些我素未谋面的女士们，推荐了我从来没有见过的时尚款式。我的推荐是很多专业设计师的作品都相形见拙。不过，实话实说，我个人到现在仍然多女装知之甚少。 “机器学习”是计算机科学的一个分支，旨在使计算机能够从经验中学习一些规则。现在机器学习已经得到广泛应用，它使网络搜索相关度更高，血液化验结果更精确，还让婚介服务更容易为你找到合适的伴侣。简单点说，机器学习算法的原理是：通过梳理一套已知数据集，得出特征性的模式，就可以据此预测未来。最近 10 年来，机器学习领域已经取得了革命性的进展。实际上，正是这项技术，使得计算机在执行许多任务时，显得比人类更加“聪明”。沃森（ Watson ）就是一个现成的例子—— IBM 公司的这个计算机系统利用机器学习技术，在 Jeopardy 竞赛（美国一个很有名的智力竞赛电视节目）中打败了世界上最优秀的选手。 不过最重要的一场机器学习的竞赛与 Jeopardy 中那些会说话的机器没什么关系。几年前， Netflix （美国一家从事在线电影租赁的公司）想帮客户找到他们喜欢的电影——重点不是找热门的新片，而是各类电影中那些不起眼的片子。公司内部已经有一个电影评价和推荐系统，但决策者认为它远不能令人满意。所以，公司举办了一场完善现有系统的竞赛。规则很简单：第一个以 10% 的优势击败这个内部系统的参赛者，将赢得 100 万美元的奖金。世界各地成千上万的人报名参赛。 研究机器学习的人都梦想赢得这场竞赛。不但是冲着诱人的奖金，对于任何机器学习系统来说，最关键的组成部分都是数据，而 Netflix 提供了一亿条真是的数据记录，随时可供下载。 接受训练 Netflix 竞赛持续了近 3 年。当距离 10% 的目标越来越近时，各参赛小组之间开始相互合作。许多小组都将一部完整的电影分解开来，得到一长串不同的属性。例如，你可以根据电影的有趣程度，复杂程度，以及演员的吸引力等各种属性，对电影进行评分。针对每个观众，你可以回头翻看他评论过的电影，得知他对每个属性的重视程度 — 他对喜剧的喜爱程度如何？他喜欢简单的还是复杂的情节？他有多喜欢那些魅力十足的影星？ 现在，预测变成了一件非常简单的事情，只需将观众的口味与新电影进行匹配即可。如果他喜欢喜剧和复杂的情节，那么他很可能喜欢看《热情似火》（ Some Like it Hot ）或《一条名叫旺达的鱼》（ A Fish Called Wanda ）这样曲折有趣的故事片。通过算法对数十个属性进行匹配之后，最终的结论将很好地预测观众对某部电影的喜爱程度。 我们会自然而然地想到那些容易辨认的属性，如“喜剧”或者“复杂的情节”，但机器学习算法不需要这么区分。事实上，整个过程都是自动化的 - 研究者从不为分析电影内容劳神。算法会从随机选择的任何属性开始分析，在获得了观众过去是如何评价电影的相关数据后，它会随之微调它所分析的属性，直到与观众的评价相符。 比方说，喜欢看电影 A 的人也喜欢看电影 B 、 C 和 D ，那么算法总会总结出这四部电影所共有的一项新属性。这个过程发生在“训练阶段”（ training phase ）——计算机对数百万条评价记录进行搜索，然后根据这些实际的评价，而不是主观分析，生成一系列客观属性。 机器学习算法生成的各种属性也许很难解读，不像“喜剧内容”之类的词语这么直白。世界上，他们可能极其隐晦，甚至不可理解，因为算法只是一心寻找能预测观众评价的最佳方式，不需要让我们明白他是怎么预测的。如果一套预测系统效果不错，我们并不执意要理解它的工作方式。 这可不是人们习惯的做法。刚开始干这行的时候，我给一家银行开发了一套信贷审批系统。开发出来之后，银行希望我解释一下各个属性的意义。这个要求并不是出于系统的表现——它的表现很好，而是出于法律的原因：银行拒绝给客户贷款时不可能不加解释，也不可能只给客户寄一封信，说申请被拒的原因是“ X 小于 0.5 ”。 不同的机器学习系统会生成各自独有的一套属性。在 Netflix 竞赛的最后几个星期里，各自为战的参赛小组开始利用所谓的“聚合技术”（ aggregation techniques ），将他们的算法结合起来，当长达 3 年的竞赛进入最后一小时，还有两只队伍在为争夺头奖而奋战。记分牌显示，“合奏队”（ Ensemble ）稍稍领先，“贝尔科使用主义混沌队”（ Bellkor’s Pragmatic Chaos ）紧随其后。但经过最终审核，两只队伍的得分打了个平手——都比原始系统提高了 10.06% 。根据竞赛规则，当出现平局时，奖项将授予最先提交方案的队伍。而在苦战 3 年后，在这最后一个小时里，“贝尔科使用主义混沌队”提交方案的时间比“合奏队”早二十分钟。短短二十分钟的延迟，便让“合奏队”追求了 3 年的百万奖金落入了别人的口袋。 蹒跚学步 电影评价竞赛中所用的机器学习方法称作“监督学习”（ supervised learning ），也被应用于医学诊断等领域。例如，我们可以给计算机提供几千张来自患者病历的白细胞图片，同时注明每张图片上的细胞是否是癌细胞。有了这些信息，算法将学会利用特定的细胞属性，去识别癌细胞——它们的形态，大小、颜色等。研究人员的做法是“监督”学习过程：对于“训练数据”中的每一张图片，研究人员都会将正确的答案告诉计算机。 监督学习是最常见的机器学习方法，但非唯一的一种。举例来说，当研究机器人的专家不知道两条腿的机器人如何走路最好时，他们可以设计一个算法，测试各种不同的走路姿态，如果机器人用某种姿态走路摔倒了，那么算法就学会不再采用这种走路姿态。 这种方法称作“增强学习”（ reinforcement learning ），他基于我们所熟悉的一种学习策略——不断尝试，有错就改（ trial and error ）。在典型的增强学习情境下，无论是人类还是机器，都要做出某种动作。没有人告诉我们做什么，我们需要尝试，直面结果。根据结果，我们会强化正确的动作，避免错误的动作。最终，我们和机器都能学会各种情境下的正确动作。 以互联网搜索引擎为例，谷歌（ Google ）大约创立于 1997 年，当时，创建者并没有把整个互联网翻个底朝天，来训练服务器识别关于“多利羊”之类特定内容的网页，而是采用了增强学习算法，先抓取一部分网页生成初步结果，在根据用户的点击情况进行强化，确定哪些网页相关、哪些不相关。当用户点击了一个搜索结果中的网页链接时，算法便得知此网页是相关的；如果用户忽略了结果中最先出现的链接，算法推断此网页不相关。数以千万计的用户以这种方式作出反馈，算法将所得信息结合起来，据此在未来的搜索中调整对网页的评估结果。 过犹不及 研究人员常常将增强学习用于那些需要按顺序完成一系列动作的任务，比如玩游戏“一字棋”（ tic-tac-toe ，在井字形的棋盘上放置 X 或 O ，最先使 3 个相同的字母连成一排的获胜）便是个简单的例子。计算机的第一步棋完全是随机的，既有可能先把 X 放到一个角上，也有可能放到一条边上。放到角上更为有利，会使计算机赢得棋局的次数更多。于是，这种结果是计算机的下棋策略 —— 把 X 放到角上 —— 得到强化。然后研究人员将这套程序加以扩展，用来推断后续各步棋的最佳走法，并将其用于从跳棋到围棋的各种游戏。在高级的经济学程序中也经常会用到增强学习，比如用来寻找纳什均衡（ Nash equilibrium ，又称非合作博弈均衡，是指 n 人博弈中所有参与人最优策略组成的一种策略组合。在给定别人策略的情况下，没有人有足够的理由打破这种均衡。纳什均衡理论是现代主流博弈理论和经济理论的重要基础）。 有时候，要实现增强学习也很困难，因为我们的动作无法得到反馈。此时，我们必须改用“无监督学习”（ unsupervised learning ）。在这种情况下，研究人员有了一套数据集，却没有包含任何可以指导行动的信息——无论是监督学习中那种明确反馈的信息，还是增强学习中那种隐含在内的信息都没有。我们如何以这样的数据为基础来进行学习呢？要想理解这些数据的含义，第一步是分门别类，将相似的数据归为一组。这个过程称作聚类（ clustering ），收集未加标注的数据，推断出与其隐含结构有关的信息。聚类使我们更好地理解数据，便于日后考虑所应采取的行动。有时候，我们只通过聚类就能达到目的——比如我们要整理图书馆，便只需把图书分门别类地归置起来。而有些时候，我们可能需要更近一步，对经过聚类的数据进行监督学习。 颇具讽刺意味的是，机器学习的实践最容易掉入陷阱的是，在一个问题上投入过多的计算力。能够识别这一情况并作出恰当的处理，正是专业人员不同于业余爱好者的地方。 更多的计算力有什么害处呢？机器学习算法试图检测出数据中存在的模式，如果算法太激进——没准用了过于复杂的模型来拟合（指已知某函数的若干离散值，通过调整该函数中若干待定参数，使得该函数与已知离散点集的差别最小）一个有限的数据样本，它会被自己蒙骗，检测出一些偶然出现于样本中、并不能反映真实情况的伪模式（ spurious patterns ）。在对机器学习的数学理论进行研究的过程中，数据的“过度拟合”（ overfitting ）是一个值得重点关注的问题。我们希望发现真实的关系，用来拟合数据，但不想做的太过头，得到一堆不可信的模式。 为了理解“过度拟合”是如何产生的，可以设想一个玩轮盘赌的赌徒。为简便起见，不妨假设这个赌桌只有红色和黑色的数字，不包括 0 和 00 。假如这个赌徒连续观看了 10 次轮盘赌，小球总是交替出现在红色和黑色的数字上。“轮盘肯定出问题了，”，她想，“总按红、黑、红、黑的顺序来。”根据这个有限的数据集，她在脑海里建立了一个模型。然而，在第 11 轮，她刚刚在红色上押了 100 美元的赌注，轮盘便恢复了随机性——和第 10 轮一样它有停在了黑色数字上。她输了个精光。 这个假想的赌徒就是在寻找一种根本不存在的模式。从统计学上讲，如何轮盘赌桌都有大约 1/500 的几率连续 10 次出现红黑交替的结果。不过，在轮盘赌中，过去的结果对将来没有任何影响，接下来的一轮永远有 50% 的几率停在红色上。在机器学习领域，我们有句老话：“数据也会被屈打成招”。 为避免这一后果，机器学习算法采用了一种称作“正则化”（ regularization ）的技术，倾向于使模型尽可能保持简单。模型越复杂，越容易发生过度拟合；正则化则保证了模型不会太过复杂。 研究人员还普遍采用“训练集”之外的数据，对算法进行验证。这样就可以确定算法的有效性是真实的，而不是在训练数据中所得到的假象。例如， Netflix 大奖在进行评判时，就没有采用提供给参赛者的数据，只有公司内部的人员可以得到。 前途光明 如果你在从事机器学习的工作，那应该几乎不会感到厌烦。你永远也不会知道接下来要开发什么应用程序。机器学习使某一领域内那些算不上专家的人——比如女装领域里的计算机科学家——仅仅基于数据，便能够进行学习和预测，因此，人们对这个学科的兴趣与日剧增。今年春天，来自 15 个不同专业的学生参加了我在美国加州理工学院开设的机器学习课程。我还第一次在网上发布了课程资料和授课视频，世界各地成千上万人观看了视频，完成了课程作业。 扩展阅读 Machines That Learn from Hints. Yaser S. Abu-Mostafa in Scientific American, Vol. 272, No. 4, pages 64–69; April 1995. Recommend a Movie, Win a Million Bucks. Joseph Sill in Engineering Science, Vol. 73, No. 2, pages 32–39; Spring 2010. Learning from Data. Yaser S. Abu-Mostafa, Malik Magdon-Ismail and Hsuan-Tien Lin. AMLbook, 2012. http://amlbook.com Learning from Data (online course): http://work.caltech.edu/telecourse.html

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【环球科学】植物会说话？

热度 2 quantumuniverse 2012-6-22 23:57

76 植物会说话 撰文 丹尼尔· 查莫维茨（Daniel Chamovitz） 当植物的叶片受到害虫的侵害时，它们会向邻近叶片或其他植株发出警告：“当心，敌人来临，保护好自己！”收到警告后，这些叶片或植株就会生成一些化学物质，抵御害虫的侵袭。它们的警告，是一种化学语言，除了发出警告，还有多种用途。 《环球科学》2012年第6期 偷听植物说话的 科学家 撰文／艾利森·阿博特（Alison Abbott） 伊恩·鲍德温18 年前发现，被虫咬过的树叶会释放 化学 物质 ，通知邻近的树木及时防范昆虫侵袭。当时，许多植物学家对植物“说话”嗤之以鼻。如今，越来越多植物学家在实验室里证实了这一发现，鲍德温却走出了实验室，在 美国 犹他州广袤的旷野上种起了烟叶。他相信，只有在自然环境中，植物的对话才能发挥真正的作用。 2011年第2期《环球科学》

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[转载]解读“金星凌日”

kongfj 2012-6-11 11:00

解读“金星凌日” 时间:2012-06-05 11:44来源:环球科学 作者:陈超 6月6日上午将发生本世纪最后一次金星凌日，《环球科学》预先带您解读这一罕见奇观。 　　 金星凌日模拟图 “金星凌日”是一种罕见的天文现象。当地球、金星、太阳连成一线时， 从地球上看 ， 金星就像一个小黑点在太阳表面缓慢移动 ， 天文学称之为 “ 金星凌日 ” 。 “金星凌日”的一种模式是以 243 年为周期重复着：在相隔 8 年之后，间隔 121.5 年，再一个 8 年的间隔，然后再经过 105.5 年。这种 243 年的模式是因为 243 个地球的恒星周期 (365.25636 天 ) 是 88,757.3 天，与 395 个金星恒星年 (224.701 天 ) 的 88,756.9 天，非常接近。因此在经过这个周期后，金星和地球都回到几乎相同的轨道的相对位置上。 在凌日观测中，有 5 个特殊时刻，第一是凌始外切，即金星的边沿与太阳的边沿相交的 那 一瞬 间。 第二是凌始内切，就是金星看上去刚刚 “ 进入 ” 太阳后，边沿与太阳边沿内切的一瞬 间 。第三是食甚 ， 在 “ 金星凌日 ” 的食甚时，金星与太阳的中心点最近。第四是凌终内切，就是金星看上去即将 “ 逃出 ” 太阳前，边沿与太阳边沿内切的一瞬 间 。第五是凌终外切，与凌始外切正好相反，凌终外切之后，金星就在太阳强烈的光照下 “ 隐身 ” 了， 然后整个 凌日过程结束。 金星在即将接近和离开太阳之前，会产生所谓的 “ 黑滴 ” 现象。所谓黑滴， 是 种光学现象。 好比 将两根手指逐渐靠拢 并 对着光亮，在它们靠得很近的时候，尽管手指确实没有接触，我们却看到两指之间，已经有阴影把它们 “ 溶 ” 在一起，就像是手指间有水滴一样。而 “ 金星凌日 ” 的 “ 黑滴 ” 现象，就是金星和太阳即将接近和分离前，两个星球好像两个大水滴，突然融合，很是奇妙。 这次凌日，在欧洲 ( 除极西南部 ) 、非洲东部、亚洲、印度洋、大洋洲、太平洋、北冰洋、北美洲、南美洲西北部、大西洋西北部都可以看到。中国中东部可见 到 从 “ 凌始 ” 到 “ 凌终 ” 过程，从北京时间 6 日 6 时 9 分 41 秒 “ 凌始 ” ( 金星刚开始接触到太阳 ) 到 12 时 49 分 31 秒 “ 凌终 ” ( 金星完全脱离太阳 ) ，整个过程会持续 6 个多小时 — 凌始外切 6 时 09 分 41 秒 ， 凌始内切 6 时 27 分 28.5 秒 ， 凌甚 9 时 29 分 35.8 秒 ， 凌终内切 12 时 31 分 42.9 秒 ， 凌终外切 12 时 49 分 30.5 秒 。 2004 年“金星凌日 ” 图 一位在国际空间站工作的宇航员正计划在轨道上拍摄本次金星凌日天象 另 据美国宇航局网站报道，宇航员唐·佩提特 (Don Pettit) 计划对 6 日即将发生的“金星凌日”天象展开观测。他目前正在国际空间站上工作，担任飞行工程师的职位。 对这种 行星凌星 的天象进行观测，有重大的意义。它有助于人们发现系外行星。 如果恒星周围有绕之转动的一颗或多颗外星行星，那么人们有可能观测到该行星会周期性地从这颗恒星前通过。行星凌星期间，这颗恒星亮度会因 此 而减弱，且有 周期 性，由此可探知恒星周围 是否 有行星。 “ 金星凌日 ” 难得一见，要观测成功，须作好充分准备。最关键 的 是必须保护 好 眼睛，切不可用肉眼或佩戴普通太阳镜直接观测。 人们 可以使用日食观测卡，在使用之前要先检查一下是否有破损。此外，用望远镜观测也是不错的选择，不过需要先装上滤光片 ，人们还 可以通过网络收看 “ 金星凌日 ” 的 直播。 （环球科学 陈超）

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人体内源性药物

热度 4 xie44025 2012-4-28 17:59

本文曾在“环球科学”杂志发表 人体内源性药物 谢蜀生 1973 年，美国约翰 . 霍普金斯大学著名药理学家施奈德（ Solomon Snyder ）和他的博士研究生帕特（ Candace Part ）发现，在大脑的一些部位存在着阿片受体（ Opion receptor ）。这是一个令人惊异的发现。显然，大脑中的阿片受体绝不会是为那些吸食鸦片的瘾君子们准备的。在此后的两年中，寻找阿片受体的体内配体（即阿片类分子）的竞赛在世界许多顶尖实验室狂热地开展起来。 1975 年，美国科学家休斯（ John Hughes ）首先找到了第一个阿片受体的体内配体，它是一个脑神经细胞产生的，由 5 个氨基酸组成的短肽，后称脑啡肽。以后又陆续发现了一些在结构和功能上不同的脑啡肽，他们与阿片受体一起组成了一个内源性的脑啡肽系统。不同的内外环境刺激，可以激活这个系统，产生明显的情绪调节和镇痛的效果。诺贝尔奖获得者，著名药理学家阿克塞罗德（ Julius Axelrod ）说：“脑啡肽系统的发现，是生物医学研究最激动人心的进展之一，它开辟了探求人体内源性药物之路。它（脑啡肽系统）本身并非为医学而生，但肯定可以为医学所用。” 很早就发现，一些不含镇痛剂的“安慰剂”，只要被告知是一种具有止痛作用的药物，就可以真的明显减轻病人的疼痛，即所谓的“安慰剂效应”（ Placebo effect ）。长久以来，人们认为安慰剂只是一种心理作用。 2005 年，美国神经科学家朱比塔（ Jon-Kar Znbieta ）首次用实验确切地证明，安慰剂可以刺激大脑产生脑啡肽，揭开了安慰剂效应之谜。（见环球科技 2009 年第 6 期 p57 ）这样，安慰剂的“心理作用”就变成了由确定的化学物质介导的生理作用。这是一个重要的证明。它表明，作为人体的一种生命现象，心理作用必然会以不同的方式导致不同程度的生理功能变化。与此同时，“安慰剂”概念的范围也扩大了，德国神经生理学家耶格尔（ Burkard Jager ）说：“只要具有明显医疗目的的医疗行为和心理手段，都有可能成为安慰剂效应的工具。药物、手术、照射，甚至谈话都可以作为安慰剂起作用。” 同样，脑啡肽系统也并不是唯一的内源性药物。 20 世纪七、八十年代，免疫学对免疫系统的研究在器官（胸腺、骨髓）、细胞（ T 、 B 淋巴细胞等）和分子（细胞因子等）水平上，都取得了许多重要进展。免疫系统的功能也突破了传统的抗感染（免疫防卫）的范围，而成为认识和治疗各种慢性病发生发展的重要依据，其中肿瘤的免疫监视理论最为引人注目。临床实践证明，许多已有肿瘤转移的中、晚期癌症患者都可以获得临床治愈；一些晚期癌症细胞广泛转移的患者长期带瘤生存的病例也时有报道；临床上甚至还偶然可以观察到一些已广泛转移的癌症患者，出现肿瘤完全消失的现象。科学家的研究进一步发现，用高分辨率切片技术（每 2.5 毫米做一张切片标本），检查正常高龄老人的甲状腺时发现，有高达 36% 的老人甲状腺中都可以找到癌细胞。而临床诊断为甲状腺癌的患者，只占同年龄人群的 1% 。同样，在 60 岁和 70 岁二组死于非前列腺癌的男子中，其尸检的前列腺中，癌细胞检出率可分别高达 50% （ 60 岁组） 80% （ 70 岁组）。而临床诊断为前列腺癌患者，只占同龄老人群的 1% 左右。这些结果使科学家相信，至少对某些癌症而言，带瘤生存也许是一种常态。只有那些产生了特别恶性表型的癌细胞才有可能逃脱免疫监视，而发展成临床肿瘤。目前，免疫器官移植（如骨髓），体外激活的免疫细胞输注，以及各类免疫细胞因子（如白细胞介素，干扰素等）都是包括肿瘤在内的多种疾病的治疗手段和新型药物的来源。显然，免疫系统是人体内最重要的内源性药物。由于反复观察到各种应激状态（ Stress ）时，免疫系统功能明显受损，上世纪 80 年代形成了一门新型的免疫学分支学科—心理 - 神经 - 免疫学（ Psychoneuroimmunology,PNI ），（见环球科技 2009 年第 5 期 P88 ）， PNI 的研究表明，心理因素是影响免疫系统这种内源性药物的重要方式之一，负性心理因素则是多种慢性病的重要原因。 内源性药物似乎还并不止于内啡肽系统和免疫系统。美国休斯敦退伍军人医学中心的莫斯利教授（ Bruce Moseley ）的研究发现， 180 例重症关节炎患者随机分为二组，一组为手术组，行常规关节手术；另一组为“假手术”组，对他们实施除关节处理以外的一切手术步骤，包括麻醉、手术切开，缝合等。结果是，二年以后二组患者均对手术处理的效果“表示满意”。有些假手术的患者“甚至感到关节炎已经治愈了”。这说明，人体有着多种心理 - 生理转换机制，和不可思议的疾病自愈能力。 人类生命在亿万年的进化过程中，经历了各种危难，包括瘟疫和各种疾病等自然环境的严酷选择，形成了一套与环境相适应的生存机制。人体内源性药物就是这些机制之一，它为人类早期生存提供抵抗疾病的保护机制。目前，对内源性药物的存在方式和作用机理还不完全清楚。祖国医学在这方面有着独特的优势。针灸、气功、穴位按摩，刮痧等传统非药物疗法，都对内源性药物的认识提供了许多宝贵的经验和有益的启示。内源性药物的研究与开发，将会对医学的发展产生深远的影响。 文曾在“环球科学”发表

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肿瘤免疫研究的新进展

热度 8 xie44025 2012-1-29 14:54

本文主要内容己在2011年第12期《环球科学》发表。 肿瘤病人可以长期带瘤生存吗？ 免疫系统的功能就是识别“自已”（ Self ）与“非己”（ Non-self ），并对非已成份 产生免疫排斥，对自身成份产生免疫耐受。机体的正常细胞由于各种物理因素（如幅射）、化学因素（如各种化学致癌物），以及生物因素（如病毒）等的刺激，可以引起细胞基因组的各种复杂的变化，如染色体的易位或缺失、癌基因突变，抑癌基因失活等一系列遗传变化，使之从一个正常的自身成份，变成了非已的“异已份子”，即癌细胞。正常细胞癌变的过程在基因组发生变化的同时，还会发生一系列表型的改变，如表达一些正常细胞沒有的肿瘤抗原。癌细胞的肿瘤抗原可以被免疫系统识别，启动免疫应答机制将其清除掉。这就是所谓的“免疫监视”作用 . 免疫监视理论曾被普遍接受并产生广泛影响。但从上世记 70 年代中期起，由于发现，免疫缺损的无胸腺裸鼠在化学致癌物诱导下产生癌症的几率与具有正常免疫功能的小鼠，并沒有明显的差别。至此免疫监视理论开始受到责疑。更重要的挑战来自于，免疫监视作用并不能完全地避免恶性肿瘤的发生，而且肿瘤一旦产生就会隨病情的发展，其恶性程度惭进增加，并最终发生广泛转移。这种所谓的“免疫逃逸”现象是肿瘤免疫监视理论所无法滿意解释的。显然，免疫系统与肿瘤的关系不能简单地看成是免疫系统单向排斥肿瘤细胞的关系。 2002 年，美国肿瘤生物学家希雷伯（ R.D Schreiber ）提出了一个称之为“肿瘤免疫编辑”（ Cancer Immunoediting ）的假说。根据免疫编辑理论，免疫系统不但具有排除肿瘤细胞的能力，而且还具有促进肿瘤生长的作用。癌细胞在机体内发生、发展是一个免疫系统与癌细胞相互作用的动态过程。在这个过程中，免疫系统在清除一些肿瘤细胞的同时，也对另一些肿瘤细胞的生物学特性（如肿瘤的抗原性）进行重塑（ Reshape ），也即所谓的“免疫编辑”。被免疫编辑过的肿瘤细胞恶性程度越来越高，对免疫攻击的抵抗力越来越强，直至最终摧毁机体的免疫系统，造成肿瘤细胞的恶性生长并扩散。 肿瘤的免疫编辑理论认为，免疫系统与肿瘤的相互关系可以分为三种不同的状态（ Phase ）。第一种称为“清除”（ Elimilation ）状态。在这个状态下由于新生的肿瘤具有较强的抗原性，较易被免疫系统识别并将其清除。非特异的天然免疫机制（如吞噬细胞，天然杀伤细胞等）和特异的获得性免疫机制（如 CD4+T 细胞， CD8+T 细胞 ）都参与这个肿瘤细胞的清除过程。免疫系统清除肿瘤细胞的这个过程具有经典的免疫监视理论的特点。如果清除过程彻底，肿瘤细胞被完全排除，免疫编辑过程就此结束。如果一些变异的肿瘤细胞逃过了免疫编辑的“清除”作用而存活下来，它们与免疫系统的关系就进入了第二种状态，即“平衡”（ Equilibration ）状态。在这种状态下，肿瘤细胞的抗原性减弱，因而不会轻易被免疫系统识别和清除，但又时时处在免疫系统的清除压力下，因而不能过度生长，表现为检查不到可见的肿瘤。特异的获得性免疫是维持这种平衡状态的主要机制，一般认为天然免疫机制不参与这个过程。免疫系统和肿瘤细胞的这种平衡状态可以维持几年、十几年甚至终身都不发生变化。因此，免疫编辑的平衡状态实际上就是一种带瘤生存状态。但这种平衡状态是动态的，肿瘤细胞在免疫系统的压力下，其基因有可能会发生变化，这种基因突变产生的“积累效应”达到一定程度时，就可能打破平稳，使免疫系统与肿瘤的关系进入“逃逸”（ Escape ）阶段。在这个阶段的肿瘤细胞可以产生一系列恶性表型，如不能表达 MHC 分子，或不能产生肿瘤肽。由于 MHC ＋肿瘤肽是 T 细胞识别肿瘤细胞的靶标，肿瘤细胞的这种变化，就使 T 细胞失去了对它的识别能力，使它逃脱了免疫杀伤。此外，肿瘤细胞会使自已的细胞凋亡信号通路发生变化，使免疫细胞诱导的肿瘤细胞凋亡机制失效。同时，肿瘤细胞快速生长形成的肿瘤会产生一个抑制免疫细胞的微环境，在这个微环境中，肿瘤细胞会释放一些具有免疫抑制功能的分子，如转化生长因子β， IL -10 ，等，并能诱导产生表达 CTLA-4 的调节 T 细胞，对其他免疫细胞产生抑制作用，导致免疫系统产生对肿瘤的免疫耐受。到这个阶段，免疫系统的抗肿瘤机制已全面崩溃，肿瘤生长完全失控并广泛转移。免疾编辑的终点也就是机体的死亡。 免疫编辑的上述三个阶段在時相顺序上是相对的。每个阶段持续的時间与原发肿瘤的性质（恶性程度），以及机体的免疫状态密切相关。当机体的免疲功能急剧下降，如生活突发事件引起的应激状态（ Stress ），长期使用免疫抑制药（如器官移植后），衰老等状态下，肿瘤有可能越过“排除”阶段，甚至直接进入“逃逸”期。临床发现一些人，由于突发性的生活应激事件，如丧偶或亲人突然死亡等原因，会使病人在短時间内突发肿瘤并迅速扩散。与此相反，免疫编辑也会发生逆向发展的过程。临床实践中时有发现，通过适当的临床干预，一些已发生了肿瘤转移的中、晚期癌症患者，也可以获得临床治愈。甚至一些晚期癌细胞已广泛转移的患者出现肿瘤完全消失的现象也时有报道。在这个免疫编辑理论中，我们特别感兴趣的是“平衡”阶段。大量的实验研究和临床实践都证明，带瘤生存状态确实大量存在。科学家的研究发现，用低剂量的化学致癌物刺激的小鼠，不会发生肉眼可见的肿瘤，但是用抗 T 细胞单克隆抗体去除小鼠的 T 细胞后，小鼠的肿瘤立即迅速生长出来。另一个有趣的临床观察发生在二个接受同一供者的肾移植患者身上：他们在肾移植后不久，都患了皮肤癌。配型检查结果发现，二者的癌细胞都是供体来源的。事后病历检查发现，这个提供移植肾的供者在 16 年前曾患过恶性黑色素瘤，后被“治愈”了。而实际上，这种临床治愈并不表示肿瘤细胞已完全消失，它们仍有可能以不可见的方式隐伏在身体各处，即处于所谓的“平衡”状态。在这个供肾者，这种状态一直持续了 16 年都沒有发生变化。但其肾脏一旦植入免疫功能低下的肾移植患者体内时，则平衡被迅速打破，并直接发展到“逃逸”期，形成明显肿瘤。尸体解剖的研究发现，相当高比例达的高龄死亡老人的甲状腺或前列腺中都可以找到癌细胞，而他们生前并没有表现出肿瘤症状。这些结果表明，免疫系统与癌细胞长期处于“平衡”阶段，也许可以成为一种常态。 1971 年美国总统尼克松签署了 “国家 . 癌症法案”（ National Act On Cancer ），启动了“抗癌战”（ The War On Cancer ）。今年是这场抗癌战的 40 周年， 40 年来科学界对这场至今已耗资 900 亿美元的抗癌战争的评价一直争论很大。 2011 年 3 月 25 日出版的“科学”杂志发表了一组系列文章，讨论了 40 年来肿瘤研究中存在的问题和取得的成绩。其中，以希雷伯等所写的“肿瘤免疫编辑：免疫在肿瘤抑制和促进中的作用”作为三篇重头评论文章（ Review ）之一，受到广泛关注，说明这个理论已被科学共同体接受。免疫编辑理论给我们系统地描述了机体免疫系统与肿瘤相互作用的动态过程，尽菅目前我们对这个过程的许多分子细节还不请楚，也还不能有效地控制这个过程。但它已为我们在治疗癌症的目标上提供了一种新的可能选择。免疫编辑理论证明，长期带瘤生存是可能的。隨着免疫治疗学的研究进展，有可能找到维持这种状态的方法。这对某些由于各种原因而不能进行“根治性治疗”的癌症患者，真是一个令人鼓舞的希望之光。

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[转载]《环球科学》2011年十大科学新闻评选

junpengyuan 2011-12-2 14:10

“十大科学新闻”评选是《环球科学》(《科学美国人》杂志中文版)每年一度的重头戏，也是本年度全球各大科学领域的重大事件进行的一次全面盘点。经过专业编辑和专家团队的商讨，《环球科学》初步挑选出了30条候选新闻，接受网友的点评和投票。 　　评选标准 　　1 某一领域的重大突破，促进相关领域的发展，而不是在已有研究上的小改进 　　2 引起广泛关注的重大科学事件，具有里程碑意义 　　3 某一领域的重大发现，将改变人们的现有认识 　　评选流程 　　1 11月1日至11月20日，由《环球科学》专业编辑、学术顾问、审评专家推荐各领域的重要科学进展和科学事件，并从这些进展和事件中，筛选出30条候选新闻； 　　2 11月20日—25日，环球科学网站(http://www.huanqiukexue.com)与新浪同步推出“《环球科学》十大科学新闻”评选专题，接受网友投票、评论，投票截止日为12月10日；环球科学杂志社还将广泛邀请各领域的科学家，同时对30条候选新闻进行点评和投票； 　　3 12月10~15日，环球科学杂志社将根据网友投票、科学家点评和专业编辑的意见，评选出“2011年《环球科学》十大科学新闻”，刊登在《环球科学》2012年第1期上。 　　与《环球科学》专业编辑微博交流： 　　生物、医学：@环球科学褚波 　　环境、能源：@silk是走谐星路线的(罗绮) 　　天文、物理：@mingliu84(刘明) 　　IT、电子、数学：@熊的牛不了(申宁馨) 　　1、超光速粒子挑战爱因斯坦相对论 　　9月23日，欧洲核子研究中心公布了一份研究结果，科研人员在让中微子进行近光速运动时，其到达时间比预计的早了60纳秒(1纳秒等于十亿分之一秒)，对此，研究者认为，这可能意味着这些中微子是以比光速快60纳秒的速度运行。 　　这项研究名叫OPERA(Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus)，是由欧洲核子研究所的超级质子同步加速器产生高强度、高能量的μ子中微子束，向730千米外的意大利格兰萨索国家实验室(LNGS)传送，以便检测检测中微子振荡现象。研究者让粒子束以近光速运行，并通过最后的运行时间和距离来判断中微子的速度。中微子束在两地之间的地下管道中穿梭。 　　根据爱因斯坦狭义相对论，光速是宇宙速度的极限，没有任何物质可以超越光速。如果此次研究结果被验证为真，意味着奠定了现代物理学的基础将遭到严重挑战。 　　不过，欧洲核子研究中心随后在一份声明中表示，这个结果的潜在影响巨大，急需其他实验的独立测量进行重复实验，接受更广泛、更严谨的考验，这才能最终验证或反驳是否真的存在超光速粒子。 　　11月17日，格兰•萨索国家实验室的研究人员发布了新的实验数据，确认了9月23日公布的结果。该实验的参与者、德国汉堡大学的卡伦•哈格纳表示，实验的精确性得到了改进，统计分析更为可靠了，并且由OPERA里的不同小组进行了重复。 　　然而，OPERA之外的科学家仍然表示怀疑。他们寄希望于由一个独立的实验来进行重复。其中最受期待的是美国费米实验室“主注入器中微子振荡搜寻”(简称MINOS)实验。针对OPERA的最新结果，费米实验室发表声明说，该实验室正在升级有关系统，2012年初应该可以获得相关结果。 　　2、世界人口超过70亿 　　10月31日，根据联合国人口基金的预测，世界人口在这一天达到了70亿。在全球70亿人口中，有18亿是10岁到24岁的年轻人。如果目前的生育率保持不变，本世纪中期世界人口将突破90亿，此后人口增速将会放缓，到本世纪末超过100亿。 　　联合国人口基金的统计显示，世界人口从10亿增长到20亿用了一个多世纪，从20亿增长到30亿用了32年，而从1987年开始，每12年就增长10亿。 　　由于文化普及和妇女社会地位的提高，全球育龄妇女的平均生育率到21世纪已显著下降，但庞大的人口基数仍会使人口数量迅速上升。 　　人口激增意味着人类对自然资源的需求激增，粮食、水资源、宜居土地的供给将承受更大的压力，这些需求又将向生态环境传递更大压力；人口激增也意味着人类对社会资源的需求激增，教育、医疗、就业、养老等问题，将考验着每一个国家。 　　3、“苹果”创始人乔布斯去世 　　美国时间10月5日，苹果董事会主席、联合创始人史蒂夫•乔布斯逝世，享年56岁。苹果公司网站发布的消息说：“苹果失去了一位富有远见和创造力的天才，世界失去了一个不可思议之人。” 1975年，乔布斯与斯蒂夫•沃兹尼亚克组装了世界上第一台个人电脑，这台个人电脑后来被称为苹果Ⅰ号机。1976年，乔布斯与沃兹等人成立了苹果公司，并在1977年4月推出了苹果Ⅱ号机，它以小巧、操作简便等特点抓住了用户的心。乔布斯先后领导缔造了麦金塔计算机、ipad、iPod、iTunes Store、iPhone等诸多知名数字产品。 　　乔布斯的生涯极大地影响了硅谷风险创业的传奇，他将美学至上的设计理念在全世界推广开来。他对简约及便利设计的推崇为他赢得了许多忠实追随者。乔布斯与沃兹尼亚克共同使个人计算机在70年代末至八十年代初流行开来，他也是第一个看到鼠标的商业潜力的人。在将近40年的职业生涯里，他引进了几种范式转移的发明，并在此过程中重塑了整个行业。 　　无论是在科技界还是商业界，乔布斯都是无可争议的领袖人物，他的去世，引起了全球的强烈关注。 　　4、首款石墨烯集成电路诞生 　　美国IBM公司的科学家研制出了首款由石墨烯圆片制成的集成电路，向开发石墨烯计算机芯片前进了一步。科学家们认为，这项突破可能预示着，未来可用石墨烯圆片来替代硅晶片。研究成果发表在6月10《科学》杂志上。 　　IBM公司托马斯•沃森研究中心科学家林育明领导的团队制造的这块集成电路建立在一块碳化硅上，并且由一些石墨烯场效应晶体管组成。这种生产过程也可用于其他类型的石墨烯材料，包括将化学气相淀积(CVD)石墨烯膜合成在金属膜之上，也可用于光学光刻以改善成本和产能。最新的石墨烯集成电路混频最多可达10G赫兹，而且其可以承受125摄氏度的高温。该研究团队认为，这块集成电路还可以运行得更快，届时，由这类集成电路制成的芯片可以改进手机和无线电收发两用机的信号，未来，手机或许能在一般认为无法接收信号的地方工作。 　　5、德国爆发肠出血性大肠杆菌疫情 　　5月中旬，一种被称为EHEC(肠出血性大肠杆菌)耐抗生素细菌导致的疫情在德国北部集中暴发。一周之内，德国16个州中的15个州中发现了超过1000例EHEC确诊或疑似病例。据称，“当前的疫情超过了任何一次历史上的状况，EHEC从没有在德国如此集中暴发。” 　　疫情很快蔓延到欧洲许多国家和美国。根据世卫组织的6月3日公布的报告，截至到6月2日，疫情共造成1823人染病，18人死亡。全世界已经有12个国家(除德国外，还包括奥地利、丹麦、法国、荷兰、挪威、西班牙、瑞典、瑞士、英国、捷克和美国)出现了肠出血性大肠杆菌病例。更令人担心的是，此次流行的EHEC亚型是经过变异的耐抗生素细菌，疑似超级细菌。 　　最初该病菌被认为来源于西班牙产黄瓜，后经严密调查，德国国家疾病控制中心罗伯特-科赫研究所等多家机构6月10日在柏林表示，他们已确认造成此次肠出血性大肠杆菌(EHEC)疫情的源头是下萨克森一家工厂生产的豆芽。 　　7月26日，罗伯特-考赫研究所宣布，感染肠出血性大肠杆菌的最后一位病人出现在三周前，计入病情潜伏期、诊断期以及病源调查所需时间之后，可以肯定地认为该病菌已不再具备传染性，表明这场在德国持续了月余的疫情已经结束。这场疫情最终导致德国范围内50人死亡。 　　6、中国发射“天宫一号” 　　2011年9月29日，中国首个目标飞行器天宫一号(Tiangong-1或Heavenly Palace 1)在酒泉卫星发射中心发射，由长征二号FT1火箭运载。 　　天宫一号设计在轨寿命两年。由于天宫一号是空间交会对接试验中的被动目标，所以叫“目标飞行器”(Target spacecraft，天宫一号的主要任务之一，即为实施空间交会对接试验提供目标飞行器)。而之后发射的神舟系列飞船，将称作“追踪飞行器”，入轨后主动接近目标飞行器。 　　天宫一号的发射标志着中国迈入中国航天“三步走”战略的第二步阶段(即掌握空间交会对接技术及建立空间实验室)，同时也是中国空间站的起点，标志着我国已经拥有建立初步空间站，即短期无人照料的空间站的能力。天宫一号在寿命末期，将主动离轨，陨落南太平洋。 　　2011年11月1日，中国再次发射“神舟八号”无人飞行器，飞行器升空后，在太空中与“天宫一号”成功完成两次对接，标志着中国成为了世界第三个掌握空间对接技术的国家。 　　7 日本大地震引发核危机 　　3月11日，本东北部海域发生里氏9.0级地震并引发海啸，地震和海啸造成15500余人遇难，5300余人失踪。另外，地震和海啸造成日本福岛第一核电站1~4号机组接连发生核泄漏事故，大量放射性物质泄漏到外部，日本各地均监测到超出本地标准值的辐射量。 　　日本原子能安全委员会根据测定值推算的结果显示，从3月12日上午6时至24日零时止，福岛第一核电站外泄放射性碘的总量约为3万万亿～11万万亿贝克勒尔，这个数值已经相当于国际评价机制的6级“重大事故”水平。而部分地区的土壤核污染水平，已与1986年的切尔诺贝利事故相当(被定性为最高等级7级的“特大事故”)。2011年4月12日，日本原子能安全保安院根据国际核事件分级表将福岛核事故定为最高级7级。是国际核事件分级表(International Nuclear Event Scale)中第二个被评为第七级事件的事故。 8 NIF成功模拟出核聚变反应的实验条件 　　美国物理学家组织网3月16日(北京时间)报道，美国国家点火装置(NIF)项目的科学家最近攻克了核聚变反应点火装置中的两个关键难题：类似太阳的极端高温以及均匀、使标靶不会失形的压力。 　　NIF的目标是实现聚变反应，最终用来生产可持续的清洁能源。目前的商业核电站都是用核裂变来发电，核聚变迄今还无法用于大规模商业核电站中。与核裂变相比，聚变反应能产生同样巨大的能量但核废料却更少。NIF科学家们正在研究的是一种惯性约束聚变(ICF)，即在高能激光热量和压力条件下的聚变。在最近的实验中，NIF科学家用一种直径2毫米的塑料小球将192束激光聚集在含氦元素的塑料球上，所产生的巨大热量中近90%转换为X射线，使温度达到360万摄氏度。在这一温度下，2毫米直径的塑料球各向均匀收缩为只有1/10毫米。研究结果发表在《物理评论快报》上。 　　NIF副主管爱德华•莫斯表示，新实验已经模拟出聚变反应发生的实验条件，比以前更加切实可行，并有望在明年上半年进行真正的演示。 　　 9原子间单量子能量交换首次实现 　　美国国家标准研究院物理学家首次在两个分隔的带电原子(离子)之间建立了直接运动耦合，实现了原子之间的单量子能量交换。实验利用了一种单层离子势阱，并将其浸在液氦浴中冷却到零下269℃。离子之间相隔40微米，漂浮在势阱表面。势阱表面装有微小电极，让两个离子靠得更近，以便产生更强的耦合作用。超低温度可以抑制热量，避免扰乱离子行为。研究人员在势阱上放了震荡脉冲来检测铍离子频率。研究人员还用激光制冷减弱两个离子的运动，再用两束反向紫外激光束将一个离子进一步冷却到静止状态，调节势阱电极间的电压，就开启了耦合作用。经测量，离子的能量交换每155微妙仅有几个量子，而达到单个量子交换时频率更低，间隔为218微秒。从理论上讲，离子之间这种能量交换过程能一直持续，直到被热量打断。 　　在未来的量子计算机中，上述技术可用于解决量子系统的复杂问题，破解当今使用最广的数据加密编码。不同位置的离子直接耦合可以简化逻辑运算，有助于校正运算过程错误。该技术还可能用于量子模拟，以解释复杂量子系统如高温超导现象的原理机制。　 　 　10屠呦呦获拉斯克临床医学奖 　　9月12日，2011年度拉斯克奖的获奖名单揭晓，中国科学家屠呦呦获得临床医学奖，获奖理由是“因为发现青蒿素——一种用于治疗疟疾的药物，挽救了全球特别是发展中国家的数百万人的生命”。这也是至今为止，中国生物医学界获得的世界级最高大奖，离诺奖仅一步之遥。 　　上世纪60年代初，全球疟疾疫情难以控制。1967年，中国正处于文革时期，毛主席和周总理下令，联合研发抗疟新药。1967年5月23日在北京召开“全国疟疾防治研究协作会议”，“5•23”就成了当时研究防治疟疾新药项目的代号。1969年，39岁的屠呦呦加入“5•23”。她从整理历代医籍开始，四处走访老中医，编辑了以640方中药为主的《抗疟单验方集》，继而组织鼠疟筛选抗疟药物。经过200多种中药的380多个提取物筛选，最后将焦点锁定在青蒿上。屠呦呦认为，很有可能在高温的情况下，青蒿的有效成分就被破坏掉了。她改用乙醚制取青蒿提取物。1971年10月4日，经历了190多次的失败之后，在实验室里，屠呦呦终于从中药正品青蒿的菊科植物的成株叶子的中性提取部分，获得对鼠疟、猴疟疟原虫100%的抑制率。 　 　11 “引力探测器B”证实广义相对论两项关键预测 　　5月4日，美国航天局发布消息称，该局2004年发射的“引力探测器B”(Gravity Probe B)的测量结果已经证实了爱因斯坦广义相对论的两项关键预测：地球的自转会牵引并扭曲地球周围的时空，出现短程线效应(geodetic effect)和惯性系拖曳效应(frame dragging)。 　　广义相对论认为，引力是因质量的存在而引起的时空弯曲，引力场的存在会改变时空几何学规则。这一理论有两项重要预测，即时间和空间不仅会因地球等大质量物体的存在而弯曲，大质量物体的旋转还会拖动周围时空结构发生扭曲，这就是“短程线效应”和“惯性系拖曳效应”。 　　“引力探测器B”的主要装备是4个超高精度的回转仪。当“引力探测器B”在距离地球约640千米的极地轨道上开始运转时，4个回转仪自转轴同时对准遥远恒星——IM Pegasi。如果地球引力不影响时间和空间，那么回转仪自转轴将一直指向初始方向。实际观测结果是，受地球引力拖曳，回转仪自转轴方向发生了可测量的细微偏移，从而证实了爱因斯坦的理论。这项研究成果发表在《物理评论快报》上。 　　美国航天局天体物理学家威廉•丹奇说：“这项成果对理论物理学具有长期影响，将来要想挑战爱因斯坦的广义相对论，就必须获得比‘引力探测器B’观测结果更精确的数据。” 　 　12 3-D结构晶体管首次问世 　　5月4日，英特尔公司宣布在晶体管发展上取得了革命性的重大突破——3-D结构的晶体管首次问世，三栅极(Tri-Gate)3-D晶体管设计成功实现了22纳米制程技术的突破。 　　在三栅极3-D晶体管中，传统的2-D平面栅极被从硅基体垂直竖起的3-D硅鳍状物所代替。鳍状物的每一面都安装了一个栅极，而不是像2-D平面晶体管那样，只在顶部有一个栅极。更多的控制可以使晶体管在“开”的状态下让尽可能多的电流通过，而在“关”的状态下尽可能让电流接近零，同时还能在两种状态之间迅速切换。据悉，与之前的32纳米平面晶体管相比，22纳米三栅极3-D晶体管在低电压下可将性能提高37%，在相同性能的情况下电量消耗将减少50%，而其造价仅提高2%~3%。这一惊人的改进意味着它们将是小型手持设备的理想选择。 　　对于这项成果，英特尔创始人之一、摩尔定律的提出者戈登•摩尔的评价是：“在多年的探索中，我们已经看到晶体管尺寸缩小所面临的极限。今天这种在基本结构层面上的改变，是一种真正革命性的突破，它能够让摩尔定律以及创新的历史步伐继续保持活力。” 　 　13超级杂交水稻亩产首次突破900公斤 　　9月18日，农业部专家组在湖南省隆回县验收超级稻大面积亩产的初步结果发布，“杂交水稻之父”袁隆平院士指导的超级稻第三期目标亩产900公斤高产攻关获得成功，创造了杂交稻世界新纪录。 　　中国超级稻育种计划分三期实施。第一期是大面积示范亩产700公斤，已在2000年实现；第二期亩产800公斤，于2004年提前一年实现；目前，袁隆平和他的团队攻关的900公斤是第三期目标。由袁隆平研制的“Y两优2号”，在湖南省邵阳市隆回县羊古坳乡雷峰村18块试验田(共107.9亩)试种，百亩试验田收割验收结果表明，亩产达到926.6公斤。 　　袁隆平并不满足于此，他为自己提出了第四期超级稻计划：到2020年实现超级稻大面积示范亩产1000公斤。“1000公斤是奋斗目标，从理论上讲超级稻的产量远不止于此。” 14 中国科学家提出生物进化动力新假说 　　在5月20日的《科学》杂志上，复旦大学生命科学学院的苏志熙等提出生物进化动力新假说，认为“偏向性突变是导致后生动物进化过程中酪氨酸丢失以及复杂酪氨酸激酶调控网络形成的主要原因”，这一假说修正了目前生命科学领域的权威观点——“后生动物进化过程中酪氨酸丢失是自然选择作用的结果”。 　　后生动物是相对于原生动物而言的，原生动物是动物界中最低等的一类真核单细胞动物，一切由多细胞构成的动物都称为后生动物。研究发现，“酪氨酸激酶调控网络”对后生动物进化有重大作用。在生命起源中，“酪氨酸激酶调控”只在“多细胞动物”中进行，绝大部分单细胞生物中没有“酪氨酸激酶调控网络”，而随着多细胞动物复杂性的不断增加，酪氨酸激酶调控网络的演化越来越复杂，因此，酪氨酸激酶网络调控已被科学界公认是导致多细胞动物复杂性演化的重要机制。2009年《科学》杂志刊文提出的假说认为，在后生动物进化过程中，生物体受到自然选择作用，选择性地丢失蛋白质中的酪氨酸， “通过去除潜在的有害磷酸化位点这一机制来适应酪氨酸激酶信号通路的复杂性进化，从而促进了多细胞动物本身的复杂性的进化，如演化出各种不同的细胞类型，组织，器官等”。 　　苏志熙等经过严谨的实验研究后提出的新假说认为，后生动物进化过程中，基因组DNA“组成成分”向高GC(鸟嘌呤和胞嘧啶)含量的偏向性突变是导致酪氨酸丢失的主要原因，而这种非选择性的酪氨酸丢失过程才是促使酪氨酸激酶信号通路以及相应的后生动物机体复杂性进化的原始动力。 　　据介绍，这个成果解释了多细胞进化过程中绝大部分的蛋白质氨基酸的变化规律，同时可能会帮助科学家更好地探究致癌的原因以及抗癌的方法。 　　15、长达两千年气候纪录出炉 热带或经历严重水短缺 　　美国物理学家组织网6月9日报道，美国研究人员对取自秘鲁安第斯山脉Laguna Pumacocha湖泊底部一份长约1.8米的沉积物钻核进行了分析，整理出了一份长达2300年的气候记录。在这份沉积物钻核中，保存着许多迄今未知的地化信息和热带地区气候变化的详情。为获得沉积钻核中的气候记录，研究小组分析了其中每年层中的氧同位素(氧-18)的比例，这一比例在湿润季节水平低而在干旱季节水平高。 　　根据该记录建立的模型显示，南美洲夏季季风期间的降水量自1900年以后急剧下降，在公元前300年左右降雨量变化最大，此时北半球温度逐渐变暖。目前，随着北半球气温上升，夏季的季风变得更干燥，地球上人口稠密的热带地区将可能经历严重的水短缺；而且，南美赤道地区的降水已经到了两千多年来的最低点。该报告发表在《美国国家科学院院刊》上。 　　16、IP地址用尽 IPv6开始试用 　　由于互联网用户持续攀升和全球手机上网者不断增多，造成现有的IP地址即将“瓜分完毕”。据悉，负责管理IP地址分配的顶级机构——互联网编号分配机构(IANA)于2月3日对外分配完最后一批IPv4系列地址，最后5个IPv4地址“大礼包”将被分配出去。现在， 既有IP地址将被完全耗尽的消息，迫使各大网站开始在研究增加地址数量的新技术应对挑战。今后互联网服务商可能要为注册用户提供IPv6地址。虽然这款全新的系统目前尚未普及，但是包括谷歌和Facebook在内的热门网站都对此表示支持。其他规模较小的网站也将开始部署IPv6地址系统。对于只支持IPv4地址的网站而言，未来将面临重大挑战。 　　17、世界首个三维等离子标尺研制成功 　　6月10《科学》杂志报道，美国能源部劳伦斯-伯克利国家实验室与德国斯图加特大学研究人员合作，开发出了世界首个三维等离子标尺，能在纳米尺度上测量大分子系统在三维空间的结构。 　　该三维等离子标尺由5根金质纳米棒构成，其中一个垂直放在另外两对平行的纳米棒中间，形成双层H型结构。垂直的纳米棒和两对平行纳米棒之间会形成强耦合，阻止了辐射衰减，引起两个明显的四极共振，由此能产生高分辨率的等离子波谱。标尺中有任何结构上的变化，都会在波谱上产生明显变化。另外，5根金属棒的长度和方向都能独立控制，其自由度还能区分方向和结构变化的重要程度。该标尺有助于科学家在研究生物的关键动力过程中，以前所未有的精度来测量DNA(脱氧核糖核酸)和酶的作用、蛋白质折叠、多肽运动、细胞膜震动等。 　　18、合成生物学取得多项进展 　　自从美国科学家文特尔在去年4月份创造了首个“人造生命”(参见《环球科学》2010年第7期《人造生命背后》)，合成生物学的发展开始加速，生物学家也开始朝着更高的目标迈进。今年，该领域的科学家就取得了多项重要进展。 　　今年9月，美国约翰斯•霍普金斯大学医学院的生物学家杰夫•博伊科领导的科研团队从头设计，人工合成出两个染色体片断，并将它们插入一个活酵母菌体内，而接受了合成染色体的酵母菌仍能正常存活。文特尔的“人造生命”是细菌，属于原核生物，而酵母属于更高级的真核生物。博伊科的研究是世界上首次成功合成真核生物的部分基因组，标志人工合成生物基因组的研究又迈出了重要步伐。博伊科还计划，在接下来的5年内，用人造基因组取代酵母菌的所有基因组，让其进化出新菌株。 　　几乎同一时间，英国格拉斯哥大学的李•克罗宁用含有金属的巨型分子，成功地制造出了类似于细胞的气泡，并赋予它们一些类似生命的特征。研究人员希望诱使这些气泡演变成完全无机的能自我复制的实体，以此证明存在着完全基于金属(无机物)的生命。 　　如果克罗宁的研究得到证实，那么存在外星生命的可能性将大大提高。日本东京大学基础科学系的牟中原说：“很可能存在着一些并不基于碳的外星生命。比如，水星上的物质就和地球上的物质大相径庭，可能存在由无机成分形成的生物。尽管克罗宁暂时还无法证明这一点，但他指出了一个新方向。” 　　也是在9月，美国索尔克生物研究所的的助理教授王磊(音译)利用基因技术，修改了一种细菌的遗传序列，成功地将非天然氨基酸(20种天然氨基酸之外的人造氨基酸)整合到细菌蛋白质的多处，制造出了新的人造细菌菌株。 　　这些合成出来的细菌在药物研发领域拥有巨大的潜力，据此研制出的药物拥有的生物学功能将远超只包含天然氨基酸的蛋白质。这些分子或许也能作为基础元件，制造从工业溶剂到生物燃料在内的任何产品，帮助解决与石油生产和运输有关的经济和环境问题。 　　“这是我们首次制造出一个可用的、拥有多处包含非天然氨基酸的蛋白质的细菌菌株。”王磊说，“尽管这项技术还有改进空间，但这使科学家们在生物工程学领域使用非天然氨基酸几乎就快成为现实了。” 　　19、DNA的第7种和第8种碱基被确定 　　北卡罗来纳大学医学院生物化学和生物物理学教授张毅领导的研究团队在在7月21日出版的《科学》杂志上撰文指出，他们找到了DNA的第7种、第8种碱基，并在人体胚胎干细胞和实验老鼠器官染色体组的DNA中发现了这两个碱基的踪迹。 　　几十年来，科学家们一直认为DNA中只包含有4种碱基：腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶，这4种碱基已成为我们对基因代码如何形成生命的认识的基础。然而不久前，科学家们将碱基的数量扩展到了6种(第5种碱基：5-胞嘧啶甲基，第6种碱基：5-胞嘧啶甲基羟基)。现在，科学家又发现了DNA的第7种碱基5-胞嘧啶甲酰(5-formylcytosine)和第8种碱基5-胞嘧啶羧基(5-carboxylcytosine)。最新的这两种碱基实际上都是胞嘧啶经由Tet蛋白修改后得到的“变身”。Tet蛋白是一种分子实体，其在DNA脱甲基过程和干细胞重新编程方面起关键作用。新碱基代表了DNA脱甲基过程中的一个中间状态。它们可能为干细胞重新编程和癌症研究提供非常重要的信息。” 　　20、世界上第一束生物激光问世 　　本质上，激光是一个光放大器，它通过电、化学方法或另一束激光将气体、液体或固体中的原子或分子“激发”到一个更高的能级，而“受激”原子中的一个最终将衰变，释放出一个光子，这个光子将会撞击其他激发态的原子，释放出新的光子。通过在两个镜面之间来回反弹，光子的数量会进一步增多。其中一个镜面只有部分镀银，以便让一些光线能够以典型的聚焦束的形式释放出去。 　　美国波士顿市哈佛医学院的物理学家在一个活体细胞中复制了这一过程——绿色荧光蛋白(GFP)是关键所在。他们在人体肾脏细胞中插入了编码GFP的基因，使细胞合成GFP。随后，他们将一些产生了GFP的细胞置于两面镜子之间——相隔距离仅有约20微米，相当于一个细胞的宽度。 　　为了发出激光，细胞中的GFP需要被另一束激光——约1毫微焦耳的低能蓝光脉冲——所激发。通常情况下，蓝光只能够使GFP在细胞中发出荧光，也就是说，随机向所有方向发光。但是在紧密的光学共振腔内，光线被来回反弹，将GFP的发射放大为一束连贯的绿光。虽然这种激光很微弱，但能被清晰地探测到，而用于生成激光的这个细胞仍然存活。研究人员在6月12日的《自然—光子学》杂志网络版上报告了这一研究成果。 　　生物激光最让人着迷的地方在于，它的来源活体的。在传统类型的激光中，产生激光的介质会随着时间而退化，直至停止工作。然而，对生物激光而言，细胞能够持续合成新的GFP。参加这项研究的科学家说：“我们或许能够制造可自我修复的激光。” 　　21、“太空中存在氧分子”首次得到确认 　　美国每日科学网站8月2日(北京时间)报道，一个国际科研团队利用欧洲航天局的赫歇尔望远镜，在一个恒星新生区附近发现了氧分子，首次确认了氧分子在太空中的存在。 　　NASA喷气推进实验室(JPL)的科学家保罗•哥德史密斯和欧空局的科学家利用赫歇尔望远镜的远红外外差接收机(HIFI)，在猎户座恒星新生区附近发现了氧分子，且氧分子与氢分子的比例是1比100万。 　　氧是太空中第三多的元素，也是我们身处的地球的主要组成部分，在地球的大气、海洋和岩石中无处不在，其对生命本身也具有决定性意义。天文学家猜测，其分子形式也应该大量存在于太空中，他们计划在其他恒星形成区域继续搜寻氧分子。 　　22火星上的流动水证据首次被发现 　　美国航空航天局的科学家在火星勘测轨道器(Mars Reconnaissance Orbiter)传回的图像上发现，火星的一些山坡上有很多黑色条纹，一直延伸到山坡下方的平原。 　　这些条纹通常在相对温暖的时期出现，围绕着岩石，时分时合。但当冬季来临时，线条则会消失。 　　科学家认为，这些线条可能是流动的咸水，有可能是在地下，随季节发生形态上的变化。盐成分会降低水的凝固点，只要盐浓度与地球上的海水相当，那在夏天的时候，液态水是可以出现在火星上的。 　　不过，科学家也谨慎地表示，这一发现并不能成为火星上有水的直接证据。“凤凰号”曾发现火星上有水冰，但是还从未发现过有流动液体。 　　新一代火星车“好奇号”即将发射，它将去火星寻找火星适宜生命存在的进一步证据(参见《环球科学》2011年第12期《奔赴火星》)。 23距今135亿年的最古老星系现身 　　4月12日，欧洲宇航局宣布，一个国际天文学研究小组最近发现了一个距今135.5亿年的星系，这是已知最古老的星系。这一发现有助于揭开宇宙“黑暗时代”之谜。 　　根据目前科学界普遍认可的大爆炸理论，我们的宇宙是137.5亿年前由一个非常小的点爆炸形成的。随着宇宙的膨胀，大爆炸约38万年后，能量逐渐形成了物质，大量氢气弥散在宇宙中。这时由于没有新的光源产生，宇宙是黑暗的。尽管此后逐渐有恒星、星系诞生，但他们产生的光仍然很暗，并且被弥散在宇宙中的“氢气雾”遮掩，直到10亿年后，星系越来越多，“氢气雾”被它们产生的电磁辐射驱散后，宇宙才开始亮起来。这10亿年被称为宇宙“黑暗时代”。对“黑暗时代”的研究是当今科学前沿课题之一，而发现和研究在“黑暗时代”诞生的恒星和星系是揭开这一时代奥秘的关键。 　　今年1月，由美国科学家牵头的一个国际天文学研究小组也曾在英国《自然》杂志上宣布，利用哈勃太空望远镜发现了最古老星系，它诞生于宇宙大爆炸最初的4.8亿年，而新发现的古老星系则诞生于宇宙大爆炸最初的2亿年，比前者年长2.8亿年。这一星系是由法国里昂大学里昂天文台约翰•理查德领导的研究小组发现的，他们利用美国哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜发现了该星系，然后利用美国夏威夷凯克天文台的仪器测定了它距地球的距离为128亿光年，这说明该星系至少诞生于128亿年前。对该星系光谱的进一步研究显示，该星系中最早的恒星已有7.5亿年历史，研究人员因此断定该星系诞生于135.5亿年前。这一成果发表在英国《皇家天文学会月刊》上。 　　24 磁性和超导性首次证实可共处 　　一般情况下，超导材料的导电性为100%，也会排斥周围的任何磁场，但在9月5日出版的《自然•物理学》杂志上，科学家报道了一项让人吃惊的发现。 　　美国斯坦福材料与能源科学研究所(SIMES)、美国能源部下属的斯坦福直线加速器中心和斯坦福大学的科学家将一薄层铝酸镧放置在一个钛酸锶基座上。结果发现，在这两种复合氧化物的接触界面上，原子层变得具有磁性，同时在接近绝对零度的温度下，电流能毫无电阻地流过界面——这表明，该原子层也具有超导性。 　　该研究的负责人、斯坦福直线加速器中心的凯瑟琳•默勒表示，科学家一直希望能找到一种方法，让铝酸镧和钛酸锶等复合氧化物材料具有磁性，以研制出新的计算存储设备。最新研究为科学家们“研制出具有令人惊奇新特性的新材料，以及研究磁性和超导性等在正常情况下不兼容状态之间的相互作用提供了新的可能”。 　　英国剑桥大学的物理学家安德鲁•米勒斯表示，这项研究有望让科学家研制出新的材料类型，具有“可控的、新奇有用的导电性”。尽管要实现这一目标还有很长的路要走，但这项新发现是一个非常关键的里程碑。 　　25人类祖先在320万年前就已靠双脚行走 　　美国密苏里大学和亚利桑那州立大学人类起源研究所的科学家表示，他们对发掘于埃塞俄比亚哈达尔遗址的南方古猿足骨化石进行分析研究后认为，人类的祖先早在320万年前就开始像现代人一样用双脚行走。 　　南方古猿是否具有完全发育的脚足是两派争论的部分问题。科学家此次发掘和研究的南方古猿足骨的第4根跖骨化石为其存在脚弓提供了强有力的证据，支持了南方古猿具有现代人行走特征的观点。密苏里大学卡萝•沃德认为，脚弓出现在人类进化早期的认识显示，人类独特的脚足结构是人类行走的基础。如果人们能够了解人类进化的目标以及自然选择如何促进人类骨骼的发展，那么现代人骨骼如何工作就能得以深刻认识。人类的脚弓对人类的祖先和现代人同样重要。 　　26地球历史上最大一次生物灭绝原因揭晓——有毒烟雾云 　　大约2.5亿年前，地球上海洋生命的95%、陆地生命的70%惨遭厄运，科学界称之为“二叠纪灭绝”。这次灭绝究竟是什么原因造成的呢？加拿大自然资源委员会科学家、卡尔加里大学地球科学系客座教授史蒂夫•格拉斯比及其同事在加拿大北极区域的灭绝时代生成的岩石中找到了煤烟灰层，他们认为这个证据可以直接证明他们所解释的大灭绝原因。 　　研究小组对他们所找到的含有特殊有机层的岩石进行了分析，发现岩层中含有大量有机物质，因此立即确认是煤灰层，其与目前发电厂所产生的煤灰别无二致。格拉斯比认为，那次的火山爆发是有史以来地球上最大的一次。大规模的火山爆发导致海量的碳燃烧，并由此产生了大量有毒烟雾云和温室气体。伴随着气温升高，海洋里氧气浓度下降，这些煤灰在当时给地球增加了更多的麻烦。 　　27 无需稀土的强力磁铁问世 　　日本东北大学研究生院等科研机构团体成功开发出一种无需稀土即可获得强磁力磁铁的基础技术。这种“无稀土磁铁”的磁力可与用于混合动力车的发动机和家电的钕磁铁磁力相匹敌，预计2025年前后该技术将走向实用化。这种磁铁主要由铁和氮物质合成，无需从中国进口具有供应风险的钕等稀土矿。这将意味着日本先于其他国家，首次成功合成“强磁性氮化铁”。强磁性氮化铁在大约40年前即被看好，由于纳米合成技术成为可能，该研究取得巨大发展。 　　此次研制成功的强磁性氮化铁所需原料由生产磁性材料的户田工业(位于广岛县)提供，合成技术则由东北大学研究生院的高桥研等教授开发。据悉，该研究作为独立行政法人新能源产业综合开发机构(NEDO)的项目，将得到丰田汽车等的协助，今后共同提高强磁性氮化铁的耐高温性和磁力的持久性。 　　28 基因变异大规模速查技术问世 　　人类染色体组中每个基因都由上千个遗传密码组成，其中一个密码发生改变就可能造成严重疾病，如癌症、囊性纤维化、肌肉萎缩或亨廷顿病等。同样，病毒或细菌中一个微小突变也能产生耐药性，使常规药物失效。即使很小的基因片段都可能有上千种变化，要系统分析它们很难。 　　为了解决这个问题，美国马萨诸塞大学医学院的科学家丹尼尔•玻仑开发了一种名为EMPIRIC的新技术，可在一个试管中人为地让基因产生所有可能产生的突变，然后在同一试管中，对这些可能的突变进行检测、分析，看这些突变会引起什么后果。这种技术为系统鉴定病原体的耐药突变、开发新型疗法和新疫苗提供了一条捷径。新方法还有助于深入理解其他一些生物问题，比如环境压力怎样在基因层面影响进化，何种突变可能引起遗传疾病，如何筛查可能产生具有耐药性的病毒变种等。 　 　29 最有说服力的暗物质粒子证据或现身 　　美国科学家称，利用费米伽玛射线空间望远镜，他们已经在银河核心处发现关于暗物质粒子的最有说服力的证据。 　　费米伽玛射线空间望远镜于2008年升空，两年多时间里，它主要扫描了银河系的高能活跃区，即暗物质最倾向聚集之地。通过分析该空间望远镜传回的数据，科学家发现了一种可能是由两个暗物质粒子相撞、湮灭时释放出的伽马射线。费米伽玛射线空间望远镜的扫描区域是银河系核心直径100光年的范围，据推测，这里的暗物质密度可能是银河边缘的10万倍。 　　费米实验室和芝加哥大学宇宙学家丹•霍普表示，除了暗物质以外，研究人员也考虑过观测到的伽马射线来源于其他天文学物质，然而据已掌握的知识，用其他物质还无法恰如其分地解释该现象。 　　尽管这项研究还没得到其他科学家的验证，但费米实验室的天体物理学家克雷格•霍根认为，这是他所知道的第一个能让少量与暗物质有关的证据与简单粒子模型对应起来的研究，值得其他科学家进行下一步跟踪研究。 　　30量子纠缠态信息首次存入晶体 　　目前的网络通信，信息是通过光脉冲在光纤中传输实现的。传输的信息可存储在计算机硬盘里以备使用。而量子网络与光纤网络的传输原理相似，但传输载体却非使用光脉冲。在量子通信中，也需要存储和提取数据信息。量子网络的一大优势是可以保护信息在传输过程中不被第三方截取。加拿大卡尔加里大学科学家和德国科学家合作首次成功在一种特殊晶体中存入光量子纠缠态的编码信息。该项研究成果是量子网络发展的一个里程碑，有望在不久的将来让量子网络成为现实。 　　研究人员使用了一种掺入稀土离子的晶体，并将其冷冻到零下270℃。在此温度下，晶体材料性质发生变化，使得研究人员可以存储和提取这些量子，而不产生明显的退化究。结果显示，量子所拥有的“纠缠”这种物理性质，并不像我们以前所通常认为的那样“脆弱”。研究人员表示，研制这种记忆存储元件使用的几乎全部是现存的标准制造工艺。他们认为能够与现有技术实现成功嫁接非常重要，这样可使这种基础研究成果尽快进入实际应用。

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[转载]科学反对它自已

xie44025 2011-10-9 14:57

2009 年湖南省语文高考试题选用了《环球科学》 2009 年第二期发表的“科学反对它自已”一文。附“科学反对它自已”原文 二，现代文（一般社会科学类，自然科学类文章）阅读（ 9 分，每小题 3 分） 阅读下面的文字，完成 6-8 题 几个世纪以来，科学一直被看成一种为人类带来幸福的力量，以牛顿力学为代表近代科学引发的工业革命为人类创造了巨大的物质财富； 20 世纪初，以相对论和量子理论为代表的物理学革命，从宏观和微观的尺度上，把人们对客观世界的认识推向了高峰。在一片胜利的欢呼声汇总，科学作为以一种新的 “ 偶像 ” 登上神坛。 1845 年 8 月，在日本广岛上空爆炸的原子弹开始打破人们对科学的迷信。当原子弹造成的种种惨象通过媒体传播时。那些参与制造原子弹的科学家们陷入了深深地内疚之中。他们开始感到，科学研究的领域也存在着潘多拉拉盒子。 20 世纪后半叶，以 DNA 双螺旋结构的发现为开端的分子生物学革命逐渐成了科学舞台上的主角。 20 世纪 60 年代初，遗传密码被破译。 1969 年， DNA 限制性的内切酶被发现。 1971 年，斯坦福大学的保罗 · 伯格将猿猴病毒 40 （ SV40 ）的 DNA 引入大肠杆菌并与其 DNA 重组，获得了一种新的带有 SV40 基因的大肠杆菌，由于 SV40 对鼠类动物具有致癌性，还可以在试管内使人的正常细胞转达化为癌细胞，因此伯格的重组大肠杆菌就有可能具有致癌性。 大肠杆菌广泛存于人体肠道内，如果含有 SV40 基因的大肠杆菌在人群间传播，可能造成难以预料的后果。美国著名分子病毒学家罗伯特 · 普兰克了解了伯格有的工作后，立即与他通电话，指出这种大肠杆菌可能成为传播人类肿瘤的媒介，并建议他暂停此项研究。这使伯格特犹豫，他深知 DNA 重组技术的革命意义，但他也为此项研究可能带来的严重后果担忧，他与其它生物学家讨论后，他毅然决定暂停此项研究。 但是， DNA 重组的研究并未停止，并在其他实验室不断取得新突破。随着研究的进一步推进，基因重组技术引起的伦理问题日益引起政府和公众的关注。 1974 年 7 月，在美国科学院的支持直，伯格等著明分子生物学家联名发表了一封建议信，呼吁在全世界范围内无条件禁止一切有可能导致无法预知后果的基因重组研究。因为 “ 伯格信件 ” 的倡议， 1975 年 2 月， 16 个国家的 140 位著名科学家在美国加州举行会议，与会者一致认为： “ 尽管基本重组技术会捉进分子生物学的革命性进展，可是运用这项技术所产生的生物新类型，可能对人类健康造成直接和意想不到的危害，因此必须对此严加控制。 ” 美国哥伦比亚广播公司专门对此做了一个题为《 DNA 争论：科学反对它自己》的专题节目，向公众普及科学伦理。 在伯格信件中，积极从事该领域研究的杰出科学家主动提出对自己的研究工作进行限制，这在科学史上还是第一次，它显示了那一代科学家巨大的道德勇气和强烈的社会责任感，堪称科学史上的重大事件。 （选自《环球科学》 2009 年第 2 期，有删改） 6 ．下列关于 “ 伯格信件 ” 的阐述，与原文意思不符合的一项是 A 伯格兴建是伯格等分子生物学家在美国科学院的支持下于 1974 年 7 月联名发表的一封建议信。 B 伯格信件提议在全世界范围内无条件禁止一切基因重组研究以避免可能导致的无法预知的后果。 C 在伯格信件中，伯格等杰出科学家主动提粗对他们从事并取得成果的领域的研究工作进行限制。 D “ 伯格信件 ” 这一科学史上的重大时间显示了那一代科学家巨大的道德勇气和强烈的社会责任感。 7 ．下列说法，符合原文意思的一项是 A . 文章中称科学为一种新的 “ 偶像 ” ，这是对在欢呼中登上神坛的科学的批判。 B.DNA 重组技术虽然具有革命意义，但也有可能给人类健康带来严重的后果。 C. 杰出的科学家主动停止了自己的科学研究，日益引起政府和公众的广泛关注。 D. 加州会议与会者一致认为，必须严格控制分子生物学革命产生的生物新类型。 8 ．本文原标题为 “ 科学反对他自己 ” ，依据文章，对该标题理解不正确的一项是 A 科学反对它自己并不意味着反对它的全部，而是反对它有悖于科学伦理的部分。 B 只是限制那些有可能危害人类的科学研究，有赖于科学家的道德勇气与社会责任感。 C 防止科学技术在运用中对人类造成危害，有赖于科学家的道德勇气与社会责任感。 D 新科学反对旧科学，科学就是在不断否定过去的研究成果的过程中得到进步的。 三．文言文阅读（ 22 分，其中选择题每小题 3 分，翻译题 9 分，简单题 4 分） 附： 科学反对它自已 谢蜀生 从培根以来，科学一直被看成一种为人类带来幸福的力量。培根的名言“知识就是力量” , 几世记来一直作为一面旗帜在科学世界的上空高高飘扬。以牛顿力学为代表的近代科学引发的工业革命为人類创造了巨大的物质财富；二十世记初，以相对论和量子理论为代表的物理学革命把对客观世界的认识，从宏观和微观的尺度上推向了高峰，为工程技术的发展开辟了几乎无限的可能性。在一片胜利的欢呼声中，科学作为一种新的偶象，登上神壇。 1945 年 8 月 6 日在日本广岛上空爆炸的原子弹开始打破对科学的盲目迷信。当原子弹造成的种种惨象不断在媒体上传播时，人们第一次感到了对科学的恐惧。那些参与制造原子弹的科学家们陷入了深深的内疚之中。用著名分子生物学家斯坦特（ G.S.Stent ）的话来讲，这种情绪使“战后时期的这些物理学家们大多患上了职业上的抑郁症”。他们开始感到，在科学的潘朵拉魔盒里不但有天使，也有魔鬼。 20 世纪后半叶，以 DNA 双螺旋结构揭示为开端的分子生物学革命逐惭成了科学舞台上的主角， 60 年代初，遗传密码已经破译，克里克（ Francis Crick ）的“中心法则”确立了分子生物学的基本理伦框架（ Paradigm ）。此后，生命科学中的工程技术倾向越来越明显。 1969 年霍普金斯大学的史密斯（ Hamilton Smith ）发现 DNA 限制性内切酶，它就象 DNA 分子的剪刀，可以根据需要切割 DNA 分子。 1971 年斯坦福大学的伯格（ Paul Berg ）将猿猴病毒 40 （ SV40 ）的 DNA 引入大肠杆菌并与其 DNA 重组，获得了一种新型的带有 SV40 基因大肠杆菌。由于 SV40 对鼠类动物具有致癌性，虽然尚未发现在人体内可以致癌，但却可以在试菅内使人的正常细胞转化为癌细胞。因此伯格重组的大肠杆菌就有可能具有致癌性。由于大肠杆菌广泛存在于人体肠道内，如果含有 SV40 基因的大肠杆菌在人群间传播，就有可能产生难以预料的后果。冷泉港生物实验室的著名分子病毒学家普兰克（ Robert Pollack ）知道了伯格的工作后，立即与他通了电话，指出这种大肠杆菌可能成为传播人类肿瘤的媒介，有可能产生严重的后果，并建议他暂停此项研究。这使伯格感到犹豫，他深知重组 DNA 技术的革命意义，但是他也为此项研究可能带来严重后果担忧。在与其他分子生物学家广泛讨论之后，他毅然诀定暂时中止此项研究。 但在分子生物学领域内重组 DNA 的研究并未停止，它继续在其它实验室不断取得新突破。 1973 年 DNA 连结酶的发现为基因工程提供了新工具。 1973 年哥登会议（ Gordon Conference ）上，斯坦福大学的博耶尔（ Herbert Boyer ）和加卅大学旧金山分校的科恩（ Stanley Cohen ）宣布，他们用限制性内切酶和 DNA 连接酶将抗氨芐青霉素的质粒与抗四环素的质粒重组成一个单一的质粒，将此质粒转入大肠杆菌后，使之获得了对二种抗菌素的抗性。这项研究使与会的科学家产生了恐惧。你想，如果有一种对所有抗菌素都抵抗的细菌产生出来，其后果将会如何？大会的二个主席（ Cochairs ）辛格（ Maxine Singer ）和索尔（ Dieter Soll ）联名给美国科学院写了一封信，要求对基因重组技术的后果进行调查和评估。与此同时，科恩和博耶尔的研究仍在进一步推进， 1974 年初，他们甚至将青蛙的基因引入大肠杆菌并获得表达，这意味着跨种间的基因重组和表达也是可能的。基因重组技术引起的伦理问题越来越引起政府和公众的关注。 1974 年 7 月在美国科学院的支持下，伯格与其他一些著名分子生物学家，包括巴尔的摩（ David Baltimore ）和沃森（ James Watson ）等联名在 Nature 杂志发表了一封建议信，号召在全世界范围内无条件禁止一切有可能导致无法预知后果的基因重组研究，并建议在 1975 年召开一次世界性的大会，讨论基因重组问题。“伯格信件”将基因重组问题推向公众，产生了重要影响。 1975 年 2 月 24 日 -27 日，来自 16 个国家（包括前苏联）的 140 位著名科学家来到美国加卅阿西罗黙（ Asilomar ）市美丽的海滨，举行了为期三天的国际会议，史称“伯格会议”。会议由伯格、巴尔的摩、伯伦纳（ Sydney Brenner ），辛德尔（ Norton Zinder ），辛格尔（ Maxine Siger ） 5 人组成的组织委员会主持。参加此次会议的都是在此领域工作的分子生物学家，停止基因工程的研究必然会对他们的事业产生重要影响。他们对基因工程技术的安全性问题观点并不相同，争论是激烈的。经过反复讨论和权衡， 5 人委员会起草了一份宣言，认为由于沒有充分理由排除各种基因重组会产生意想不到的危险的可能性，会议建议停止一些明显具有危险性的基因，如癌基因，耐药基因等的重组研究，同时对把任何动物基因引入大肠杆菌的研究都应持慎重态度。 2 月 27 日，宣言交付大会讨论，获得通过。与会者一致认为：“尽菅遗传重组技术会促进分子生物学的革命性进展，可是运用这项技术所产生的生物新类型，可能对人类健康造成直接的和意想不到的危害，因此必需对此严加控制” CBS 新闻栏目（ CBS News ）专门对此作了一个题为“ DNA 辩论：科学反对它自已”（ The DNA Debate ： Science against Itself ）的专题节目，向公众普及科学伦理。伯格信件和伯格会议是由积极从事该领域研究的杰出科学家主动提出对自己的研究工作进行限制，这在科学史上还是第一次。虽然后来证明，伯格会议对基因重组技术的危险性估计过高，但它显示了那一代科学家的巨大道德勇气和强烈的社会责任感，堪称科学史上的重大事件，

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[转载]关于表观遗传的问题 此文曾发表在《环球科学》2011年第8期

热度 4 xie44025 2011-9-12 21:43

生命不会那么简单 谢蜀生 生物性状的表现（ Phenotype ）与其基因型（ Genotype ）以及所处环境之间的关系，一直是遗传学研究的重要课题。表面上看这是一个理论问题，但根本上却是一个实踐问题。疾病是健康的生物性状发生变化的结果。显然，揭示和认识生物表型的控制机理，在医学实践上具有重要意义。尽管科学家们总是否定基因决定论，但总是常常不自觉地陷入这个理论陷井之中。至少在 2000 年 6 月人类基因组草图绘制完成及其后的相当长的一段时间里，表现尤其明显。 在那个令人兴奋的时刻，参与破译人类基因组的 6 个国家（美、英、法、德、日、中）的领导人都高调亮相，祝贺这一被称为生命科学的“登月计划”即将获得完全成功。 2006 年 6 月 26 日，在美、英二国通过卫星联合举办的新闻发布会上，英国首相布赖尔称，这是“医学科学领域的一场革命，其意义远远超过抗生素的发明”。而美国总统克林顿则略带调侃地对布赖尔说，“这项成就将会使你刚出生的儿子寿命延长四分之一世记”。一时间，基因的概念从科学家的实验窒走进了寻常百姓家，成了一个最时髦的名词。人们从破译人类基因组的工作中不但看到了诸如癌症、心脑血管病、老年性痴呆、以及自身免疫病这些顽症治愈的希望，而且还对制服肥胖、长寿、甚至秃顶的前景充满了期待。 然而就在二周后的 7 月 13 日，刚出版的《新英格兰医学杂志》上发表了 一篇由瑞典卡洛林斯卡医学院牵头、丹麦和芬兰科学家参加的，探讨遗传与癌症相关性的超大样本研究报告，该项研究涉及 4.5 万对孪生子（ Twins ），他们都有在政府相关部门正式备案登记的资料，最早的数据甚至可追溯到 1870 年。涉及的肿瘤包括前列腺癌、乳腺癌、大肠癌、淋巴瘤等十几种肿瘤。研究分析的结果发现：在这 9 万名双生子中共有 11000 人得过癌症，其中只有 18 ％的孪生子中有 l 人患癌，而 2 人同时患癌的孪生子只占总孪生子数的 3 ％。而尤其令人意外的是，在全部同卵双生的孪生子（ Monozygotic twins ）中， 2 人同时患前列腺癌的比例也只有 18 ％。由于同卵双生子之间的遗传基因组是完全相同的，因此上述的结果表明，癌变的发生可以不涉及正常基因结构的变化。这与流行的肿瘤产生的癌基因理论是不同的。这项研究结果使科学家颇感意外，密歇根大学的资深肿瘤遗传学家格鲁伯（ Stephen Gruber ）说，这项研究“相当清楚地表明，在肿瘤的发生与基因关系的问题上，我们原来自以为知道得很多，而实际上还所知甚少”。这种不涉及细胞基因组改变而产生的细胞表型改变的现象就是所谓的表观遗传现象。 表观遗传机制在控制细胞表型上的作用，最明显地表现在胚胎发育过程中的细胞分化上。我们的体细胞，如心、肝、肺、肾、皮肤、肌肉等的组织细胞，尽菅形态、功能各异，但它们都来自同一个受精卵，它们的基因组是完全一样的，只是基因的表达不同而已。目前这种研究表观遗传现象机制的表观遗传学（ Epigenetics ）已经成为当代生物医学研究的新兴前沿领域。 影响表观遗传现象的因素很多，如 DNA 甲基化，组蛋白修饰，基因组印记，基因沉默，母体效应， RNA 编辑等。这些细胞内的生化过程，都可以在基因的核苷序列不发生改变的情况下，使基因表达发生变化。而且这种变化还是可遗传的。在各种疾病状态下，都可以检测到这些表观遗传修饰现象。美国科学家曾 利用基因组高通量分析技术 ， 对同卵双生子中，正常的一方和患红斑狼疮（ SLE ）的一方的 DNA 甲基化水平进行了研究，结果发现二者许多基因在甲基化程度上上有明显的差异。 2010 年 3 月 22 日出版的《自然》杂志发表一篇题为“为什么孪生子的衰老程度不同？”的文章，评论了表观遗传机制在衰老过程中的作用。衰老的表观遗传学研究结果表明，衰老的过程涉及与基因结合的组蛋白乙酰化，以及一些细胞关键基因的甲基化和另一些基因的去甲基化，结果就会激话或抑制这些基因。这样，即使具有相同和相似的基因组组成，但由于表观遗传修饰的程度不同，而表现出程度不同的衰老表型。作者还举蜜蜂为例，说明基因甲基化对寿命的影响：蜂王有低甲基化的基因组，而工蜂基因组的甲基化程度则高得多，这样的结果使蜂王的寿命比工蜂长 20 倍。 表观遗传学研究基因组外的分子事件是如何影响基因表达，从而产生生物体（或细胞）的各种表型的。这种作用贯穿在从受精卵开始，到生长、发育、衰老、死亡的全过程中。目前分子水平的表观遗传学研究还处于发展的早期阶段，具有广阔的发展前景。它的研究成果将为各种难治性疾病的治疗提供了新途径 。实验研究已经证明，人工合成的 21 个核苷酸的双链 RNA 可以有效地抑制或阻断癌基因的表达，使癌细胞的恶性表型发生明显变化。此外， 研究者利用抑制 DNA 甲基化和组蛋白去乙酰化的药物，成功关闭乳癌患者在肿瘤发生初期时的多个关键基因，包括 p53 、 p21 、干扰素调节因子、 NM23 、等基因的表达，使癌细胞的恶性表型得到明显逆转。这表明通过表观遗传操作在控制癌症方面有很大的发展潜力。 现代西方医学是在生物还原论的基础上发展起来的。但人不是机器，当还原论走到某种限度的时候，就会越来越感到，组成人体的各个“部分” （比如分子）都不是可以独立存在的功能单元，而只是与机体的其它“部分”通过相互作用，而形成的复杂网络上的一个“节点”。而机体本身也是在与其生存的环境相互作用下存在的。这样，在还原论研究所提供的丰富“碎片”上，一个新整体论开始浮现和发展起来，如蛋白质组学等各种“组学”都先后出现了。显然，基因组的核苷酸的组成和排列顺序并不是生命奥秘的全部。生命不会那么简单。生命体是一个开放的复杂系统，是基因组与机体内外环境相互作用的产物。一种更宽泛意义 上 的“环境”概念，正在显示出它在生命现象中的重要意义。这对医学的影响将是革命性的。

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[转载]本文曾发表在《环球科学》2010年第l0期

xie44025 2011-9-8 20:06

默顿的乌托邦 谢蜀生 1942 年默顿在他发表的“民主制度下的科学技术”一文中，提出了科学的规范结构（ Norm structure of science ），即普遍主义（ Universalism ）、公有主义（ Communalism ）、无私利性（ Disinterestedness ）、有理性的怀疑主义（ Organized skipticism ）并认为它们构成了科学的精神特质（ Ethos of science ）。在默顿看来，科学是超乎一切其它职业之外的特殊领域，在这个领域工作的科学家们完全从推动科学发展的愿望出发，无私利地追求科学真理；科学研究的成果为全人类（社会）共享；他们根据一种非个人的、普适的标准来判别其科学价值，并对一切宣称为科学的发现（或知识）以一种合符理性的怀疑态度进行鉴别真伪，以保证科学知识的真理性。这样，一个科学的乌托邦建立起来了。 其后，经过 15 年对科学史的系统考察，默顿对科学的社会学性有了更深入的认识。 1957 年在他发表的“科学发现的优先权”一文中，默顿首先抱怨社会学家对科学的忽视。他说，“当 2050 年历史学家在撰写我们这一段历史时，他们一定会感到奇怪，在 20 世记把科学作为他们时代的一个重要社会制度加以研究的社会学家或历史学家竟会如此之少”。这时作为科学社会学的先行者，他看到了科学的其他社会学特性。在此文中他提出了科学产品最独特的性质，即 “原创性”（ Originality ），并因此确定了科学发现的优先权（ Priority ）原则。这样默顿就跳进了他自设的困境中：既然原创性是科学价值的唯一判定标准，爭夺优先权就成了科学家追求自身利益理所当然的合理行为，“无私利性”显然就显得有点可笑。科学史上为爭夺优先权而不择手段的先例不胜枚举，其中牛顿为微积分的发明权与莱布尼茨的爭论己广为人知。最近的关于发现艾滋病病原（ HIV ）的优先权的爭夺甚至变成了美国和法国二国之间的利益之战。虽然 2008 年诺奨企图将其一锤定音，但爭议至今未了。至于科学中的普遍主义的问题则因不断揭出的科学丑闻而招至越来越多的质疑。对于普遍主义，默顿是这样认定的：“一项研究成果能否得到承认并写入科学史册，不取决于提出这项成果人的个人或社会地位；与这个人的种族、宗教、阶级以及人品也丝毫没有关系”。黙顿认为，科学界釆取同行评议、论文审查制度和重复实验这三项措施，可以确保这个普遍主义的贯彻。 布罗德（ W Broad ）和韦德（ N Wade ）在《背叛真理的人们：科学殿堂中的弄虚作假》一书中例举了大量事例证明，科学实际上是掌握在一个利益相互纠缠的精英集团手中，他们制定科学规划，确定拨款项目，决定项目申请人的命运。他们决定论文的能否发表并享受约定俗成的成果免检的特权。在这种状态下，科学的普遍主义只能是一句空话。一个典型的例子是，美国著名的哈佛医学院附属麻省综合医院的龙格（ J Long ）科学作假案。龙格是一位年轻的研究人员，他的指导教授是研究何杰金氏白血病的权威科学家，美国科学院院士查默奇尼克（ P Zamecnik ）。查氏认为，何杰金氏病可能是由病毒引起的。为验证这个设想，首先需要建立这种肿瘤细胞的体外培养系统。而何杰金氏肿瘤细胞的体外培养是很困难的。但龙格接手这项研究后，事情就变得异乎寻常地顺利起来。 1977 年龙格宣称他成功地建立了 4 亇永生化的何杰金氏肿瘤细胞系，它们不但可以在体外培养中传代，还可以在裸鼠体内生长。这项研究以他和查默奇尼克二人署名在顶级的《美国科学院学报》（ PNAS ）上发表后立即引起轰动。龙格因此一举成名，成为一颗耀眼的科学新星。 1979 年他获得了 NIH 的一项高达 55 万美元的资助，还配备了二名助手，建立了自已独立的研究室，并于同年七月提升为病理学副教授。从论文发表到研究经费的获得和职称的提升，都经过了严格的“同行评议”和“论文审查”。但这些都只不过是例行的形式而已。在查默奇尼克院士的光环笼照下，没有人会对此釆取“有理性的怀疑主义”。丑闻是由龙格自已实验室的助手偶然发现的。他用这几株肿瘤细胞系无论如何也做不出预期的结果。但龙格却总是能成功。后来他在龙格的实验原始记录中发现了明显的作假证据。医院当局随即对此进行的调查发现，龙格借以出名的 4 株何杰金氏肿瘤细胞株完全是捏造的。其中 3 株根本不是来自病人，而是来自一只哥伦比亚北部的棕足枭猴。令人不可思议的是，这同一张猴细胞染色体照片居然作为人何杰金氏肿瘤细胞，多次配发在多份著名科学期刊（包括 PNAS ）上。对此，细胞学家纳尔逊 - 里逊说，“任何头脑正常的人，单凭这张染色体照片就相信这是人的细胞系，哪怕是高度修改了的人细胞系，都是不可思议的”。此后龙格很快就从学术界消失了。显然，事情的败露并非由于同行评议和论文审查的结果。普遍主义在科学共同体的实际运作中并不能得到真正有效地贯彻。 默顿的科学社会学在上世纪七十年代曾显赫一时，但随着上世纪七十年代“科学知识社会学”（ SSK ）的兴起，并逐惭成为当代科学社会学的主流，默顿学派已被边缘化，带有明显鸟托邦性质的“科学的规范结构”也淡出了科学社会学的视野。尽管如此，默顿学派对“科学的奖励系统”，“科学中的评价过程”等方面的大量研究，揭示了科学这一独立的社会建制的许多重要特点，至今仍是科学社会学的重要学术资源。而 SSK 虽然对科学和科学研究中许多更深层次的特点进行了更为深刻的揭示，但它过份强调了科学实践中的非理性方面，极端性地提出“反对方法”，走向了另一个极端，也在相当程度上歪曲了科学的真实面貌。这点也是值得我们注意的。

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[转载]此文曾发表在2008年《环球科学》12期。供饶毅先生参考。

xie44025 2011-9-1 21:03

诺贝尔奖的第四十一席 谢蜀生 2008年10 月 6 日清晨，盖洛（ Robert Gallo ）被电话铃声吵醒，也许他并不感到意外，甚至可能带着一种期待的心情等着这美妙的一刻。每年这段时间都是诺贝尔奖委员会宣布当年诺奖获奖人名单的日子，对那些处于科学界顶端的科学精英们来说，这可是一个既紧张又兴奋的时刻。由于时差的关系，许多美国的诺奖获得者都是在酣睡中被这“美妙电话铃声”唤醒，而得知自己获奖消息的。盖洛有理由对此表现出期待。他是人逆转录病毒研究的先驱，七十年代末他发现了 T 细胞生长因子（ IL-2 ）并建立了人 T 细胞体外培养的方法；发现并分离出第一个人类逆转录病毒 - 人 T 细胞白血病病毒（ Human Tcell Leukemia Virus,HTLV ）；八十年代初，正是用他建立的 T 细胞体外培养系统，他和法国巴斯德研究所的蒙塔尼（ Luc Montagnier ）和西诺西（ Francoise Barre-Sinoussi ）才分别从艾滋病患者体内分离出一种新的逆转录病毒 - 人免疫缺陷病毒（ HIV ）。虽然盖洛分离 HIV （当时命为 HTLV-3 ）比法国科学家迟了几个月，但是他首先证明了 HIV 是艾滋病病原，并用此病毒研制出了艾滋病诊断试剂，从而为发现艾滋病人，筛除被 HIV 污染的血制品，以及艾滋病疫苗的研制奠定了基础，为防止艾滋病的大规模传播作出了重要贡献。多年来他在人类逆转录病毒（包括艾滋病）研究领域扮演着“教父”的角色，并一直是诺贝尔奖的热门人选。 10 月 6 日清晨的电话确实给他带来了今年诺贝尔医学奖获奖人的消息，他们是他长期以来的竞争对手：法国科学家蒙塔尼和西诺西，还有一位是德国病毒学家豪森（ Harald zur Hasen ），他因发现人类乳头瘤病毒（ HPV ）与人宫颈癌的关系而获奖。每年每一项诺贝奖获奖人最多不能超过三人，这意味着他落选了。诺贝尔奖委员会的这项决定引起了科学界的争议，但诺奖委员会似乎对此早有准备。他们说，根据授奖原则，诺奖只颁发给对科学发展有重大影响的“某一项发现”（ a discovery ）。诺奖委员会决定，本年度诺贝尔医学奖颁发给 HIV 的发现者，而科学界对蒙塔尼和西诺西首先发现 HIV 没有争议。事情就这么简单（ That is all ）。 法国科学院成立早期，规定只设四十个院士席位，授与那些在科学和文化上作出过杰出贡献的“不朽者”。因此那些本也有资格进入“不朽者”行列，但又没有入选的人就被称为“坐第四十一席”者。现在这个比喻被广泛用于其他领域的类似情况。“第四十一席”就成了“杰出的”遗憾者的代名词。默顿在他的《科学社会学》中专门讨论过“坐第四十一席位者”。他说，“对数目的这种限定自然不可避免地把许多有才能的人排斥在外”。他例举了一些法国坐第四十一席的杰出人物，如笛卡尔，卢梭，狄德罗，司汤达，福楼拜等。在诺贝尔奖的 100 多年历史上，坐第四十一席者不乏其人，在生物医学领域最著名的是艾弗里（ Oswald Avery ），他于 1944 年首先证明遗传物质是 DNA ，而不是当时普遍认为的蛋白质。但这项研究结果在 1953 年沃森和克里克阐明了 DNA 的双螺旋结构之后，仍未获得诺贝尔奖委员会的重视，直到 1955 年艾弗里去世后，诺奖委员会才认识到：“ 1944 年艾弗里发现脱氧核糖核酸是遗传物质的载体，这是遗传学上最重要的成就之一，他未获诺贝尔奖实属憾事”。在诺贝尔奖历史上，那些居“第四十一席位”者的原因各不相同，但遗憾则是共同的。但对这些由于种种原因而长居诺贝尔奖“第四十一席”的科学家来说，希望还是有的。譬如 1910 年发现致癌病毒（劳斯肉瘤病毒 RSV ）的劳斯（ Peyton Raus ），他曾多次被提名为诺奖候选人，但一直不被承认。在“第四十一席”上坐了 56 年之后，直到 1966 年他才被授与诺贝尔奖，这部份应归功于他的长寿。对盖洛来讲，如果诺奖委员会认为，发现 IL-2 和建立人 T 细胞体外培养技术，以及发现第一个人逆转录病毒就值得获奖的话（有许多科学家这样认为），他仍有可能被再提名而获诺奖，理由是现成的：“这些研究对发现艾滋病原 HIV 是关键性的”（诺贝尔奖获得者 David Baltimore 语）。盖洛现在仍是世界艾滋病研究领域中的领军人物之一，主要致力于艾滋疫苗的研究。作为马里兰大学医学院人类病毒学研究所所长，他有一支装备精良，人才济济的研究团队，不能排除这位科学的奇才在艾滋疫苗的研究上拔得头筹的可能性。果能如此，加上他在此领域早期开拓性的研究成果，诺奖就会非他莫属。但这种事情除了智慧，也许更多地还要靠运气。

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癌症会传染吗？

热度 14 DNAgene 2011-8-16 11:24

几年前，看到两篇文章提到癌细胞可以在动物不同个体之间传染（1，2），甚为惊讶。赶紧记下来作为上课吸引学生的奇闻轶事。上个月，前面一文的作者又在环球科学（Scientific American中译本）上发表了“癌症也会传染？”(3)。现在不太忙了，写篇短文，提醒大家关注这一现象。 相关学者已经清楚地证实，狗和塔斯马尼亚獾（Tasmanian Devil）的撕咬、交配等行为可以传染癌症。这里所说的传染癌症不是致癌病毒等致癌因素在不同个体间传播而引发不同个体发生癌变，而是实实在在地传染癌细胞。 那人和人之间会不会也传染癌细胞呢？ 我们先不看文献，先想想。癌细胞要传染，必需具备哪些条件，人和人之间是否具备这些条件呢？ 要传染首先要有传染途径。动物的交配撕咬会传染癌细胞。人类什么行为可能给癌细胞提供顺风车呢？性行为和动物交配应该具有同样的效果。人类还少撕咬，但人类多了一些其他行为，接吻、共用注射器、还有输血、器官移植。。。 其次是癌细胞到达了新宿主后能否存活。器官移植时其他细胞可以活下来，癌细胞逃避免疫攻击的能力比普通细胞强，更能生存。器官移植时，抑制免疫活力，可能属于特殊情况。正常免疫状态下，癌细胞可以逃脱狗和獾的免疫攻击。狗与人同属哺乳动物，免疫力不比人差。另外，癌细胞在人体内的行为，就像生物界的自然选择。一棵植物产生成千上万颗种子，多数由于运气差或者不适宜当地环境而夭折了，只有一两棵会长大，这一两棵长大就够了。癌细胞不断分裂增生，不断变异，众多细胞中有一两支细胞家系能逃脱免疫攻击就足以致人死地。 当今社会，器官移植是少数，但输血很常见，其他身体接触更普遍。呼吁传染病、癌症方面专家关注此领域，思考将来输血时，除了检验各种病毒，是否加一个指标，看看供血者血液中是否携带癌细胞。 顺便提一下百度百科和维基百科的差别。二者都很有帮助，但很专业知识，百度百科明显差一些。关于癌症是否会传染？ 百度知道，“癌症是不会传染的”； 维基百科，“有些并非发生在人类的癌症可能能经由传染而引起，例如发生于狗的史狄可氏肉瘤（Sticker's sarcoma）。有病患接受器官移植，由于移植器官中带有肿瘤，结果得到癌症。这是目前已知较类似经由传染而得的例子。 参考文献 1、McCallum H, and Jones M. 2006. To lose both would look like carelessness: Tasmanian devil facial tumour disease. PLoS Biol. 4:1671-1674. 2、Murgia C, Pritchard JK, Kim SY, Fassati A, and Weiss RA. 2006. Clonal origin and evolution of a transmissible cancer. Cell. 126:477-487. 3、梅娜· 琼斯（Menna E. Jones） 汉密斯· 麦卡伦（Hamish McCallum）2011. 癌症也会传染？环球科学-《科学美国人（Scientific American）》中文版。2011年第7期。”。

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《环球科学》迈克尔.舍默文章: 有偏见的大脑

Helmholtz 2011-8-3 16:10

非常推荐《科学美国人》的中文版《环球科学》，这是我认为当今国内最好的集科学性与科普于一身杂志，建议爱上科学网的人士一定订阅，每本都不令人失望.第八期有几篇非常好的文章。 第八期的目录是： http://blog.sina.com.cn/s/blog_49a555cb0102dquy.html 其中，几篇封面文章都极佳，包括这一期里面还有迈克尔 . 舍默 (Shermer) 一篇专栏文章 , 写得很精彩。下面是几段摘录：当然,不仅社会人士甚至于科学界对待一切事物都带有先天的偏见,包括舍默本人以及我们大家在工作中、在生活中对一些问题的看法。每个当事人都是一样的，谁也不可能完全置身在外。我们容易看到别人的错，而难以看到自己的非。 有偏见的大脑 　(摘录) – 迈克尔 . 舍默 “我们之所以形成某些信念，有着各种主体的、情绪的、心理的原因。小到家人朋友、同事，大到文化和社会，我们的信念处在各种环境因素的影响之下。信念一旦形成，我们就会用各种感观性的理由、有力的证据、理性的解释来为它们辩护申说，使之显得合理。信念是第一位的，对信念的解释是第二位的。我在新书《信任的大脑》（ The Believing Brain ）中指出了一个现象，即我们对现实的认识有赖于我们对它的信念，我把这个现象称为“依赖信念的实在论”（ belief-dependent realism ）。现实的存在固然独立于人的心灵，但在任何时候，我们对现实的认识都依赖于我们的信念”。 “一旦形成信念，并对它们效忠，我们就会用一系列强大的认知偏见来维持、强化它们。这些偏见足以扭曲我们的感知，使之与信念相符，它们主要有以下几种： 固着偏见 anchoring Bias: 在决策时对特定的参照物或信息过于依赖； 权威偏见 Authority Bias: 重视权威的意见，尤其是在评价我们所知甚少的事物时。 依赖偏见 Belief Bias ：根据结论的可信度来评价论证的强度。 证实偏见 Confirmation Bias ：为业巳存在的信念寻找有利证据，忽视或曲解那些不利的证据。 除了上述偏见之外，还存在一种群内偏见 In-group Bias ，即更加依赖那些被我们视作同一群体的人，不太信任那些来自其他群体的人。这是因为我们的大脑是在部落生活中进化而来的，这使得我们非但会对信念作出这样的价值判断，还会对信念进行丑化和忽略，将它们看作是无聊的、邪恶的，或者两者兼而有之。” “人类容易轻信，并容易受到一系列心理偏见的左右，这就是为什么在科学研究中，我们设置了内在的自我纠错机制。科研需要严格的双盲设计，无论是实验对象还是实验者，都对数据收集期间的种种条件不得而知。与同事的合作也至关重要。研究结论要在科学会议和同行评议的期刊上经受检验；研究要在其他实验室里得到重复。对结论不利的证据、对数据的矛盾解释，都要在分析中有所涉及。”

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《环球科学》：“骗人”的病毒

热度 2 yanjx45 2011-7-12 08:13

撰文　严家新 原载《环球科学》 ( 《 Scientific American 》的中文版 ) 2011 年第 7 期 人类并不是第一次被反转录病毒欺骗。 人类在战胜新发传染病的道路上仍然任重而道远。 进入 21 世纪以来，新发传染病的出现频率明显升高。在中国，仅在过去 10 年，新发传染病就有非典（ SARS ）、禽流感、甲流，以及去年刚发现的由 新布尼亚病毒引起的“蜱咬病”。 我们已经进入病原体发现的新时代。由于有新技术、新理论为“武器”，有强大的 数据库和样品收集系统作支撑，加上世界各国的 临床医生、基础科研人员和流行病学家之间建立了密切的合作关系，我们已能快速鉴定和应对各种新的病原体，在病原体对全球形成威胁之前就把它控制住。 最近 10 年，科学家在探寻新病原体方面成果累累。 有理由认为，如果在 20 世纪 70 年代，我们就拥有目前所拥有的发现新病原体的能力，艾滋病的流行本来是可以扼制在萌芽状态的。 不过，人类在 探寻新病毒的道路上最近遭遇了一次重大挫折。 这两年，欧美各国花了大量人力物力去探寻 一种新的反转录病毒 XMRV （ 嗜异性鼠白血病病毒相关病毒） ，起初曾认为，该病毒可能与 慢性疲劳综合征 (CFS) 有关，但 最终结果却证明 CFS 与该病毒并无关系。 2009 年 10 月，美国彼得森神经免疫疾病研究所的科学家在《科学》杂志发表论文 ，首次报告了 慢性疲劳综合征 (CFS) 与 反转录病毒 XMRV 可能有关系 。他们 在研究中发现，在大约三分之二的 CFS 患者中都可检测到 XMRV 。 近 30 年来， 围绕 反转录病毒 HIV 的研究，国际上已形成一支厐大且实力雄厚的科研队伍。由于 XMRV 与 HIV 同属于反转录病毒， 可能与 HIV 同样危险 ， 原来研究 HIV 的 顶级研究机构纷纷转向 XMRV 的相关研究， 迅即在全球掀起一轮研究热潮。 这是 30 年来 全球对某种潜在病原体投入人力物力最大的一项研究， 进展也相当迅速 。 2009 年的那篇论文发表不久，欧洲进行了多项重复研究，但都不支持该论文的结果。 2010 年 7 月，美国疾病预防控制中心 (CDC) 和另两个研究所的科学家联合发表研究报告称，他们也发现在 CFS 患者和对照组中均无 XMRV 存在的证据。 还有一些论文指出， 2009 年《科学》上的那篇论文之所以得到阳性结果，是因为实验过程受到了污染。 不过，那篇论文也得到某些权威研究机构的支持。 2010 年 8 月，美国食 品和药物管理局（ FDA ）、美国国立卫生研究院（ NIH ）以及哈佛医学院的科学家发现， CFS 患者和健康献血者的血液样本中存在小鼠白血病病毒 (MLV) 。虽然他们发现的不是 XMRV ，而是属于更广义的 MLV 类群，但他们的研究结果支持了 2009 年的那篇论文。 美国 卫生和人类服务部 (HHS) 在此文发表后的当月就宣布：将资助评估 XMRV 对血液供应的潜在风险的研究，以及开发标准化 XMRV 检测方法的 研究。为此， HHS 还专门成立了跨部门的“血液 XMRV 科研工作组”，协调相关行动。 2010 年 9 月，美国 NIH 专门组织了第一届国际 XMRV 研讨会，全球 11 个国家 57 个知名研究机构的 225 名代表参加了会议。 NIH 院长柯林斯 (Francis Collins) 亲自主持研讨会并作了主旨发言，这在该院历史上是罕见的，这也是 XMRV 已受到全球空前重视的一个例证。 由于有“证据”表明 XMRV 可能经由输血传播，许多欧美国家的输血管理机构纷纷宣布采取紧急措施，无限期推迟或 禁止已诊断为 CFS 的个人献血 。 1984 年之前，在人类对 HIV 的病原学和传播途径还不清楚时，许多国家都曾出现过经输血传播 HIV 的现象。这些历史教训持续地影响着各国血液管理机构的决策。 但直到最近，仍有很多科学家发表文章， 表示 “进一步怀疑 ''2009 年那篇论文的结果。这些科学家在不同国家的 CFS 患者中检测 XMRV ，结果均为阴性。还有些科学家证明，他们所检测到的 XMRV 病毒的确来源于实验室污染。 今年 6 月 2 日，《科学》杂志编辑部刊发对 2009 年那篇论文的评论，建议作者撤回该论文，因为越来越多的科学家表明，他们要么无法重复出关于 XMRV 与 CFS 有关的发现，要么证明实验室试剂中广泛存在病毒污染。 CFS 与 XMRV 病毒无关的结论使 CFS 患者感到失望；因为目前尚未找到 CFS 的病因，而如果某种病毒与 CFS 有关，就可能找到预防和治疗这种疾病的方法。但这个结论却使血液管理部门和相关生产企业如释重负，因为如果这种病毒确实存在，将给全球的血液制品安全带来巨大威胁；而为了确保安全，血液制品的成本将会大幅度增加。 人类并不是第一次被反转录病毒欺骗。 1997 年，英国伦敦大学学院的病毒学家罗宾•魏斯（ Robin Weiss ）曾报告说，在类风湿性关节炎患者体内发现了反转录病毒的基因组 。虽然瑞典和美国的两个研究小组曾重复验证并肯定了他们的结果，但进一步研究证明，他们检测到的病毒实际上是源自一种兔反转录病毒污染。而本次受 XMRV 病毒之“骗”，涉及的部门和机构之多，消耗的人力物力之大，可以说是空前的。吃一堑，长一智。 此次事件提醒我们，人类探寻新病毒的战略和战术还有待进一步改进，人类在战胜新发传染病的道路上仍然任重而道远。 ( 责任编辑：褚波 )

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勒德主义者：仇恨新机器的前世今生

yuanyewei 2011-6-22 14:24

□ 原业伟 勒德主义者（ Luddite ）又可以翻译成 “ 勒德分子 ” ，近年来成为了一个热门词，指的是仇视一切新奇的发明乃至科技进步的人。在 200 年前的 1811 年，工业革命的诞生地英国，失业的纺织工人捣毁了他们视为罪魁祸首的纺织机。他们的领袖据称名叫内德 · 勒德（ Ned Ludd ），后来因此而牺牲在当局的绞刑架上，从而成为了接受勒德主义者永恒膜拜的 “ 勒德王（ King Ludd ） ” 或者 “ 领袖勒德（ Captain Ludd ） ” ，历史学家至今没有发现勒德现实曾经存在的依据，这使得勒德成为耶稣基督一样的。在新时代，新勒德主义者（ Neo-Luddite ），当然不会暴力地砸毁机器，而是一脉相承地对新技术质疑乃至抗拒，对现状习于满足，怠于改变。信奉犬儒主义的新勒德主义者跟热衷采用新科技成果，态度积极地参与低碳生活，信奉理性主义的环保乐活族群貌合神离。 在新近出版的遗著《没有国家的人》一书中，当代美国黑色幽默大师库尔特 · 冯内古特带着自嘲的语气自诩为 “ 勒德分子 ” ，详细描写他如何至今坚持用铅笔在打字机写成的稿件上修改，并塞到青蛙样子的绿色邮筒里寄出稿件。对于一位 82 岁的老先生来说，勒德主义可以算作冯内古特晚年的一种怀旧。 在出版界，国内另一些轻度的勒德主义者是对现代印刷技术的激愤，他们怀念当年网格本翻译的经典文学图书里面精美的黑白铜版插图，在转换成激光制版重印之后变得模糊不清。这种指责对找不到图画原稿，只能采取降低像素的方式扫描图书的出版社来说是一种无奈。毕竟铜版印刷插图在 18 世纪的欧洲都是一种奢侈的装帧，如今能够用胶片翻印就能模仿得八九不离十，可算成绩斐然，想象一下 20 世纪 80 年代每天依赖传真技术印刷的铅印报纸上形如乩台鬼魅的照片，今天技术的白璧微疵或可谅解。 第三种信奉勒德主义者，是《环球科学》上的专栏作家戴维 · 波格所说的，严格采用防拷贝技术的电子书出版商。在戴维 · 波格看来， ipad 上不能阅读索尼阅读器格式的电子书这样互不兼容的情况，是造成电子书不能代替纸书的重要原因之一。由此推断，纸书可以 200 年不朽，电子书却不能保证 20 年格式不变。我想这位身在纽约的作家应该为美国生产商严格的版权自我保护意识而自豪才对，中国的电子书市场极力推动各种格式兼容，导致山寨品牌泛滥、免费下载横行，再要建立电子书市场秩序，好似为决堤洪水筑堤，要比西方电子书市场那种小池塘养鱼扩大规模难多了。 http://a.xhsmb.com/html/2010-12/30/content_17387.htm

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《环球科学》2011年04期精彩导读

songshuhui 2011-4-11 17:09

Steed 发表于 2011-04-07 14:13 【封面故事】 食品的蓝色革命 撰文／莎拉·辛普森（Sarah Simpson） 人口的激增，让地球的粮食供应面临严峻的考验，科学家预计，到2050 年，我们需要增加70% 的耕地，才能养活人类。但地球上根本没有这么多可增加的耕地。于是，科学家转向海洋求助：在远离海岸的开阔海域中养鱼，可以给人类提供足够的营养。人类食 物的蓝色革命，正在拉开序幕。 【热点追踪】 警报：地震60 秒倒计时…… 撰文／理查德·艾伦（Richard Allen） 在地震面前，人类并非束手无策。地震监测系统能够在大地震来临前几秒到几十秒内发出警报，而正是这短短几十秒内，可以立即让列车停运、电厂关闭，民众也可以躲避到相对安全的地方，从而拯救大量生命。 【生物·医学】 大脑中的精神医生 撰文／加里·斯蒂克斯（Gary Stix） 不管受到多大的压力或多严重的打击，绝大多数人的精神状况都能在一段时间后恢复正常。但这种强大的恢复能力从何而来？科学家揭开了其中奥秘：在我们 的大脑中有一个精妙的平衡机制，当我们受到的压力太大，或者情绪太过激动，这种机制就会触发一系列神经化学反应，使情绪回落到原来的平衡点上。 精神病学发展简史 撰文/褚波 在培养皿里制造疾病 撰文／史蒂芬·S·霍尔（Stephen S. Hall） 科学家发现了干细胞的新用途：从患者身上提取皮肤细胞，经过培养、诱导、转化，最终在培养皿中重现了疾病发生、发展的全过程。利用这种技术，科学家不仅能更快捷地研究某些疾病的发病机制，还可以据此寻找能治疗不治之症的药物。 【naturenews ·自然新闻】 低成本搜寻外星行星 撰文／李·比林斯（Lee Billings） 在太阳系以外寻找行星，不像人们想象的那样昂贵。几台不用太大的望远镜，结合先进却不算太贵的光谱分析设备，就能在太阳附近的低质量恒星周围找到有可能适宜生命生存的行星。 外星地球即将现身？ 撰文／尤金妮亚·塞缪尔·赖克（Eugenie Samuel Reich） 2009 年发射升空的开普勒探测器，主要任务就是弄清银河系中类似太阳的恒星有多大的比例被类地行星围绕。尽管开普勒已经确认发现了十多颗外星行星，但没有一颗像地球这样适宜生命生存。在尚未证实的几百颗候选行星之中，会有另外一颗“地球”存在吗？ 进化树上的问题虫 撰文／埃米·马克西门（Amy Maxmen） 无肠目动物代表着约5.6 亿年前动物进化史上的一个关键阶段——动物由简单的海葵状生命体发展到现今遍布全世界的复杂生命的过渡时期。而无肠目到底该被放在进化树的什么位置，一些新研究引发了争论。 十大社会科学问题 撰文／吉姆·贾尔斯（Jim Giles） 社会科学面临一系列重大挑战，集中资源解决关键问题尤其重要。顶尖社会科学家经过会议讨论列出的十大关键问题，就是研究者应优先研究的领域。 让致病危险无处藏身 撰文／布兰登·博雷尔（ Brendan Borrell） 危险无处不在：你吃的每一口食物、呼吸的每一口空气、接触过的每一样东西，都可能含有致病因素，成为引发疾病的导火索。现在，科学家正在开发一些新技术，可以记录你接触过的每一样东西。对记录结果进行分析，就可以让致病危险无处藏身。 【气候变化】 降雨带抛弃雨林 撰文／朱利安·P·萨克斯（Julian P. Sachs） 康纳尔·L·梅尔沃德（Conor L. Myhrvold） 通过绘制公元800 年以来的赤道降水图，科学家分析出了到2100 年热带地区天气可能发生的变化：全球气温小幅度上升，给赤道带来丰富降水的雨带将会大幅北移，让热带雨林和咖啡、香蕉等作物的主要产地陷入绝境。 【天文学】 环绕水星 撰文／斯科特·L·默基（Scott L. Murchie） 小罗纳德·J·维瓦克（Ronald J. Vervack, Jr.） 布赖恩·J·安德森（Brian J. Anderson） 水星是距太阳最近的行星，过去从未被人类的探测飞船环绕过，不过这种情况已经成为了历史——经过7 年的飞行，NASA 的信使号飞船已于3 月18 日顺利抵达水星，展开了为期一年环绕水星的探测任务。为什么环绕水星如此困难？信使号此行又有什么目的，想要破解水星的哪些谜团？ 【考古学】 重新解读巨石阵 撰文／威廉·昂得希尔（William Underhill） 耸立在英国索尔兹伯里平原上的巨石阵一直是考古学界的未解之谜。在最新的科学技术的帮助下，这座史前建筑遗迹的轮廓越来越清晰：巨石阵并不是孤零零地呆在那里，它只是一个更宏伟的仪式场所的一部分。 【对话】 组建全球抗癌联盟 撰文／玛丽·卡迈克尔（Mary Carmichael） 昂贵的医疗费用，让癌症患者不堪重负。科学家提出的一种全新抗癌模式，或将改变这种局面：联合全球顶尖的医院、研究机构、制药公司，组建一个全球性 的抗癌联盟，把各地患者的组织样本递送到顶尖医院进行诊断，然后从合作单位调集相应的药品。这意味着，即使你身在偏远地区，同样可以接受全球最好医院的诊 断和治疗。 【读图】 解读神经元的对话 撰文／卡尔·斯库诺弗（Carl Schoonover） 【前沿扫描】 向芯片移植器官 / 恐龙骨骼：艺术还是科学？ 野牛与猛犸象的远古对决 “沃森”踏入商界 打造十亿像素照相机 诡异的太阳 护士：医疗改革的关键 / 光控大脑成为现实 行星公证人 产自离心机的美味佳肴 从iPhone到SciPhone / 人类面孔千年不变 【专栏】 【图表科学】 致命小行星 撰文／马克·菲谢蒂（Mark Fischetti） 【论坛】 自由与匿名 撰文／乔纳森·齐特雷恩（Jonathan Zittrain） 【健康科学】 不知情的知情同意书 撰文／黛博拉·富兰克林（Deborah Franklin） 任何一次手术前，医院都会让患者签署知情同意书。但这份本是为了让患者及家人了解手术利弊的同意书，却更像是医院的免责声明：上面一大堆医学、法律术语…… 【小有科观】 可畏的对称性 撰文／李淼 【另一种鼓声】 来自哲学的启发 撰文／高涌泉 【技术档案】 科技信徒背后 撰文／戴维·波格（David Pogue） 【怀疑论者】 金融欺骗 撰文／迈克尔·舍默（Michael Shermer） 【反重力思考】 未来就在眼前 撰文／史蒂夫·米尔斯基（Steve Mirsky） 【经典回眸】 裁军经济学 冲向南极 钟表匠 您也可能喜欢： 小不及大？ 美国垃圾何处去 科学的特性与中医理论的基础 民航飞机上为什么没有降落伞 黑客速成（外一则） 无觅

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中年教授追求的目标，晒晒，请大家帮忙修正

热度 5 DNAgene 2011-4-6 10:24

小时候，想当科学家，为什么什么什么而奋斗。大点了，要考大学，吃商品粮。。。。 一步步走过来。吃商品粮的目标最早达到了，但很快就没有商品粮这种说法了；现在，做了一名科研工作者，偶尔冒充一下科学家，尤其考虑到科学家的英文是Scientist，Scientist也算勉强达到了吧。 这两天，我突然想，虽说是人到中年，毕竟离中国人的预期寿命还有几十年，应该有个目标。 杰青、院士、诺贝尔奖，对我们多数人似乎都是可望不可即的。执着于这种目标，首先是很累，而后很可能是很失望。现实一些的目标：做一个学识渊博的人。 此主要目标的基础是一些小目标。学识渊博，我的理解，渊是深，博是广。在自己研究的领域要深，在教学相关领域要广。这些小目标包括：1）内含子进化领域，国际上所有的论文读全文；2）分子进化其他研究和内含子非进化研究，国际上所有的重要期刊论文读摘要，少量论文读全文；3）进化生物学和分子生物学两个领域的重要期刊论文的题目全部跟踪，少量感兴趣的看摘要，个别论文读全文；4）其他自然科学领域，阅读《环球科学/Scientific American》和《Newton科学世界》等科普期刊以及科学网的科技新闻。 俗话说，读书破万卷，下笔如有神。如果能达到上述目标，成了一个学识渊博的人，自己的论文水平也就上去了，教学效果也就出来了。这样，主要目标也许会衍生出一些世俗功利的荣誉，水到渠成了，顺手拈来也未尝不可。所以，那些世俗功利的、可望不可即的目标也放在前面，作为一些影子目标。 先自我评估一个，达到这一群小目标对我来说有一定难度，需要放弃一些兴趣，如房地产泡沫等。 科学网上有很多像我这样的中年人。请帮我评估一下。也非常欢迎志同道合的朋友用共同的目标与我共同勉励、共同成老。

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《环球科学》2011年03期精彩导读

songshuhui 2011-3-15 15:13

Steed 发表于 2011-03-08 17:56 【封面故事】 肥胖浩劫 撰文／戴维·H·弗里德曼（David H. Freedman） 肥胖已成为席卷全球的灾难：从上世纪90 年代到今天，中国的肥胖人数增长了3 倍，美国的超重人数更是超过全国人口的2/3……伴随着肥胖而来的，是心血管疾病、糖尿病等一系列致命的并发症。但与此同时，肥胖疗法的研究却陷入停顿，安全有效的减肥药物迟迟未现，我们如何阻止肥胖浩劫？ 肥胖研究简史 撰文／褚波 【心理学】 语言塑造思维 撰文／莱拉·博格迪特斯基（Lera Boroditsky） 在澳大利亚的一个原住民小部落里，5 岁的小女孩可以准确无误地指出各个方向；中国孩子能更快地掌握十进制；说希伯来语的孩子则会比说芬兰语的孩子早一年理解自己的性别。这就是语言的力量——不同的语言可以赋予人不同的认知技能。 人为什么会做手势 撰文／苏珊·戈尔丁-梅多（Susan Goldin-Meadow） 不管对方能否看见，我们在讲话时都会做手势。甚至先天失明、从未见过别人做手势的人也不例外。我们为什么会使用手势，手势究竟传达了怎样的信息？ 【自然】 自然保护区死于“自然” 撰文／埃玛·马里斯（Emma Marris） 国家公园是自然保护区的形式之一，意在维持一个区域的原始自然景观。但是，气候变化让它们再也无法维持原生态。管理者必须进行抉择：是放任自然保护区的景观随气候变化而变化，还是进行大量人为干预，维持该区域生态系统的完整？但不管作出哪种选择，国家公园都不可能再保持“ 自然”的原始状态。 名不副实的海洋保护区 撰文／丹尼尔·克雷西（Daniel Cressey） 全球有5 000 多个海洋保护区，但它们或因太小而没有发挥作用，或仅仅做到“以邻为壑”，让渔业和水污染转移到了相邻海域。这些名不副实的海洋保护区，怎样才能发挥真正的作用？ 科学家应该回应微博吗 撰文／阿普娃·曼达维利（Apoorva Mandavilli） 今天，科学家的论文一发表，不但要遭遇来自同行的批评，还必须面对来势汹汹的网络——尤其是来自微博的评论。全新的沟通方式，让科学家遭遇前所未有的挑战。 红外线能诊断精神疾病吗 撰文／戴维·奇拉诺斯基（David Cyranoski） 日本的医院开始运用近红外成像术（NIRS）来诊断精神疾病，但批评者认为这种技术尚不适合用于临床。 第三类视觉 撰文／柯里·洛克（Corie Lok） 眼睛里除视杆细胞和视锥细胞外，还存在第三种感光细胞。 它的发现将颠覆视觉研究的金科玉律。 【对话】 为“入侵物种”平反 采访／布仁丹·博聂尔（Brendan Borrell） 全球各处都能看到外来物种，传统观点常常把这些生物看作是破坏本地生态系统的可怕“入侵者”，必须全部清除。但生态学家马克·戴维斯认为，外来物种被妖魔化了，大多数外来物种都是良性的，不必对它们赶尽杀绝。 【天文学】 平民卫星 撰文／亚历克斯·方（Alex Soojung-Kim Pang） 鲍勃·特威格斯（Bob Twiggs） 人造卫星不再只是少数机构和超级财团才用得起的昂贵工具。标准化的微型卫星正在进行各种在轨实验，其费用非常低廉，任何一家公司、一所学校，甚至一般的航天发烧友，都可以用它们来开展自己的太空活动。 X射线新天眼 撰文／菲奥娜·哈里森（Fiona Harrison） 查尔斯·J·黑利（Charles J. Hailey） 133 个同心圆玻璃筒一层层嵌套在一起，构成了核光谱望远镜阵（NuSTAR）的一个镜头——这台X 射线空间望远镜将是天文学家窥探宇宙隐蔽角落的最新利器。 【医学·健康】 染色体动了 疾病来了 撰文／汤姆·米斯特利（Tom Misteli） 在我们的细胞核内，染色体的位置并非随机分布，它们与基因、蛋白分子和一些细胞机器构成了一个精妙的系统，在这个系统的作用下，每条染色体都在细胞核中占据着一个自己偏爱的、最适合发挥功能的位置。一旦系统中某个环节失常，染色体在细胞核内擅自移动，肌萎缩、癌症、早衰等疾病就会接踵而来。 如果“灵魂”可以出窍 撰文／米格尔·A·L·尼科莱利斯（Miguel A. L. Nicolelis） 科学家畅想着一个疯狂而让人神往的“脑网络”时代：我们或许可以与同事脑对脑直接沟通；可以用脑电波将我们看到的激动人心的场景发射到移动硬盘里存储；瘫痪病人可以用脑电波控制机器，摆脱轮椅生涯；每一个人一生的所见所闻所想，以无可替代的第一人称视角保存下来，并可以随意下载。 运动提高孩子智力 撰文／史蒂夫·阿扬（Steve Ayan） 坚持身体锻炼是否能够增强小学生的脑力？健康的孩子就会在学业上取得更高的成就吗？研究人员设计了很多测试，进行了多项实验，结果发现身体健康与优秀的学习成绩之间确实存在某种关联。 【科学史话】 杰斐逊的驼鹿 撰文／李·杜盖金（Lee Dugatkin） 18 世纪法国著名的博物学家布丰伯爵认为，美洲大陆上的生物都是退化的物种，包括土著居民和移民的后代。美国的开国元勋们奋起反击这一理论，杰斐逊认为，一只大型驼鹿是击溃欧洲人“美洲物种退化”这一观念确凿无疑的证据。 【社会学】 假名牌的心理学成本 撰文／雷·赫伯特（Wray Herbert） 穿戴假名牌会让你说谎、骗人，变得尖酸刻薄。 【前沿扫描】 维生素D要补充吗 寄生虫能治病 住得越挤人越胖? / 为什么你不如朋友受欢迎 啤酒面糊 煎炸更美味 / 既非石墨 也非钻石 巴格达追鸟人 / 寒冬是万恶之源 透视流感病毒 / 成群结队的粒子 香臭因人而异 “全力”以赴 / 死于塑料 “雪球地球”引爆生物进化 【专栏】 【健康科学】 YouTube 疗法 撰文／凯蒂·莫伊斯（Katie Moisse） 治疗普通感冒 撰文／韦罗妮克·格林伍德（ Veronique Greenwood） 【生命的壮阔】 “ 健康犬”会传播狂犬病毒吗 撰文／严家新 【天人集】 野性的呼唤 在水泥丛林中 撰文／王道还 【论坛】 僵局不僵 撰文／弗兰切斯卡·格里福（Francesca Grifo） 【技术档案 】 开放还是封闭？ 撰文／戴维·波格（David Pogue） 【图表科学】 恋爱中的大脑 撰文／马克·菲谢蒂（Mark Fischetti） 【怀疑论者】 胡迪尼的怀疑论忠告 撰文／迈克尔·舍默（Michael Shermer） 【反重力思考】 倒霉蛋的生涯 撰文／史蒂夫·米尔斯基（Steve Mirsky） 【经典回眸】 金星大气 气候怀疑论 火花的乐趣 您也可能喜欢： 《环球科学》2010年第5期精彩导读 《环球科学》2009年第8期精彩导读 《环球科学》2009年第9期精彩导读 《环球科学》2008年第12期精彩导读 《环球科学》2010年第1期精彩导读 无觅

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由努力驱动的奖赏

热度 3 GoldFisher 2011-3-15 11:24

前两天中午吃饭，和师妹讨论到网上购物的问题。我说我基本两个礼拜去逛一次街，已经觉得足够了，她说她基本两天上一次淘宝，可还是觉得不满足。于是我想到以前在《环球科学》上看到的一篇文章 ，里面主要研究了人大脑中“由努力驱动的奖赏”的机制，其中部分内容如下： 当体力劳动产生切实可见的东西，特别是获得了生存所必须的资源（这一点尤其重要）时，大脑会依照“程序”产生强烈的满足感和愉悦感。事实上，当我们的祖先还身着皮毛的时候，大脑就已经得益于这种有意义的行为了。毕竟，自然需要一种方式来防止最早的人类变成“洞穴里的马铃薯”：整天无所事事，不能为营地带去新鲜的猎物，也无利于维持一个安全的居住地。 我把这种精神回报称作“由努力驱动的奖赏”。它不仅能带来强烈的幸福感，还有其他重要的好处：提高人们控制外界环境的能力；带来更积极乐观的情绪；也许最为关键的是，提高我们对抗精神疾病（比如抑郁症）的能力。 我们的双手在获取“由努力驱动的奖赏”中扮演着重要角色。从进化的角度来看，不难理解为何它们对于我们的生存至关重要：双手赋予了我们控制环境的能力。事实上，运动，尤其是实现预期结果的手部运动，在预防和对抗抑郁症或其他精神疾病中都发挥着关键作用，而这正是“由努力驱动的奖赏”理论提出的必要前提。进一步讲，我们更倾向于祖先赖以生存的养育后代、打扫卫生、做饭、喂马、建造房屋和农场所必需的手部运动。 但如今，我们购物去超市，出门开跑车。我们和最早的人类大脑容量几乎相同，内部结构和化学成分也完全一样。即使生活方式已经发生了根本变化，但是我们仍然保留了获取“由努力驱动的奖赏”的自然需求。 我们已经从“由努力驱动的奖赏”中逐步取消了体力劳动——同时也去除了体力劳动所包含的复杂活动和思维过程，但是这样做真的没问题吗？当今社会是否正在剥夺某些对于我们的精神健康至关重要的快乐？ 其实逛街购物也是一样，通过实际的劳动，用脚逛街，用手挑选，人的大脑获得了某种愉悦感，就会感到满足；而简单的上淘宝购物，虽然比较方便，节约时间，但是这个购物的成果（奖赏）却并不是由努力而驱动的，也就使人总是感觉一种空虚，无法得到满足。 不只是购物，在我们日常生活中这种现象非常多，比如电玩。以前我们的娱乐是运动，全身性的运动，比如我们小时候弹玻璃球、跳绳，长大了就是篮球、足球等等，往往运动过后会睡一觉，第二天会更加精神。而假如说是打电动游戏，动动几个手指头，就可以瞬间获得一种成就感，然而这种成就感是缺乏努力所驱动的，也可以理解为我们的大脑获得了愉悦，但是我们的大脑却不知道为什么，于是我们的大脑就抑郁了……。我认为，这也是玩电脑游戏容易上瘾的原因之一，因为虽然能获得短暂的愉悦，但是却无法得到满足。 还有目前的手机，不是触摸屏的都不好意思拿出来接电话。这正是利用了“由努力驱动的奖赏”的另一个方面。也就是说，单纯的通过努力来获得奖赏还不够，努力和奖赏之间必须要存在一定的直接关系，而这个关系不能太复杂。以往的手机是按键式的，我们对屏幕上某个选项的选择，需要通过大脑来分析按键的次序，将光标移动到相应的位置，才能进行选择，虽然我们没有注意到，但是大脑的负担还是比较重的；而现在我们只需要将手指移动到我们想要选择的位置就可以了，虽然手指移动的幅度增加了，但是大脑的负担降低了。 从上面的分析中我们可以发现两点： 1. 奖赏最好是通过自身努力而得到的，否则无法得到满足； 2. 奖赏和努力之间最好存在直接的关系，降低大脑的思考负担。 http://bbs.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=551433do=blogid=422533

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[转载]《环球科学》杂志：预测下一场全球流行病

qujiangwen 2011-3-12 14:03

●大多数人类传染病都源自于动物。 ●从历史上看，流行病学家认为疾病的主要来源是家养动物，但野生动物也会向人类传播疾病，比如HIV。 ●为了消除野生动物带来的威胁，科学家正在研究动物体内的致病原以及频繁接触动物的人。 ●严密的监测能让科学家及早发现新的传染病，预防该病进一步蔓延。 汗水在背上流淌，带刺的灌木划伤了胳膊，我们再次跟丢了目标：我和同事跟踪了近5个小时后，野生黑猩猩发出的各种叫声突然消失了。通常，这些叫声是我们在乌干达基巴莱森林内追踪野生动物的最好线索。3只雄猩猩突然安静下来，说明有事发生。果然，当我们走近一块空地时，发现黑猩猩们正站在一棵茂盛的无花果树下，抬头盯着树梢上一群正在“吃喝玩乐”的红疣猴。 猴子们在尽情地享用早餐，根本无视树下的“敌人”。经过短时间“协商”，黑猩猩们开始分头行动。为首的黑猩猩蹑手蹑脚地靠近无花果树，它的同伴则悄悄爬上了相邻的一棵树。突然，为首的黑猩猩尖叫着跳到树上，猴子们惊慌失措地逃避攻击，无花果树的树叶纷纷掉落。这只黑猩猩明显算好了进攻时机：虽然它没能亲自抓到猴子，但它的同伴抓住了一只幼猴，拖到地上准备和同伴一起分享战果。 黑猩猩们津津有味地吃着猴肉及内脏。眼前的场景让我想到这为微生物的跨物种传播提供了所有便利条件简直就像给太空旅行者配备了空间翘曲发动机（《星际迷航》中虚构的一种超空间发动机），让他们直接从一个星系“跳”到了另一个星系。猴子体内几乎所有的病原体都能在最理想的情况下进入一类新的宿主体内：黑猩猩掏出并吃掉新鲜的猴内脏，它们的双手沾满鲜血、唾液和粪便；幼猴的血液及其他体液溅到它们的眼睛和鼻子里，这些物质都可能携带着病原体，黑猩猩身上的伤口成为机体首道防线的漏洞，病原体可能直接进入血液系统。事实上，我们和其他研究小组已经发现，人和黑猩猩等动物的猎食行为，的确架设了一座桥梁，让病毒从被捕食者传播至捕食者。HIV延续了人类数千年来的做法：捕杀当地动物。就像在每年的猎鹿季节我在美国新泽西州的朋友会在自己的农场猎鹿，筹备一年一度的鹿肉宴。两者唯一的差别也许在于，中非猎人要靠捕杀这些动物才能解决自己和家族的生存问题，而且相对于和人类亲缘关系较远的鹿，灵长类动物更有可能把动物病毒和其他病原体传播给猎人。 说服村民参与我们的研究项目并不容易。很多村民担心，我们会和他们抢夺猎物。直到获得他们的信任后，我们才开始收集数据。与村民合作非常关键：除了要采集他们的血液样本，调查他们的健康状况和狩猎活动，我们还得采集猎物的血液样本。我们向村民分发了一些滤纸，请他们帮助我们收集野生动物的血液样本。 我们分析猎人和猎物的血液时发现，一些病毒以前从未在人类体内出现过。2004年，我们在《柳叶刀》（Lancet）上发表了一篇论文，首次报道了一种叫做猴泡沫病毒（simian foamy virus，SFV）的病原体，它和HIV都是反转录病毒。长尾猴、山魈和大猩猩等大多数灵长类动物都携带SFV，而且在上述3种动物体内，SFV都是在遗传上有独特之处的变异体。我们发现，这3种变异株都已进入狩猎者体内。一位捕杀过大猩猩的45岁猎人已确诊感染了大猩猩SFV病毒——现在的猎人已经很少因为生计而去捕杀大猩猩了。 在同一群中非居民里，我们还发现了一系列名为人类T淋巴细胞病毒（human T lymphotropic viruse，HTLV，猴子体内的类似病毒则缩写为STLV）的反转录病毒——顾名思义，这种病毒倾向于感染T淋巴细胞。全球已有数百万人感染了HTLV-1和HTLV-2。在一些感染者中，这两种病毒还可能诱发癌症和神经系统疾病。2005年，我们曾在《美国国家科学院院刊》上发表文章，报道了 HTLV-3和HTLV-4，但在科学界，与这两种病毒相关的研究还很少。 由于HTLV-3和猴子体内的STLV-3在遗传上高度相似，我们推测，STLV-3最初是在人类的狩猎过程中，通过被感染的猴子传播给人类，后来转变成了HTLV-3。

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与詹纳比肩的当代英雄

热度 1 yanjx45 2011-1-26 15:25

原载《环球科学》（科普杂志《科学美国人 (Scientific American) 》的中文版）， 2011 年第 1 期，“生命的壮阔”专栏 2010 年 10 月 14 日，联合国粮农组织（ FAO ）宣布，牛瘟这种 对牛类最致命的急性病毒性传染病 已经从地球上彻底根 除。牛瘟是人类根除的第一种动物病毒病，也是继 30 年前在全球根除感染人类的天花之后，经由人类的努力而从地球上彻底根除的第二种病毒性疾病。牛瘟的根除是世界兽医史上最伟大的成就。 天花的根除，英国乡村医生 爱德华·詹纳　 (Edward Jenner) 功不可没，他在 200 多年前发明的牛痘疫苗是人类用于预防传染病的第一种疫苗。在随后的 200 多年里，陆续有数十种疫苗成功地用于人和动物的免疫接种，挽救了无数生命 。 詹纳 被称为“现代 免疫学 之父”。 英国 兽医病理学家沃尔特•普洛赖特（ Walter Plowright ）用组织培养方法制备的牛瘟减毒活疫苗 TCRV 对全球 牛瘟的根除 曾发挥重要作用 （他于 2010 年 2 月去世，享年 86 岁）。 在很大程度上， 根除牛瘟对动物医学的 意义与根除天花对人类医学的意义相当。因此， 普洛赖特的贡献得到国际社会的高度评价，他曾 获得包括世界粮食奖 （又被称为食品相关领域的诺贝尔奖）在内的众多奖励。普洛赖特被认为是 可与詹纳比肩的当代英雄。 牛瘟病毒在分类上属于麻疹病毒属。数千年来，牛瘟肆虐欧亚大陆，经常对 牛类以及 其他反刍动物造成毁灭性的打击，引发严重 的经济和社会问题。该病在 19 世纪末进入非洲，随后的流行在该大陆导致 90% 的牛快速死亡，幸存下来的也往往有残疾或不育。牛瘟虽然不感染人类，但在依赖牛获得肉、奶和畜力的地区，牛瘟常导致大范围的饥荒，间接导致数以万计的人死亡。在 20 世纪 80 年代初，尼日利亚的一次牛瘟暴发曾造成 20 亿美元的损失。 牛瘟的根除对世界食品供应的贡献是惊人的：自从牛瘟疫苗在非洲开始接种，总共额外增加了价值 470 亿美元的食品产出；而在印度，估 计额外增加的收入是 2890 亿美元。在发展中国家，由于牛瘟的根除而额外增产的肉类超过 7000 万吨，牛奶超过 10 亿吨。 普洛赖特于 1923 年生于英国，在 1944 年从伦敦皇家兽医学院毕业后，进入英国皇家陆军兽医队服役，被派驻肯尼亚。 1948 年复员后，曾短期在母校任讲师。他在 1950 年返回非洲，在那里的兽医部门一直工作了 20 多年。从 1956 年起，他负责管理位于肯尼亚的东非兽医研究实验室病理学部。在此，他将细胞培养技术用于牛瘟减毒活病毒疫苗的研制，获得了世界上第一个对牛瘟真正有效、安全而且价廉的疫苗。 从 19 世纪末开始，很多研究人员都曾尝试制备牛瘟疫苗，包括著名的德国微生物学家科赫 。到 20 世纪 20 年代， 研究人员将牛瘟病毒在山羊体内连续传 600 代以上，获得了毒力显著降低的疫苗用毒株。此类疫苗尽管有许多缺点，但在控制牛瘟的流行上也曾发挥过积极作用。 而普洛赖特则更加幸运，他将牛瘟病毒接种到单层肾细胞进行传代，仅传到 90 代以后就获得了完全不致病的减毒毒株；反复传代 110 次后， 他获得了非常理想的新疫苗 TCRV ：该疫苗高效 ( 可产生终身免疫力 ) 、价廉、安全 ( 可用于任何年龄或健康状况的牛 ) ，而且在遗传上非常稳定。 虽然普洛赖特的 TCRV 疫苗在 1960 年就已研制成功，但该疫苗并未广泛、长期使用，结果各地的疫情仍此起彼伏地出现。联合国于 1994 年提出全球根除牛瘟计划， 大约有 170 个国家和地区参与 。 由于 普洛赖特 提供的疫苗 TCRV 高效而且价廉，所以 消灭牛瘟的费用实际上不到 300 万美元。牛 瘟在全球的 最后一次大规模爆发是在 2001 年的肯尼亚。 在剿灭牛瘟的过程中，疫苗 TCRV 发挥了关键作用。 普洛赖特青壮年时代的 20 多年都是在非洲度过的，对当地贫苦人民有深厚的感情。在将近 50 岁时，他才永久性返回英国，担任母校的兽医微生物学教授。 1974 年，普洛赖特获英国女王授予的 圣米迦勒及圣乔治勋章， 在 1981 年当选为英国皇家学会会员。 他所得到的最高级别的奖项是 1999 年经联合国 RAO 推荐而获得的世界粮食奖，他是获奖的第一位英国人。该奖颁发给通过改进世界食品供应而在促进人类发展方面成绩卓著的个人。 我国于 1956 年就消灭了牛瘟， 普洛赖特研制的疫苗并不曾在中国使用，所以普洛赖特的名字对于大多数中国人来说非常陌生。中国消灭牛瘟，主要是借助于 山羊化兔化牛瘟疫苗，这是哈尔滨兽医研究所沈荣显院士将源自 日本的Ⅲ系兔化弱毒疫苗进行改进而获得的。该疫苗的免疫期可达 3 年。 1957 年，沈荣显院士因该疫苗的贡献而获得了新中国第一次颁发的科学奖。据农业部估算， 50 年来该疫苗为我国减少经济损失达数十亿元。 一个有趣的巧合是， 沈荣显与普洛赖特一样，都是出生于 1923 年。 人类还面临着根除更多传染病的艰巨任务， 牛瘟的成功根除是人类在战胜传染病的漫长征途中的一个重要里程碑。以 普洛赖特为代表的中外科学家是做出了与詹纳相似贡献的当代英雄，我们应当记住他们的名字。 （严家新研究员供稿）

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《环球科学》2010年第8期精彩导读

songshuhui 2010-8-9 21:14

Steed 发表于 2010-08-02 17:25 【封面故事】 遥控战争：机器人，上！ 撰文／PW辛格（P. W. Singer） 人类战争正在经历自核武器诞生以来最深刻的革命：在战场执行侦察、运输、拆弹等任务，甚至冲锋陷阵的，都不再是人类本身，而是形形色色的机器人。战争形态的这种转变，看似让人类远离危险，却可能让我们越来越随意地挑起战端。 军事机器人发展简史 撰文／申宁馨 【热点追踪】 绿色汽车绿色吗 撰文／迈克尔莫耶（Micheal Moyer） 越来越多的电动汽车打着零排放的旗号上市了。我们不妨追根究底，电动汽车消耗的电能从哪里来？因生产这些电能而导致的碳排放又是多少这些绿色汽车，真的称得上绿色吗？ 【能源】 用城市污水发电 撰文／简布拉克斯顿利特尔（Jane Braxton Little） 当你按下马桶的冲水键，就可以领取照明补贴因为马桶的冲水会用来发电。在名叫圣罗莎的美国小镇，这样的故事每天都在发生。处理后的城市污水注入地热田，产生可以发电的蒸汽，而污水也不会再污染周围的环境。 地热发电亟待告别 计划经济 本刊记者 罗绮 能源还是污染源：天然气开采之惑 撰文／马克菲谢蒂（Mark Fischetti） 我们都面临这样进退维谷的困境：天然气需求的激增，迫使我们把目光转向页岩中蕴含的大量天然气。但要开采这些天然气，必须向地下注入特定的化学制剂，这就极可能对我们饮用的淡水造成严重污染。 【医学健康】 婴儿天生都是科学家 撰文／艾利森戈普尼克（Alison Gopnik） 婴儿什么都不懂？几千年来，我们一直这样认为，但最新研究却证实，这种看法大错特错。婴儿不仅生来就掌握了不少知识，知道一些基本的物理学原理和生物学概念，还能像科学家那样开展实验，从实验数据中归纳出事物的运行规律，形成对世界的看法。 DNA 药物：让人体细胞变成制药工厂 撰文／马修P莫罗（Matthew P. Morrow） 戴维B韦纳（David B. Weiner） DNA药物将颠覆我们对药物的认识：给药方式不是口服或注射，而是通过基因枪、电穿孔等技术，把含有治病基因的DNA送入人体细胞，让它们自行生产疫苗或药物，对抗 HIV等致命病毒，甚至还可以引发免疫反应，诱导免疫细胞攻击肿瘤组织。 抑郁症也有性别 撰文／埃丽卡韦斯特利（Erica Westly） 遇到挫折时，女性会悲伤沮丧，而男性往往愤怒不安这不同的表现，往往会指向同一种心理疾病：抑郁症。为什么同一种疾病，会有迥然不同的表现？ 先天的性别 后天的性别认知 撰文／利斯埃利奥特（Lise Eliot） 男孩子喜欢汽车、玩具枪，女孩子喜欢洋娃娃和过家家。如果你以为这是天经地义的两性差别，那就错了：男孩和女孩的大脑并没有太大的差异。随着他们的成长，成年人和同龄人会潜移默化地告诉他们：男孩应该怎样做、女孩应该怎样做，这让男孩和女孩在秉性玩耍、攻击性、读写能力、空间能力等各方面出现了越来越大的差别。 他是女生 撰文／杰西贝林（Jesse Bering） 这是痛苦而饱受社会误解的一群人：他们生理上是男性（女性），但心理上坚持认为自己是另一种性别，是灵魂被误放进了异性的躯壳。于是，他们会以同性恋或变性的行为，来寻求灵魂的安乐。这种心理性别和生理性别错位的扭曲状况，或许会帮助我们更好地认识人和人性。 【考古学】 现代鸟飞翔在恐龙时代的天空 撰文／加雷斯戴克（Gareth Dyke） 现代鸟类诞生于 6 500年前大灭绝事件之后这曾是我们根深蒂固的观念。但新的研究发现，现代鸟的祖先曾和恐龙生活在同一片蓝天下。它们为何能在大灭绝事件中存活下来，并进化出今天这上万种鸟类？ 【宇宙学】 宇宙漏了？ 撰文／塔玛拉M戴维斯（Tamara M. Davis） 能量守恒不仅在日常生活和各类实验中经受住了反复考验，还在理论上找到了坚实基础。然而放眼整个宇宙，随着空间的不断膨胀，在其中传播的光子 波长会越拉越长，在其中穿行的粒子速度也会越来越慢。看起来，光和粒子好像都在丢失能量，而宇宙的总能量似乎也在减少。这些能量去了哪里，莫非漏到了宇宙之外？ 【前沿扫描】 漏油猛如虎 尼安德特人后裔 威胁面前：女人抱团 男人走开 来自太空的潮湿岩石 巨型微生物 新太阳卫星亮相 睡一觉 摆脱成瘾 胃灼热 伤脑筋 用户评价靠谱吗 加快绿色专利审批 【专栏】 【是真是假】 男性更暴力？ 撰文／斯科特O利林菲尔德（Scott. O. Lilienfeld） 哈尔阿尔科维兹（Hal Arkowitz） 【另一种鼓声】 多就一样 撰文/高涌泉 【小有科观】 量子传输 撰文／李淼 【怀疑论者】 当科学家也诈骗 撰文／迈克尔舍默（Michael Shermer） 【反重力思考】 每天用 苹果 一周好生活 撰文／史蒂夫米尔斯基（Steve Mirsky） 【临界质量】 没有哪国是孤岛 撰文／劳伦斯M克劳斯（Lawrence M. Krauss） 【经典回眸】 ◎ 垂直起飞 ◎ 进化论争议 ◎ 《科学美国人》 165 岁

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《环球科学》2010年第7期精彩导读

songshuhui 2010-6-27 22:40

Steed 发表于 2010-06-26 10:00 【封面故事】 12件事颠覆未来 小行星撞击地球、智能机器人发动战争、克隆人诞生在2050年之前，这些事件是否会突然发生，并彻底改变我们所知道的这个世界？ 【热点追踪】 美容针里的生化危机 撰文／肯科尔曼（Ken Coleman） 雷蒙德A日林斯卡斯（Raymond A. Zilinskas） 肉毒杆菌毒素一直让时尚界趋之若鹜：注射它，能够平滑皱纹，让容颜焕发青春。但我们绝不应该忘记这是一种多么可怕的毒素：1克肉毒杆菌毒素，最多可以夺走830万人的生命。而利益驱动非法肉毒杆菌毒素市场的繁荣，更可能为生化武器的制造大开方便之门。 人造生命背后 本刊记者 褚波 10年前，他和六国科学家团队竞赛，并率先完成人类基因组测序，甚至引发沃森的愤怒；今年，他悍然宣布人造生命诞生，让整个世界为之震动。被称为科学怪兽的文特尔，到底如何做到这一切？ 个人机器人时代来了 本刊记者 申宁馨 【医学健康】 预防阿尔茨海默病 撰文／加里斯蒂克斯 阿尔茨海默病的可怕在于，它会擦除你的所有记忆，甚至与亲人也形同陌路。这种威胁离我们越来越近：到本世纪中叶，这类疾病的患者将是现在的4倍。不幸的是，连科学家也不知道，治疗阿尔茨海默病的药物何时才能出现。但这并不意味着我们只能坐以待毙：通过监测人体内特定生物分子的异常变化，科学家可以提前数年预测疾病的发生，及早展开治疗，把痴呆症状扼杀在萌芽状态。 【社会学】 他逗 她笑 撰文／克里斯蒂尼科尔森（Christie Nicholson） 其实，幽默也有性别之分。尽管男人和女人都把幽默列为择偶的标准之一，但是不同性别对幽默有着不同的诠释。男人更喜欢能听懂自己笑话的女人，而女人更青睐有幽默感的男人。所以，男人如果想要获得女人的芳心，幽默感是一个不可或缺的条件。 父亲角色的科学脚本 撰文／埃米莉安特斯（Emily Anthes） 在抚育孩子的过程中，父亲应该扮演什么角色？几十年来，这个话题有了许多种答案。根据科学家的研究，在孩子出生前后，父亲其实和母亲一样，也会产生一系列生理反应。在随后的岁月里，父亲也一直以独特的方式影响孩子，培育孩子的挑战精神、培养他们的认知能力，帮助他们更好应对成人的世界。 【环境】 一劳永逸清洗二氧化碳 撰文／克劳斯S拉克纳 （Klaus S. Lackner） 这是一种疯狂而诱人的科学构想：设计出一种能从大气中吸收CO2的装置，按需要抓住或释放吸附的CO2。按照科学家的预计，只要1 000万台这样的装置，就能够减慢甚至逆转大气中CO2浓度的升高，不论它们放在哪里，都能根治全球变暖。 【物理学】 时间是幻觉？ 撰文／克雷格卡伦德（Craig Callender） 每时每刻，我们都能感觉到时间在流淌是时间把万事万物串连起来，构成了世间的万千变化。然而，这种时间观念不仅在物理学上找不到任何依据，还在爱因斯坦等人的连番打击下支离破碎，以至于许多物理学家现在相信，时间本质上并不存在。一个不存在时间、完全静态的世界，为何会如此千变万化？我们生活在其中的时间，果真是幻觉吗？ 【地球科学】 地心深处的生命保护伞 撰文／广濑敬（Kei Hirose） 地下 2 600千米深处、地幔最底层的高温高压环境，把一种曾被科学家认为不可能再压缩的高密度矿物，压成了另一种性质不同的新矿物。这种新矿物的出现，不仅加剧了地球上的火山活动，加快了大陆的生长速度，还增强了地球的磁场，保护地表免受太阳风和宇宙线的侵袭，为生命登上陆地铺平了道路。 【考古学】 尼安德特人像现代人一样思考？ 科学界一直认为，智人是唯一一个能够发明和使用象征符号的物种。但科学家在西班牙的两处遗址中发现了尼安德特人的垂饰和身体彩绘，似乎意味着尼安德特人曾使用抽象符号，这也意味着现代人行为有了更古老的根源。 【前沿扫描】 杀死致命病毒的新武器 孤儿药困境 成为专家的捷径 让风力稳定供电 纳米晶体管改造电脑 预测交通堵塞 人类起源再起争议 中国土壤风险阈值图即将完成 两大物理理论的命运交织 量子麦克风 【专栏】 【天人集】 道天地将法 撰文／王道还 【生命的壮阔】 疫苗安全争议 撰文／严家新 【怀疑论者】 当思想和思想媾和 撰文／迈克尔舍默 【反重力思考】 全民大调查 撰文／史蒂夫米尔斯基 【临界质量】 为何偏爱中微子 撰文／劳伦斯M克劳斯 【经典回眸】 婴儿成活率◎空中威胁◎啤酒之王

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《环球科学》2010年第6期精彩导读

songshuhui 2010-5-30 15:39

Steed 发表于 2010-05-30 9:49 【封面故事】 干细胞治疗 用你的细胞定做器官 撰文 康拉德霍舍得林格（Konrad Hochedlinger） 从你身上提取一个皮肤细胞，把它转变为干细胞，再诱导分化为所需要的任何组织和细胞，然后替换掉你的病变组织干细胞治疗的突破，不但能让这样近乎科幻的场景成为现实，还可以让科学家修改遗传突变，剔除致病基因，从根本上消灭疾病。 iPS细胞研究简史 撰文/褚波 【热点追踪】 高铁革命 撰文／斯图尔特F布朗（Stuart F. Brown） 这是一个高速铁路大跃进的时代，在欧洲、日本和中国，陆续建成的高铁正不断刷新列车运行速度的记录。美国也决心后来居上，大力发展高铁，他们将选择何种技术，能创造出新的纪录吗？ 高铁在中国 本刊记者 申宁馨 【发明前线】 数字诊断 撰文／迈克梅（Mike May） 病理学的落后让人震惊：直到今天，我们还不得不沿用一百多年前的老方法，通过显微镜观察组织切片来进行诊断。这种方法费时费力，还容易出现主观判断错误。好在，基于计算机系统的新技术可以让医生摆脱显微镜，从而更快、更精确地诊断疾病。 【环境】 褐变的北极 苔原和森林在消失 撰文／马修斯图姆（Matthew Sturm） 这是一个关于白色、绿色和褐色的故事：全球变暖不但让北极的冰层融化，也让灌木大规模侵入苔藓和地衣生长的地区；而苔原也开始向北迁徙。北极开始重新着色：苔原在变绿，长出越来越多的灌木；而原本绿色的北方森林却渐渐变成褐色因为全年变暖之后的干旱、火灾而褐变。这样的色彩故事，也发生在世界各地的高海拔地区，并将加剧全球变暖。 【医学健康】 你不了解的盲视力 撰文／比阿特丽斯德杰尔德（Beatrice de Gelder） 一个盲人穿过一条摆满杂物的走廊他没有碰到任何障碍物，顺利通过了，现场的研究人员也没有发现他使用过什么特殊伎俩。这就是曾在科学史上引起巨大争议的盲视现象：眼睛看见了某个物体，自己却不知道，而且很多正常人也拥有这样的超能力。这个现象的背后，到底隐藏着怎样的神经机制？ 治疗学习障碍 撰文／伯克哈特菲舍尔（Burkhart Fischer） 有这样一些特殊的孩子：他们或在拼写和阅读时遇到极大困难，或者无法完成最简单的算术题这就是阅读障碍和计算障碍。这些障碍都是由感知加工缺陷引起的，然而通过特殊的训练，学习障碍的孩子们可以逐渐克服这些困难，提高学习能力。 【社会学】 语言大师是怎么炼成的 撰文／凯文达顿（Kevin Dutton） 我们身边似乎总有这样一些人：他们说的话似乎永远是对的，他们提出的观点似乎总是难以反驳，他们说服人们做事似乎总能成功。这种超级说服力究竟是怎么形成的？ 揭穿大众心理学骗局 撰文／斯科特O利林菲尔德（Scott O. Lilienfeld） 斯蒂文杰伊林恩（Steven Jay Lynn） 约翰鲁肖（John Ruscio） 巴里L巴耶尔斯坦（Barry L. Beyerstein） 我们只使用了大脑能量的 10%，性格互补的人更容易相爱，对不同的学生应该采取不同的教学方式，月圆之夜，人们往往行为异常这些话是否已让你深信不疑？那么，不妨和我们一起，看本文作者怎样驳斥这些大众心理学理论。 【农业】 杂交木薯消灭饥荒 撰文／纳吉布纳萨尔（Nagib Nassar） 罗多米奥奥尔蒂斯（Rodomiro Ortiz） 木薯是大部分热带贫困地区人们的主粮，但它有一个致命的弱点：蛋白质、维生素等营养含量过低。科学家利用杂交等育种技术，培育出了更有营养、更高产的木薯新品种，将改善这些地区的饥荒及营养不良问题。 【天文】 用中微子透视宇宙 撰文／格拉谢拉B赫尔米尼（Graciela B. Gelmini） 亚历山大库先科（Alexander Kusenko） 托马斯J韦勒（Thomas J. Weiler） 中微子是一些几乎不与其他物质发生作用的神奇粒子。如此孤僻的性格让它们可以在宇宙中通行无阻，不费吹灰之力地穿透地球这么一大块实心物体。为了捕捉它们，天文学家已经在南极冰盖下建造了体积达 1立方千米的望远镜。这些被俘的中微子将让天文学家具备 X射线般的透视能力，去窥探宇宙中隐藏最深的秘密领地。 【前沿扫描】 碳水化合物：心脏病真凶？ 肾脏一个足矣 肠道里的基因组 DNA里的肖像 启动磁场 盾卫地球 不怕冻的舌头 除草剂导致动物变性 IPCC审查工作流程 向真菌要粮 塑料瓶回收再回收 【专栏】 【是真是假】 排行决定智商和性格？ 撰文／乔舒亚K哈茨霍恩（Joshua K. Hartshorne） 【小有科观】 物种灭绝事件 撰文／李淼 【遗憾人生】 医学为何冷落达尔文？ 撰文／谢蜀生临界质量 【临界质量】 人类的独特性 撰文／劳伦斯M克劳斯（Lawrence M. Krauss） 【怀疑论者】 历史学中的比较研究 撰文／迈克尔舍默（Michael Shermer） 【反重力思考】 140字的研究 撰文／史蒂夫米尔斯基（Steve Mirsky） 【经典回眸】 太空噱头◎飞行争议◎恶臭的河

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[转载]这个夏天，去美国享一场真正的科学盛宴

savior15 2010-5-13 21:15

由美国教育、科学与技术卓越学习中心（CELEST）举办的科技夏令营是美国国家科学基金会（NSF）重点资助项目，至今已有20多年历史。夏令营开设了各种有趣的物理、化学、计算机实验，旨在培养中学生对科学的兴趣、探寻最佳科学教育模式，只有美国最优秀的高中生才有机会参与。今年，环球科学杂志社与波士顿大学合作，首次组织中国学生参加，体验西方素质教育。我们此次有幸邀请到美国著名物理学家、教育学家、美国科学院院士Gene Stanley亲自讲学，这种与世界顶级科学家面对面的机会弥足珍贵。夏令营期间，我们还将参观一些列美国著名高校，并邀请大学招生办公室工作人员对大家进行著名高校留学讲座，为有志留学普林斯顿大学、哈佛大学、麻省理工大学的同学指引道路。此外，营员们还将游览美国东西海岸的风景名胜。 除了课程学习之外，营员们还有机会参加本科研究机会计划（UROP）以及其他暑假计划以及课程，进而学习如何申请就读美国大学、如何与大学里其他同学交往。美国波士顿大学聚合物研究中心（CPS）将邀请波士顿大学招生办公室的工作人员介绍如何才能获取美国著名大学的录取通知书。除此之外，CPS还将安排营员到大家兴趣浓厚的研究实验室进行参观。这是波士顿大学核心参观的附加部分。鉴于学生数量较多，而实验室较小，我们将把学生分成几个小组，学生们可以选择有兴趣的实验室进行参观，其中包括波士顿大学机械实验室、科学计算与可视化中心，以及各种物理、生物、化学和工程实验室。 报名表格下载 http://www.sciam.com.cn/summer/summer.doc 详情请见： www.sciam.com.cn/summer

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《环球科学》2010年第5期精彩导读

songshuhui 2010-5-2 11:58

Steed 发表于 2010-05-02 8:51 【特别 策划 】 修复地球 人类的生产和生活，耗尽了地球的资源、污染了地球的环境。如何让伤痕累累的地球焕发生机？我们必须立即行动，修复地球，让她重新成为可持续发展的自然星球。 为地球设置健康警戒线 撰文／乔 纳森福利（Jonathan Foley） 人口爆炸、资源耗损、环境污染人类活动对地球造成了多大的伤害？科学家研究发现，各个关键的环境过程，其实都有自己的警戒线，一旦超越警戒线，地球和人类将面临巨大的灾难。 给地球的医嘱 为了让地球环境保持相对健康的状态，科学家为地球开出医嘱，对各个环境过程中人类的活动制定规则。 发展经济= 毁灭地球 撰文／比尔麦吉本（Bill McKibben） 世界各国都沉迷于发展经济，把经济增长看成解决所有问题的途径，却没有意识到我们将要承受的可怕后果：如果人类继续发展经济，环境恶化的速度将超出我们的预料，地球亦将走向毁灭。要终止地球的毁灭进程，我们必须停止发展经济，转而维护现有财富和资源。 零增长有必要吗 撰文／马克菲谢蒂（Mark Fischetti） 如果经济零增长，美国等国家如何还清巨额债务？第三世界国家又如何摆脱贫困？面对疑问，看看美国米德尔伯里学院的学者比尔麦吉本是如何回答的。 【信息技术】 震不垮的无线通信网 撰文／米歇尔埃弗罗斯（Michelle Effros） 安德烈娅戈德史密斯（Andrea Goldsmith） 穆里尔梅达尔（Muriel Mdard） 还记得地震后瘫痪的通信，以及当时我们忧心如焚的心情吗？其实，每当灾害或事故发生，固定通讯设备被破坏，我们就不得不面临通讯瘫痪，手机成为摆设的尴尬。新型无线组网方式可以改变这种现状：它不需要任何固定的网络设施；信息在一部又一部通信设备之间接力，由此连接成一个网络。 【发明前线】 仿生耳恢复你的第六感 撰文／查尔斯C德拉桑廷纳（Charles C. Della Santina） 除了味觉、触觉、视觉、嗅觉和听觉外，人类还有神奇的第六感别误会，这里说的不是我们通常以为的直觉，而是我们感知平衡的能力。与这种能力息息相关的，是耳朵：一旦内耳受损，我们就会视线模糊、无法平稳地站立和行走。根据仿生学原理，科学家设计出可以模拟内耳功能的电子器官。植入这种仿生耳后，患者可以重新看到清晰的图像，并找回失去的平衡感。 【医学健康】 心理疾病的神经根源 撰文／托马斯R英塞尔（Thomas R. Insel） 抑郁症、强迫症为什么在很多时候，传统心理疗法不能完全治愈这些心理疾病？原因并不复杂：世上并没有真正的心理障碍，问题都出在大脑里。神经科学家研究指出，每种心理疾病都对应着一种功能不正常的神经回路，只要准确找到这些回路，使它们恢复正常，心理疾病将立即消失。 进化出来的抑郁 撰文／保罗W安德鲁斯（Paul W. Andrews） 小J安德森汤姆森（J. Anderson Thomson, Jr.） 抑郁到底是心理疾病还是神经疾病？为什么有研究显示全世界多达30% ～ 50% 的人都曾出现过符合当前重度抑郁临床诊断标准的症状？最新研究认为，抑郁是一种进化适应性：抑郁的人往往能够更专注、更持续地思考问题，这种更具分析能力的思考模式有助于他们更好地解决复杂的社会问题。 【社会学】 自杀预防手册 撰文／卡伦施普林根（Karen Springen） 全世界每年有数百万人自杀。在中国，自杀已成为15 ～ 34 岁青壮年的头号死因。是什么原因导致这么多人放弃自己的生命？我们该怎样预防自杀的发生？研究显示，心理疾病、生理疾病、受虐或自虐经历都有可能是自杀的导火索。了解了自杀的原因，帮助人们排除心理上的阴影，同时设置自杀的物理障碍，都有助于降低自杀率。 他说他的 她说她的 撰文／德博拉坦嫩（Deborah Tannen） 男人和女人似乎拥有不同的语言系统：他们的语言更关注层级，总是试图在言谈中分出高下；她们的语言更关注连带，能迅速和对方建立或亲近或疏远的关系。而男人和女人的交谈，更是充满矛盾和误会：当她只是需要倾听和安慰时，他却给出指导和建议。究竟这条语言鸿沟是如何形成的？ 【教育学】 错误成功学 撰文／亨利L罗迪格三世（Henry L. Roediger III） 布里奇德芬恩（Bridgid Finn） 长期以来，我们都致力于教学生们不犯错，甚至用机械重复的方式迫使孩子们记住正确的知识。不过，如果在学习新知识之前，让学生先犯错就即将学习的知识对他们进行测试，会帮助他们更好地掌握新知识和新技能。 【生物】 鱼与熊掌：珍馐与生态 撰文／詹姆斯M特拉佩（James M. Trappe） 安德鲁W克拉里奇（Andrew W. Claridge） 因为美味和昂贵而号称餐桌上的钻石，块菌一直受到全世界美食家的追捧。当它们日渐稀少，即将成为餐桌上遥远的回忆时，科学家提醒我们：块菌在保持生态系统的健康中也扮演着重要角色，为了保护一些濒临绝种的动物，我们必须保护好块菌。 【天文】 太阳系八大奇观 绘图／爱德华贝尔（Edward Bell） 撰文／罗恩米勒（Ron Miller） 耸立在你头顶的巨大光环、直上8 000 多米的喷泉烟柱、永远阳光普照的荒凉山峰，还有深达6 500 米却望不到对岸的峡谷太阳系里的这些壮观景象远非地球上的任何景观可以比拟，可惜人类的航天技术还无法让我们置身那里领略大自然的壮阔。借助艺术家根据探测数据绘制的画作，跟我们一起预览这些会令你终生难忘的奇观。 【前沿扫描】 中国进入地震活跃期 冰河期海平面上升 细菌炼油厂 飘洋过海 暗物质催生超大黑洞 勇气号虽困犹荣 博客搞定数学难题 人类曾经濒临灭绝 预防药 吃还是不吃？ 声音改变嗅觉 三手烟更致癌 【专栏】 【天人集】 历劫归来如隔世 撰文／王道还 【另一种鼓声】 伏尔泰与牛顿 撰文／高涌泉 【怀疑论者】 旁边有人？ 撰文／迈克尔舍默（Michael Shermer） 【反重力思考】 生命奇迹 撰文／史蒂夫米尔斯基（Steve Mirsky） 【临界质量】 暗物质传言 撰文／劳伦斯M克劳斯（Lawrence M. Krauss） 【经典回眸】 早期实验◎飞行比赛◎家庭化学

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对传统的姓氏和种族观念说不

热度 1 yanjx45 2010-3-16 22:02

对传统的姓氏和种族观念说不 纪念科普小品《 遗传学不承认孔子后裔 》发表一周年 博主在 2009 年第 3 期的《环球科学》杂志 ( 世界著名科普杂志《 Scientific American 》的中文版 ) 上曾发表一篇科普小品，原题为 遗传学不承认 孔子后裔 。此文发表后，在网络和报刊上曾引起广泛的争议。 据中新网 2009 年 3 月 31 日报导，全国 2009 年 3 月十大网民争议 的 第一条 就是： 孔子后裔不该姓孔引争议，网友称看不惯血统论。 科学有时会粗暴地对文化信仰造成伤害。 本人很高兴地看到，一年来通过争论，谩罵声越来越少， 接受这篇短文的基本观点的人越来越多。 此文还于今年 1 月 入选辽宁人民出版社出版的 《 2009 中国最佳杂文》 （主编王蒙，分卷主编王乾荣）。 在此文发表一周年之际，我想借用 一个简化的数学模型 更直观地说明： 1. 人类 基因扩散和稀释的 过程确实神速。 2. 每个人都有自行选择姓氏的充分自由。 3. 寻根问祖完全是多余的 。 4. 人类只有唯一的一个共同的大家谱 。 5. 人人 有资格入孔子家谱。 6. 不存在基因纯粹的家族或种族。 传统的姓氏（家族）和种族观念曾深受血统论的不良影响。以人类基因组计划的成果为代表的现代遗传学的最新进展为清除这些不良影响提供了坚实的依据。 人类基因组计划的成果证明，所有人类的基因组有大于 99.9% 都是相同的，差别最多不超过千分之一。所有当代人类都有共同的起源：东非。 不存在任何纯种种族；所有种族都是平等的，没有高下之分。 人类个体通过有性生殖将基因融合到人类群体中：个人的 基因在后代个体中不断稀释（递减），与此同时 个人的 基因在后代群体中不断扩散。 基因大融合的 过程不可逆转，而且其速度之快，常常超出我们的想象，下面借用 一个简化的数学模型 对此过程进行更直观的说明。 假设有一个相对封闭的群体，包括 100 万人，男女各半，分属 100 万个不同的姓。 所有的婚配都只在不同的姓氏间进行， 每对夫妇只生一子一女，子随父姓，女随母姓 。这样，该群体每一代的总人数 (100 万人 ) 、性别比例 (1 ： 1) 和姓氏数目 (100 万个 ) 都保持不变，并可借助 Y 染色体和线粒体分别追踪父系和母系的遗传关系。 假设有一个男性 K( 例如一位孔子后裔 ) 进入这个群体，我们来计算 K 的基因经过 20 代（约 600 年）后在其后代个体中稀释和在该群体中扩散的情况（ 暂忽略 Y 染色体和线粒体的特殊性 ）。 到第 20 代时，该群体中仍只有一个男性姓孔。由于每传一代， K 的基因数量就减半一次，所以第 20 代的后代仅继承 K 的 1 / 2 20 （大约百万分之一）的基因。 K 在下一代有两个子女，再往下一代有 4 个孙子女，到第 20 代时，就有一百万个后代，即该群体每一个人 ( 不管他是否姓孔 ) 都平等地继承了 K 的一百万分之一的基因。 再将假设的条件稍作改变。假定 K 的每一代都生两个儿子 （而不是一子一女），同时总人口在每一代中仍保持 50 万男性和 50 万女性，即第一代 K 生两个儿子，相应地必另有其他姓氏的某一家生两个女儿（而不是一子一女），第二代 K 的两个儿子各生两个孙子，相应地必另有两家各生两个孙女儿 ，依此类推。孔姓男性后代的人数随代次增加而依次为 2,4 ， 8 ， ，依此类推，经过 19 代，结果 50 万男性全是 K 的后代， 50 万女性全部是外姓。由这样的 100 万人结成 50 万对夫妇， 每对夫妇都生两个儿子 ，结果到第 20 代时，这 100 万人口全部都姓孔，而且全都是男性；但 他们每人也只平等地继承了原代 100 万人的各 100 万分之一的基因 。 如果最初进入这个群体的 K 不是孔子后裔而是黑人奥巴马或其他任何姓氏，结果也完全相同。 根据上述简化的数学模型，可以获得一些有趣的结论： 1 ． 人类基因扩散和稀释的 过程确实神速。 派出一个男性孔子后裔到一个有 100 万人的异邦封闭群体，经过大约 600 年，这个群体就有可能（至少在理论上）全部变成姓孔的男性的一统天下。不过与此同时，孔子基因也被稀释了一百万倍。 2. 每个人都有自行选择姓氏的充分自由。 不管第 20 代后代是否姓孔（不管生男还是生女），他们继承的遗传物质基本上都是相同的，都从原来那一百万个前辈中各继承了一百万分之一的基因。因此，他们选用原来的一百万个姓氏中的任何一个姓都是完全合理的。 3 ． 寻根问祖完全是多余的 。其实根本用不着寻也用不着问：越是古老的前人，越有可能是我们当然的祖先。 在约 9 世纪时，也就是 40 代以前，理论上我们每个人都应该有 1 万亿（ 2 40 ）位祖先。而在公元 9 世纪时全球人口却也只有 2 亿，说明那时活着的每个人平均将在我们所有的系谱树中出现 5000 次。不断往前推算，总有一个时间点，全球的每个人都是我们的祖先（除非那个人没有后裔）。所以 世界上随便哪儿出土一具古人类化石或古屍，只要年代足够久远，我们把它当祖先顶礼膜拜多半不会搞错。 4 ． 人类只有唯一的一个共同的大家谱 。所有的家谱要想独立存在就必须坚守姓氏传男不传女的原则。从上述模型可见，家谱中一旦加入女性，并考虑沿母系的传承关系，这一百万人，亦即一百万个姓，相互就都有了平等的同时又是纵横交错的关系，结果只可能编制出唯一的一个共同的大家谱。编制个别姓氏的家谱既劳民伤财，又出力不讨好，甚至难避自欺欺人之嫌。 其实 只让男性入家谱从遗传上看是根本错误的 ，因为儿子从母亲获得的基因数目比从父亲那里获得的要多一千多个，所以 儿子更应当随母姓。 男性继承的第 23 对性染色体中，来自母亲的 X 染色体较长，含一千多个基因，而来自父亲的 Y 染色体只有 X 染色体长度的 1/3 ，仅编码数十个基因。儿子还额外从母亲继承了线粒体中的若干重要基因。 5 ． 人人 有资格入孔子家谱。 要将现代的任何一个人与古代的某个个人在遗传上的特殊关系找出来是很困难甚至是不可能的。例如想证明孔子后裔有孔子的 Y 染色体基本上不可能。而要找到人与人之间遗传上的共同点却非常容易。从上述模型可见，人类的基因融合的速度非常快，人与人之间在遗传上的差异其实很少，随便在大街上抓两个人来，他们之间基因组的差别都不会超过千分之一，与孔子后裔的差别当然也在此限度之内。 6 ． 不存在基因纯粹的家族或种族。 每个人所具有的遗传物质都是无数先辈的遗传物质的混合体， 任何人的基因都是优劣共存的，名人也不例外。父母的好基因和坏基因随机组合传递给子女，目前的科学水平尚无法控制这个过程。遗传学在不久的将来有可能在这方面取得重大突破。

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《环球科学》2010年第3期精彩导读

songshuhui 2010-3-9 21:44

Steed 发表于 2010-03-08 6:51 【封面故事】 赤裸的真相 撰文／尼娜G雅布隆斯基（Nina G. Jablonski） 如果没有赤裸光洁的皮肤，人类不会是人类：160多万年前，全球降温致使环境变化，食物减少，水资源匮乏，我们的祖先不得不开始长途迁徙。运动量增加导致产热增多，大脑等热敏感组织极易受损，人类生存面临危机。如果没有体毛脱落这个人类进化史上的关键转变，人类将不复存在。 人类体毛进化研究简史 撰文／董为 【汽车】 超级发动机 让汽车更省油 撰文／本奈特（Ben Knight） 能源匮乏、温室效应地球面临的一系列危机，让道路上行驶的汽车背负了越来越沉重的责任。好在，科学家告诉我们，除了向清洁能源转型，我们还可以改造发动机，用更少的油，行驶更远的距离。 【环境】 氮污染：地球生命隐形杀手 撰文／艾伦R汤森（Alan R. Townsend） 罗伯特W霍瓦特（Robert W. Howarth） 氮肥的发明使全球粮食产量剧增。大量使用氮肥却造成了全球氮循环失控，带来了许多负面影响：藻类爆发、生物多样性丧失、疾病风险增加，甚至可能加剧全球变暖。但是为了保证全球粮食供给，我们不得不使用氮肥。我们应如何寻找一条更可持续发展的道路，来消除氮的负面影响？ 【医学健康】 细菌的信息战 撰文／B布莱特芬利 （B. Brett Finlay） 释放毒素只是细菌最普通的攻击策略，信息战才是它们的主要进攻方式：控制细胞通讯系统，改变细胞骨架结构，利用细胞机器，使人体细胞甚至免疫细胞沦为傀儡，帮助它们入侵更多的细胞，轻松突破人体防御系统。基于细菌的致病策略，科学家将研究出比抗生素更有效更安全的新型抗菌疗法。 突破色觉禁区 撰文／文森特A比洛克（Vincent A. Billock） 邹鸿鹏（Brian H. Tsou） 你见过红绿色吗？这里不是指颜料混合出来的泥棕色，也不是红光和绿光一起打出来的黄色，更不是画家用红点和绿点构成的图案。红色和绿色属于对立色，因而不可能同时存在于一点。但科学家巧妙地避开颜色对立规则，让人同时看到两种对立颜色。研究这些有悖基本色视觉理论的现象，或许可以揭示大脑识别颜色的机制。 聪明的脑袋什么样 撰文／理查德J海尔（Richard J. Haier） 每个人都有自己独特的优势和劣势，即使是IQ分数相同的两个人，认知能力也不相同。这是因为在解决同样的问题时，每个人都以其独特的脑区组合方式运用大脑的某些区域。或许通过影像技术观察人们的脑区组合模式，就可以确定他们在哪些领域能够有更出色的表现。这对于教育、职业咨询等领域将有更大的帮助。 不理性的高IQ 撰文／基思E斯塔诺维奇（Keith E. Stanovich） IQ高的人总是能做出正确的选择吗？有些人IQ超高仍然会犯一些跟其他人一样的小错误。这是因为智力测试并不能测量出所有的智力和认知能力水平。或许我们需要给现在所说的智力重新定义那只是IQ测试中能够测量的那一部分。 全球肥胖的幕后推手 撰文／哈尔阿尔科维茨（Hal Arkowitz） 斯科特O利林菲尔德（Scott O. Lilienfeld） 50年来，全球肥胖人口急剧增加。导致这场全球流行病的真凶，是我们不断改变的生活环境和饮食习惯：高热量食品无处不在，越来越多的人缺乏运动。 【社会学】 寻找另一半的科学方法 撰文／尼古拉斯A克里斯塔基斯（Nicholas A. Christakis） 詹姆斯H福勒（James H. Fowler） 人海茫茫，谁才是陪你度过一生的那个人？如果你还在寻找，请一定阅读这篇文章，用科学的方法，将帮助你最快和另一半相遇。 【生态学】 鲸的遗产：独特生态系统 撰文／克里斯平TS利特尔（Crispin T. S. Little） 全世界最大的哺乳动物鲸死后会去向哪里？沉入海底的巨鲸尸体将供养一个独特的生态系统长达上百年。科学家还在鲸残骸上发现了奇特的新物种，这也许能让我们进一步了解海洋化能合成生物的起源与进化。 【天文学】 恒星的艰难诞生 撰文／埃里克T扬（Erick T. Young） 一团星云在自身重量下坍缩，核心变得越来越密、越来越热，最终点燃了核聚变反应，一颗光芒四射的恒星就此诞生这是在小学课本上就讲过的基础知识，但天文学家仍被其中一些细节所困扰：形成恒星的星云从何而来，为什么会坍缩？大多数恒星形成于密集的星群，彼此会如何影响？最耀眼的大质量恒星又如何突破理论限制而最终形成？ 【前沿扫描】 失落的巨兽 钻石地球 电玩告别手柄 宽带接入更开放 沉船有毒 皮肤也能听 狂蟒之灾 对面的老鼠看过来 男性激素的反作用 【专栏】 【生命的壮阔】 被流行的甲流？ 撰文／严家新 【遗憾人生】 后基因组时代的生物安全 撰文／谢蜀生 【临界质量】 合成生物学的真实前景 撰文／劳伦斯M克劳斯（Lawrence M. Krauss） 【怀疑论者】 还是种地要紧 撰文／迈克尔舍默（Michael Shermer） 【反重力思考】 温室香蕉 撰文／史蒂夫米尔斯基（Steve Mirsky） 【专家解答】 我们会永久失去自己的指纹吗 【经典回眸】 改善土壤◎居里夫人◎疫苗接种

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《环球科学》2010年第2期精彩导读

songshuhui 2010-2-11 14:07

Steed 发表于 2010-02-07 8:00 【封面故事】 到宇宙之外寻找生命 撰文／亚历杭德罗詹金斯（Alejandro Jenkins） 吉拉德佩雷斯（Gilad Perez） 在我们这个宇宙，有着诸多物理学定律，任何一个基本常数如果稍有不同，似乎都会引发某种灾难，致使生命无法诞生仿佛冥冥之中有一只上帝之手对宇宙进行了精巧的设计。果真如此吗？两位理论物理学家发现，即使其他宇宙拥有截然不同的物理学定律，其中一些仍会形成跟我们类似的生命。 人择原理简史 撰文／虞骏 【信息技术】 未来20年的芯片 撰文／《科学美国人》编辑部 基本物理定律宣告芯片的发展即将走到极限，抛弃了摩尔定律的芯片将如何发展？请和《科学美国人》编辑部一道，选择未来20 年芯片最佳发展道路：是纳米线、石墨烯、量子微粒，还是生物分子？ 虚拟世界的真实经济 撰文／理查德希克斯（Richard Heeks） 玩网络游戏也可以挣钱。这其实已经不是新鲜事，上世纪末起开始，就有玩家依靠卖出在游戏中获得的装备或虚拟货币来获取收益。这类活动为发展中国家通过信息技术致富开辟了一条新路，随着宽带的普及，在网络这个虚拟世界里提供相关服务成为了越来越多人的工作。 【医学健康】 纳米细菌传说的破灭 撰文／杨定一（John D. Young） 马奕安（Jan Martel） 能够生长和自我复制，科学家还从中检测到蛋白质，这些迹象都表明，纳米细菌具有生命。然而，它们体积太小，连DNA、核糖体等必需物质都无法容纳，怎么可能是生命体？直到最近，这一20 年未解的科学悬案才宣告破解：纳米细菌没有生命，只是矿物质与蛋白质形成的晶体，它们的出现可能暗示人体代谢机制出现异常。 杨定一：从科学家到教育家 本刊记者 褚波 10 亿人的抗争：遏制热带病 撰文／彼得杰伊霍特兹（Peter Jay Hotez） 别以为蛔虫病、钩虫病、血吸虫病等常见热带病已经远离我们最新调查数据表明，在亚洲、非洲、美洲和拉丁美洲，热带病患者超过10 亿人，即便在美国等发达国家，患者人数也以数百万计。现在，科学家正发起全球性计划，以遏制热带病肆虐。 焦虑 现代人的蓝色秘密 撰文／维多利亚斯特恩（Victoria Stern） 越来越多的现代人深受焦虑困扰。心理学家告诉我们，焦虑其实源于我们强烈的控制欲，但我们越是焦虑，就越是无法应对压力，并会导致严重的健康隐患。 痛由心生？ 撰文／霍华德L菲尔茨（Howard L. Fields） 我们一直以为，疼痛单纯是由身体受伤所导致。但心理因素在疼痛感知的过程中，也起着非常重要的作用。 黑色为什么代表邪恶 撰文／雷赫伯特（Wray Herbert） 在电影或文学作品中，白衣飘飘的多半是好人，而坏人大多穿着邪恶的黑色。这是因为我们总是不自觉地将黑色与黑暗、肮脏等词汇联系在一起，而将白色与光明、纯洁等词汇相联系。这种黑白分明的道德观，或许可以追溯到远古时期，我们的祖先对污染和黑暗的恐惧。 【环境】 核冬天一触即发 撰文／艾伦罗伯克（Alan Robock） 欧文布莱恩图恩（Owen Brian Toon） 25 年前，人们曾担心美国与苏联之间的核战争会带来世界末日。现在，科学家借助计算机模型证明，即使是印度和巴基斯坦之间的一次局部核冲突，也能够让全球陷入核冬天：核武器爆炸将给全世界带来持续十年的阴暗、寒冷和干燥，毁灭全球文明。 全球气候：变冷还是变暖？ 本刊记者 罗绮 【地质学】 大陆是小行星撞出来的 撰文／莎拉辛普森（Sarah Simpson） 在距今38 亿到25 亿年之间，少年地球曾多次遭受大规模的小行星撞击。最新研究发现，这些撞击事件并不全是破坏性的，它们可能是现今大陆的最古老片段出现的契机。 【前沿扫描 】 度量气候变化 艾滋病疫苗重燃斗志 条件反射诊断植物人 胚胎细胞移植迎向曙光 光控大脑 听力线圈 超速代数运算 都是激素惹的祸 【专栏】 【天人集】 舳舻不骇风波恶 撰文／王道还 【另一种鼓声】 当物理杠上生物 撰文／高涌泉 【遗憾人生】 甲型H1N1流感病毒的未来 撰文／谢蜀生 【怀疑论者】 顽固的心理学 撰文／迈克尔舍默（Michael Shermer） 【反重力思考】 许愿要当心 撰文／史蒂夫米尔斯基（Steve Mirsky） 【临界质量】 末日钟嘀嗒作响 撰文／劳伦斯M克劳斯（Lawrence M. Krauss） 【经典回眸】 宇宙尘埃◎固氮细菌◎面包酵母

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《环球科学》2010年第1期精彩导读

songshuhui 2010-1-16 22:48

Steed 发表于 2010-01-13 12:00 【封面故事】 即将改变世界的20大科技创新 免费太阳能的普及让我们彻底摆脱对化石原料的依赖、地铁式快速公交环节都市的拥堵、机器人成为我们的万能助理2010年伊始，《科学美国人》评选出的20大科技创新，即将改变我们的生活。 【热点追踪】 2℃和4℃：选择我们的未来 本刊记者 罗绮 《哥本哈根协议》表达出的愿望，是将全球变暖控制在2℃以下，而如果我们不作为，气温将上升4℃。这两个数字，分别代表了怎样的地球环境？ 印度污染加速喜马拉雅冰川消融 特约记者 王莉萍 喜马拉雅山的冰川正在加速融化，这将给青藏高原和长江流域带来极大的灾难。根据科学家的最新研究，元凶是来自南亚次大陆的污染。 甲烷：从北极冻土中爆发 撰文 凯特沃尔特安东尼（Katey Walter Anthony） 从西伯利亚到阿拉斯加，北极冻土带中封存着数千亿吨甲烷，这些气体的温室效应为二氧化碳的25倍。不幸的是，北极永冻土已经逐渐融化，这些被冰封数万年的气候恶魔，也开始冲破冰层，逃逸到大气中，并将给地球带来灭顶之灾。面对这一切，我们该采取什么行动？ 【考古学】 还原2000年前的古希腊计算机 撰文 托尼弗里思（Tony Freeth） 安提凯希拉装置的经历非常传奇：在从古罗马商船中打捞的古希腊珍宝中，它最不起眼。直到有一天，钙化的外壳裂开，露出了精密的青铜齿轮残骸，让考古学家如获至宝：这个来自公元前2世纪的古代计算机，功能复杂得超过了所有人的想象，能够模拟月亮的运动，还可以准确预报日食。 【医学健康】 ATP：抗癌能量 撰文 巴利特S哈克（Baljit S. Khakh） 杰弗里伯恩斯托克（Geoffrey Burnstock） 著名能量分子ATP有一个鲜为人知的身份神经信号，它能引发多种细胞效应，广泛参与人体生理活动，调节婴儿五官发育。科学家正从ATP着手，寻找治疗肾病、膀胱疾病、皮肤病、精神疾病等多种疾病的新方法，甚至有多项研究显示，ATP本身就能杀灭肿瘤细胞，是人体的天然抗癌工具。 为什么幼儿不说成人话 撰文 乔舒亚哈茨霍恩（Joshua Hartshorne） 为什么所有的孩子都要牙牙学语，而不能直接说出连贯的句子？是因为他们的大脑发育不成熟，还是语言的积累不够？看科学家用试验来揭开谜底。 微观世界的美丽 撰文 加里斯蒂克斯（Gary Stix） 微观世界的主角是细胞、细菌、直径以微米计的小虫子在显微镜下，它们有着与高山流水不一样的美丽。 【教育学】 科学教育的危机与变革 撰文 J兰迪麦金尼斯（J. Randy McGinnis） 德博拉罗伯茨－哈里斯（Deborah Roberts-Harris） 这是世界科学教育的难题：在我们教给孩子们一套按部就班的科学方法和一堆理所当然的科学事实后，孩子们是否会将这些事实当作真理深信不疑，从而丧失科学探索的动力？如何在教给孩子们科学知识的同时，让他们保持思考、实践和创新的科学精神？ 【地质学】 外星生命的地球样本 撰文 亚历山大S布拉德利（Alexander S. Bradley） 在百慕大和加纳利群岛之间的海底深处，有一个名为失落城热液场的海底温泉。在这个神奇的地方，生命完全不依赖太阳，也不需要氧气。失落城的生物圈，为我们揭示了一条全新的生命起源与进化之路，也为我们寻找外星生命提供了新的样本。 【天文学】 给黑洞拍张大头照 撰文 埃弗里E布罗德里克（Avery E. Broderick） 亚伯拉罕洛布（Abraham Loeb) 尽管天文学家已经在宇宙中发现了很多疑似黑洞的超致密天体，但至今未能直接观测到黑洞标志性的特征事件视界。要从地球上看清非常遥远又极其瘦小的黑洞，天文学家必须使用口径可像地球一样大的毫米波望远镜。好在这样的望远镜阵很快就将建成，让我们能够看清黑洞真正的样貌，检验爱因斯坦的广义相对论在极端环境下是否依然成立。 【前沿扫描】 《环球科学》2009年十大科学新闻 给地球设定安全界限 否决气候们 剥离时空 单孔目动物的生存之道 袖珍霸王龙 糖尿病的炎症线索 突破无线电黑障 原子显形 【专栏】 【生命的壮阔】 1918年的悲剧不会重演 撰文 严家新 【小有科观】 超颖材料：隐身衣的原料 撰文 李淼 【临界质量】 战争即和平 撰文 劳伦斯M克劳斯（Lawrence M.Krauss） 【反重力思考】 噼噼啪啪做研究 撰文 史蒂夫米尔斯基（Steve Mirsky） 【怀疑论者】 政治科学 撰文 迈克尔舍默(Michael Shermer) 【专家解答】 NASA为何选在佛罗里达发射航天飞机 【 经典回眸 】 肤浅的新闻界@完美汽车@食莲人

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不吃鱼翅，保护鲨鱼，保护自己

yangfanman 2009-12-21 17:16

今天读了史上最大的天九翅解密古鲨鱼 http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=280223 ， 作者注明该文已经载于《新发现》，但我觉得这篇文章作为一片科普文章实在不够格，《新发现》作为科普杂志的水准也太低了吧？ 1. 首先，作者没有对华人吃鱼翅造成鲨鱼大量减少这一情况进行任何调查和研究。写鲨鱼，讲鱼翅，作为一名古生物的研究者，应该对鲨鱼受到的捕杀是否危害到其繁衍生息进行一下分析吧，这应该是最基本的功课。 2. 在保护鲨鱼这个问题上，没有必要区分什么洋人、华人的。我们不难分析出华人对鱼翅的大快朵颐是鲨鱼经常被残忍杀害的原因，因此保护鲨鱼，我们最应该做得就是不吃鱼翅。 http://www.fhxkzx.com/show.aspx?id=1301cid=71 3. 不吃鱼翅不仅是保护鲨鱼，也是保护我们自己，原因在于鱼翅上面含有大量的汞，严重危害我们的健康 http://www.xixik.com/content/cfe079e5e5f3539f 。尤其是孕妇，千万千万不要吃。鱼翅营养价值不高，也没有什么味道，吃这东西绝对是一个陋习 http://www.veg520.com/html/200909/sushi_125237683824369.html 。 弘扬吃鱼翅的人绝对没有资格写关于鱼翅的科普文章，因为这样的人既没有知识，也没有保护动物的人文主义情怀。 不吃鱼翅，既保护了鲨鱼，也保护了我们自己，还省了钱，多好的事呀！ http://gongyi.sina.com.cn/gyzx/2009-03-24/16548066.html

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《环球科学》2009年第12期精彩导读

songshuhui 2009-12-7 21:14

Steed 发表于 2009-12-06 8:20 【封面故事】 2030开启新能源时代 撰文/马克Z雅各布森（Mark Z. Jacobson） 马克A德卢基（Mark A. DeLucchi） 这是科学家描绘的美好图景：到2030 年，地球上消耗的所有能源，都将是清洁的可再生能源。要进入这个由风、水、太阳所主导的新能源时代，我们必须克服怎样的困难？ 可再生能源政策简史 撰文/罗绮 【产业圆桌】 2030 我们开什么车 20年后的汽车长什么样？它们将使用哪些新燃料？高度发达的通信技术能否让汽车与汽车轻松交流？可以自动驾驶、自动避撞的汽车何时能够成为市场主流？汽车巨头齐聚一堂，共同展望汽车业的2030。 【信息技术】 电视向网络投降 撰文／迈克尔莫耶 （Michael Moyer） 面对来势汹汹的互联网，统治家庭娱乐中心数十年的电视，是否会重蹈唱片业溃不成军的覆辙？短短几年的客厅争夺战之后，电视决定投降了：新的互联网电视，让我们可以在电视上轻松地收看任何想看的视频不管是来自电视节目，还是互联网。 【医学健康】 慢性痛 生命不能承受之重 撰文／R道格拉斯菲尔兹（R. Douglas Fiels） 伤愈后，疼痛依然折磨我们；长期服用镇痛药，人体会产生耐药性甚至对药物上瘾这一切，都是因为体内的疼痛细胞在作怪：它能让痛感神经元过度兴奋，在没有外界刺激的情况下产生痛感信号，致使疼痛感持续存在，还能抵消镇痛药的功效，以至于我们必须加大药物使用剂量，才能产生镇痛效果。 完美主义 硬币的两面 撰文／埃米莉拉贝尔-沃伦（Emily Laber-Warren） 这似乎已是老生常谈：完美主义是把双刃剑。它可以激发我们对成功的渴望，表现得更加完美；也可能让我们倍感焦虑、害怕失败，甚至小小的不完美也会成为我们无法承受的挫折。究竟我们该如何应对自己的完美主义倾向，听听心理学家怎么说。 社会身份 健康晴雨表 撰文／约兰达耶滕（Jolanda Jetten） 凯瑟琳哈斯兰姆（Catherine Haslam） S亚力山大哈斯兰姆（S. Alexander Haslam） 尼拉R布兰斯科姆（Nyla R. Branscombe） 在这个忙碌的时代，在这个宅人盛行的时代，你拥有几个社会身份，拥有怎样的社交网络？这个问题的答案，其实是我们健康的晴雨表科学家说，拥有多个社会身份，能帮助我们更好应对生活中的变故，也让我们更不易生病。 【农业】 在摩天大楼里种粮食 撰文／迪克森德斯坡米尔（Dickson Despommier） 这绝非科幻：建在城市摩天大楼里的垂直农场，消耗的耕地和水资源更少，产量更高，对环境的污染也更小。这种另辟蹊径的种植方式，能否帮助耕地日渐减少的地球，在2050年，养活95亿人口？ 【古人类学】 霍比特人改写人类进化史 撰文／凯特王（Kate Wong） 200万年前，一群直立人首次走出非洲，人类进化发生巨大转折迄今，这一假说已得到很多化石证据的支持，也为大多数人所接受。然而，绰号霍比特人、出土于印度尼西亚弗洛勒斯岛的一具古人类化石，却可能动摇上述假说，为人类进化史上的这一重要事件添加新的神秘色彩：最早走出非洲的可能不是直立人，而是南方古猿！ 探索人类起源：一段曲折的历史 本刊记者 褚波 【天文学】 寻找太阳失散的兄弟姐妹 撰文／西蒙F波特吉斯茨瓦尔特（Simon F. Portegies Zwart） 最新研究表明，太阳并非独生子，而是诞生于一个恒星大家庭之中。在漫长的岁月中，它的兄弟姐妹是如何离它而去，失落在茫茫银河系中的？ 【前沿扫描 】 精神分裂源于出生地？ 流感疫情的意外回报 为卵子付费 验证升温曲棍图 埋藏气候变化 维持量子纠缠的旁门左道 磁单极现身？ 马桶里的磷肥矿 【专栏】 【遗憾人生】 科学不能没有叙事 撰文/高涌泉 【天人集】 1976年猪流感疫苗事件 撰文／王道还 【临界质量】 女性如何拯救地球 撰文／劳伦斯M克劳斯（Lawrence M. Krauss） 【怀疑论者】 外星人长得像人吗 撰文／迈克尔舍默（Michael Shermer） 【反重力思考】 宅人的旅行 撰文／史蒂夫米尔斯基（Steve Mirsky） 【专家解答】 海岸警卫队怎样搜寻海上失踪人员 【经典回眸】 模糊的月亮◎白炽灯骗局◎鲸油

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《环球科学》2009年第9期精彩导读

songshuhui 2009-9-11 13:10

Steed 发表于 2009-09-02 13:00 【古人类学】 气候变化毁灭了尼安德特人 撰文/凯特王（Kate Wong） 尼安德特人曾是欧洲大陆上盛极一时的古人类，有着20 多万年的辉煌历史。然而在2 万～ 6万年前，一场剧烈而又反复无常的气候变化，把他们逼上绝路：气候变化导致环境也发生显著变化，森林变为草原，草原又很快变回森林，尼安德特人赖以生存的大型动物越来越难捕捉而适应能力更强的现代人的出现，更是加速了这群古人类的灭绝。 北京人是我们的祖先吗 本刊记者 褚波 人类进化研究简史 【封面故事】 高温超导铁的飞跃 撰文／格雷厄姆P柯林斯（Graham P. Collins） 零电阻、完全抗磁性，这两大优点使超导体成为最受科学家青睐的材料，但它工作的严苛环境大多在零下200℃以下，却大大限制了超导技术的应用，高温超导也就成为科学家亟待攻克的难关。2008年，高温超导家族迎来了一位特殊的新成员：铁基超导材料。这一发现，或许会成为破解高温超导机制的关键，实现科学家的种种梦想。 超导就在我们身边 本刊记者 申宁馨 【能源】 核废料该埋在哪 撰文／马修L沃尔德（Matthew L. Wald） 我们越是需要核电来提供清洁的能源，就会越早面对一个心腹大患：含有半衰期可能长达数万年的放射物质，核废料需要万无一失的处置计划。美国政府苦心经营22 年，希望一劳永逸将核废料埋在尤卡山下，但奥巴马最近叫停了这个计划。这叫停的背后，有着什么样的利弊权衡？ 寻找中国的尤卡山 本刊记者 罗绮 【地缘政治】 瓜分北冰洋 撰文／杰莎甘布尔（Jessa Gamble） 当气温升高让北极的坚冰消融，一场没有硝烟的战争正在升级：俄罗斯潜艇潜到北冰洋海底，放置自己的国旗；丹麦经过调查，证明北极点应该属于自己；美国、加拿大和冰岛，也迫不及待提出了北冰洋的领土要求。引发这场北冰洋瓜分狂潮的，正是丰富的石油、天然气等资源，而现行的《联合国海洋法公约》，似乎对此束手无策。 【医学健康】 大脑结构 男女有别 撰文／拉里卡希尔（Larry Cahill） 为什么女孩生来就喜欢布娃娃而男孩更青睐玩具汽车或者变形金刚？为什么男性倾向于记住事情的梗概而女性则更易于记住具体细节？为什么女性比男性容易患抑郁症？答案可能在大脑中，性别不同，大脑结构和活动状态都有较大差异。 大脑里的性开关 撰文／R道格拉斯菲尔茨（R. Douglas Fields） 在脊椎动物的大脑中，有一对神秘的0 号神经， 纤细的神经从鼻子发出延伸至大脑。如果切断它，仓鼠将无法交配；电击它，金鱼会马上排精；0 号神经发出的脉冲，还能改变我们对周围环境的感知。这条刚刚引起科学家关注的神经，是否就是他们寻觅已久的性欲开关？ 按需调节药效 撰文／梅琳达温纳（Melinda Wenner） 这是一种全新的药物研发思路：用药物分子模仿人类机体中的激素和神经递质，使它深入机体与细胞表面的受体结合。更重要的是，药物能够根据实际需要，对机体中信号传递通路的激活程度做出强弱调节，更好地治疗疾病。越来越多的企业开始接受这种思路，一场药物研发的革命已在酝酿中。 面食引发的致命腹泻 撰文／阿莱西奥法萨诺（Alessio Fasano） 对于某些人而言，面食可能是致命毒药：在敏感型个体肠道内，小麦面粉中的主要蛋白麸质会引发自身免疫反应，攻击肠道内壁细胞，导致腹痛和腹泻，肠道的养分吸收功能也会因此丧失。如果不及时从饮食中去除麸质，患者的生命很可能走向终结。 【物理】 弯曲时空历险记 撰文／爱德华多盖龙（Eduardo Guron） 你悬停在真空当中，距离飞船100多米，身上没有任何动力装置，连能扔出去借力反冲的东西都没有。按照中学物理教科书上的知识，这回你是死定了因为无论如何，你都无法改变自身的运动状态。不过，如果你身处弯曲时空，按照广义相对论，你还有一线生机，因为你可以采用狗刨姿势，游过真空，返回飞船。 【前沿扫描】 数据错误的民意代价 简易型隐身斗篷 致命的微笑 蝙蝠杀手在行动 艾达：人类祖先？ 奇异超球面不再揪心 鼠尾草：药品还是毒品？ 燃烧生氮 皮肤上的细菌乐园 休伦湖底猎驯鹿 水往高处流 唐氏综合征抗癌 一升汽油跑多远？ 海洋哺乳动物为什么不会冻死 洗澡水为何会冒出蒸汽 【专栏】 【遗憾人生】 噬菌体小组与浪漫主义物理学家 撰文／谢蜀生 【小有科观 】 弦论与凝聚态物理 撰文／李淼 【天人集】 冥冥随业缘 撰文／王道还 【怀疑论者】 莎士比亚是谁 撰文／迈克尔舍默（Michael Shermer） 【反重力思考】 汽油知多少 撰文／史蒂夫米尔斯基（Steve Mirsky） 【专家解答】 海洋哺乳动物为什么不会冻死 洗澡水为何会冒出蒸汽 【经典回眸】 辐射◎穿孔卡片◎蚯蚓

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《环球科学》2009年第8期精彩导读

eloa 2009-8-3 19:10

Steed 发表于 2009-08-03 9:22 【封面故事】 将草炼成油 撰文/乔治W休伯（George W. Hube） 布鲁斯E戴尔（Bruce E. Dale） 当石油越来越少越来越贵，把绿油油的草炼成生物燃料，驱动汽车和其他机械，已是科学家和我们共同的梦想。在解决了与粮争地等问题后，新一代生物燃料能否突破价格瓶颈，大规模替代石油等化石燃料？ 航空生物燃料：不平坦的替代之路 本刊记者 褚波 产业圆桌：拷问生物能源 本刊记者 罗绮 褚波 生物能源研究简史 【环境 】 对可持续发展的十大误解 撰文／迈克尔D莱蒙聂克（Michael D. Lemonick） 相信你对可持续发展这个词已经耳熟能详，但你真正理解这个概念吗？实际上，很多大力倡导可持续发展的人，本身也误读了这个概念。本文列举了最常见的十大误解，你不妨对号入座，看看自己有几种误解。 DNA追踪非洲象大屠杀现场 撰文／萨穆埃尔K瓦塞尔（Samuel K. Wasser） 比尔克拉克（Bill Clark） 卡西劳里（Cathy Laurie） 就在你阅读这篇文章的时候，血腥的象牙交易正在世界某个地方进行，大批非洲象因此在悲鸣中丧生。通过收集非洲大陆各个象群的DNA信息，绘制出一幅DNA 指纹分异地图，只要将收缴象牙的DNA与图中数据进行对比，就能追踪到非洲象被屠杀的第一现场，从源头上斩断非法象牙交易这只血淋淋的手。 【经济学】 幻觉与泡沫：经济危机的脑科学根源 撰文／加里斯蒂克斯（Gary Stix） 大萧条以来最严重的经济危机席卷而来，全球经济哀鸿遍野。谁是导致这场经济危机的罪魁祸首？脑科学家给出了自己的答案：我们大脑前额叶皮层的一个特殊部位。正是这个部位导致了货币幻觉，让我们坚信房价和股市的投资潜力，催生出丰富的经济泡沫。而要解决危机，或许我们还得求助于脑科学家的研究，建立起新的经济体系。 【医学健康】 大脑为何分左右半球 撰文／彼得F麦克尼利奇（Peter F. MacNeilage） 莱斯利J罗杰斯（Lesley J. Rogers） 乔治瓦洛蒂加拉（Giorgio Vallortigara） 我们的大脑分为左右半球，而且分工明确：左脑负责语言能力和右手的灵活性，右脑负责感知各种物体的空间联系。而这样的分工提高了大脑的工作效率，促进了生物的进化。如果没有那次5 亿年前古老的大脑分工，包括人类在内的地球生物，或许将踏上另一条进化之路。 谁能抵御超级耐药菌？ 撰文／克里斯多佛T沃尔什（Christopher T. Walsh） 迈克尔A菲施巴赫（Michael A. Fischbach） 超级耐药菌正向全球蔓延，即便是最强力的抗生素万古霉素，也拿它们毫无办法。面对耐药菌的巨大威胁，科学家的应对方案是开发新型抗生素，然而连他们自己也承认，新抗生素的出现必会催生新的耐药菌，这似乎是个无法打破的魔咒。在新药研发又滞后于病菌进化的情况下，谁能抵御超级耐药菌？ 被误读的患病率和死亡率 撰文／格尔德吉戈伦泽尔（Gerd Gigerenzer） 沃尔夫冈盖斯梅尔（Wolfgang Gaissmaier） 埃尔克库尔茨-米尔克（Elke Kurz-Milcke） 莉萨M施瓦茨（Lisa M. Schwartz） 史蒂文沃洛希恩（Steven Woloshin） 如果一位女性乳房造影法检查结果呈阳性，她患乳腺癌的概率有多大？大多数医生的答案是90% 或81%，而正确答案却是10% ！这样的错误，并非出自医学院的考卷，而是在医院的临床检查中不断重复。造成这种错误的根源，就是我们对医学统计数据的错误解读。 【心理学】 建筑能让我们更聪明？ 撰文／埃米莉安特斯（Emily Anthes） 建筑格局能够影响我们的思想、感受和行为。如较高的天花板能激发人们的想象力和创造力；自然景物有助于人们集中注意力；自然光线能提高学生的学业表现；家具摆放能影响人们的社交这究竟是风水还是科学？本文将为你揭晓答案。 【航天】 去火星考察野外地质 撰文／哈里森H施米特（Harrison H. Schmitt） 与地球上传统的野外地质考察相比，在火星上进行考察会遇到哪些困难，又有哪些经验可循？世界唯一一位曾在另一颗星球上进行过野外地质考察的地质学家，哈里森H施米特用自己的亲身经历，给未来的火星探险队提出建议。 萤火一号：中国深空探测第一步 撰文／谢懿 【前沿扫描】 虚拟世界无法可依 童年越长越聪明？ 红外荧光蛋白 风神翼龙的立定式起飞 学走路前不用爬 虚假的碳交易 枕木导致气候变暖 先有雨林再有雨？ 蚂蚁：我还没死！ 生育高峰破纪录 人类迁徙的起点 软件挑战智力抢答 美食诱惑的根源 超级巨蟒 【专栏】 【怀疑论者】 信不信由你 撰文／迈克尔舍默（Michael Shermer） 【生命的壮阔 】 流感的危害和疫苗的价值 撰文／严家新 【专家解答】 人的眼睛为何不长在后脑 分解二氧化碳能否缓解全球变暖 【经典回眸】 制造波浪◎飞越历史◎黄金坟墓

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百年不遇的天文盛宴：7月22日·长江日全食

eloa 2009-7-6 20:48

Steed 发表于 2009-07-05 16:20 7月22日，月球巨大的阴影将再次掠过我国境内，日全食奇观将又一次光临中国。尽管离上一次日全食还不到一年，但这两次日全食可谓天差地别。 2008年8月1日的日全食发生在傍晚时分，全食时太阳已经斜垂在西方低空，而且持续时间只有2分多钟。这次日全食则将发生在上午9点以后，此时的太阳已经高挂在东方，不容易被建筑物或低空雾霭所遮挡。最重要的是，这次全食的持续时间最长可达6分39秒（在我国境内最长持续5分55秒）。 之所以会持续如此久，主要是因为日食发生前几小时，月球刚刚从近地点经过，而太阳又恰恰处在远地点附近。因此，平时看起来跟太阳差不多大的月球，此时看上去就会比太阳大8%，投在地球上的阴影也会比往常宽得多。实际上， 这次日全食将是未来 123 年内持续时间最长的一次日全食 ，可谓绝后至少现在还活着的人，都等不到下一场持续更久的日全食了。 从另外一个角度来说，这次日全食又可谓空前。日全食发生时，只有月球阴影直接扫过的狭窄长条状地带（即全食带）内，才能看到月球将太阳完全遮挡。上次的全食带扫过人烟稀少、交通不便的西北地区（参见《环球科学》2008年第7期《8月1日去看日全食》一文），尽管许多日食追随者不远千里奔赴全食带内（参见《环球科学》2008年第9期《直击日全食》一文），但有幸亲眼目睹的人，终究还是少数。 今年7月22日的日全食，一改全食带躲避人群的惯例，月球阴影将从我国人口最稠密的长江中下游地区掠过，途经西藏、云南、四川、重庆、湖北、湖南、江西、安徽、江苏、浙江、上海等9省2市，其中成都、重庆、武汉、合肥、杭州、上海等6个省会级城市将依次陷入黑暗，其他会被月球阴影笼罩的城镇更是多得难以统计。 此次日全食将是有史以来覆盖人口最多的一次日全食 ，全食带内的人口数量估计将达3亿换句话说，平均每4个中国人中就有1人无需长途跋涉，在家门口亲眼目睹日全食，另外3人也都有机会看到不同程度的日偏食。这将是2009国际天文年里最丰盛、最慷慨、最平民的一场天文盛宴。 还有一条理由，使即将发生的日全食显得尤为珍贵。这次日全食结束之后，月球阴影将再度远离我国，未来25年内，在我国境内不会再有任何日全食。错过了这次 空前绝后的日全食，除非走出国门去追随月影，否则就只有等到2034年3月20日，在青藏高原荒芜的无人区里，在傍晚时分的西方低空中，才能迎来持续时间不足2分钟的日全食。 因此，7月22日发生在长江中下游地区的这场日全食，绝对不容错过。 哪里能看到全食带？ 月球阴影将从西藏－云南交界地带进入我国境内，由西向东横穿我国长江中下游地区，最终在上海和浙江的交界处离开海岸线移入太平洋。阴影扫过的地区被称为全食带，宽约250千米，在我国境内延伸约2,400千米。全食带内的3亿人将有机会看到日全食，其他地区都可以看到程度不同的日偏食。 四川成都市 成都是日全食进入我国后经过的第一个大城市，位于全食带中心线以北约90千米。这里的日食将从上午8点07分开始，10点26分结束。最精彩的日全食阶段将从9点11分11秒开始，持续3分13秒。四川省境内的康定、雅安、乐山、眉山、资阳、自贡、内江、遂宁、南充、广安、达州等城市也能看到日全食。峨嵋山风景区也将迎来日全食，从9点09分06秒开始持续4分43秒。峨嵋山海拔较高，如果天气晴朗，这里将是观测日全食的绝佳地点。 重庆市 重庆将是月球阴影扫过的第一个直辖市。太阳将在9点13分14秒被月球完全吞噬，持续时间4分06秒。日全食发生时，太阳会出现在正东方向大约40度的高空，不太容易被这座山城高低不平的地势遮挡。重庆市以北大约70千米处的全食带中轴线，全食持续时间已经达到5分钟。尽管此处7月的平均云量为52%，略好于成都，但在有着雾都之称的重庆，盘桓不散的雾霭可能会对日全食的效果产生较大影响。 湖北武汉市 武汉是最靠近全食带中轴线的大城市，武汉天河机场甚至恰好位于中轴线上。日食初亏将发生在8点14分55秒，10点46分19秒完全复圆。全食阶段将从9 点24分01秒持续到29分25秒，全长5分24秒。湖北省境内长江沿岸的恩施、宜昌、江陵、沙市、荆门、随州、孝感、咸宁、黄冈、鄂州、黄石等城市都将看到日全食。长江三峡也将被月球阴影笼罩，不过两岸山势险峻，三峡游船上或许不是观看日全食的好地点。 安徽合肥市 合肥是此次日全食中最靠近全食带边缘的省会城市。全食阶段将开始于9点30分55秒，但持续时间仅有1分49秒。安徽省内合肥市以南地区均可看到日全食，其中安庆、贵池、铜陵、宣城等城市，全食持续时间都在5分20秒以上。日全食还将出现在著名的黄山风景区上空，与奇松、怪石、云海争奇斗艳，持续时间4分 39秒。 浙江杭州市 杭州市位于全食带中轴线以南50千米。风景秀丽的西子湖畔在9点34分12秒将迎来日全食，持续时长5分20秒，不过湖边的雾气可能会影响天空的通透性。浙江省内的湖州、嘉兴、绍兴、宁波和舟山等城市都能看到日全食，其中嘉兴最靠近全食带中轴线，那里的日全食阶段将持续5分52秒，是我国城镇地区全食持续时间之最。另外，江苏省内的常州、无锡、苏州等地也将看到日全食。 上海市 拥有近2,000万人口的上海市，将是此次日全食在我国境内的最后一站，可能创下有史以来月球阴影同时笼罩人数最多的纪录。上海市中心位于中轴线以前约 70千米，日全食将从9点36分48秒开始，持续大约5分钟。越往南走，全食持续时间越长，恰好位于中轴线上的洋山港可以看到我国境内持续最久的日全食，长达5分57秒。如果届时没有台风吹袭，上海将是我国观测日全食的最佳地点之一。 注：即使在同一个城市中，不同位置看到的日全食，发生时间和持续时长都不完全相同。查看你所在地区的日食详细时刻，请访问在线互动地图： http://xjubier.free.fr/en/site_pages/solar_eclipses/TSE_2009_GoogleMapFull.html 。 日食要看什么？ 一场完整的日食将持续2个多小时，在短暂的日全食阶段之外，太阳只有一部分被月亮遮挡。尽管如此，太阳未被遮挡的部分依然光芒万丈，因此 无论在任何情况下，都不能在没有保护的情况下直视太阳 ！佩戴经过认证的太阳观测眼镜，或者使用全黑的黑白底片，你可以用肉眼直接观察太阳。阳光透过树缝或小孔投下的光斑也可以向你展示日食影像。如果你有望远镜，将太阳像投射到白板或白纸上是最安全的观测方法。除非在望远镜物镜前加装专业滤光片或滤光膜，否则切勿通过望远镜直接观测太阳。 临近全食阶段，天色明显变暗，阳光也开始变得昏暗。如果在空旷的地方观察天色变化，你会注意到月球阴影从西方低空席卷而来，全食结束后又迅速消失在东方地平线上。金星和水星这两颗明亮的行星，甚至在月球还没有完全遮住太阳时，就会闪现在太阳的上下两侧。这个时候，你的双眼才是最好的观测设备。气温的变化和小动物的异常行为也值得关注。 月球将太阳完全遮住的一瞬间被称为食既，再将太阳吐露出来的一瞬间称为生光。日全食中最短暂也最美丽的贝利珠和钻石环，就将出现在这两个关键时刻。这是食既时的最后一缕阳光，或者生光时的第一缕阳光，从月球凹凸不平的边缘部分透射过来而形成的。此时你可以抛开所有滤光设备，通过望远镜直接盯住那轮黑太阳。千万不要眨眼，因为贝利珠和钻石环都是转瞬即逝的奇景。 全食阶段，阳光将完全消失。通过望远镜直接观察，可以看黑太阳边缘出现的一圈红边，这是太阳的色球层。火舌状的日珥应该也会从黑太阳边缘向外伸出，那里是太阳风暴的起点。包裹在它们周围的是银白色日冕，可以看到羽毛状向外延伸的清晰纹理，效果会超过你以前见过的任何照片。不过，别把全食阶段短暂的时间全都花费在望远镜上。抬起头来关注一下夜空，你会在黑太阳右侧的南方天空中找到壮丽的冬季星空。 亲身感受这场天文奇观带来的震撼，这种体验是任何照片或视频都无法替代的。 有关2008年8月1日日全食的亲身经历，请见下文： 直击日全食

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《环球科学》2009年第7期精彩导读

eloa 2009-7-6 20:46

Steed 发表于 2009-07-03 10:25 【封面故事】 当太阳死去 地球能否逃生？ 撰文／迈克尔W沃纳（Michael W. Werner） 迈克尔A尤拉（Michael A. Jura） 科学家们惊呼：太阳系外的行星系统，竟如此丰富多样！中子星、褐矮星附近发现了原本不可能存在的行星，更让我们感兴趣的，是诸多太阳系的墓地样本：类太阳的恒星的尸体白矮星周围，依然有行星存在！这或许暗示着，当太阳死去时，地球还有一线生机，而我们苦苦寻找的外星生命，或许正在一颗褐矮星的照耀下茁壮成长。 太阳系外行星研究简史 【热点追踪】 百年不遇的天文盛宴：超长日全食 撰文／Steed 【科技趋势】 《科学美国人》全球科技领袖 《科学美国人》2009年全球科技领袖，表现出超越单纯工程智慧的远见和想象力，为我们如何着手解决那些看似最棘手的难题，如地球资源耗竭、医疗技术的进步以及迫切渴望的教育需求，树立了样本。 【信息技术】 赛道存储：突破存储极限 你知道吗，问世50多年来，硬盘的基本结构其实并没有变化。当我们越来越容易获得海量数据，它的软肋已经暴露无遗：稳定性差，读取速度慢。新的存储技术打 破常规，将数据保存在纳米线组成的赛道上，实现存储器的终极梦想：容量提升1000倍、更稳定、读取速度更快。 【动物学】 人类被猫驯化的历史 撰文／卡洛斯A德里斯科尔（Carlos A. Driscoll） 朱丽叶克拉顿－布罗克（Juliet Clutton-Brock） 安德鲁C基奇纳（Andrew C. Kitchener） 斯蒂芬J欧布赖恩（Stephen J. OBrien） 在人类豢养的所有动物中，猫是最费而不惠的：它对人类生存的贡献很小，而且坚持独来独往，时常弃主人而去。猫究竟在什么时候、如何成为人类家庭中的一员？科学家的研究，或许会让你大吃一惊：早在1万多年前，居住在新月沃土的人类祖先，就开始和猫同居。而且，与其说是人类驯化了猫，不如说是猫选择了能提供给它更多食物的人类，并逐渐让人类习惯和它们相处。 【医学健康】 沉默突变并不沉默 撰文／JV沙马里 （J. V. Chamary） 劳伦斯D赫斯特 （Lurence D. Hurst） 几十年来，科学研究一直忽视了这种基因突变：它虽会轻微改变遗传编码，却不会改变突变基因所编码的蛋白质结构，科学家因此称它们为沉默突变，认为它们不会威胁人体健康。然而，科学家们是被表象迷惑了：这类突变的确不会改变蛋白结构，可它会以一种令人诧异的方式干扰蛋白质合成，从而导致疾病。现已知道，50多种遗传疾病的背后，都活跃着上述突变的身影。 笑能治病？ 撰文／史蒂夫阿扬（Steve Ayan） 美国传奇记者诺曼说，喜剧是最好的止痛药，可以让他摆脱关节炎的折磨。更多的人坚称，笑是一种珍贵的身体锻炼。笑，究竟如何引发我们的心理和生理反应，并影响身体健康？ 告别怯场梦魇 撰文／伊丽莎白斯沃博达（Elizabeth Svoboda） 为了一场演讲，你演练了很多次，知道可以不假思索地一气呵成。但到上场时，大脑中却一片空白，无法开口。除了身临其境的压力模拟，我们更该改进的，或许是思维方式。 训练脑力 从玩游戏开始 撰文／卡斯帕莫斯曼（Kaspar Mossman） 当我们的年龄增长，认知功能会无可避免地衰退。不过，有针对的大脑训练，却可以延缓衰老，保持大脑的活力。所以，你不妨和我们一道，选择一款自己喜欢的游戏，从现在开始，训练大脑能力。 学习雨人的记忆方式 撰文／乔纳莱勒（Jonah Lehrer） 丹尼尔塔米特是一位现实中的 雨人，他精通11国语言，并能记住圆周率小数点后22,513位数字。究竟他的记忆方式有什么奇特，创造力又从何而来？ 【环境】 可持续发展：帮助谁，谁来帮助？ 保护地球环境，最重要的任务是保护人类的生存环境。那么，在地球上，有哪些人亟需帮助，又应该由谁来给他们提供帮助？ 磷：逼近枯竭线 撰文／戴维A瓦卡里（David A. Vaccari） 磷是构成生命的重要元素，也是保证植物生长不可或缺的肥料。但地球上的磷资源，已经濒临枯竭：工农业用磷量迅速增长，而现代农业又改变了磷循环的方式，使本该循环利用的磷以惊人的速度流失。当磷消耗殆尽，地球上农业，和我们的文明，都将随之崩溃。 【前沿扫描】 蠕虫病毒：向集团犯罪进军 嘴巴听声音 动物监控：抵御流感的首道防线 你的基因组可能不完整 尼安德特人的现代生活 雪橇犬身上的代谢开关 治疗败血症的磁珠 手移植改变用手习惯 自控针头 世界最大激光系统 用电磁波交流的低等生物 弯曲的激光束 能减肥的脂肪 危险的宠物狗 不孕症的干细胞疗法 【专栏】 【可持续发展】 重新思考全球货币供应 撰文／杰弗里D萨克斯（Jeffrey D. Sachs） 【怀疑论者】 操纵论 撰文／迈克尔舍默（Michael Shermer） 【反重力思考】 物种分类新论 撰文／史蒂夫米尔斯基（Steve Mirsky） 【小有科观】 变成一个环保主义者 撰文／李淼 【天人集】 聊逍遥以自恃 撰文／王道还 【另一种鼓声】 一语中的 撰文／高涌泉 【专家解答】 白化病的致病原因及治疗方法 两种美食混合吃时为何可能会变得很难吃 【经典回眸】 吗啡与咖啡因◎恐怖漩涡◎无聊的象棋

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《环球科学》2009年第6期精彩导读

eloa 2009-6-4 18:58

Steed 发表于 2009-06-04 14:30 【封面故事】 人为什么能成为人 撰文/凯瑟琳S泼拉得（Katherine S. Pollard） 人类基因组与不少动物的都很相似，与黑猩猩的相似度更是高达99%，但我们与这些动物间的差异有如天壤之别。这么小的基因差异，为何会导致如此大的差别？科学家在人类基因组中找到了答案：人类出现以前，一些神秘的DNA 序列几乎没有改变过，而在人类进化出来后，它们的突变速率突然加快，使人类踏上了完全不同于动物的进化之路。 基因组研究简史 【热点追踪】 粮食危机毁灭全球文明？ 撰文／莱斯特R布朗（Lester R. Brown） 全球变暖引起水资源短缺、土壤流失、气温升高，都严重影响了粮食生产。而日益蔓延的粮食危机正使贫困国家陷入混乱，并引发一系列政府崩溃事件，甚至最终将毁灭全球文明。究竟我们应该采取什么措施，逆转这些趋势，拯救文明和我们的家园？ 【信息技术】 网络时代的非典型黑客 撰文／W韦特吉布斯（W. Wayt Gibbs） 网络时代，黑客无孔不入。加强网络安全，甚至强行断开网络，是否就能高枕无忧？本文中，你将了解非典型黑客窃密的旁门左道：他们只须看到你瞳孔中屏幕的反光、听到打印机的噪音，就能窃取你电脑中的机密。 【发明前线】 驱动纳米机器人 撰文／托马斯E马卢克（Thomas E. Mallouk） 阿尤斯曼森（Ayusman Sen） 制造纳米机器人并非难事，但如何发动它们，却一直困扰着科学家。这些纳米机器人将面临着微观尺度上独特的物理环境：流体像糖浆一样黏稠，而布朗运动会使所有物体不停颠簸。现在，科学家尝试为它们装上马达，利用催化反应驱动纳米机器人。 【医学健康】 用你的细胞定制器官 撰文／阿里哈德姆侯赛尼（Ali Khademhosseini） 约瑟夫P瓦坎蒂（Joseph P. Vacanti） 罗伯特兰格（Robert Langer） 器官移植总是面临重重困难：医生很难找到适合病人的移植器官，即便完成移植手术，病人也得长期忍受免疫排斥反应或服用免疫抑制剂。不过，得益于组织工程研究的最新进展，这些问题将很快迎刃而解：病人可以利用自己的细胞，定制具有良好免疫相容性的工程组织，用于替换原有病变器官。 新测谎仪拷问大脑 撰文／马蒂亚斯加默尔（Matthias Gamer） 传统测谎仪监测心跳、呼吸和出汗，以此判断受试者有没有撒谎，但这些生理指标容易受到其他因素的影响，比如紧张和恐惧。科学家用fMRI 扫描人的大脑，发现一些脑区在人撒谎时活动水平突然增强因为撒谎要比说出真相更复杂，需要调动更多的大脑资源。扫描大脑的新测谎仪，或许会让你的谎言无所遁形。 安慰剂的秘密 撰文／马伊－布里特尼米（Maj-Britt Niemi） 安慰剂并非医生无计可施时的无奈之举。实际上，当我们看到医生的白大褂、吞下各种各样的药片时，我们就已经收益于潜意识中的安慰剂效应。究竟安慰剂是否有效，又如何帮助我们抵御病痛呢？ 无须专业治疗也可戒毒？ 撰文／哈尔阿尔科维茨（Hal Arkowitz） 斯科特O利林菲尔德（Scott O. Lilienfeld） 不用接受专业治疗就可以摆脱酒瘾、烟瘾甚至毒瘾？这听起来似乎不可思议，但研究人员却言之凿凿：很多患有各种瘾癖的人都通过自我抑制最终回到了正常的生活轨道。 【天文】 地球会成为第二颗金星吗 撰文／戴维C卡特林（David C. Catling） 凯文J萨恩勒（Kevin J. Zahnle） 金星的大气压是地球的90 倍，主要成分是二氧化碳。强烈的温室效应让那里成了名副其实的炼狱：干燥得没有一滴水，酷热得足以熔化铅。让金星成为炼狱的罪魁祸首，就是漏气的大气层。随着我们所居住的地球大气层中较轻气体的泄漏，或许，几十亿年后，地球将成为第二颗金星：干燥、酷热，毫无生机。 星系池塘中的涟漪 撰文／弗朗索瓦丝孔布（Francoise Combes） 星系是一个巨型舞台，数千亿颗恒星在其中不断奔跑，构成了形形色色的旋涡图案，如同一块巨石丢入池塘掀起了阵阵涟漪。这些旋涡并不是永恒不变的，它们会不断地形成、消散，然后再度现身。这个过程在星系的成长和演化过程中起着关键作用。 【环境】 未来的生态城市 撰文／戴维别洛（David Biello） 生态城市是最美好的未来城市设想。中国的东滩已经开始进行生态城市建设，美国和阿拉伯联合酋长国的城市和社区也开始进行生态城市的规划，减少甚至消除城市生活的环境成本。 【能源】 让飘忽不定的风变成稳定电源 撰文／斯奇 【前沿扫描】 抑制战争有妙招 性爱芯片 自由基未必导致衰老 暗战疗法对付致病菌 筛网做船水上浮 微波背景有光谱 癌症=胚胎再发育？ 妙用噪音放大信号 小行星拂面而过 甲型H1N1流感暴发 基因长短决定乐观悲观 最早的养马人 T细胞增强剂 冰芯中的超新星记录 【专栏】 【遗憾人生】 中国现代医学的开拓者 撰文／谢蜀生 【生命的壮阔】 甲型流感病毒的家谱 撰文／严家新 【天人集】 千年事 云飞烟灭 撰文／王道还 【反重力思考】 树懒不懒 撰文／史蒂夫米尔斯基（Steve Mirsky） 【怀疑论者】 三维创世论 撰文／迈克尔舍默（Michael Shermer） 【专家解答】 食品辐射的工作原理及其安全性 植物有向光性那室外植物为何笔直向上生长 【经典回眸】 太空食品◎齐柏林Ⅱ号◎安全通道

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《环球科学》2009年第5期精彩导读

eloa 2009-5-3 22:35

Steed 发表于 2009-04-29 16:20 【封面故事】 暗能量真的存在吗 撰文/蒂莫西克利夫顿（Timothy Clifton） 佩得罗G费雷拉（Pedro G. Ferreira） 暗能量是最大的科学谜题之一：按照科学家的说法，它构成了3/4的宇宙，并且在幕后操纵着宇宙的命运，让它快速膨胀。但暗能量又太过神秘，甚至没有人能够确定它的存。现在，科学家另辟蹊径，质疑暗能量：如果我们抛弃哥白尼以来的世界观，承认地球处于极其特殊的位置一个宇宙巨洞的中心，暗能量，就没有存在的必要。 地球宇宙地位研究简史 【发明前线】 填补绿光空白 撰文／中村修二（Shuji Nakamura） 迈克尔赖尔登（Michael Riordan） 看似普通的绿色激光，却几乎成为科学家无法实现的梦想：固态激光器无法直接发出绿光。要得到绿光，必须让半导体激光器发射红外辐射，再通过倍频技术转换。不过，利用最新的衬底和生长技术，科学家填补了这个绿光空白，第一个绿色激光二极管已经诞。 【医学健康】 预测下一场全球流行病 撰文／纳森沃尔夫（Nathan Wolfe） 艾滋病、非典型肺炎、禽流感随着科技进步和全球一体化趋势不断加快，全球流行病似乎已成为人类头顶的达摩克利斯之剑，随时可能暴发。一半以上的人类传染病都源于动物病毒，科学家因此着手建立动物病毒国际监测网络，监控动物病毒的流向，及时预测新型流行病的发生。 禽流感不会成为大规模流行病 口述／管轶 采访／褚波 进化里程碑：人类看到了彩色的世界 撰文／杰拉尔德H雅各布斯（Gerald H. Jacobs） 杰里米纳森斯（Jeremy Nathans） 4000 多万年前，一次偶然事件改变了地球的历史：一只原本拥有两个视觉色素，只能分辨部分色彩的灵长类动物体内，一个视觉色素基因在复制过程中发生突变，产生了第三种色素基因，让它得到分辨所有色彩的能力，比其他动物更容易从五彩缤纷的世界中找到食物源这只灵长类动物获得新的生存优势，进化由此加速。它便是我们的猿类祖先。 老来子更易得精神病？ 撰文／保罗雷伯恩（Paul Raeburn） 这是一个令人沮丧的消息：40 岁以后为人父，你的孩子和那些30 岁以下父亲的孩子相比，患自闭症的概率高了6 倍，患精神分裂症的概率也翻了番但随着社会发展，高龄父母越来越多，我们该如何保证孩子的健康？ 迷失的心理重建 撰文／戴维多布斯（David Dobbs） 在突如其来的自然灾害过后，在战争的硝烟散去之后，我们都面临艰巨的重建工作：除了在满目疮痍的大地上重建家园，还要抹去灾难亲历者的心理创伤。创伤后应激障碍（PTSD）是灾后最常见的心理疾病，但有关PSTD 的定义含混不清，而且过于宽泛，导致PTSD发病率被明显夸大，患者也因此接受了错误的治疗。心理学家不禁高呼：是时候拯救PTSD 了！ 六种习惯提升大脑能力 撰文／埃米莉安特斯（Emily Anthes） 其实，成年人的大脑也有很强的可塑性。如果你觉得自己常常筋疲力尽、灵感枯竭，不妨和我们一起，养成六种好习惯，重新提升大脑能力。 【社会学】 玩耍 让孩子的希望起飞 撰文／梅林达温纳（Melinda Wenner） 孩子需要游戏的童年，因为自由自在的玩耍，有助于培养他们的社交能力、创造力，让他们更聪明，还能帮助他们在以后的人生岁月中应对挫折、克服困难。当社会竞争日趋激烈，玩耍正从越来越多的孩子的童年中缺席，而孩子们可能将为此付出惨重的代价。 【环境】 无法抉择的恐慌：要水，还是要能源？ 撰文／迈克尔E韦伯（Michael E. Webber） 当你阅读本文时，更多的人正面临痛苦的抉择：乌拉圭人必须决定是喝掉水库里的水，还是用它们来发电；沙特阿拉伯人也在犹豫，是高价出售石油和天然气，还是用它们来生产宝贵的淡水？这就是当今世界的缩略图：我们不断消耗大量的水资源来生产能源，又消耗大量能源来净化水。当两种资源都濒于枯竭，地球，该何去何从？ 【生物学】 蜂群为何神秘消失 撰文／戴安娜考克斯－福斯特（Diana Cox-Foster ） 丹尼斯范恩格斯德多普（Dennis vanEngelsdorp） 2006 年以来，全球数百万箱蜜蜂神秘消失蜂农们的蜂箱已经空空如也，而我们又找不到蜜蜂的尸体，等待它们授粉的农作物也陷入困境。如果不揪出元凶，不但蜜蜂会遭遇危机，我们常吃的蔬菜、瓜果，也会渐渐消失。来自不同专业的科学家组成的小组，正在展开调查 【技术解剖】 升级光学显微镜 撰文／褚波 【前沿扫描】 自私者维护公义 试管中的进化 抗噪蛋白 响尾蛇凶猛 北冰洋禁渔 寻找身体平衡 监测癌症的小芯片 碰撞粒子 一网打尽 小草的自保良方 有奖戒烟 太空撞车 超声致热启动基因表达 鱼肚子里的碳酸钙 屎壳螂不吃屎 树木凋亡 【专栏】 【遗憾人生】 致命的心理变化 撰文／谢蜀生 【小有科观】 感觉与对数 撰文／李淼 【反重力思考】 工作时间 有胸无脑 撰文／史蒂夫米尔斯基（Steve Mirsky） 【怀疑论者】 出类拔萃的秘密 撰文／迈克尔舍默（Michael Shermer） 【专家解答】 宇宙在膨胀 星系为何还会发生碰撞 为什么环境温度接近体温时我们会觉得热 【经典回眸】 眼睛与光谱◎寻找外星人◎老鼠皮草

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[译]科学家揭秘女人为何比男人更容易发胖

eloa 2009-3-6 12:38

wave 发表于 2009-03-06 10:58 一直以来，一个非常突出的矛盾使众多女性同胞感到困惑：即使自己摄入的热量比男性少，还是更容易长胖。 尽管人们一直认为，这个奇怪的现象可能与性激素相关，但一直没能找到确凿证据。近日，澳大利亚新南威尔士大学的科学家首次发现了雌激素与女性怀孕期间脂肪储存间的联系。 一般情况下，女性体内的脂肪都要比男性多出6%～10%。研究表明，雌激素会降低女性的能量消耗量，让更多的能量以脂肪的形式储存在体内。新南威尔士大学的科学家在论文中指出，这很可能是一种自然规律：让女性储存更多脂肪，为将来繁衍后代做准备。 新南威尔士大学圣乔治临床医学院的副教授安东尼 奥沙利文（Anthony OSullivan）说：在女性青春期和怀孕早期，雌激素水平会明显升高，这可以从她们的脂肪储备效率看出来。因为在胎儿发育、分娩和哺乳阶段，母亲得消耗大量的能量。 奥沙利文和同事的论文发表在国际肥胖研究协会（International Association for the Study of Obesity）出版的权威学术杂志《肥胖评论》（Obesity Reviews）上。其他科学家认为，奥沙利文等人的发现有助于调整孕期妇女的饮食结构和运动指南。 奥沙利文说：从能量平衡的角度来看，很难解释女性为什么比男性容易发胖，特别是在男性常摄入更多热量的情况下。实际上，在运动过程中，女性会消耗更多的热量，但他们身体上的脂肪却不会因此减少，这表明在其他时间，女性的身体在以更高的效率储存脂肪。问题是，这个矛盾为什么会存在？ 奥利沙文认为，比较合理的解释是，储存更多的脂肪会让女性在进化中受益。不过，要真正解开这一矛盾，还需要科学家深入研究雌激素在调控脂肪储存中的作用。 奥利沙文还强调，尽管雌激素对脂肪氧化的影响可以部分解释脂肪储存的机理，但他们的发现并不能说清女性为什么容易发胖，导致肥胖的因素很多很复杂，其中既包括遗传因素也有环境的影响。（环球科学 褚波编译）

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外星人，你在哪里？——搜寻外星“地球”即将提速

eloa 2009-3-6 12:36

采访：《科学美国人》网站 编译：Steed 美国航空航天局（NASA）的开普勒卫星，预计于北京时间3月7日中午11:48分发射升空，将为地外生命的搜寻翻开新的一页。这项以十六、十七世纪德国天文学家约翰内斯开普勒（Johannes Kepler）的名字来命名的探测计划，将用三年多的时间来调查一批恒星，寻找这些恒星亮度上微弱的周期性变暗这个迹象将表明这颗恒星周围有行星围绕。尽管天文学家用这种技术，连同其他观测手段，已经在太阳系外发现了300多颗行星，但大都是质量较大、距离恒星极近的热木星，它们表面温度极高，根本不适合生命生存。开普勒卫星的优势则在于，它所携带的设备十分灵敏，能够检测到更小、更冷、更适宜生命生存、更类似于地球的外星行星。 在美国华盛顿卡内基研究院从事恒星及行星形成研究的行星科学家、开普勒科学团队成员艾伦博斯（Alan Boss）在一本新书中称，这项任务将为寻找太阳系外的生命开启一扇大门。他说，如果运气好的话，开普勒卫星应当能够证明，仅在银河系中就存在数十亿颗可供生命栖息的行星，而在整个宇宙当中，类似银河系的星系至少有十万亿亿（10 21 ）个，多到无法尽数。《科学美国人》就这本新书中的这一话题对博斯进行了专访，以下就是经过整理的采谈实录： SA ：你的新书名为《拥挤的宇宙》（ The Crowded Universe ）。这个书名有什么意义？ 这本书的主旨就是要证明，为什么我们可以说宇宙中可能到处都充斥着生命。我在这本书里提出的观点就是，我们已经知道地球平凡普通的程度可能令人难以置信每一颗类似太阳的恒星大概都拥有几颗类似地球的行星，或者大致如此。至少在我看来，如果有如此之多可供生命生存的星球存在了50亿到100亿年，其中大部分星球上某些东西开始发展变化就是不可避免的。 如果这些星球上已经出现了水，又有一些彗星携带着氨基酸和其他能够演化出生命的有趣化学物质不断落入其中，你又如何能够阻止这些东西发展成某种形式的生命呢？ 生命是一种非常顽强的东西，愿意在任何能够落脚的地方扎根，我觉得只要一有机会，生命就会在任何地方起源。或许不一定会有斯皮尔伯格电影里那种ET，但一定会存在某些类似古菌或细菌的微生物。它们会产生并释放氧气、甲烷之类的气体，而这些是我们可以从行星大气层中观测到的。我们也许无法确定一颗行星上是否存在智慧生命或者恐龙，但我们至少可以确定那里是否存在黏液菌。因此，我们打算去寻找黏液菌。 SA ：开普勒卫星将于3月7日发射升空，寻找那些适宜生命生存的行星。你认为它会告诉我们些什么？ 我打赌，它会告诉我们地球其实相当普遍。开普勒卫星将花3到4年的时间来调查100,000颗恒星。我们预期，1,000颗类地行星当中就会有一颗恰好可以从恒星前方经过，遮挡部分星光，从而被开普勒卫星察觉到。因此，如果每颗恒星都有一颗类似地球的行星，开普勒卫星就将看到大约100颗外星地球。不过如果我们错了，比方说，每100颗恒星才有一颗类似地球的行星，开普勒就可能只找到一颗地球如果运气不好，甚至连一颗也找不到。如果1,000颗恒星中才有一颗恒星拥有地球，那开普勒卫星真的要非常幸运才可能有所发现。 开普勒卫星即将调查的恒星有十万颗，足以构成一个具有统计学意义的恒星样本，因此如果它真的发现了一些类似地球的行星，我们就会知道地球到底有多常见。这样，我们才能知道如何去规划下一阶段的搜寻任务，也就是在邻近恒星中寻找类地行星。开普勒卫星调查的恒星全都在几百光年以外，位于天空中的同一个方向。这就像我们先去研究另一座城市的一片街区，然后再回来调查我们的左邻右舍。开普勒卫星将告诉我们，必须搜查多少间房子，才能在我们周围找到生命。 SA ：考虑到我们的地球是目前所知的唯一一颗地球，我们又如何来推断到底应该存在多少颗地球呢？ 首先，如果你跟研究年轻恒星的天文学家探讨这个问题，他们会告诉你恒星形成的时候，它本身所携带的角动量只有一丁点儿，这意味着恒星不可能吸积所有的物质，余下的物质会在恒星周围形成一个盘。从本质上来说，这样的物质盘是恒星形成过程留下的残渣，而行星系统正是在这些盘中形成的。事实上，所有的年轻恒星都拥有这样的盘，因此我们预期这些年轻恒星拥有行星系统至少是有可能的。 其次，那些研究行星形成过程的科学家发现，要让类似地球的行星无法形成实际上反而会比较困难。从某种程度上说，地球要比木星更容易形成，但外星行星普查已经告诉我们，拥有木星的恒星在所有恒星中所占比例至少有10%，甚至可以达到20%。因此，地球的存在应该更加普遍才对。 最后一条也是更加直接的证据：行星研究人员已经陆续发现了一类超级地球，它们的质量是地球的5倍、10倍甚至15倍，到主星的距离也比地球到太阳近一些。在类似太阳的邻近恒星当中，1/3的恒星拥有这样的超级地球。在人们谈论的任何一种行星形成理论模型当中，地球的数目都应该远远超过超级地球的数量，因此如果展开全面的行星普查，我们应该会找到许多颗地球。如果在我们已经调查过的恒星当中，30%拥有超级地球，20%拥有木星，那就意味着我们现在还看不太清楚的外星地球其实存在于每一颗恒星周围。这个说法很有说服力，从不同方面获得的所有证据全都指向同一个观点地球其实相当普遍。 SA ：在最近一次谈话中，我发现你对宇宙中到底存在多少颗地球做了一些粗略的估计。 是的，这是非常粗略的估计，而且相当直接。基本上就是说，每一颗类似太阳的恒星都应该拥有一颗地球，或者大致如此。我们银河系中大约有1,000亿（10 11 ）颗恒星。其中大多数恒星质量比不过太阳，许多恒星大概只有太阳质量的一半，不过这些恒星可能也被地球环绕。我可以这么说，几乎每一颗这样的恒星都应该拥有一颗类地行星，最多不过相差一两倍。因此，我们银河系中就拥有1,000亿颗地球。 接下来，我们来讨论整个宇宙。按照哈勃空间望远镜拍摄的深场照片，我又可以非常粗略地说，可观测宇宙中也许拥有1,000亿个星系。我还假设，这些星系拥有的行星系统与银河系一样，因为没有任何特殊理由可以认为我们的银河系会是一个特例。你或许会担心椭圆星系和旋涡星系拥有的行星系统会相差大约两到三倍，不过我们只是在粗略地估算数量级，这些差别可以忽略不计。 因此我可以说，宇宙中存在1,000亿个星系，每个星系大概拥有1,000亿颗恒星，也就拥有1,000亿颗地球，因此宇宙中地球的总数大概是100万亿亿（10 22 ）这个数字大得令人难以置信，却又合情合理。即使恒星拥有地球的可能性只有我刚才假设的千分之一，宇宙中也还拥有1,000亿亿（10 19 ）颗行星。1,000亿亿对你来说够不够大呢？我讨厌说这个词，不过这确实是一个不折不扣的天文数字 一个只有天文学家在讨论宇宙时才有意义的、人类无法想像的巨大数字。或许，我们投在经济刺激方案上的美元金额也能够与之匹敌，一万亿美元的紧急财政援助正在向这个数量级靠拢。 SA ：如果我们对行星形成的假设没有错得离谱，开普勒卫星要花多少时间才会发现外星地球？ 我猜，我们很快就会找到热木星，也许头一年就会找到几颗炽热的超级地球。不过类似地球的行星才是我们要找的真正财宝。这类行星围绕类似太阳的恒星公转，轨道周期大约是一年，因此你至少需要三到四年时间才能找到它们。 当它第一次经过恒星前方并遮挡部分星光时，开普勒卫星会察觉到恒星亮度变暗了一次。你可以说很有趣，但这没有任何意义。只有观察到第二次变暗，你才能说这看起来这像是一颗行星，两次变暗的时间间隔似乎是它的公转周期，不过你还要等待第三次变暗，看它会不会如期出现。如果又观测到第三次变暗，你就可以松一口气 一系列时间间隔差不多相等的变暗很有可能是一颗行星造成的，不过你或许应该更谨慎一点，等待第四次变暗的发生。等到第四次变暗出现时，你已经观测好几年了。 因此我觉得，我们会在2013年宣布发现外星地球。 有关开普勒卫星的详细介绍，参见shea的译文 开普勒：搜寻其他的地球 。

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奇点与喷火龙——《环球科学》2009年第3期卷首语

eloa 2009-3-6 12:32

Steed 发表于 2009-03-05 17:24 本期《环球科学》封面故事似乎与一条成语异曲同工。春秋时期，有人想敲碎一口大钟，再把它一块一块偷回家中，又怕敲钟的声音惊醒街坊四邻，于是把自己的耳朵堵了个严严实实只要自己听不到，钟声再响也不成问题。 两千多年过去了，现代科学从无到有，发展到了几乎可以预言一切的境界。恒星的生死轮回已被勘破，只有大质量恒星死后留下的奇点，让所有已知科学定律都无能为力。不过，最初的结论曾经让科学家喜出望外：大自然似乎主动解决了这个难题，把奇点关在了黑洞内部只要我们看不到，奇点再怪也不成问题。 掩耳盗铃当然是自欺欺人，千百年来一直被人嘲笑。因为被关在黑洞里面就当奇点不存在的科学家，是不是也在自欺欺人呢？在《魔鬼出没的世界》里，美国天体物理学家、科普作家卡尔萨根举了一个例子，或许可以回答这个问题。 我的车库里有一条喷火的龙。可是，在我的车库里，你只看到一架梯子、一些空油漆桶和一辆旧三轮车。龙在哪里？你问道。噢，它就在这儿，我胡乱挥了挥手，它是一条看不见的龙。 你建议在车库地板上撒面粉来获取龙的爪印。好主意，但龙是浮在空中的。那用红外线探测仪检测龙喷出的看不见的火。好主意，但看不见的火也不会发热。那干脆在龙身上喷漆让它现身。好主意，但龙没有实体，油漆无处可粘。总之，每提出一种物理检测方法，我就有个特殊理由说明你的方法不会有效。 现在，一条看不见的、无实体的、浮在空中的、喷着没有热度的火的龙，与根本没有龙之间有什么区别呢？ 科学有一条判别准则，被称为奥卡姆剃刀：如果某一现象有好几种解释都能自圆其说，那就去繁留简，采纳最简单的那种。不存在龙，显然比存在一条能够躲避一切检测手段的龙简单得多，因此科学会采纳车库里没有龙这种解释。 同样，一个看不见摸不着的、任何信息都传不出来、不论发生多少科学无法解释的现象都不会对我们造成任何影响的奇点，与根本没有这个奇点之间有什么区别呢？因此，只要奇点全都被囚禁在黑洞内部，科学家就能心安理得地假装它们不存在这不是自欺欺人，而是奥卡姆剃刀的合理运用。 不过为什么要假装奇点不存在，而不像喷火龙那样，干脆认为它们不存在呢？喷火龙没有任何理论支持，说它存在不过是书里那个我的个人主张。奇点则不同。英国物理学家霍金和彭罗斯证明，奇点是大质量恒星坍缩的必然结果。任何人从广义相对论出发，都能推导出相同结论。因此，假设奇点不存在，就等于假设广义相对论不成立与此相比，奇点就在黑洞内部只是我们看不见，显然更加简单。 现在，就连假装奇点不存在都成了无法实现的美好愿望。奥卡姆剃刀保留下来的不一定是永恒真理，一旦出现无法自圆其说的新现象，再简单的解释也要自动作废。如果那条喷火龙突然现出真身，龙不存在自然不攻自破。裸奇点可能出现也让科学家无法再心安理得。 面对藐视一切科学定律的奇点，唯一的选择只能是迎难而上。

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《环球科学》2009年第3期精彩导读

eloa 2009-2-25 17:48

Steed 发表于 2009-02-25 9:31 【封面故事】 科学在这里崩溃 撰文/潘凯S乔希（Pankaj S. Joshi） 大质量恒星死亡时，物质就压缩成一点。无穷小的体积、无穷大的密度及无穷强的引力，让这一点无视所有已知物理规律，甚至爱因斯坦的广义相对论都完全不起作用。科学家一直希望，黑洞会随之形成，把这个点从我们这个世界中隔绝出去。可惜，这个希望落空了每颗大质量恒星的死亡，都可能把这样一个令科学崩溃的点，直接暴露在我们面前。 恒星坍缩奇点研究简史 【气候变化】 吃1千克牛肉=开车70千米 撰文／内森费亚拉（Nathan Fiala） 对抗全球变暖，从少吃肉开始吃肉和全球变暖之间的关系，你真的清楚吗？请看生态经济学家算的账：生产1千克牛肉释放的温室气体量，相当于普通家用小汽车行驶约70千米。 【空间技术】 电火箭畅游外太阳系 撰文／埃德加Y舒埃里（Edgar Y. Choueiri） 或许你仍对神七飞船发射升空记忆犹新：火箭尾部喷出的熊熊烈焰，将巨大的箭体和飞船托起，奔向茫茫太空。如果我们的目的地不是近地轨道，而是遥远的外行星，这种常规化学火箭就无能为力了除非它们只带燃料而不带其他任何东西。用电磁场加速等离子体从而产生推力的电火箭，能够以更高的速度喷射气体，因此大大降低了燃料消耗，让远距离行星际旅行成为可能。 【社会学】 我们被骗了 撰文 伊冯娜雷利（Yvonne Raley） 罗伯特塔利斯（Robert Talisse） 男人为什么要召妓 撰文 尼古拉斯韦斯特霍夫（Nikolas Westerhoff） 根据官方统计数据，世界各国都有许多男性曾与妓女共眠。为什么男性的这种行为无法根除？请看心理学家的分析。 【医学健康】 雕刻大脑 撰文 克劳斯C希尔格塔格（Claus C. Hilgetag）海伦巴尔巴斯（Helen Barbas） 大脑中，错综复杂的褶皱沟回，调控着我们的情感和智商。这些沟回究竟是怎样形成的？解答这个问题，也将有助于精神疾病的诊断和治疗。 纳米医生 撰文 詹姆斯R希思（James R. Heath）马克E戴维斯（Mark E. Davis）勒罗伊胡德（Leroy Hood） 同样的疾病，同样的治疗方式，为什么常常会有截然不同的结果？纳米医学技术为我们揭开了真相：利用最新纳米诊断工具，科学家深入到分子水平发现，现有疾病分类并不准确，同一类疾病在不同患者中往往有不同的发病原因，只有真正到对症下药，才可能彻底治愈疾病。 大脑垃圾过滤器 撰文 安德鲁W麦科洛（Andrew W. McCollough）爱德华K沃格尔（Edward K. Vogel） 我们能记住的信息，不过是接触到的信息的冰山一角。大脑中的垃圾信息过滤器，是如何对信息进行筛选，进而影响我们的工作效率和行为？ 【是真是假】 大脑扫描图误导我们 撰文 迈克尔舍默（Michael Shermer） 在脑科学，学者大都会利用大脑扫描成像图来说明自己的研究，但这种做法可能误导了公众：大脑活动是整个脑神经网络作用的结果，而非简单的某一个脑区负责某个行为。用神经网络替代模块式的大脑分析更可取。 【地球科学】 岩浆的旅程 撰文 彼得B凯莱门（Peter B. Kelemen） 当火山爆发，火热的岩浆从火山口喷涌而出，淹没周围的一切。这些岩浆来自150千米深处的地底，是微小的岩石液滴。它们是如何向上运移，喷发溢流而出，并最终覆盖整个洋底的？现在，科学家已经揭开了这个谜团。 【与科学家同行】 捕大鱼放小鱼错了？ 撰文／保罗雷伯恩（Paul Raeburn） 【技术解剖】 触摸屏智能手机 撰文／马克菲谢蒂（Mark Fishetti） 【前沿扫描】 道路越多越堵塞 玩游戏能重塑大脑 龟甲的演化 药物回收面临困境 量子照明提升成像精度 海水酸化加速 能在极低温下工作的温度计 / 胚胎诊断新技术 / 动物园大象寿命缩短 细菌的致命陷阱 / 电子处方 / 蚊子的抗病毒机制 / 火星的地下冰川 / 太阳系外的二氧化碳 / 纳米风险评估的漏洞 【专栏】 【生命的壮阔】 遗传学不承认孔子后裔 撰文／严家新 【小有科观】 引用率的意义 撰文／李淼 【天人集】 明其道不计其功 撰文／王道还 【可持续发展】 经济危机与大停电 撰文／杰弗里D萨克斯（Jeffrey D. Sachs） 【怀疑论】 还原达尔文 撰文／迈克尔舍默（Michael Shermer） 【反重力思考】 剃须未尽 斩草留根 撰文／史蒂夫米尔斯基（Steve Mirsky） 【专家解答】 为何风力涡轮机与吊扇的叶片不同 输血过程中受体DNA发生了什么变化 【经典回眸】 蛾类的进化◎大猩猩部落◎反迷信协会

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越舒适 越抑郁

eloa 2009-1-24 23:40

Steed 发表于 2009-01-21 11:12 撰文 凯利兰伯特（Kelly Lambert） 翻译 石小东 原文刊发于《环球科学》2009年第1期 安逸带来的心理隐患 ● 近几十年来，人们在享受着诸如微波炉、电子邮件、外卖食品、洗衣机和割草机所带来的省时省力又便捷舒适的生活的同时，抑郁症的患病率也上升了。 ● 为了生存，古人要比我们付出更多的努力，心理却比我们更健康。我们的祖先是在恶劣的环境下，通过艰苦的体力劳动而存活并繁衍生息的。 ● 我们拒绝让双手参与和执行复杂任务，也就拒绝了劳动为大脑带来的奖赏，因此廉价出售了自己的精神健康。 几 十年来，耗资数十亿美元的抗抑郁药产业已经表明，影响神经系统的化学物质 5-羟色胺（serotonin）的失衡，极有可能是导致抑郁症发生的根源，但研究人员尚未找到令人信服的证据来证实这一点。尽管当前有许多药物疗法可供选择，抑郁症的发病率却高于以往任何时期。 如果大型制药公司没有治疗抑郁症的有效方法，我们能否寻求一种新的手段，比如尝试非药物疗法，帮助越来越多在情绪紊乱中挣扎的人减轻痛苦？如何保持心理健康？人们能否控制日益紧张的日常生活，进而将注意力集中于更有意义的心理活动，比如解决挑战性的问题以及规划未来？ 现今的生活方式中是否存在危害人们心理健康的东西？古代人是否不容易受到抑郁情绪的影响？如果答案是肯定的，我们可以从古人的生活方式中学到些什么，来重建自己的快乐心境和健康情感？为了建立一个新的、更完善的抑郁症理论，我检索了相关文献，查找在进化中可能触发情绪反应的因素，重新评估了大脑在健康和非健康状态下的运行方式，并且明确了可能对社会产生不利影响的关键因素。 十几年前，听了心理学家、积极心理学运动（Positive Psychology movement）创始人马丁塞利格曼（Martin Seligman）的一场演讲之后，我便开始思考当代生活方式对人们心理健康有怎样的影响。塞利格曼当时是美国心理学会的主席，他在演讲中介绍了完成于20世纪70年代的两份研究报告：研究人员调查了不同年龄组的人一生的抑郁经历，并对结果进行了分析。 当时，我以为结果显而易见：年长的人会诉说出更多的抑郁，毕竟他们经历了大萧条和两次世界大战，遭受了更多的苦难和损失。怎么能把他们的精神痛苦和年轻一代短暂（到目前为止）又很少挫折的安逸生活相提并论呢？ 令我震惊的是，调查结果恰恰相反。塞利格曼报告说，年轻人更容易遭受抑郁的困扰。事实上，一项研究发现，20世纪中期出生的人患严重抑郁症的可能性，是20世纪早期出生的人的10倍。这一发现在另一项研究中得到了证实。 过去和现在 6年前，当我给3岁的小女儿斯凯勒（Skylar）读睡前故事的时候，我就意识到我们的日常生活已经发生了巨大的变化。那晚斯凯勒选择的是《草原小屋》（Little House on the Prairie），它是我童年时代最喜欢的故事之一。 多年来，我利用给女儿读故事的时间来思考第二天要做的事情。读着诸如《晚安，月亮》（Goodnight Moon）这类书时，思考对我而言轻而易举，因为这些书在女儿们年幼时我已经读过无数次了。晚安，房间我得修改一下星期三的演讲稿；晚安，月亮记住要把鸡胸脯从冰箱里取出来；晚安，奶牛跳过月亮明天我必须在实验室完成对大鼠大脑的分析；晚安，灯光我要为大女儿劳拉（Laura）的实地考察旅行签署许可协议。 但是那天晚上，关于大草原生活的故事莫名地吸引了我。英戈尔斯（Ingalls）家的爸爸妈妈艰辛的生活非常吸引人，我完全沉浸其中。他们的女儿劳拉英戈尔斯怀尔德（Laura Ingalls Wilder）详细地描述了这家人一整年来种植、收割、捕猎的生活。而我只是去超市购物、阅读加热指南烹饪食物相比之下，我的生活是多么无趣啊！ 我总是抱怨洗衣服太烦，但是与英戈尔斯妈妈相比，我的劳动就不值一提了。她必须用洗衣板搓洗每一件衣服，然后挂到外面去晾干，而且所有衣服都是她亲手缝制的！我给女儿洗澡不用收集雨水，也不需要从井里打水，我做的只是把水龙头打开。英戈尔斯一家还必须自己制作大部分日常用品，包括玩具、蜡烛、肥皂、蜂蜜还有黄油，而这些东西我都是买现成的。那天晚上， 《草原小屋》 碾碎了我这位母亲的自我怜悯。我意识到，和一个世纪之前的人相比，我的生活就像是在公园里散步一样惬意、悠闲。 当然，我不是建议我们应该回到过去，亲手搅拌黄油或鞣制皮革。但我认为我们必须反省：当代生活中充斥着越野车、DVD光盘、笔记本电脑、手机还有微波炉，这样舒适的数字化现代生活方式，是否就是1970年以后抑郁症患病率一路飙升的根源？当拨动按钮开始取代土地耕作的时候，我们是否失去了某些对心理健康至关重要的东西？从神经解剖学的观点来看，我相信答案是肯定的。 因乐趣而工作？ 当体力劳动产生切实可见的东西，特别是获得了生存所必须的资源（这一点尤其重要）时，大脑会依照程序产生强烈的满足感和愉悦感。事实上，当我们的祖先还身着皮毛的时候，大脑就已经得益于这种有意义的行为了。毕竟，自然需要一种方式来防止最早的人类变成洞穴里的马铃薯：整天无所事事，不能为营地带去新鲜的猎物，也无利于维持一个安全的居住地。 我把这种精神回报称作由努力驱动的奖赏（effort-driven rewards）。它不仅能带来强烈的幸福感，还有其他重要的好处：提高人们控制外界环境的能力；带来更积极乐观的情绪；也许最为关键的是，提高我们对抗精神疾病（比如抑郁症）的能力。 由努力驱动的奖赏可以被想象为一个巧妙的进化工具，它激励早期人类保持获取生存资源所必需的体力活动来寻找食物、对抗恶劣的自然环境、繁殖后代保持种族延续等。然而，由努力驱动的奖赏并不仅仅来自于体力劳动，它还涉及许多复杂运动，其中包含了复杂的思维过程。想象一下，数千年以前，我们的祖先穿越森林、横跨平原，去跟踪一群野猪的情景。那些动物都是极其凶残的对手，一个成功的捕杀策略必然需要几个猎人的共同努力和有效的社会联络、相互支持。追逐猎物或者把猎物引诱到挖好的陷阱，需要猎手们足够的智慧。预期的收获使他们愿意付出更多的努力。实际上，与达到实际目的相比，期待快乐的事情发生能使大脑产生更多的愉悦感。一旦捕猎成功，在享受美味之前，猎人们给猎物剥皮的时候，内心就已经充满了成就感和满足感。 我们的双手在获取由努力驱动的奖赏中扮演着重要角色。从进化的角度来看，不难理解为何它们对于我们的生存至关重要：双手赋予了我们控制环境的能力。事实上，运动，尤其是实现预期结果的手部运动，在预防和对抗抑郁症或其他精神疾病中都发挥着关键作用，而这正是由努力驱动的奖赏理论提出的必要前提。进一步讲，我们更倾向于祖先赖以生存的养育后代、打扫卫生、做饭、喂马、建造房屋和农场所必需的手部运动。 但如今，我们购物去超市，出门开跑车。我们和最早的人类大脑容量几乎相同，内部结构和化学成分也完全一样。即使生活方式已经发生了根本变化，但是我们仍然保留了获取由努力驱动的奖赏的自然需求。 我们已经从由努力驱动的奖赏中逐步取消了体力劳动同时也去除了体力劳动所包含的复杂活动和思维过程，但是这样做真的没问题吗？当今社会是否正在剥夺某些对于我们的精神健康至关重要的快乐？ 大脑如何奖赏努力？ 我一边寻找进化过程中可能触发抑郁症的因素，一边开始重新研究抑郁症的主要症状。在过去几十年里，研究人员已经明确一些脑区与某些症状相关，但是我是否可以把每一种症状 （包括丧失乐趣、感到自己无用、注意力难以集中、运动能力下降）与大脑的特定区域相匹配？这些不同的脑区，是不是通过某种更直接的方式联系在一起的呢？ 伏隔核（nucleus accumbens）自然成为我的首个研究对象。这个花生大小的结构是人们熟知的大脑快乐奖赏中心，它使我们乐于从事某些重要的生存行为，包括吃饭和性交。伏隔核在大脑活动中发挥重要作用，决定大脑如何应对周围环境的刺激，比如说一块巧克力蛋糕，或者酒吧里的某位帅哥。 伏隔核是大脑的整合中心，负责接收来自神经区域的输入和输出信号。但是，基于我们的研究目的，我关注的是它和另外三个主要脑区的密切联系。伏隔核的位置靠近大脑的运动系统和边缘系统运动系统被称为纹状体（striatum），负责控制我们的运动；边缘系统则是与情绪、学习相关的结构集合。本质上来讲，伏隔核是连接我们情感和运动的一个关键界面。运动系统与情感系统紧密相连，并延伸到前额叶皮层，这个区域负责控制思维过程，包括解决问题、规划和制定决策。 这个由伏隔核－纹状体－皮层构成的网络，也就是连接运动、情感和思维的关键系统，即被我称为努力驱动奖赏（effort-driven-rewards） 环路。这也正是人们提出的、潜藏在许多抑郁相关症状背后的神经解剖学网络。事实上，抑郁症的每一个症状都可能与这个环路上的某个脑区相关丧失乐趣与伏隔核有关，呆滞和运动迟缓与纹状体有关，消极情绪与边缘系统有关，注意力不集中与前额叶皮层有关。 仿佛是为了给我们的行为注入新的活力，控制运动的驱动结构与奖赏中心和大脑皮层密切相连前者使我们获得快乐，后者则控制着更高级的思维过程。由于控制运动、情绪和思维的脑区相互连接，要完成涉及这些内容的活动就需要努力驱动奖赏环路全程参与。 事实上，努力驱动奖赏环路越活跃，人们产生的心理幸福感就越强烈。当努力驱动奖赏环路处于最活跃状态比如安装新电灯设备必须两只手都要用上时，这些脑区的细胞就被激活并分泌出神经化学物质，比如能够促使积极情绪产生的多巴胺（dopamine）和5-羟色胺，进而加强并且巩固神经系统的连接。或许最为重要的是，由努力驱动的奖赏很可能刺激了神经发生（neurogenesis），也就是新脑细胞的形成。神经发生被人们认为是抑郁症康复的一个重要因素。 我们的双手扮演着非常重要的角色。它们对应的功能脑区位于较高级皮层（即大脑的外壳），占据了运动皮层的绝大部分。事实上，手是非常重要的部位，运动双手所激活的大脑复杂皮层要比运动身体其他部位所激活的皮层更多，比如后背或者双腿。 继续深入研究抑郁症的时候，我发现自己对手工劳动和由努力驱动的奖赏理论在精神生活中的作用越来越关注。能不能在我们的日常生活中加入一些简单的任务，来帮助维持愉悦情绪呢？想要知道答案，只有一个地方可去，那就是回到实验室。 安逸鼠 大鼠的大脑和人类的大脑组成相同，只是体积较小，复杂程度较低，所以啮齿动物是心理健康研究很好的出发点。也许大鼠能告诉我抑郁症和体力劳动之间的关联。 两位本科生凯利图（Kelly Tu）和阿什利埃弗里特（Ashley Everette）帮我设计了一个实验来验证我的推测。我们在测试装置里放置了4个草垛，每一个草垛里埋藏了一个果脆圈（Froot loop，一种谷类早餐），那是我实验室里的啮齿动物最喜欢的食物。我们训练大鼠在草垛里寻找食物，并且每天随机改变草垛的位置。这些动物很快了解到，每一个新的草垛里都有一个果脆圈。所以一旦它们找到一个，就前进到下一个草垛继续寻找。这个任务模仿的是采摘水果和蔬菜的收获过程。在这里，大鼠从田地里收获了果脆圈。 没几天，一旦把大鼠放进测试装置，它们就会立即奔向草垛，挖掘奖励给它们的谷物片。训练持续了5周，以便大鼠有更多的机会创造体力劳动与渴望奖赏之间的联系。 我们每天也把对照组大鼠放置在这个新的环境里，但是它们无须进行体力劳动，便可以在角落处获得大堆奖赏果脆圈。我的学生称这些大鼠为安逸鼠，称通过辛勤劳动挖掘到奖赏的大鼠为工作鼠。 在下一个阶段，我们设计了一个大鼠必须学会解决的难题，想要评估一下，到底是工作鼠还是安逸鼠能够坚持解决问题。我们把一个果脆圈放进一个塑料的猫玩具球内。这是一个新奇的玩具，对动物具有轻度威胁，因为里面有一个铃铛。我们确保令大鼠垂涎的谷物片不可能通过缝隙，也就是说，无论大鼠有多么聪明或多么大胆，它们都无法在三分钟的测试时限内得到奖赏。大鼠不可能知道这一点，所以我们可以统计它们试图获得食物所用的时间，并进行评估。完成这项任务需要勇敢和坚持不懈，我们人类也是靠这种精神迎接各种挑战的。 美国里士满大学的同事克雷格金斯利（Craig Kinsley）也参与了此项实验。他建议我们把这个测试称为新型操作机器任务。听起来这要比猫玩具测试更吸引人，也更加正式。 我们从实验中发现了什么呢？尽管我们确保在训练之前，两组大鼠的情绪状态（也就是焦虑水平）相同，然而我们却观察到，它们在处理挑战性任务时存在着显著差异。工作鼠会拾起球放进嘴里，左右摇晃脑袋，将球抛过笼子，还努力将小爪伸进缝隙去获取奖赏。尽管安逸鼠同样有获取果脆圈的动机（两组大鼠的饮食制度是一样的），也采取了相似策略去获取奖赏，但它们却不能坚持。 实际上，工作鼠比对照组大鼠多花了60%的时间和30%的努力去获取果脆圈。工作鼠的努力告诉我们，此前的训练使它们更有信心去迎接挑战并获取奖赏。 在思考这些发现时，我想起了几十年前一个被广泛报道的研究。这项研究是塞利格曼和他的同事、美国科罗拉多大学博尔德分校的心理学家史蒂文F梅尔（Steven F. Maier）共同完成的。在这个著名的实验里，当狗意识到自己无法从对它们实施轻微电击的笼子中逃脱时，它们便不再作出任何反应，也不去努力解决问题。研究人员把这个努力而无回报的现象当成是一种习得性无助（learned helplessness）。那么，我们的研究结果能不能称为习得性坚持呢？ 显然，我们的实验已经证实通过努力获得奖赏的益处。在草垛里挖掘谷物的简单行为给了大鼠动力和信心，使它们坚持不懈地去完成一个完全不同的挑战性任务。 生活方式和抑郁症 与我们的祖先相比，哪怕与那些生活在100年以前的人相比，尽管神经系统的解剖结构和化学组成完全相同，但我们使用大脑和双手的方式却与他们截然不同。20世纪初，劳动力市场中农民的比例为38%，而到了20世纪末，农民所占比例已不足3%。如今，大部分人都是脑力工作者而非体力劳动者。服务行业中，脑力工作者比例大幅增长，从1900年的31%上升到1999年的78%。 在你想好了要做的事情后，可能也会有一种成就感。对问题进行理性思考也会产生快乐，因为它激活了前额叶皮层。但是由努力驱动的奖赏不仅激活解决问题的前额叶皮层，还会激活控制运动的纹状体以及奖赏激励中心伏隔核，进而带来一次更完整的大脑体验，为人们迎接生命中的下一个挑战做好准备。缺乏由努力驱动的奖赏会造成大脑活动的减少，随着时间的推移，可能会降低人们控制环境的能力，增加我们遭受精神疾病（如抑郁症）的可能。 我们该如何保护自己免受抑郁症的困扰呢？专注于织毛衣或者制作剪贴簿，可以使你从生活压力中解脱出来，让大脑以一种有益于心理健康的方式运行。出去逛公园或者去体育馆做运动，尤其是进行一些我们认为有意义的活动，同样可以促进重要的情感神经化学物质的分泌，如5-羟色胺和内啡肽（endorphins）。相比服用任何剂量的单一药物，这些活动能使大脑以更有意义的方式运转。原因何在？因为这些活动本来就属于我们的生活。当人们面临挑战，开始思考对策，着手执行计划，构想最终结果时，大脑就会记录下这些情形，以便在将来作出类似的反应。 一名体操运动员需要完成简单的肌肉重复训练，才能学会复杂的动作。同样，我们也需要不断地积极体验简单的由努力驱动的奖赏，进而完成复杂的精神体操，来丰富我们的精神生活。任何事情，如果能让我们明确看到，付出即有收获，并且帮助我们感觉到自己可以掌控挑战性的环境，那么它就是精神维生素，有助于营造愉悦的心境，增强我们对抗抑郁症的能力。

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《环球科学》2009年第1期精彩导读

eloa 2009-1-5 16:46

Steed 发表于 2009-01-05 9:41 封面故事 去土卫二搜寻生命 撰文/卡罗琳波尔科（Carolyn Porco） 土卫二上可能存在生命！这个大胆的推论，基于卡西尼探测飞船惊人的发现：土星的这颗小不点卫星，具备了生命存在的三要素液态水、有机物和能量。科学家正酝酿更宏大的计划，发射新的探测器，去土卫二搜寻生命。 医学健康 Medicine Health 创造没有DNA的生命 撰文／彼得E尼尔森（Peter E. Nielsen） DNA是生命的基石，没有它，地球上就不会出现生机勃勃的生物乐园。但科学家正试图打破这个定律，创造出与现有生命完全不同的生命体：它的核心组件不是DNA或RNA，而是一种既拥有蛋白质般的骨架，又能像核酸一样储存遗传信息的奇特分子PNA。 魔术脑科学 撰文／苏珊娜马丁内斯－康德（Susana Martinez-Conde） 斯蒂芬L麦克尼克（Stephen L. Macknik） 魔术表演能让我们目眩神移、赞叹不绝，是因为魔术师们能随心所欲地控制我们注意力的焦点和强度。在这个领域，魔术师已经努力了数百年。现在，神经科学家开始学习和剖析魔术的窍门，并应用到对意识的研究中，让脑科学的研究得到极大拓展。 越舒适 越抑郁 撰文／凯利兰伯特（Kelly Lambert） 抑郁已成为席卷全球的流行病。导演这场瘟疫的真凶，可能会让你大吃一惊：经济发展和社会进步。越来越舒适和便捷的生活方式，剥夺了我们双手劳动的机会，也就剥夺了我们的成就感和幸福感。 发明前线 Innovations 主动避撞 驶向无人驾驶时代 撰文／史蒂文阿什利（Steven Ashley） 车祸猛于虎。驾驶人员平均年龄的上升、环保汽车的轻质车身，更是让交通事故的数量和危害大大增加。新一代安全技术将让汽车学会主动避撞，无人驾驶汽车因此不再是梦想。 信息技术 InformationTechnology 阻击网络钓鱼 撰文／洛里费斯克兰纳（Lorrie Faith Cranor） 互联网上充斥着姜太公，他们穿着你似曾相识的外衣，伪装成你熟悉的网站，骗取金钱和个人信息看了本文，你也可以很轻松地练就火眼金睛，识破姜太公的伪装。 读图 Images 微观世界的绚丽景色 蜜蜂、水蚤、水藻，这些极为普通的生物体，在显微镜下却美得超乎想象。科学家到底利用怎样的显微技术，帮助它们完成了美妙的变身？ 生物学 Biology 蝠翼上的进化谜题 撰文／南希B西蒙斯（Nancy B. Simmons） 依靠独有的两项绝技：飞行能力和回声定位，几千万年来，蝙蝠一直飞翔在夜晚的天空，准确探测到猎物和危险。成为夜空王者的蝙蝠家族，也因此实现了极至的繁荣：种类极多，几乎占所有哺乳动物的1/5。但蝙蝠究竟先会飞行，还是先拥有回声定位的能力？这几乎成为进化学中又一个无解的蛋鸡问题。好在，依靠最新发现的化石，科学家们终于找到了真相。 环境 Environment 在中国寻找健康的河流 撰文／董哲仁 污染严重、水土流失加剧、生物接踵灭绝、断流当种种坏消息充斥着我们的耳膜，我们该做的，或许是制定河流健康的标准，为所有的河流把脉。 与科学家同行 Insights 山中伸弥：为细胞重新编程 撰文／蒂姆霍尔尼亚克（Tim Hornyak） 通过插入4种基因，山中伸弥完成了对人类细胞的重编程，让它们重返干细胞状态。在这看似简单的技术背后，却是山中伸弥极 为曲折的研究历程。 技术解剖 Working Knowledge 全球定位系统 撰文／马克菲谢蒂（Mark Fishetti） 前沿扫描 News Scan 《环球科学》2008年十大科学新闻 越像人，越恐怖？ 量子擦边球 面孔识别网络 遥望宇宙暴涨 2008年中国青年女科学家奖颁奖 深海实验室 战火下的伊拉克古迹 舍身的蚂蚁 不会爆炸的化肥 小孔消音 发展高科技产业 抵御经济危机 节省燃油的通电管 弗洛伊德重见天日 致命的12种疾病 预警：小行星撞地球 专栏 Column 天人集 This View of Life 李约瑟不朽 撰文／王道还 小有科观 A Personal Pericope 一个理论家的自白 撰文／李淼 反重力思考 Anti Gravity 书桌考古 撰文／史蒂夫米尔斯基（Steve Mirsky） 怀疑论者 Skeptic 进化让人迷信 撰文／迈克尔舍默（Michael Shermer） 专家解答 Ask the Experts 鱼如何洄游到原出生地溪流产卵 有机牛奶的存放时间为何比普通牛奶长 经典回眸 50,100150 Years Ago 斯科普斯审判◎可怕的地震◎彗星清道夫 下期预告

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《环球科学》2008年十大科学新闻揭晓

eloa 2009-1-5 15:38

Steed 发表于 2008-12-24 8:00 刚刚过去的2008年，是极不寻常的一年，发生了太多值得回顾并被永远铭记的事件。经过数十位科学家的评选以及近万名新浪网友的票选，《环球科学》评出了一年来最值得关注的十大科学新闻。其中，生物、能源和材料领域的进步，或许很快能够转化为产品，真切地改善我们的日常生活；物理、航天及空间探测等领域的进展，让我们切身体会了科学探索道路的曲折及成功的喜悦；生态领域则再度敲响警钟，提醒我们挽救地球已刻不容缓。 NO 1. 火星北极挖出水冰 2008年5月25日，美国航空航天局（NASA）的凤凰号火星探测器在火星北极地区成功着陆。它的科学使命是研究火星极地气候、环境及土壤，研究火星地表及表面下层环境中存在生命的可能。6月中旬，凤凰号在火星地表开挖沟槽，取土化验。拍回的照片显示沟渠底部出现的神秘白色物质，可能是盐，也可能是水冰。几天后，这些物质逐渐消失，证明它们是冰冻的水这是迄今为止火星上存在水冰的最直接证据。凤凰号对土壤的分析也表明，火星土壤能够维持生命生存。凤凰号还在火星上观察到了霜冻现象，并观察到了高空云层中的降雪。不过，凤凰号并未在火星上发现曾经存在生命的证据。11月2日，凤凰号探测器因火星北极冬季的到来而停止工作，为期5个多月的探测任务画上了圆满的句号。 NO 2. 中国太空行走第一步 2008年9月25日，中国航天员翟志刚、刘伯明、景海鹏搭乘神舟七号载人飞船，在酒泉卫星发射中心通过长征二号F型火箭发射升空。9月27日16:39，身穿国产飞天舱外航天服的翟志刚打开舱门，执行我国首次太空出舱任务，成功取回放置在舱外的试验品。9月28日傍晚，神舟七号返回舱在内蒙古主着陆场成功着陆，中国第三次载人航天任务圆满完成。 至此，中国成为世界上第三个独立掌握空间出舱技术的国家，为将来建造空间站打下了坚实的基础。神舟七号在飞行过程中还成功释放了伴飞小卫星，突破了多项关键技术。 NO 3. 干细胞技术逼近实用 2008年2月15日，日本京都大学的山中伸弥（Shinya Yamanaka，参见本期第82页《山中伸弥：为细胞重新编程》）借助逆转录病毒，将4个基因转入小鼠肝脏细胞和胃黏膜细胞，培育出诱导多能性干细胞（iPS cell）。与原来用皮肤细胞培育出的iPS细胞相比，这种细胞引发癌症的几率大为下降。两个月后，山中伸弥又与日本理化研究所的高桥和利（Kazutoshi Takahashi）合作，利用由小白鼠皮肤制成的iPS细胞，成功制造出视网膜感光细胞，可用于治疗视网膜色素变性等疾病。 在传统干细胞研究领域，2008年1月17日，美国一家生物技术公司首次通过克隆技术，用成体皮肤细胞培育出了晶胚。利用晶胚可制造胚胎干细胞系，用于糖尿病、帕金森病等疾病的研究和治疗。各国科学家还相继利用干细胞培育出皮肤组织、下丘脑神经细胞、犬类骨骼等。这些研究成果表明，干细胞技术离实际应用已越来越近。 NO 4. 培育人造无核红细胞 2008年8月20日，美国科学家罗伯特兰萨（Robert Lanza）及其同事，从人体干细胞中提取营养物质及合成红细胞所必须的物质，诱导干细胞分化成血管原细胞（haemangioblasts，红细胞的前体细胞），最终培育出成熟的无核红细胞。 虽然在此之前已有科学家制造出红细胞，但在很多关键问题上没有取得突破，要么无法传递营养物质，要么无法完成新陈代谢。兰萨教授成功突破了这些关键环节，他们培育的红细胞与人体内的天然红细胞一样，都能有效传递氧气和营养物质。这项突破性进展预示，献血将成为历史。 NO 5. 模拟光合作用储存太阳能 2008年8月22日，美国麻省理工学院化学家丹尼尔诺切拉（Daniel Nocera）和马修卡纳安（Matthew Kanan）在《科学》上撰文宣布，他们发明了一种制作简单、价格低廉的催化剂，能将水分子分解为氢气和氧气。其实在很早以前，科学家就想利用阳光分解水分子，将太阳能转化为氢燃料储存起来，但由于催化剂价格高昂，分解水分子需要消耗太多能量，一直没能实现。现在，有了新发明的廉价催化剂，太阳能便可以作为动力实现氢燃料的大规模生产，整个过程与植物的光合作用非常相似。模仿自然界的光合作用，使太阳能更容易储存和使用，也为新能源的发展指出了一个新的方向。 NO 6. 启动大型强子对撞机 2008年9月10日，欧洲核子研究中心（CERN）宣布大型强子对撞机（LHC）启动。第一束高能质子被注入LHC的环形隧道顺时针运行，初步测试获得成功。LHC是目前世界上最大的粒子加速器，可以将质子加速到光速的99.9999991%，再让它们迎头相撞，使巨大的能量挤压在极小的空间范围内，以重现宇宙大爆炸最初几微秒的极端环境。科学家预计，LHC可能发现粒子物理标准模型预言的62种基本粒子中唯一仍未被发现的希格斯粒子，还有可能揭开宇宙中暗物质的本质，甚至找到四维时空以外存在其他维度的证据。但是，仅过了9天，大型强子对撞机就发生了严重的氦泄漏事故，试验运行被迫中止。不过事故并没有动摇物理学家探索未知领域的决心，欧洲核子研究中心9月23日发表公告称，LHC将于2009年春季重新启动。 NO 7. 寻获高温超导新材料 2008年2月23日，日本东京工业大学的细野秀雄教授（Hideo Hosono）报告，掺杂了氟的镧氧铁砷化合物（LaOFeAs）能够在26 K（-247.15℃）的温度下显示出超导特性。随后一个多月时间里，中国科学技术大学的陈仙辉、中科院物理研究所的赵忠贤、闻海虎、王楠林、陈根等人，领导科研小组不断刷新铁基超导材料超导温度的最高记录，从43K提高到52K，再提高到55K。在此之前，铜基超导材料是科学家已知的唯一高温超导材料。镧氧铁砷这种铁基超导新材料的发现，是超导材料研究领域的一个突破性进展。新材料不仅常温状态下电阻更小、临界电流更大，而且成本更低、制造工艺更成熟，有着更好的应用前景。 NO 8. 搭建人造神经网络 2008年2月27日，美国宾夕法尼亚大学医学院的道格拉斯H史密斯（Douglas H. Smith）和同事利用牵张生长技术，让胸神经细胞和背根神经节神经细胞的轴突缓慢拉伸，使神经细胞间建立联系，从而形成一个网状结构，最终创建出世界首个人类活体神经组织。以往的动物试验证实，神经细胞移植是治疗神经受损最有希望的方法，但由于神经细胞来源有限，这一方法很难得到广泛应用。史密斯等人建立的三维神经网络酷似小型神经系统，相关技术成熟后，将彻底改变神经细胞来源有限的局面。 NO 9. 哺乳动物正在消失 2008年10月6日，国际自然保护联盟（IUCN）公布的一项涉及全球5,487种哺乳动物的调查报告，显示这些物种中有1/4面临灭绝。报告指出，全球至少有1,139种哺乳动物濒临灭绝，52%的哺乳动物种群数量正在减少。大部分受到威胁的哺乳动物分布在南亚和东南亚。森林采伐和捕猎是陆地哺乳动物迅速减少的罪魁祸首，海洋濒危哺乳动物则大都死于捕鱼网、船只撞击和污染的魔爪。IUCN警告说，只有从根本上解决问题，挽救这些哺乳动物才能取得长期胜利。另外有报告指出，八分之一的鸟类、三分之一的两栖动物，还有七成的植物都面临生存危机。全球物种存亡已处在紧要关头，需要全球携手合作。 NO 10. 制造RNA 分子生物计算机 2008年10月，美国加州理工学院的克里斯蒂娜斯莫尔克（Christina Smolke）制造了一个RNA分子装置，能够实现逻辑门功能。这是目前世界上最先进的分子生物计算机，输入信息是自然细胞蛋白质，输出信息是绿色荧光蛋白质。计算机的核心是核酶，这种短结构RNA分子能够催化改变其他分子。逻辑门是电子计算机的运算基础，因此RNA分子逻辑门的研制成功，标志着合成生物学和活生物分子计算机领域向前迈出了重要一步。未来将这种生物分子计算机植入哺乳动物或细菌细胞，相应的逻辑门就能表现出更复杂的运算能力，为生物系统的研究与疾病治疗带来希望。

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eScience实例：万维天文望远镜

eloa 2008-12-13 10:52

Steed 发表于2008-12-11 星期四 9:10 2008年11月3日，微软亚洲研究院教育峰会上，万维天文望远镜（World Wide Telescope，WWT）在现场展示中赢得了好评。这台望远镜不需要镜片，只要一台能够上网的电脑，就能让你随心所欲地畅游宇宙，把最美丽的天体一一放大到眼前。当然，WWT绚丽的画面背后，是天文学家与计算技术专家之间的通力合作。 把众多天文台的观测数据整合在一起，这首先是天文学研究上提出的一个要求。现代天文学进入到了全波段阶段，有些研究必须把不同波段的数据交叉比对，在多个波段认证同一个天体。但是每个望远镜拍摄到的图像和数据都自成体系，精度、位置也存在误差。再加上波段众多，交叉比对就成了一件十分困难的事情。这就需要计算机领域的科学家，来帮助我们去完成这件事情，中国国家天文台的崔辰州博士介绍说。 完成这件事情的计算机科学家，是2007年在航海途中神秘失踪的微软数据库专家吉姆格雷（Jim Gray）。当初，他为大型天文巡天项目SDSS开发了Skyserver，后来逐渐把其他天文台的数据整合了进来。但是，这个功能强大的数据库用户界面十分专业，使用起来难度不小。你不可能指望科学家都是计算机专家，他们大都不知道如何使用庞大的数据库，微软亚洲研究院副院长宋罗兰说，所以我们希望开发出一个尽量好用的界面。这个界面，就是微软借助先进的图像技术和可视化技术开发出来的万维天文望远镜。 2008年8月，中国国家天文台和微软亚洲研究院就WWT项目达成了合作意向。宋罗兰介绍说：我们想通过这次合作，使WWT变得更加开放。这次合作也为其他用户开辟了一条分享数据的途径。现在，普通天文爱好者也能在WWT上共享自己的天文照片。这些爱好者从中获得了快乐和满足，WWT也丰富了资源，同时吸引了更多的用户在中国推广WWT，也是微软此次合作的目的之一。 国家天文台的目的，则是借助WWT这个平台分享数据。崔辰州说，随着LAMOST望远镜的落成，大量光谱数据即将产生，我们希望与世界共享这些光谱数据。此外，把天文神话、28星宿和古代星图这些天文学文化遗产展现在全世界的面前，也是崔辰州的愿望之一。这次他们就把牛郎织女七夕相会搬进了WWT的演示舞台。 2009年是国际天文年，双方在WWT上的合作将继续下去。微软亚洲研究院也希望以此为契机，能够与更多研究机构在eScience方面展开合作：所谓的计算科学，就是要把计算应用到各种各样的科学中去；反过来，也要通过各种各样的科学，把计算做得更好。 转载原创文章请注明，转载自： 科学松鼠会 本文链接: http://songshuhui.net/archives/5800.html

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eScience，科学研究的革命

eloa 2008-12-13 10:51

Steed 发表于2008-12-11 星期四 8:59 环球科学记者 虞骏 托尼海(Tony Hey)博士曾是一位粒子物理学家，现在专门为计算技术和其他科学研究牵线搭桥。和他的老朋友万维网之父蒂姆伯纳斯-李(Tim Berners-Lee)一样，他也在关注网络及计算技术的应用不过他关注的方向并非社会生活，而是科学研究。2008年11月5日，作为微软公司技术计算副总裁，他在北京参加了微软亚洲研究院为庆祝建院十周年而举办的创新日活动，本刊记者对他进行了专访。 《环球科学》： 万维网的发明，最初是为了方便粒子物理学家之间的合作交流，如今已经极大地改变了我们的日常生活。而你一直倡导的eScience，目的也是为科研合作交流提供平台和工具。eScience 的提出是否和万维网一样，与粒子物理学有着不解之缘呢？ 托尼海： 我以前就是一名粒子物理学家，目前在英国科学技术办公室任职，工作就是负责英国的eScience 项目。eScience 这个单词是英国科学技术局研究理事会前任会长约翰泰勒(John Taylor)提出的。他经常与粒子物理学、生物学、环境科学等领域的研究人员合作，知道他们早就有一个愿望：有一天计算能够像网络搜索一样变成一项服务。这促使他提出了eScience 这个概念：由计算科学家提供平台或者工具，帮助其他科学家更好地完成研究工作。 粒子物理学对网络及计算能力的要求很高。明年，大型强子对撞机将开始产生海量实验数据，粒子物理学家必须把这些数据分散到世界各地，供分布在全球的上千名参与合作的物理学家分析和计算之用。为此，他们建造了所谓的计算网格，通过这个网络把不同部门的计算机联网在一起，你可以把计算任务分散到网格上的任何一台计算机上去执行。(参见《环球科学》2008年3期《LHC撞开发现之门》一文) 不过，粒子物理学家是一个十分特殊的群体他们非常聪明，为了达成目的不介意在自己的机器上安装上千万条硬件连接线。根据我的经验，生物学家、化学家和环境科学家就没有这么聪明了。他们不愿意自己动手去安装大量软硬件，而是想得到一些网络2.0式的服务来搞定这些棘手问题，好让他们专心从事自己领域内的研究工作。事实上，如何让这些不太聪明的科学家方便地使用我们所提供的合作技术和数据处理技术，这是eScience所面临的真正挑战。 《环球科学》： 在各类学术期刊上发表论文是最为传统的学术交流方式。随着互联网的发展，在线学术交流日益普遍，比如把学术论文发表在arXiv电子文库实现共享。与这些方式相比，eScience 在学术交流方面能够带来哪些便利？ 托尼海： 我曾经在英国南安普顿大学担任电子和计算机科学学院院长。过去15 年来，学术期刊的价格一直在飙升，每年至少上涨10%，但是学院图书馆的经费每年最多增长3%。所以每到年底，我都要痛苦地抉择：明年到底要舍弃哪一本。我甚至没有经费去订阅新的期刊，因此也就无法为学院拓展新的研究方向。这件事清楚地表明，传统的学术交流模式已经过时了。但是新模式应该是什么样子，还没有人知道。 在我以前工作过的英国南安普顿大学，我坚持这样一种做法：所有公开发表的作品，包括研究论文、会议文集、访谈记录、数据甚至软件，学院都必须保留一份电子版本。这些资料随后被汇总成一个学院级的研究资料库。我认为，未来的大学图书馆所扮演的角色，就相当于大学所有脑力劳动成果的监护人。这些数据库通过整合来实现文献共享。 我相信，计算技术将彻底变革学术交流的面貌。许多拉美国家已经把所有的研究论文汇集在一起，建立了一个名叫SciELO 的数据库。由于拉美地区语言环境复杂，这些论文使用的语言也五花八门，有西班牙语、葡萄牙语，还有英语。因此，我们在这个数据库中整合了一套在线机器翻译服务。如果设置把葡萄牙语翻译成英语，点击需要查阅的葡萄牙语论文，旁边就显示在线翻译的英语版本。这项功能很受用户欢迎，反响热烈。这个数据库中的科研论文，每个人都可以免费访问并阅读。 这些数据库都建立在SQLserver的基础之上，不光可以添加论文，还可以储存原始数据。未来 ，数据库中的论文都会有链接指向原始数据，方便阅读者查阅调用。我们正在与美国约翰斯霍普金斯大学及《天体物理学报》(Astronomy Physics Journal)展开合作，尝试将天文学领域的论文与原始数据链接起来。事实上，在查阅文献的时候，不光可以找到这篇论文，看到原始数据，还可以将网络上的一切相关信息全显示出来。所有这些资料都通过XML标签绑定在一起，将来通过语义网能够很方便地查询。 除了论文和数据的共享以外，我们与大英图书馆(British Library)合作的研究信息中心项目，还允许用户围绕数据资料做一些其他的事情。你可以开博客，写维基，点评数据库中的论文，甚至能够建立社交圈，选择让一部分人看到你的评论，另一些人则看不到。把类似于网络2.0的技术结合到科学研究之中，会是一件非常有趣的事情。这样的论文数据周边服务已经出现。 现在， 你已经可以从BioMed Central 订阅一种名叫Faculty of 1000的专业服务了。这家电子出版机构聘请一千多位专家，从生物医药领域每个月发表的论文中，选出他们最喜欢和最不喜欢的，并进行点评。你可以阅读这些著名科学家的评论，并且把论文品味与你相似的科学家筛选出来，重点关注他们推荐的论文。 《环球科学》： 今年第6期《环球科学》杂志提到的科学2.0引发了巨大的争议，因 为这可能会让剽窃者有可乘之机。eScience 的数据分享模式是否也可能为剽窃者打开方便之门？ 托尼海： 确实有这方面的担心，但是在不同的领域，对待这个问题的方式也不一样。在物理学界，许多论文在正式出版之前，草稿会先发表在arXiv电子文库当中。但是，物理学界已经达成共识：草稿在arXiv 上发表的日期就是论文的正式出版日期。这样就杜绝了从草稿中剽窃想法的可能。而在生物学领域，科学家在正式论文发表之前，绝对不会让别人先看到内容。在艺术界和人文学科方面，他们的理念不同，做法也不相同。 《环球科学》： 科学进步有哪些特点适合eScience的发展？未来它的前景如何？ 托尼海： 科学变化的一个重要特点就是，以后的科学研究会涉及越来越大量的数据。未来的科学家在从事科学研究时，需要从不同的地方甚至不同的领域获取数据，加上自己的数据分析计算，进而得出新的成果。要完成这样的工作，需要用到许多不同的技能，数据共享和计算能力肯定是不可或缺的。eScience 会为科学家提供众多技术，帮助他们轻松执行计算，发布研究成果，最大程度地实现资源共享及利用。 我相信，eScience 能够应用于各种学科，包括自然科学和工程学，甚至艺术、人文及社会科学。日本东京大学的池内克史(Katsushi Ikeuchi)教授将计算科学与遗产保护结合起来，他称之为eHeritage(e 遗产)；把计算科学与工程学结合起来，或许可以称为eEngineering(e 工程)。未来，字母e可能不会再被特别指出，因为它将成为我们研究科学的方式和工具，就像我们今天浏览万维网一样方便简单。 转载原创文章请注明，转载自： 科学松鼠会 本文链接: http://songshuhui.net/archives/5791.html

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《环球科学》2008年第12期精彩导读

eloa 2008-12-8 08:51

Steed 发表于2008-12-4 星期四 9:53 特别策划 SPECIAL REPORT 征服艾滋 我们屡败屡战 1983 年，楚尔豪森和蒙塔尼耶首次从艾滋病人体内分离出HIV ；2008 年，他们因此荣获诺贝尔生理学或医学奖。在这场对抗艾滋病的战役中，虽然多次失败，但科学家的不懈努力，已让我们看到胜利的曙光：基于对HIV 的深入理解，治愈艾滋病的方法或许会在两年后诞生。 HIV 如何击溃免疫系统 撰文／马丁A诺瓦克（Martin A. Nowak） 安德鲁J麦克迈克尔（Andrew J. McMichael） 艾滋病为什么让我们束手无策？答案就是它的进化速度。通过基因突变，它不断改变外壳蛋白的结构和组成，总是在免疫系统产生能识别自身的抗体和免疫细胞之前产生新的变种。 艾滋病能治愈吗 撰文／马里奥史蒂文森（Mario Stevenson） 百变金刚HIV 能轻松混入免疫部队：潜入免疫细胞，把病毒基因融 入细胞基因组，使细胞进入休眠状态。这种高明的隐形方式是治疗艾滋病的最大障碍，药物无法对藏身于休眠细胞内的HIV 造成任何威胁。科学家能否摧毁休眠细胞，治愈艾滋病？ 艾滋病疫苗曙光乍现 撰文／戴维I沃特金斯（David I. Watkins） HIV 的快速突变，让疫苗科学家多次遭遇滑铁卢。这一次，他们将改变研究思路和工作模式：放弃大范围诱导抗体和免疫细胞的疫苗技术，直接激活一种对HIV 具有强大控制力的杀伤性T细胞，提高它们对HIV 的攻击频率；而由全球疫苗科学家组成的大型研究团体，将有更多的机会找出HIV 的致命缺陷。成功研制艾滋病疫苗的曙光已然显现。 艾滋病研究简史 撰文／雷荣悦 生物医学工程 Biomedical Engineering 黑掉你的大脑 撰文／加里斯蒂克斯（Gary Stix） 脑机连接，用我们的意念来控制电脑已经不是新鲜事了。但把人脑当闪存来用，随意写入和删除数据，甚至控制你的大脑，是否会让你在兴奋中不寒而栗？ 发明前线 Innovation 口袋里的核磁共振仪 撰文／伯恩哈茨布吕米希（Bernhard Blmich） 如果你还以为核磁共振仪动辄需要一个房间大小，那就大错特错了：科学家已经研制出钱包大小的核磁共振仪，医生可以携带它出诊，而科学家也可以随时随地检测各种材料。 信息技术 InformationTechnology 新兴的万维网科学 撰文／奈杰尔沙德博尔特（Nigel Shadbolt） 蒂姆伯纳斯－李（Tim Berners-Lee） 1991 年诞生的万维网已经彻底改变了我们的生活。但万维网之父伯纳斯－李却宣布：万维网科学两岁了。这门新兴的万维网科学，究竟暗藏了什么玄机？ eScience: 科学研究的革命 本刊记者／虞骏 办公设备的节能运动 撰文／王志 会玩游戏的 DNA 计算机 撰文／乔安妮麦克唐纳德（Joanne Macdonald） 达科斯特凡诺维奇（Darko Stefanovic） 米兰N斯托扬诺维奇（Milan N. Stojanovic） 在三子棋游戏中，DNA 计算机展示出强大的计算能力人类玩家哈里与DNA 计算机对弈三子棋，19 盘棋局中，他仅取得一场平局。这是DNA 计算机走进人类生活的第一步，利用它们控制药物释放、剿杀癌细胞的目标已不再遥远。 地球工程学 Geoengineering 给地球撑把遮阳伞 撰文／罗伯特孔齐希（Robert Kunzig） 为了应对日益严重的全球变暖，科学家们提出了种种匪夷所思的疯狂构想，要给地球撑把遮阳伞：向平流层注入二氧化硫、用无人驾驶的海船将海水液滴喷向天空、向太空发射万亿个氮化硅圆盘 物理学 Physics 永动机死灰复燃？ 撰文／J米格尔鲁比（J. Miguel Rub） 永动机不可能实现，我们居住的这个世界也将变得越来越无序，这都是热力学第二定律的断言。然而大自然中，秩序从混乱中自发产生的例子比比皆是若非如此，不仅是我们生存的地球，就连生命本身也无法在混沌中诞生。这种显而易见的矛盾是否宣判了第二定律的死刑？这是否意味着永动机有可能实现？ 技术解剖 Working Knowledge 微波炉如何工作的 撰文／马克菲谢蒂（Mark Fishetti） 前沿扫描 News Scan 癌症疫苗研究重整旗鼓 巧用妙招提倡环保 塑料制冷器 生物袭击防不胜防 测序比赛带来意外惊喜 随机事件威胁物种生存 幸运者生存 / 冰球大脑 / 超大素数现身 燃烧需要更多氧气 / 干细胞对抗中风 清除毒品 / 在黑洞周围造恒星 太空是我家 / 伤势不轻 专栏 Column 生理人生 The Logic of Life 遭人遗忘的生理学者：沈诗章 撰文／潘震泽 另一种鼓声 Beat of a Different Drum 既非物理也非数学 撰文／高涌泉 遗憾人生 The Life With Regrets 诺贝尔奖的第四十一席 撰文／谢蜀生 怀疑论者 Skeptic 阶段论恐慌 撰文／迈克尔舍默（Michael Shermer） 反重力思考 Anti Gravity 脑力活动：饥饿催化剂 撰文／史蒂夫米尔斯基（Steve Mirsky） 专家解答 Ask the Experts 法证学里的触碰 DNA 是什么 疲倦时我们眼睑为何如此沉重 经典回眸 50,100150 Years Ago 行为模式◎飞行热情◎黑暗中的蜡烛 转载原创文章请注明，转载自： 科学松鼠会 本文链接: http://songshuhui.net/archives/5407.html

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直击日全食

eloa 2008-9-11 10:56

撰文 虞骏（本文发表于《环球科学》2008年第9期，有修改） 站在荒凉如月球表面的山脊上，仰望蓝黑色丝绒般的夜空，一轮黑色的太阳宛如一颗黑洞贪婪地吞噬着光亮，又像是魔王睁开的巨眼俯视着失去光明的大地，把整个世界幻化成一场奇异梦境。不过这一切并非虚幻，而是2008年8月1日在新疆阿勒泰市的将军山上，我亲眼目睹的一场天文奇观日全食。 日全食算得上是最震慑人心的天象奇观。中国台湾著名的天文摄影师陈培堃曾对我说，任何人只要经历过一次日全食，都会对大自然心存敬畏，成为日全食最忠诚的追随者。可惜的是，美丽梦幻的日全食是一种非常罕见的天象奇观，如果只生活在一个地方，很可能好几辈子都无缘目睹它的壮美。 罕见奇观 众所周知，在万有引力的牵引下，月球绕着地球旋转，而地球又带着月球共同绕太阳旋转。每当月球运行到地球和太阳之间，把它的阴影投向地球时，便有可能发生日食。不过，虽然月球每个月绕地球旋转一周，但它拖出的阴影也不是每次都能扫过地球表面。如果把地球围绕太阳公转的轨道摊在一张纸上，我们会发现月球围绕地球旋转的轨道无论如何无法摊平在同一张纸上，而是倔强地翘起来。只有当月球经过太阳和地球之间，又恰好位于这张纸上时，日食才会发生这样的机会每年大概有2~5次。 乍看起来，每年出现2~5次的天象似乎算不上罕见，但一个巧合却让日全食成了真正的奇迹。太阳的直径是月球直径的400倍，而地球到太阳的距离也刚好是月球到地球距离的大约400倍（由于日地距离和地月距离的不断变化，这个比值会在362到426之间变化）。因此从地球上看起来，太阳和月亮的大小相差无几这样的情况，哪怕在整个太阳系里，也是独一无二的。可想而知，要看到两个大小几乎相同的物体完全遮挡，必须跟它们严格排成一条直线。 实际情况正是如此。当月球长长的本影（即太阳被完全遮住、完全没有阳光的阴影）跨越近40万千米，投射到地球表面时，直径已经从三千多千米缩水到几百千米。扫过地球表面时，它会留下又窄又长的一条轨迹，我们称之为全食带。只有在全食带内，才能看到太阳被月球完全遮蔽，但它的覆盖区域还不到地球总表面积的1%。如果再扣除占据大部分地表的海洋和无人地带，每次能够看到日全食的地点就会更少。 此外，月球阴影在地面上的移动速度至少为每小时1,700千米，最快甚至超过每小时8,000千米。哪怕你站在全食带的正中央，直径数百千米的本影从头顶上一扫而过的时间，最多也不过几分钟。平均来说，地球上任何一处地点都要等上300年，才有机会看到短短几分钟的日全食。就算是幅员辽阔的中国，整个20世纪也只能见到7次日全食，每次最长持续时间加起来，也仅有短短15分钟。 日食追随者 正是因为日全食如此罕见，每当它在地球上某个角落里发生时，总会有成千上万的日食追随者跋山涉水、漂洋过海，提前聚集在狭长的全食带中，迎接月影从他们头顶掠过的那一刹那，感受黑色太阳带给他们的心灵震撼。不过，能满世界追着日全食跑的人，在中国毕竟是少数，大部分爱好者都和我一样，对发生在国外的日全食只能望而兴叹。 今年8月1日，日全食终于降临中国。由于恰好发生在北京奥运会前，我们都把这次日食戏称为奥运日全食。不过北京可不在全食带内，日全食从我国西北边陲阿勒泰入境，沿着古老的丝绸之路向东，经过哈密、酒泉一带，一直延伸到西安（详见《环球科学》2008年第7期《8月1日 去看日全食》一文）。尽管观测条件较好的地方仍属西北偏远地区，但从上一次1997年漠河日全食算起，已经等待了11年之久的我们，无论如何不会错过这次奇观。 从2008年初开始，我在全国各地的天文爱好者朋友就纷纷制定了他们的日食追随计划。上海天文台的汤海明组织上海50多位爱好者远赴新疆哈密伊吾县苇子峡观测日全食；中国科学院空间中心研究生温靖则报名参加了日全食观测团，前往与苇子峡一山之隔的哈密巴里坤县三塘湖。这两个地点都被国家天文台确定为中国境内的最佳观测点，因此吸引了国内外大批日食追随者。 不少爱好者也选择在最佳观测点外的全食带内开辟第二战区。杭州高级中学的林岚老师率领学生驱车奔赴甘肃马鬃山阻截日全食；中国科学技术大学的博士研究生杨平则带着8人小分队，来到甘肃酒泉金塔县守候月影。我自己却迟迟没有选定观测地点，与其说是犹豫不决，倒不如说是在伺机而动。因为任何计划都存在变数，而日全食观测中的最大变数就是天气变化。 与推算上下五千年日食、误差不超过1秒的天文学相比，天气预报只有预测未来三天内的天气变化时才有准确性可言。提前几个月预定观测地点，到时候就只能听天由命了从这个角度上说，追踪日全食又有一点豪赌人品的意味。随着8月1日的临近，日食当天各地天气趋势也日渐明朗：新疆大部分地区天气晴好，甘肃等地则是阴转晴至于能不能赶在不到2分钟的日全食前转晴，那就只有天知道了。 距离日全食还有三天，我选择转战新疆。到了这个时候，最佳观测点哈密地区早已人满为患，就连常住人口不到一千人的苇子峡乡，都硬生生地挤进了近2万人。提前赶到乌鲁木齐的温靖告诉我，哈密地区已经停止接待散客，就算是他参加的观测团，也必须给每个人办理通行证才能进场。于是，我国西北最北端未被划入最佳观测点的阿勒泰市，成了我追随日全食的唯一选择。 远征西北 7月31日下午，距日全食还有不到30小时，我登上了飞往乌鲁木齐的航班，在那里转机前往阿勒泰。随身携带的行李只有一副三脚架、一个25100双筒望远镜，外加一台数码单反相机目的明确，就是要把日全食记录下来。 抵达阿勒泰市已是午夜时分，边陲小城显得分外宁静，仿佛听得到夜空中星星眨眼的声音。我的朋友们也抵达了各自的目的地，有些人对着漫天星河欢呼雀跃，有些人则望着满天阴云长吁短叹。我们相互发送着祝福短信，希望明天能够晴空万里，对日全食的共同期待让我们彻夜无眠。终于，8月1日的太阳从东方升起，透过宾馆的茶色玻璃将阳光火辣辣地照射在我的脸上。 被太阳唤醒的，还有沉睡中的阿勒泰市。这座小城规模不大，南北方向两条主路就是阿勒泰市的中心地带。老人们聚在休闲广场上晨练，孩子们在路边的树林里嬉戏，上班族依然行色匆匆，正常生活完全没有受到打扰。只有老人放在一边的收音机里播报着日全食的预报，提醒人们月球正以每秒500米左右的速度奔赴舞台中央，将在下午19点整精确地阻隔在阿勒泰与太阳之间。 专为日全食而来的我花了整整一个上午，寻找最适合观测的地点。日全食出现在西侧天空，然而漫步在阿勒泰街头，高大的骆驼岭却横亘在西侧，像一道屏风挡住了西边的视野。要避开它，只有往东。好在阿勒泰东侧也平卧着一条山岭，据说曾有一位将军在这里抛洒热血，因此得名将军山。沿着将军山上的沙石路攀爬而上，阿勒泰逐渐喧闹起来的人声被抛在脚下，取而代之的是半荒漠化地貌和扑面而来的热浪。 举目远眺，骆驼岭已经退到了地平线附近，光秃秃的山脊连绵不绝，在烈日的灼烤下像水中倒影一般不停抖动。那些山岭和脚下的这座将军山一样，似乎整个由沙石堆成，在火辣阳光的斜射下，露出地面的石块投下深黑色阴影，在阳光刺眼的沙石地上形成鲜明对比。如果不是被晒得焦黄却仍然顽强生长着的野草，我真的有一种置身月球的错觉。站在月球上迎接月影的降临，还会有比这里更加梦幻的选择吗？ 日食摄魂 下午16点，我扛着长枪短炮再次登上将军山。双筒望远镜稳稳架在三脚架上，事先备好的太阳滤光膜也套在了物镜前端，目标直指太阳。滤光膜的作用是阻挡掉99.999%的阳光，否则阳光经望远镜聚焦之后，瞬间就能令人双目失明。此时的太阳在望远镜中宛如一个洁白无瑕的玉盘，正值太阳活动极小期的日面上，甚至连平时偶尔能见到的黑子也看不到一颗。一阵阵热风卷着沙尘吹在望远镜上，把多出来而没有固定的滤光膜掀得噼啪作响。我抬头看了看天，深邃的蓝色中透出隐隐黑色，透明得像用水洗过一样，只有骆驼岭背后的远山顶上飘浮着朵朵白云，对已经偏西但依然光芒四射的太阳构不成丝毫威胁。 18点整，预报的日食开始时间刚过，望远镜中日面右下角就缺了一个口子，好戏开演了！我手持相机举在左镜筒后，3分钟按一次快门，记录着日与月的战争。黑色的月球剪影蚕食日面的速度之快，大大超出我的预料。十几分钟后，即便不用望远镜，太阳上的缺口也轻易可见。此时阳光仍然毒辣，察觉不出任何异常。从山上俯瞰阿勒泰，市区里依然车水马龙、人声鼎沸，仿佛周围的荒凉和天上的奇景都与尘世无关。不过在空旷地带的树阴底下，人们已经三三两两聚集起来，冲着太阳指指点点。 月球继续不紧不慢地吞食着太阳，又是十几分钟过去了，望远镜里的太阳已经瘦身成月牙，只是还略显臃肿。山脚下不远处的农家院里，几条狼狗显然察觉到了异常，突然吠叫起来，顿时整个村庄狗叫声此起彼伏连成一片。直到此时我才留意到，一直在噼啪作响的滤光膜不知道什么时候安静了下来风停了，同时消失的还有一直在头顶盘旋的几只雄鹰。伸出双手十指交叠，让阳光透过指缝射在沙石地上，小孔成像原理让一个个弯月般的太阳像出现在双手的阴影之中可惜我腾不出第三只手来操控相机拍下这一奇景。 20分钟后，阳光也失去了热气逼人的威力，就像冬日里初升的太阳透过薄雾照在身上，给我一种暖洋洋的感觉。望远镜中的太阳，从细细的娥眉月缩成一条窄窄的亮边，变化速度越来越快，甚至直接就能察觉到亮边在缩短。手机上预先设定的闹铃猛然响起，距离月亮完全遮挡太阳还剩30秒。我把视线从望远镜上移开，抬起头仰望天空，光亮正在迅速褪去，色彩却愈加饱满，从天蓝过渡为深蓝，再转化为蓝黑，浓郁得可以拧出水来。最后一丝阳光还在苦苦挣扎，耀眼的金星已经迫不及待地从蓝黑色天幕上跳了出来。 在扯掉太阳滤光膜的那一刹那，太阳终于熄灭了。原本应该属于太阳的位置，出现了一个被白色光晕包裹的黑洞，似乎要把世界上仅存的光亮全部吞噬进去。那一瞬间，整个世界都陷入了死寂，强烈的视觉冲击让视力以外的其他感官完全失去了响应。我感到了深深的恐惧，仿佛抢走了阳光就夺走了世界上的所有生机。幸好，耀眼的金星和明亮的水星还在黑太阳的左上方交相辉映，努力为世界带来些许光明。 或许，还有其他星星在深蓝黑色的天幕上闪耀，但我的肌肉已经僵硬，眼球已被锁定，甚至连思维也被冻结，根本想不到环顾左右。不知过了多久，或许很短，但感觉很长，一阵吼声不由自主地从喉咙中响起，我的三魂七魄才重新回到了身上。山脚下的阿勒泰也在此刻响起了震耳欲聋的喊叫声，仿佛所有人都从沉寂中惊醒，用最原始的方式表达内心的激动。这一刻，人类的渺小和大自然的伟大形成了鲜明反差。 没有再浪费任何时间，我一头埋进了望远镜后面。在照片中早已熟悉的日全食景象，第一次生动地呈现在我眼前。黑色的太阳被珍珠色光晕包裹，这是太阳的高层大气日冕，平时隐藏在耀眼阳光中无法看到，只在日全食时才会显现出来。日冕鹅毛般的细腻纹路呈辐射状向外发散，但左右两侧的整体形状明显不同：左侧向外张开成V字，右侧则似一个箭头向前射出。 在黑色日轮的右上方，一条巨大的火舌向外吐出。这是太阳表面剧烈活动的结果：强大而扭曲的磁场重新排布磁力线，释放出庞大的能量，将太阳低层大气色球层上的物质抛射到高空，形状就像太阳上多出来的耳坠，所以被称为日珥。艳丽的粉红色使日珥极为抢眼，向外喷发的姿态又令它极具动感，我甚至感觉到它在向外升腾。不过理智告诉我，如此短暂的时间里，不可能察觉到日珥的任何变化。 一饱眼福之后，我抓起相机凑在望远镜后抢拍，眼睛仍然紧盯着取景器里的日全食影像舍不得转睛。这时我倒羡慕起了传说中三头六臂的哪吒，至少他可以一双眼眼观全景，另一双眼睛盯望远镜，第三双眼睛兼顾相机。可惜时间不会因为任何理由而耽搁片刻，取景器中黑太阳的右下角突然爆出一颗比钻石还要夺目万倍的亮点这是从月球边缘的峡谷中透射过来的第一缕阳光。贝利珠！我情不自禁叫出声来，随之响起的是阿勒泰市的又一次集体欢呼。 亮点迅速增亮扩大，很快就让人无法直视。几秒钟前还在闪耀的水星突然不见了踪影，连金星也很快消失在迅速变亮变浅的蓝色天幕背后。日全食就此落幕，接下来一切就像日食前半程的时间反转，月球从日面的左上方一点点离开，还沉浸在瞬间昼夜更替的奇景中无法自拔的我，对这些变化已经提不起任何兴趣。 悲喜世界 阿勒泰碧空如洗，黑太阳摄人心魄。观测顺利，大家好运！这是我在太阳重新主宰世界之后，给各地的朋友们发出的第一条短信。阿勒泰是月球本影进入我国境内后所过的第一站，因此我比国内大多数日食追随者都要更早亲历日全食：哈密地区的日食追随者比我晚9分钟迎来月影，甘肃等地的朋友们则要晚12~14分钟。很快，各地拦截日全食的朋友们纷纷发来了战报，结果喜忧参半。 守候在甘肃酒泉金塔县的杨平等人几天来一直被阴云笼罩，直到前一天才守得云开见明日。他们充分发挥小分队的灵活机动，包车深入全食带中心寻找观测点，甚至不小心误入军事禁区，被警察押解出禁。不过这些努力换来了不错的回报：在最终选定的观测地点，虽然天空中飘着朵朵筋斗云，但全都识相地绕开太阳，让他们成功目睹了黑太阳吞食天地的奇观，似乎看到了世界末日的画面。 在最佳观测点哈密伊吾县苇子峡早早预订了位置的汤海明，则经历了一次惊心动魄的日食观测。事先一直预报晴天的苇子峡，在日食开始之后云量突然增多，而且直扑太阳而来。距离日全食还剩3分钟时，云层拍马赶到，在太阳附近横冲直撞。在聚集于当地的上万名观测者中引起一片骚动。好在关键时刻，太阳及时摆脱云层，将长达2分钟的日全食完整呈献在众人面前。有惊无险，这是汤海明对这次日全食的第一个评价。 在距离苇子峡不远的巴里坤县三塘湖，运气显然没有站在千里迢迢赶来朝拜日食的温靖这一边。那里的天空中同样飘荡着朵朵白云。在整个日食过程中，云层都还算安分守己，偏偏在太阳即将被月球完全遮住的时候，一块不大不小的云抢先飘了过来。下一秒，天空完全暗了下来日全食如期发生，却躲在了一片云的后面。直到日全食结束，贝利珠闪耀，太阳才从云层后露出半张脸来。日全食最关键的时刻就这样过去了，温靖的语气里透出无比的遗憾。 不过最郁闷的当数困守甘肃马鬃山的杭州远征队。直到日食开始前2个小时，天空都还是一碧如洗，可老天爷在关键时刻耍起了脾气，在西边天空堆起了两大片云，把太阳捂了个严严实实。整个日食过程，太阳只在云缝中露过两次小脸，其余过程都只能在想象中欣赏。7点12分日全食发生，隔着云层只能看到天空迅速变暗，无奈的远征队员们只能以布满乌云的深蓝色天空为背景，与云层后面的黑太阳合影一张，留作纪念。 无论观测成功与否，所有的日食追随者在回顾8月1日的追日经历时，或多或少都会感觉到遗憾。对于如此摄人心魄的天象奇观，短短1分25秒的体验时间显然远远不够。回顾这个短暂的黑夜，我的脑海中除了种种极不真实却又千真万确的异象以外，还留下了太多遗憾。比如，为了拍照放弃了尽情欣赏日全食的良机，却由于心情激动没能拍到一张满意照片；太过执着于望远镜观测，却忘了用肉眼观察月球本影降临大地的宏大场面；日全食时手忙脚乱，弄得满头大汗，完全没有留意到温度有没有发生变化。日全食结束时，我心里想得最多的一句话是，假如一切可以重来 幸运的是，用不着等待太久，我们将迎来另一场观测条件更好的日全食。2009年7月22日，日全食将再次光顾中国，依次经过成都、重庆、武汉、杭州和上海等长江中下游城市，全食持续时间最长可达6分钟。到时候，我肯定会守候在全食带中，迎接黑色太阳的再度出现。一旦错过了这次机会，再想看到中国境内的日全食，就要等到2034年了。 转载原创文章请注明，转载自： 科学松鼠会 本文链接: http://songshuhui.net/archives/1510.html

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《环球科学》（科学美国人中文版）2008年第9期精彩导读

songshuhui 2008-9-4 14:47

Steed 发表于2008-09-1 星期一 11:09 分类: 其他 | | 封面故事 Cover Story 决战淡水危机 撰文 / 彼得罗杰斯（ Peter Rogers ） 别让眼泪成为地球上最后一滴水！这并非危言耸听，根据联合国的数据，今天，地球上每 6 个人中，就有一个人无法获得充足的淡水；到本世纪中叶，地球上 3/4 的人，都将陷入严重缺水的困境。借助现有的科技手段、制定合理的水资源分配方案一场攸关人类生存的决战刚刚开始。 发明前线 Innovations 味觉放大器 撰文／梅琳达温纳（ Melinda Wenner ） 垂涎美味食品，却害怕摄入太多的盐和糖分？改吃健康食品，却因口感太差而难以下咽？科学家新发明的神奇小分子，或许让你的苦恼迎刃而解：它们能放大你的味觉，让食物尝起来更甜、更咸或更鲜，做到美味和健康两全其美。 医学健康 Medicine Health 驱逐偏头痛 撰文／戴维 W 道迪克（ David W. Dodick ） J 杰加格斯（ J. Jay Gargus ） 对于全球 3 亿多偏头痛患者来说，这绝对是一个好消息：利用最新的大脑成像技术，科学家发现，导致偏头痛的根本原因很可能是脑干神经元功能异常。专门针对异常神经元的药物已进入临床试验阶段，驱逐偏头痛的号角正式吹响。 厌食有瘾 撰文／特丽莎古拉（ Trisha Gura ） 厌食症患者为何对饥饿如此执著？科学家研究发现，这是由于大脑的奖赏机制受到破坏，他们不仅对食物漠不关心，也很难体会到生活中的其他乐趣。只有从心理学和生理学双管齐下，才能让厌食症患者告别饥饿。 瘙痒的魔力 撰文／乌维吉勒（ Uwe Gieler ） 伯特伦沃尔特（ Bertram Walter ） 注意：读这篇文章之前，请三思，因为它会让你奇痒难耐。这就是瘙痒的魔力：每个人都有无法克制瘙痒的时候，对别人的痒也感同身受，世界上更是有数亿人正在忍受慢性瘙痒症的折磨。究竟瘙痒是怎样产生的，又怎样影响大脑？ 材料学 Materials 让材料自我清洁 撰文／彼得福布斯（ Peter Forbes ） 无论是池塘里的荷叶，还是非洲沙漠里的甲虫，身上都藏着无限的奥秘。科学家在自然界千奇百怪的现象中获得灵感，开发出各种各样的仿生技术与材料。这些新材料不仅可以给自己除尘保洁，还能为微流体和芯片实验室的设计提供帮助。 环境 Environment 调查手记：远离空气污染的儿童 编译／熊德旺 以一个小城为模板，科学家对照火电厂关闭前后出生儿童的各项指标，力图找到空气污染和人体健康之间的关联。这种利用生物标志来揭示发病过程，最终有效预测和防治疾病的研究，就是新兴的分子流行病学。 天文学 Astronomy 直击日全食 本刊记者 虞骏 黑洞般的太阳悬挂在蓝黑色丝绒般的夜空中，尤如魔王睁开的巨眼俯视着失去光明的大地这就是 2008 年 8 月 1 日 ，本刊记者在新疆阿勒泰市亲眼目睹的日全食。 迎战超级太阳风暴 撰文／斯滕 F 奥登瓦尔德（ Sten F. Odenwald ） 詹姆斯 L 格林（ James L. Green ） 太阳风暴就像来自太空的飓风，会烧毁人造卫星，使电网和无线电通讯陷入瘫痪。在人类技术越来越发达，我们越来越依赖于电网和无线电通讯的现代，一场超级太阳风暴会造成高达几十亿美元的损失。按照太阳活动周期，下一次大的太阳风暴可能会在 5 年内到来，我们必须现在就抓紧时间，做好迎战准备。 物理学 Physics 囚禁离子 实现量子计算 撰文／克里斯托弗 R 门罗（ Christopher R. Monroe ） 戴维 J 瓦恩兰（ David J. Wineland ） 计算机性能日益提高，芯片尺寸却越来越小，或许很快就会达到物理极限每个元件仅由单个原子构成。不过，这绝非计算机发展的尽头，而是新型量子计算机发展的起点。研究人员通过多种方法，用囚禁在电磁阱中的离子制成了计算机的必备元件逻辑门。在通往量子计算机的道路上，根本性的障碍已不复存在。 与科学家同行 Insights 克隆技术的末日 撰文／萨利莱尔曼（ Sally Lehrman ） 1997 年，克隆羊多莉的诞生震惊世界，克隆热潮旋即席卷全球。 10 年后，包括克隆羊之父威尔穆特在内一批顶级科学家却突然决定放弃克隆技术，转攻其他领域。克隆技术末日来临？ 技术解剖 Working Knowledge 家用热泵 撰文／马克菲谢蒂（ Mark Fishetti ） 前沿扫描 News Scan 测谎仪的尴尬 复合动力车：安静也是危险 巧妙提升光电池效率 环保禁令引发健康危机 抑制野火面临困局 超长效驱蚊剂 谁该为癌症治疗埋单 微生物计算机 捕捉恒星爆炸瞬间 人造角膜 重构始祖细胞 飓风喧嚣 专栏 Column 天人集 This View of Life 创作《一九八四》的那一年 撰文／王道还 小有科观 A Personal Pericope 说唱 LHC 撰文／李淼 怀疑论者 Skeptic 小麦草汁与土药方 撰文／迈克尔舍默（ Michael Shermer ） 反重力思考 Anti Gravity 寻找征兆 撰文／史蒂夫米尔斯基（ Steve Mirsky ） 专家解答 Ask the Experts 基因疗法如何治病 面包为何会变硬 经典回眸 50,100150 Years Ago 标签： 天文 , 物理 , 环球科学 , 科学美国人 , 科普杂志

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《环球科学》（科学美国人中文版）2008年第5期精彩导读

songshuhui 2008-9-3 15:23

Steed 发表于2008-05-4 星期日 20:44 分类: 其他 | | 封面故事 外星植物的诡异色彩 撰文　南希 Y 姜（Nancy Y. Kiang） 　　绿色植物这个名词中，隐藏着光合作用的秘密，和地球生物数十亿年的进化选择。在其他星球上，植物也会选择绿色吗？科学家们的答案，会许会让我们大吃一惊：由于恒星的类型不同，生物吸收的光线不同，外星球的植物王国，将不再是绿意盎然，而很可能呈现出红、黄、黑等种种诡异色彩。 光合作用研究简史 热点追踪 博弈兴奋剂： 运动 员的囚徒困境 撰文/迈克尔舍默（Michael Shermer） 　　当兴奋剂席卷体育界，反兴奋剂战争似乎注定无法获胜。运动员们为什么明知后果严重，却前赴后继地铤而走险？或许博弈论会告诉我们答案：对比赛成绩和名利的追求，让所有的竞技运动员身陷囚徒困境，不得不沉溺于兴奋剂，甚至不断推陈出新。只有改变收益矩阵，加大处罚力度，才可能从源头上拒绝兴奋剂。 核武器走私防不胜防 撰文/托马斯B科克伦（Thomas B. Cochran） 马修G麦金齐（Matthew G. McKinzie） 　　本文作者和美国广播公司的新闻摄制组，在两年内，两次将重量可观的贫铀柱偷运进美国，用实验证明，将制造核武器的高浓缩铀走私到美国非常容易。科学家和记者的手段并不高明，为什么美国ZF耗费巨资打造的重重关卡竟形同虚设？ 环境 咸海归来 撰文/菲利普米克林（Philip Micklin） 尼古拉V阿拉丁（Nikolay V. Aladin） 　　咸海的变化，是20 世纪最惨痛的生态灾难之一：无节制地引水灌溉、大规模开垦，让注入它的阿姆河和锡尔河水量锐减。这个曾经的世界第四大湖泊，不得不渐渐干涸，萎缩成三个小小的残留湖。繁荣一时的湖畔城镇衰败凋敝，居民的健康也受到严重威胁。好在，当地ZF的不懈努力，让咸海在新世纪渐渐恢复了生机。 医学健康 断肢再生 撰文/肯穆内奥卡（Ken Muneoka） 韩万钟（Manjong Han） 戴维M 加尔迪耶（David M. Gardiner） 　　蝾螈是自然界最神奇的动物，因为它可以反复长出被切断的四肢。研究蝾螈的肢体再生机制，科学家要创造另一个奇迹：利用现代生物技术，改变伤口处的生理生化过程，在我们受到伤害失去自己的四肢时，能够重新长出新的肢体。 戴建武：所有组织都可能再生 基因决定性格 撰文/图尔汉詹勒 （Turhan Canli） 　　面对同样的困境，不同的人有不同的应对。有的人很快走出低谷，开创新的成功；有的就此一蹶不振，甚至走上绝路。众所周知的解释是：性格决定命运。性格又是由什么决定的呢？科学家们的研究给出了新的答案：在我们的身体内，有诸多特定基因，影响着我们的性格和情绪。 亲吻的秘密 撰文/奇普沃尔特（Chip Walter） 　　亲吻似乎已是人类本能，我们用它来表达喜悦、爱恋。其实，亲吻源自我们祖先的喂食行动，而且它还会向我们的大脑、身体和配偶传递各种有力的信号，帮助配偶判断彼此的基因是否匹配。 材料学 延续摩尔定律的新材料 撰文/安德烈K海姆（Andre K. Geim） 菲利普金（Philip Kim） 石墨烯是最当红的新型材料。这种从石墨中分离出来的碳单质，常温下的导电性超越了目前的所有材料，让科学家们能够验证量子电动力学中最不合常理的预言，观察到只有在黑洞、粒子加速器中才能观察到的现象。它还是纳米级晶体管的最佳原料，使摩尔定律得以延续。 物理 学 用光尺丈量时间 撰文/史蒂文坎迪夫（Steven Cundiff） 叶军（Jun Ye） 约翰霍尔（John Hall，2005年诺贝尔物理学得主） 　　2005年诺贝尔物理学得主亲笔撰文，介绍他们团队研制出的这把神奇光尺。这把光尺能在可见光光谱中标出数十万道等间隔刻度。利用它，科学家能轻松实现对激光频率的精确测量，制造计时更加精准的光钟，发明超高灵敏的化学探测器，提高激光雷达的性能和探测范围，甚至能重新定义秒的长度，精度比现在提高上百倍。 与科学家同行 模拟生命 　　误闯生物学领域的物理学家维金斯，却做到了很多物理学家和生物学家都没能做到的事：在计算机上模拟生命，找出细胞中的致病因素。 技术解剖 新型人体扫描安检装置 撰文/斯图尔特布朗（Stuart Brown） 前沿扫描 湿润的火星有点酸 数字节能 失踪的宇宙线 民间科学家的万物至理 纤维素乙醇潜力巨大 人体运动发电机 重访水星 眼睛的错觉 睡得越多 体重越轻 专栏 怀疑论者 左边危险，右边安全 撰文/迈克尔舍默（Michael Shermer） 反重力思考 拯救香蕉 撰文/史蒂夫米尔斯基（Steve Mirsky） 天人集 运筹帷幄之中 撰文/王道还 论坛 经济学家的皇帝新衣 撰文/罗伯特纳多（Robert Nadeau） 是真是假 你只需要半个大脑吗 撰文/蔡宙（CHARLES Q. CHOI） 专家解答 闪电是由宇宙线引起的吗 听小骨怎样传递和放大声音 经典回眸 隐藏自我◎秘密飞行◎棉花危机 标签： 医学 , 天文 , 物理 , 环球科学 , 生物学 , 科学美国人 , 科普

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环球科学、家庭医药心理援助队成立，志愿者踊跃报名

songshuhui 2008-9-3 11:56

Steed 发表于2008-05-23 星期五 16:40 分类: 公告 | | 2008 年 5 月 20 日 ，由著名科普杂志 Scientific American （《科学美国人》）中文版《环球科学》杂志、著名大众健康科普杂志《家庭医药》志共同组建的环球科学、家庭医药心理援助队开始招募志愿者。 发生于 5 月 12 日 的汶川大地震夺走了 4 万多人的生命、近 20 万人受伤。 到目前为止，重庆市各大医院已经收治来自地震灾区的伤员 2000 余人，而按照计划，这个数字还会增长到 5000 左右。这些从地震中逃生的伤员，不但身体遭受重创，心理也出现了不同程度的创伤，轻则表现为焦虑、惊恐不安，重则出现自闭、思维混乱，甚至拒绝治疗的现象。 收治这些伤员已经让医生的工作超负荷，因此，他们很难对每个伤员和他们的家属进行心理救助，这就需要大量的志愿者参加进来。 《环球科学》是世界著名科普杂志 Scientific American （《科学美国人》）的中文版，关注科学研究进展和它对人类生活造成的影响。《科学美国人》创刊于 1845 年，一直以前沿、权威著称，迄今已有 135 位诺贝尔奖得主为它撰稿。近几年来，《环球科学》一直在关注灾后心理重建的问题，并多次对该领域的前沿研究进行报道，积累了深厚的专业知识，并和全球心理救护专家保持着密切联系。 《家庭医药》是中国发行量最大的大众健康科普杂志之一，独创与医学名家、药学专家联合办刊的方式，一直与全国顶尖医药专家（包括心理学家）保持紧密联系，拥有大批具备心理咨询师资格的作者队伍，并与全国各大医院有着良好的合作关系。 因此，两家杂志社整合优势资源，组织志愿者，并进行相关培训，为伤员提供心理援助，帮助医院更好地治疗患者。 环球科学、家庭医药心理援助队招募志愿者的消息传出，在各界引起了强烈反响。全国各地志愿者纷纷通过电话、邮件、 QQ 等方式报名。截至21日晚上6时，已有 122 名具备心理学基础知识的志愿者加入进来。他们表示，希望借自己的所学，尽可能地帮助伤员。 报名须知： 1、有耐心、有爱心，愿意与患者进行交流 2、有一定的语言组织能力和亲和力，善于与人沟通，有心理学知识者优先 3、志愿工作主要时间为白天 4、西南师范大学心理系会对志愿者进行简单的心理知识培训 报名方式： 请志愿者提供：姓名、性别、年龄、职业、是否有心理援助知识、现居住地、联系方式等资料，通过以下方式报名： 1、电话：63658888-16042 2、QQ群： 62228704 50295402 ; Email： zhiyuanzhe@cpcwi.com 3、登录网站： http://www.sciam.cn http://www.jtyy.com/zyz.htm 标签： 地震 , 心理 , 新闻 , 环球科学

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环球科学、家庭医药心理援助队实施首次心理救援

songshuhui 2008-9-3 11:55

Steed 发表于2008-05-23 星期五 16:45 分类: 专辑 , 地震 , 心理 | | 5 月 21 日，刚刚成立的环球科学、家庭医药心理援助队接到重庆市第三人民医院的紧急求助：该院收治的灾区伤员出现情绪不稳定、抵触治疗的情况，需要立即进行心理辅导。援助队立即行动，组织 35 名专业心理治疗人员，在专家和援助队领队的带领下前往医院。这是环球科学、家庭医药心理援助队成立之后首次行动。 环球科学、家庭医药心理援助队35名志愿者在医院门口集合 目前，该医院收治了 67 名由灾区转移到重庆的伤员，其中大部分都来自受灾严重的四川省北川县。在迅速了解情况并进行分工后，志愿者安静有序地进入病房，开始心理救护。他们真诚的眼神、亲切的交谈和耐心的倾听，让伤员逐渐打开了心扉。大部分伤员开始讲述地震时的情景，和他们在地震中受到的伤痛和损失、对未来的担忧和恐惧。部分伤员没有家人陪护，甚至向志愿者表达了自己对亲人的思念。一位 90 岁的老婆婆，向志愿者谈到自己的脚伤，并述说了揪心的疼痛如何让自己寝食难安。志愿者轻轻地给她按摩小腿时，她流泪了。 本次心理支持的专家领队：西南大学心理学院副教授汤永隆，他在广岛大学获得心理学硕士、博士学会，对灾后心理重建颇有研究。也是重庆赴灾区支援的心理援助队培训专家。 当建立起伤员对志愿者的信任后，很多陪同治疗的家属也开始咨询心理问题。志愿者发现，他们虽然没有受伤，其实也受到了严重的心理创伤。家人的伤情和模糊的未来，让他们面临前所未有的心理压力。志愿者的到来，激发了他们的倾诉欲望，许多人第一次在家人面前展现出脆弱的一面。 《环球科学》编辑贺佳是这支志愿者队伍的领队，向志愿者强调注意事项。每位志愿者都会详细填写环球科学、家庭医药心理援助队设计的表格，作为第一手资料，供专家会诊，排查出心理疾病症状较为严重的病人，由心理治疗专家进行后续治疗。 这里收治的伤员，全部是从地震灾区转移来的，其中大部分来自四川省北川县 这个5岁的小姑娘，地震时正在幼儿园上课，幸及时逃出，但全身各部位都有明显的外伤。一开始，她非常沉默，但在志愿者的耐心帮助下，逐渐恢复了活泼的本性，并开始与志愿者一起玩耍起来。 小朋友建立起对志愿者的信任 志愿者正在对伤员进行心理支持 下午 5 点，救援队的首次心理救援结束。院方坦诚地表示，他们曾担心志愿者大量进入医院，可能会影响正常的治疗工作。但志愿者的专业和配合，让他们既感动又佩服。院方还期望，救援队能根据初次救援了解的情况，对心理障碍较严重的伤员进行下一步心理干预和心理重建。 不只是伤员本人，家属也需要心理支持。 标签： 地震 , 心理 , 新闻 , 环球科学

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