2009年9月7日星期一

科学松鼠会

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纳米风浪

Mon, 07 Sep 2009 15:18:42 +0800

93481252168089543一把普通的直尺,最小的刻度单位是毫米。把1毫米分成1000等份,每一等份是1微米;1微米再分割成1000份,你就得到了1纳米。在神奇的纳米 世界,宏观世界里所观察到物质的力学性质、光学性质和电学性质都发生了变化,而这些变化,使得科学家们可以设计出新一代的蓄能电池,靶定药物,电子元件等 等。大概30年前,"纳米技术"开始兴起。它成了科学圈里的时尚,科学家出门不知道"纳米",都不好意思跟人打招呼。

2003年,在红 火的纳米科学圈第一次出现了异样的声音:环境毒理学家研究认为,大量的纳米尺度物质释放到环境中,可能对环境产生负面影响。如今,Google上已经能找 到"纳米毒理学"的研究报告2380篇,差不多每天就有一篇相关的研究被发表,不可谓不多。所有尺寸小于100纳米的东西,都可以被叫做纳米物质。而一般 动植物细胞的大小是10到100个微米,是纳米材料的1000倍。如果把一个细胞想象成一间400平方米的房子,那纳米材料就跟一只小强差不多大。所以, 纳米物质很容易进入细胞内部。

进入生物体内的纳米物质会破坏细胞。对于遗传物质来说,纳米颗粒可以通过产生氧化胁迫诱使其产生损伤;对 于更大一点的蛋白质分子,纳米物质直接和它结合,改变蛋白质的空间结构。在宏观层次上,科学家发现长期暴露在纳米颗粒下的动物出现了肺部疾病,而生长在含 纳米氧化锌颗粒的溶液环境中的植物,生长显著受到抑制。尽管已经找到众多纳米物质的"犯罪证据",但是我们对于其的"犯罪动机"和"犯罪手段"并不了解。 科学家根据各自的结果,提出了很多假设。这些假设都在逐步验证中,还没有谁的理论,让大家都信服。

当然,也没必要太谈"纳米"色变,目 前纳米材料的毒性,只在高浓度长时间接触下能观察到。目前,完全由纳米材料引起的人类疾病还没有被发现。近期的《欧洲呼吸疾病杂志》上,北京朝阳医院的医 生公布了一则病例。他们发现7名在某印刷厂工作的女工被检出胸膜肉芽肿(Pleural granulomas),其中两名不治身亡。尸检发现,死者的肺 部组织和积水里面含有大量的30纳米左右的颗粒,而这种颗粒和在她们的密闭工作间内发现的纳米颗粒在形态上具有相似性。

纳米颗粒是不是杀人元凶,尚存在巨大争议,论文里给出的证据并不能排除化学物质中毒的可能,而肺部检出的纳米颗粒到底是什么,也并不清楚。如果有更多的证据被给出,最终这个猜想被证实,它将是人类史上第一次纳米物质毒性的"人体试验"。

鉴于纳米物质存在可能的生物毒性,众多科学家建议需要对混有纳米颗粒的化妆品和药物等跟人类皮肤发生亲密接触的物质做安全性检测。事实上,纳米物质早就 天然地存在于我们的生活当中了,不过,只要不长时间接触高浓度的纳米颗粒,对人类的危害就可以被忽略。等到纳米物质真的铺天盖地走进我们的日常用品当中的 时候,我们对其产生的毒害也会有相应的控制办法,因为,科学家已经提前觉察到它的潜在危险,正在进行积极的研究。

文字编辑:拇姬

科学编辑:侯戏

已发表在《新京报-新知周刊》

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跑出豹的速度!

Mon, 07 Sep 2009 13:06:27 +0800

Usain Bolt一年前,乌塞恩•博尔特在北京的奥林匹克运动会上创下百米9.69秒的世界纪录,一位美国教授说,如果他在70米后没有东张西望,足可以冲出9.55秒的惊人成绩。不过,那场较量也因美国选手Tyson Gay的缺席而留下了悬念。如今,在上次表演结束的一周年纪念日,博尔特又在柏林世界田径锦标赛上把自己的记录缩短了0.11秒——非常接近美国教授的大胆预期。人们称他是"一个传奇",跑到90米,他知道一块新金牌已然到手,竟用最后十米的时间检查对手跑到哪里了,然后扭头看成绩牌,结束后还和队友一起裹起国旗,真像北京一幕的重演。

可怜的Tyson Gay屈居第二,他说他很高兴,博尔特的表现让他知道自己也可能跑到9.5秒,可惜这次还没能够……和博尔特并驾齐驱几十米,逼出了对手的新成绩,自己成绩也不坏,要是放在一年零一天前,便是"新的世界纪录"了。

一如以往,运动员每次将人类的潜力再释放出一点,旁观者都忍不住问:人还能跑快多少?

最大手笔的预测是百米6秒。曾经有位记者问生物动力学家Peter Weyand,你说人有一天能在6秒内跑完百米么?专家回答:"猎豹反正可以。""那你说人呢?""这……我们人和猎豹有相似的肌肉……"记者说:"恩,人类百米极限成绩是6秒,我觉得这么预测挺保险的;可是Weyand博士好像不愿意和我一伙儿。"

博尔特啊,既然你有猎豹的肌肉,为什么只跑出人家二分之一的水平?事实上,做出6秒预测的人忽视了许多问题,我们一直嫉妒猎豹的速度,10年前,科学家终于按捺不住,将这位短跑能手大卸八块,尤其对它的腿部肌肉进行了拆卸和分析。他们发现,虽然在极好的情况下,人类快速收缩肌细胞的比例可以达到70%,确实和猎豹相仿,但猎豹的糖原分解速率却至少是人的两倍,它们体内其它掌管能量利用的酶活性,也是人类望尘莫及的。

看过生理差异,再从物理原理的角度来说。速度受到体重和肢体对地面发力的双重限制。虽然博尔特力大无穷,可以在1/10秒的时间内以体重4、5倍的力量击地,然而,男子猎豹短跑选手才不过80斤重,博尔特和它一比俨然成了大胖子!更不要说猎豹可以四足发力——看来,人既然把直立行走标榜成一种荣耀,就要承受这种能力带来的损失。

1355030686_9c2c55cb51利用生物动力学来预测极限速度似乎不定因素不少,数学家们则采取了一种幕后作战的工作方式,他们不用学习人体结构,也不用了解生理学常识,而是待在电脑前,将历史上人类创下的速度记录拟合成分段对数曲线,这条曲线的走势即告诉了他们"极限"的数据,如果随着时间的推进产生了新数据,他们只需将之加入,重新计算,然后,被修正的曲线又会将修正后的极限速度告诉他们。

许多生物学家对此不屑一顾,"一条没有生命的曲线,既没有考虑发展的科技,也没有考虑营养和训练方法的进步,如何能同我们那些精确复杂的分析同日而语?"然而数学家也有自己的辩驳:这条曲线实际上已经将历史上发生的种种变故记录进来,比如,运动员的训练从一周2次变为3次,再加到4次、5次,世界纪录也随之一次次上升再达到极值,再比如"违禁药物"这个概念的诞生,给世界纪录的产生加上了一定的限制……所有这些因素才造就了曲线的形状;而像这样值得考虑的因素太多了,生物学家们根本无法全都考虑进来进行准确推算。事实上,数学家的方法已经在跳远等项目上赢得了人们的信服。

即使如此,人们在阐释曲线时还是得留个心眼儿,毕竟大名鼎鼎的《自然》杂志就在三年前刊登过一篇论文,文中根据拟合曲线预测:由于女子百米成绩进步趋势太显著,因此女子总有一天会跑过男子,这一论断自然在运动员界成了一条笑料……

说到这儿,让人不禁想起Weyand的一句话:"单从'极限'的定义来看,极限速度就是不可知的。"

闹不好很多年后,运动员已经学会四足跑路,那时生物学家即可以把人类同豹子摆在同一条起跑线上进行科学比较;说不定未来的比赛将明确规定:"参赛运动员只能双足着地"呢。

文字编辑:拇姬

已发表于《新京报》

图片出处:

peo pea

aaronjuju79

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有妈妈,不寂寞

Sun, 06 Sep 2009 23:16:34 +0800

mother就在大家高喊寂寞的时候,贾君鹏的妈妈唤醒了这些孤独的潜水的心。就算这开始于一场一小撮人的有组织有预谋的炒作,但不可否认最后的结果是它演变成了一个大规模的群体事件——回帖中97%以上都只是不明真相的普通网民。为什么短短十几个字可以换来几十万上百万甚至更多的关注?因为他们回的不是贴,是寂寞。

寂寞的人喜欢胡思乱想,喜欢追忆似水年华。寂寞的内心总是风平浪静,一块小石子便可激起万千涟漪。"妈妈喊你回家吃饭"总是感觉出自一个熟悉的稚嫩的声音。这个声音就好像一条线,拎起了小时候的那些鸡毛蒜皮的小事。这些事情里少不了两个角色,一个是小伙伴,另一个就是妈妈。现在,你也许已经多年没有跟妈妈谈论过你的朋友们了,有什么事情都是找朋友们去商量。但是,你还记得吗?小时候和小伙伴玩得不开心了,常常都是找妈妈哭诉的。没有一个小孩子不依恋自己妈妈的,但是长大后就有人"娶了媳妇忘了娘"。

孩子对母亲的依恋是一种天性,这种天性不是人类所特有的。 就像小鸭子把刚出蛋壳时看到的第一个人当妈妈一样,小孩子也是"有奶吃的都叫娘"。曾经听到有隔代抚养的小孩子说:"我奶奶就是我妈。" 如果给刚出生的小猴子两个妈妈让它选择,一个是有奶水的冷冰冰的铁丝做成的妈妈,另一个是没有奶水的毛绒绒玩具猴妈妈,小猴子会选择哪个呢?它更喜欢像妈妈的妈妈——只有在喝奶的时候才会去找"铁丝妈妈",其他时候全都依偎着"绒绒妈妈"。比起食物来,它更喜欢妈妈柔软温暖的感觉。不过,小猴子喜欢这种感觉仅仅是因为舒适,但是它不知道妈妈的抚摸对它的成长起着不可替代的作用。科学家发现如果把刚出生的小白鼠和白鼠妈妈骨肉分离,尽管给小白鼠好吃好喝,悉心呵护,但却比其他在妈妈身边长大的小白鼠发育迟缓,抵抗力也更差。有趣的是,如果用毛刷模仿白鼠妈妈,小白鼠也可以发育良好。同样,比其他动物高级许多的人类也是不可以没有母亲的,被剥夺母亲的抚摸的孩子比其他的孩子个子小。如果及时补偿缺失的� �抚,孩子可以用比同龄人更快的速度迅速赶上。但是,身高可以赶上,心理发育的问题能不能弥补就看不出来了。

天下的妈妈不都是一样的,这导致天下的母子关系也不都是一样的。那些对孩子关注更多,对他们的需求能够适当满足的妈妈可以带给孩子更多安全感,这样的小孩子总是把妈妈作为一个可以依靠的港湾,从这里出发去探索周围的世界。每次见到妈妈都会特别高兴。他们不但能够和小伙伴分享自己的玩具,还不会总是因为妈妈叫自己回家吃饭而生气。有的妈妈不能一直及时回应孩子的需要,这样的孩子看见妈妈时,像对陌生人一样不会有什么特别的反应。甚至有些小孩子会因为看见妈妈而生气或者不安,因为他们的妈妈彻底忽视了他们或者表现得根本不像一个母亲。

妈妈是孩子在这个世界上认识的第一个人,所以母子关系也影响了孩子今后与他人尤其是恋人的关系。在我们的眼中,这是怎样的世界,安全的还是无法掌控的?对于那些父母常年不在身边,自己独自留守家乡孩子来说,生活中就缺少了一个可以倚靠的港湾。在外面玩,没有妈妈喊着吃饭;受了委屈没有可靠地倾听者;考了第一没有妈妈及时的表扬。你可以认为这样的孩子早当家,但是这样的孩子不快乐。他们不能去拥抱这个世界,因为很难做到有爱与他人分享,或者他们无法鼓起勇气,因为不自信害怕世界从他们的拥抱中逃跑。妈妈没有给他们一个信任这个世界的理由,人际关系对于他们来说也就很难有安全感。

每个人的第一个依恋对象一般都是妈妈,但是只要心中有爱,任何人都可以扮演好妈妈的角色。从总体来看,单亲家庭的孩子跟爸爸和跟妈妈一起生活并没有特别大的差别。随着年龄的增长,依恋的对象也会发生变化,朋友和恋人更多地代替了妈妈的角色。这时,如果我们的生活中没有人来扮演这个角色,寂寞也就来了。

寂寞早已不再是某一类人的专利,它比任何病毒传染得都快。从自诩为"宅人"到向所有人宣布自己的寂寞,无非就是暗示别人快来喊自己出去玩。这个方法不怎么奏效,于是干脆借妈妈来婉转地表达。在日本,现在很多人把寂寞寄托在玩偶上,大龄青年们买来各种卡通抱枕来做自己的恋爱对象,甚至形影不离,逛街、看电影,就和真人一样。

想到这一幕也许有点悲哀,但也是个启示。偶尔玩玩过家家,让自己暂时逃离现实的压力,回到童年,回到妈妈身边,也许就会忘掉所有的烦恼。当我们孤独地对着冷冰冰的屏幕敲打下自己的寂寞时,总是忘记有一个人在默默地守候着自己。这个人就是妈妈。

科学编辑:蓝枫

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