2009年10月20日星期二

科学松鼠会

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科虫周记(十)

Tue, 20 Oct 2009 13:27:10 +0800

谦虚点,人类啊!乌鸦看蛋

前些日的诺贝尔奖颁奖,大约可以说是人类炫耀顶尖智慧的年度盛会。然而根据《银河系漫游指南》的说法,人其实只是地球上第三智慧的生命,排名还在老鼠和海豚之后。最新的研究结果显示,这个估计没准都有点太乐观了,随时可能受到冲击。譬如剑桥大学动物学家们便发现,哪怕是被我们人类认为脑子很小的乌鸦,都可以理解诸如"支撑"这种基本的物理学概念。这些动物学家给乌鸦设计了一个可供偷窥的洞,然后在洞的另一边展示一些蛋的画面:有放在桌上的蛋,有飘在空中的蛋,如此等等。结果发现,对于那些违背物理学常识的画面,乌鸦们凝视的时间比普通画面长了50%,与6个月大的婴儿表现相同。这意味着……瞧,人类甚至不是唯一一种喜欢偷窥的生物!

同样人类也不是唯一一种能做催眠的生物。英国一只名为 George的小猫近日便在三家催眠机构成功注册,成为一名受到行业认可的催眠师。这三家机构分别是:英国神经-语言程序程式理事会BBNLP、专业催眠治疗师协会PHPA和美国催眠团体UFH。尽管猫主人试图掩盖真相,声称完全是因为三家机构的注册程序中存在的漏洞才导致了小猫 George获得催眠师资格,但据(来自老鼠的?)通常更加可信的小道消息说,当时的实际情况是,三家机构的工作人员受到了小猫 George的催眠,才会糊里糊涂发放了注册证。其实照我看来,如果一定要在"人类蠢得居然会给猫发催眠证"和"猫聪明得足以成为超越人类的催眠师"之间做选择,还是选择后者更好一点吧。

不管怎么说,生活在有着46亿年历史的地球上,人类一定要随时保持谦虚的品德。好在总算有些人类在这一点上做的还算不错。曾任《周日泰晤士报》科学记者的 Christopher Lloyd就认为,人类对地球的影响力最多只能排到第六,前面至少还有乳酸菌(Lactobacillus)、根瘤菌(Rhizobia)、蓝藻(Cyanobacteria)、海藻(Algae),以及排名第一的蚯蚓(Earthworms)。如果再不谦虚一点,弄不好还会被紧随身后的感冒病毒迎头追上。——什么,你问老鼠排第几?哦,他们不在这张表里。因为根据《银河系漫游指南》泄露的消息,整个地球,其实都是老鼠的实验室。

(感谢 竹刀鱼 同学供图)

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2012年我们一起玩完?

Tue, 20 Oct 2009 10:11:45 +0800

(本文已刊载于《时代周报》2009年9月14日)

每隔几年,就会有一个或者一批"狂想家"抛出新的"绝世天劫"论来吓唬我们这些老百姓。最近最为流行的一个把大家一起玩完的时间定在了2012年的冬至——距离现在大约还有3年多的时间。关于这个预言的书已经出了不下100多本,不过说实话没什么新意。

拼凑"预言",有人乐此不疲

1938年奥森·威尔斯在广播节目中导演了火星人"入侵"的《世界大战》。1974年有人出书警告,由于行星都为于太阳一侧,1982年会出现大地震。"新世纪"(New Age)团体几乎已经耗尽了祈祷者的所有眼泪,因为在他们眼中世界末日总是在迫近、迫近……但结果是,什么也没发生。

此外,当有重大天象出现的时候还通常会伴有疯狂的事件。1997年出现的海尔-波普彗星使得39人在某种仪式中自杀身亡,原因是他们相信在彗星的后面隐藏着一艘来袭的外星人飞船。每当新世纪到来的时候,也会造成一波"末日预言"的小高潮。在2000年到来前也不例外。但结果是,什么也没发生。

什么都不会发生。即便地球已经受到了"魅影的威胁",它事先也不会发出警告。不是吗?


[图片说明]:刻有玛雅历法的石碑。

我们经常会把对世界末日的预言归于某个失落的文明或者神秘的天才。其中具有代表性的就是法国"星相学"家诺斯特拉达穆斯(另一种译名是诺查丹马斯)。这为身处16世纪的预言家以四行体诗的形式写下了他的预言集《百诗集》。有人从其中"解读"出了对不少历史事件(例如法国大革命、希特勒崛起等)和重要发明(例如飞机、原子弹等)的预言。诺斯特拉达穆斯的追随者甚多,且他们都对于从《百诗集》中"拼凑"出"预言"乐此不疲。

类似的过程依然在进行,只不过这次《百诗集》被换成了玛雅历。它的追随者认为它具有预言世界末日的能力。

当然,正儿八经的学术界坚持认为根本不存在着这档子事儿。事实上,不同的玛雅历法有着不同的循环周期,其中周期最长的一个在2012年底结束,然后开始下一个循环周期。就像太阳升起、落下、再升起一样,这样一个"守时"的工具不会伴随有什么离奇的事件。


[图片说明]:兴许当初的情况其实是这样的……

好了现在有意思的事情开场了。为了在玛雅历结束的时候找到一些"绝世天劫"的原料,不少人开始了踅摸。第一个撞上枪口的是,每年的6月和12月从地球上看太阳会从银道面前方经过。

一些人声称,太阳会从银河系中心前穿过。但这永远都不会发生,因为地球轨道和银道面之间的相对位置决定了这一点。先抛开这个不谈,骇人的说法是此时位于太阳之外的恒星会向我们释放某种"能量"。事实上地球人已经看到太阳"穿越"银道面N次了。几个月前刚穿过一次,今年年底还会再穿越一次。那为什么今年、去年或者前年什么都没发生而偏偏要等到3年之后呢?

[图片说明]:黄道(绿色)和银道(紫色)的交点根本就不是银心,因此太阳决不会从银河系中心(箭头所指)前穿过。

磁场多次倒转,地球安然无恙

第二个被选中的是"地球磁场减弱翻转"。从现象上来说倒确实是如此。不过,在过去的7,800万年中地球磁场出现了171次倒转,而最近一次磁场倒转大约在78万年前结束。现在的地球磁场还需要花上几千年的时间才能完成这一倒转(如果它会的话)。事实上,对2001年海洋钻探得到的沉积物所记录下的地球磁场活动研究显示,从造就了现在地球磁场的上一次磁极倒转以来地球磁场已经出现了14次减弱和增强的情况。

地球磁场可以被分成两部分,其中最主要的是类似条形磁铁的偶极磁场,另一部分是地壳磁场。地壳磁场形成于熔化的岩石凝固之际,它记录下了当地偶极磁场的指向。随着时间的推移和演化,地壳磁场堆积拼凑到了一起,强度也达到了地球偶极场的10%。可用于罗盘导航的偶极磁场由地核外部液体中的电流所产生。随着电流的变化,它的大小也会增强或者减弱,南北极的位置也会在地球表面发生移动。

[图片说明]:地球磁场可以被分成两部分,其中最主要的是类似条形磁铁的偶极磁场,另一部分是地壳磁场。图中蓝色和黄色表示的是不同极性的磁力线。

在过去的几百年中,科学家制造出了灵敏的仪器来精确地追踪地球磁场。地球主磁场的强度看起来每世纪会减弱大约5%。这意味着,如果以这个速率持续减弱,那么在1,000或者2,000年内地球偶极场的强度会小于不规则的地壳磁场。但是地球偶极场真的会持续减弱吗?我们还不知道,因为我们还不曾以年的精度研究过地球磁极倒转现象。2001年加拿大北极考察报告称磁极运动正在加速。在加拿大西北部地区逗留了将近一个世纪之后,磁极会快速向北极点运动并且在2030年左右抵达北极点附近,之后到22世纪它将位于西伯利亚北部!

由于磁场是重要的缓冲器,保护着地球免受宇宙线和太阳带电粒子的侵袭,因此你可能会认为地球磁场的消失会造成可怕的生态危机。但是地质纪录显示,地球的磁极每50万年左右就会颠倒一次,偶极场强度也会下降到接近地壳磁场的水平。前几次的磁极倒转没有留下任何可以确认的生物学效应,因此对于生物圈而言这并不会带来如我们所预想的那么严重的问题。

有许多种鸟类和鱼类可以感受地磁场的方向并以此来迁徙或者是在黑暗的水域中觅食。当地磁场变化使得它们无法再依靠它辨别方向时,这些物种或者另外一些适应力比较差的就可能会"突然"灭绝。人类还不曾经历过失去偶极场的日子。预计地球磁场消失时不会出现大的问题,最主要原因是78万年前当它最近一次消失时一切都非常平静。没有大规模的生物灭绝,没有大气层的混乱,什么都没有。

真有太阳风暴,加强防范足矣

第三个则是"太阳活动大爆发"。太阳活动指的是太阳黑子、耀斑、日冕物质抛射等现象。而其中对地球最具破坏力的则是太阳活动中对着地球喷射出的大量带电粒子和磁场,被称为太阳风暴。

太阳风暴会造成很多麻烦甚至是灾难。例如1989年3月13日太阳风暴使得加拿大魁北克的600万人在没有电力供应的情况下度过了9个小时。原因是它诱导产生的电流熔毁了变压器使得电网瘫痪。再例如2003年的万圣节前后,全球范围内的通讯受到干扰,海事紧急呼叫系统瘫痪,珠峰探险队通讯中断,全球定位系统的精度降低,穿越高纬度地区的航班不得不启用了备用通讯系统,瑞典有5万人的电力供应中断等等。

太阳活动有着以11年为大致周期的强弱变化。下一个太阳活动极大期大约会出现在2013年。但是由于对太阳本身动力学的了解不足,天文学家目前还无法准确地预言届时的太阳活动情况。由美国国家大气和海洋管理局组织的一个由12个科学家组成的评估小组现在预测,2013年5月的太阳活动极大期将会是自1928年以来最弱的一个。从目前来看持这个观点的人比较多。当然,肯定也会有不同的意见。有科学家根据他们的数值模拟得出结论,下一个太阳峰年的活动会比在这个太阳活动周期结束时增加30%-50%。谁对谁错还需要时间来证明。


[图片说明]:太阳风暴会引发从美丽的极光到灾难性的电网瘫痪等多种现象。

由于人类现代文明对电力的极度依赖,太阳风暴对于电网的破坏是最致命、波及范围也是最大的。目前除了时刻监测太阳活动、提前预警、事先防范之外别无他法。

另外,人类也已经经历过了多次强太阳活动,其中在近现代历史中最强的是1859年的那一次。1859年的太阳风暴要是发生在今天,它可以破坏大面积的电网,10%的人造卫星会失灵,总损失会超过一万亿美元。但由此得出结论太阳风暴会造成全球性的毁灭事件极为牵强,因为还有地球磁场和大气保护着地球。不过太阳风暴的局部破坏力还是应该受到足够的重视。

总之,从天文学的角度来看这些关于2012年大家一起玩完"预言"都是不靠谱的。当然,有人可能还是乐意追随这些预言,那好就让我们到2012年12月见分晓吧。
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