2010年2月27日星期六

科学松鼠会

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一颗潘多拉星种子来到了地球…

Sat, 27 Feb 2010 17:42:36 +0800

 嘿。我是一颗"灵魂之树"的种子,名叫木精灵。我来自4.37光年外的潘多拉星,这是我的地球探险日志。潘多拉星是波吕斐摩斯星的卫星(月亮),波吕斐摩斯星又是半人马座a星A 的气态行星(相当于地球和太阳的关系)。半人马座a是一个双星系统,有A、B两颗恒星。

我历经数年,来到此球,hi你们好。

离我故乡最近的星系是太阳系,太阳系里的地球栖居了很多生命体。如果胚种起源的假说是真的,那潘多拉和地球生命或许还是共同起源。地球的人类向宇宙四方进军,半人马座自然是第一站。几年前我独自钻进他们回程的飞船,以接近光的速度背离我的星,如今终于抵达目的地!将来,寄存在我神经细胞中的这份日志或许将列入潘多拉的历史档案。

我并非玩忽职守,虽然身为一枚种子,但"灵魂之树"并不靠我繁殖,它就像地球的银杏树,雌雄异体,可惜潘多拉星没有雄树,漫天飞的木精灵们都是未受精的种子。因为此,仅有的那棵极为宝贵,倒掉就没有了。

在我们出生的时候,树教给我们不同功能的咒语,比如"飞——",会让我翅膀扇动,整个身体飘起来;在质量更大重� �也更大的地球,我得拼命喊"飞飞飞飞",才能勉强腾空。住在这样的星球上,地球人很悲惨,从几米高的树上摔下去准得没命,幸好因为重力小,这个星球的树也很少有这么高。明天我要正式拥抱流浪的日子。晚安地球人。

————————————-太阳东升西落的分割线————————————–

早上好,第二个地球日的太阳!昨夜光线异常,确切地说,地球之夜没有太阳光也没有荧光,四周灯光一片。

在故乡半人马星座,A星和B星以80年为周期沿椭圆轨道互相绕行,所以它们之间的距离忽远忽近,从更靠近A星的潘多拉星上看,B星就几十年暗几十年明。但即使B星最远的时候,用眼睛看起来也比地球上看月亮要亮好几倍。这样的亮度在白天的确不值 ��提,但一年中足足一半时间,潘多拉星会随着波吕斐摩斯星的轨道运行到A、B两颗恒星之间,那时候B星就好像悬在潘多拉夜晚天空的路灯,将潘多拉照耀成深邃平静的暗蓝色。

在其他时候,潘多拉星的夜晚也不会一团漆黑,大部分动物和植物都闪耀着荧光,这不是为了增添装饰效果而凭空演化出来。地球某个地区进入白昼简单得很,只要转到朝向太阳的方向就好。可潘多拉毕竟是一个月亮,它的一个地区要进入白天,不仅要调转到面朝A星,而且自己所围绕的行星波吕斐摩斯还不能挡在太阳前边,所以,一个月中总有几天是连续黑暗。那些自己能发荧光的动物和植物,就能在漫漫长夜恐吓敌人从而保护自己,也能顺便相互交流不至于寂寞,像地球深海发荧光的生物一样道理。

但我仍怀念潘多拉星的荧光植物们。

地球的夜晚灯火通明,如果潘多拉变成这样,荧光生物们得多伤自尊啊。

考察的第三天。今天我在基地里见到好多地球人。他们的脸黑色、白色和黄色皮肤各不相同,但一张脸总是同样颜色。真是奇怪他们用这一张单调的脸怎么表达感情。潘多拉的纳美人不仅能用脸皮的褶皱反映情绪;脸上还有闪亮的花纹,加上颜色变换,又添了几十种表情:比如说谎会变红,因此没人说谎;眼睛睁大面部皮肤抽紧代表"惊奇",配合金色、紫色、绿色,就添加了兴奋、愤怒和尴尬的成分;花纹暗淡下去剩下零星光点,表示警示。我这颗种子只有白色的色素,因为没有人会攻击我,有时候我也觉得添点其他彩色会更炫,但我使命在身,反而需要我在蓝绿色的背景下凸显出来。

今天终于见� �了地球植物,猜它们什么颜色?推理一下你就会知道:所有恒星从热到冷分别属于O、B、A、F、G、K和M型恒星。体积较大的F型恒星最亮最蓝,但是几十亿年便会把自己的能量用光,等不来复杂生命的诞生;K型和M型恒星体积较小,较红较暗,绕着它们转的星上演化出的植物,得竭力吸收能得到的所有光,一点也不反射出来,看起来就是黑的;太阳和半人马A星都属于G型恒星,二者温度差不多,所以放出大多是可见光。围绕它们旋转的星球上的植物从中吸收高能的蓝光和数量庞大的红光,绿色用起来最不实惠,就统统被反射出来了。所以答案揭晓,地球植物和潘多拉一样,也是绿色。

虽然对光的利用差不多,不过还是不能把两颗星的植物互相移植,潘多拉星表面没有氧气,地球植物上去就不能呼吸了。

也正因为没有氧气,潘多拉星外围自� �没有能阻隔紫外线的臭氧层,紫外线大量射到地表,成了可见光光谱的延伸。因此潘多拉星上的动物的眼睛就演化得比地球上大多数生物更卓越,不仅能看到可见光,还能看到紫外线。真为地球人惋惜,他们看不到紫外光下的半点细节。

我来地球已经第五天,很难想象没有自然的配合,这个星球上的人是如何驾驭自然。信息交流得是多么大的障碍。在潘多拉星,不管纳美人、飞禽、走兽还是植物,基本上都长着彼此匹配的"通用插头",可以互相任意下载信息。"灵魂之树"里更是上传了从古到今,天南海北的故事,记载了潘多拉星全部的历史和信息,之后的人也都可以去上传和下载。

地球上甚至每个人都不知道别人脑子里想着什么,于是只得发明出"文字"和"印刷品",把大部分的东西忘在脑后,再把剩下大部藏在心里,剩下一� �点能说的大书特书,然后"慷慨"地给同伴和后代传阅。

第六天。待的时间越久,我就越不懂这个星球。人类不可一世,还不断用艳丽的大片来炫耀所谓的道德;到了晚上,群魔出动,这些不会发光的生物为了掩饰自己对黑暗的惧怕,把所有角落都照亮,却让我比黑暗还感到恐慌。我怀念起纳美人用发光的植物叶子卷成灯来照明,那光线多么恬静。

我无法形容自己的震惊!早上,我在一刹那间突然感到自己竟回到了潘多拉星,无数兄弟姐妹飘在蓝莹莹的空中,我几乎要高兴地唱起祝福的咒语。可光线刹那暗淡,一切灰飞烟灭,在他们的背后伫立着巨大的摄像机和一个头发像白纸一样的导演,骂骂咧咧地指指点点,说要刻意设计缺陷,提醒人们他们看到的只是虚构景象。

"搞个两对前腿一顺拐的六足猛兽吧。但又不让它们的腿像昆 ��那么张开,只能六足打架。潘多拉星那么小的重力,又不用考六条腿来支撑身体。"

"再弄个违背物理原理的大山在天上飘,反正宫崎骏那小子已经画过了,大家见怪不怪。"

大骗局!我为了浪迹天涯,离弃了同伴和家园,离弃了我自己,我甚至离弃了自己赖以生存的那则虚构故事。难道是念毁灭咒语的时候了?那句咒语至少还是真的吧……

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几多时光,雕刻地球(4)

Sat, 27 Feb 2010 12:19:30 +0800

但是汤姆生的悲剧和Ussher一样仅仅是时代使然——没等到放射性发现吗?似乎并非如此,他还有别的错误。

有一个叫做John Perry的工程师,曾经当过汤姆生的助手,对他崇拜有加;但是他注意到汤姆生给出的物理模型的一个问题。汤姆生的模型完全是基于热传导得出,可地球底下有岩浆,而岩浆是会对流的。汤姆生只算传导不算对流,远远低估了地球内部的导热性,自然也低估了地球的年龄。具体对流占了多大比例,很难计算;但是Perry 利用近似模型估算出,地球年龄起码有20亿年以上——终于逼近了我们所熟悉的这个数字。

John Perry(1850-1920),爱尔兰工程师,我觉得他有一点像年轻的爱因斯坦……好吧可能只是因为发型和胡子……

John Perry(1850-1920),爱尔兰工程师,我觉得他有一点像年轻的爱因斯坦……好吧可能只是因为发型和胡子……

这个结论肯定会让地质学家们欢欣不已,但是却让Perry本人颇为不安:当时开尔文勋爵地位实在太高,而且他也非常尊敬自己的前任老师。犹豫再三之后,他终于在1895年把自己的计算交给开尔文请求指点,结果被对方直接驳了回来:开尔文打死不相信地球内部有大量的岩浆,他根据潮汐作用推算,认为地壳底下岩浆只有薄薄一层,而地幔外圈最起码1500公里全都是固体。Perry苦口婆心企图说服开尔文,虽然这些东西在潮汐力的尺度上好像是固体,但在巨大的压力下和漫长的时间里完全可以产生规模可观的对流,未果;最后一怒之下把文章提交给了《自然》杂志并发表出来。(我们现在认识到,地幔的外圈叫做"软流层",确实存在着� �度巨大的对流。)这是在放射性发现前一年,而人们意识到放射性能够产热还要再等上八年。

可惜随之而来的争论结果却不太乐观。科学争论不一定总是比平常的争论更"科学",有时候也会落入文字游戏当中,而这一场很不幸似乎就是如此——且与开尔文本人的崇高地位不无干系。类似的事情在牛顿莱布尼茨关于微积分的论争当中也发生过……没办法,科学家也是人啊。当然开尔文本人是不会做这些掉价的事情的,但是他的某些支持者却不那么慎重,逐渐变得一片混乱。最后的结果是,可怜的文科生马克·吐温同学在1903年无奈地评论道:"鉴于开尔文勋爵是当今健在的科学界最高权威,我想我们不得不赞同他的观点。"这都是科学掺了杂质而科普又做得不好的下场啊……

而本该欢欣鼓舞的地质学界却出人意料地沉默——其实也算不� �太意料之外,因为当时物理学和地质学的隔阂相当严重。地质学家一般对数学物理不怎么感兴趣,认为那么简单的模型根本解释不了复杂的地质现象,而物理学家则觉得没有数学物理的加盟,地质学不过是"集邮科学"。(现在我们认为,地质学家们错了,模型还 是很有意义的——当然前提是正确的模型。)因此对于汤姆生当初的计算,地质学界虽然很不爽,但是都暗地觉得物理学家是外行人插手内行事,"跟他们讲不明白 ";至于Perry的论文更是如听天书。因此在地质学界,这场争论并没有引起什么反响。

假如Perry的理论当时被学界接受的话,不但地质学家和演化生物学家可以睡个好觉,后来的放射性测年数据会更快被人们接纳,人们对地球的认识也很可能提前几十年。三十年后魏格纳的大陆漂移学说之所以不被主流承认,重要的原因是学界认为地球是固态的,没有漂移机制;岩浆对流学说则完全可以解决机制问题。那样的话,魏格纳在格陵兰科考不幸殉职之前就能完善他的理论,板块构造学说就会提前四十年建立起来,地质学和古生物学就会在那时迎来伟大革新……然而事实是,John Perry连同他的理论最后悲剧地被人们遗忘了,而占据主导地位的仍然是各路人马给出的几千万年这个"共识",还有固态地球的假说。

其实像这样科学整体水平不够,八仙过海各自落汤的情况,也绝非第一例。但是让今天的我们看来困惑不已的是,怎么五花八门的算法和稀奇古怪的错误,最后汇集到一起居然都差不多在几千万年的数量级上?几个人在相近的时间内独立提出一套理论,这样的佳话已经不算稀奇,可是犯错误难道也传染么?我们不由得怀疑,预先知道别人的结果,对于估算的变量选取产生了有意无意的影响。大家在估算时很可能脑子里想着"正确"的答案,结果不由自主地就向它靠拢了。还是那句话,科学家毕竟也是人,也会犯理性和非理性的错误;唯一保证科学前进的,是整个科学界永远不会固守一个观点不放,而是不断发� �、不断修正。这是科学和我们熟悉的很多其他知识体系的根本差异。

几多时光,雕刻地球(1)

几多时光,雕刻地球(2)

几多时光,雕刻地球(3)

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