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楼主: langyanjun

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 楼主| 发表于 2018-9-26 08:26:10 | 显示全部楼层
                                                        激光压力的应用
    激光与物质相互作用产生的压力,有多种应用:可以改进金属表面的性能,提高其硬度、耐磨性、抗疲劳性和抗腐蚀性;可以使材料改变形状,开发了一种高技术的新型加工技术;还可以实现激光惯性约束聚变。
    激光冲击金属物成型不是利用机械冲击力,也不是热力学的力,而是激光与物质相互作用诱发的冲击波所产生的力,属于冷冲击加工。它在本质上主要体现为激光诱发的冲击波的力学效应,而不是激光辐射的热效应。
    板材的激光冲击成形是一种高效、柔性好的塑形成形先进制造技术,其成形技术、工艺以及装置的开发与应用,必将是板材行业一场具有重要意义的技术革命。
用好这门技术需要合理选择激光参数和工艺参数,激光参数主要有激光功率密度、激光能量空间分布模式等,工艺参数朱啊哟有吸收层材料和其厚度、约束材料和其厚度等。
    激光还可用于约束核聚变反应,用激光点火核燃料燃烧,这是2003年美国劳伦斯-利弗莫尔国家实验室取得的重大突破,它引发的核聚变,比以往的方法能释放更多的核能量,科学家期待在2020年实现基于激光约束聚变概念的示范电厂,并在随后的10年左右商业化。
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 楼主| 发表于 2018-9-26 15:00:15 | 显示全部楼层
                                                    神秘的超越数e和π
    数学是最抽象最顶级的科学,是科学世界里的瑰宝,它的运算和变换规则是万事万物运动变化和演化的规则,它简练而优美的表达形式就是万事万物或优雅沉稳或剧烈变幻莫测的展现形式。一切科学事业,都依傍于数学;数学里有一些神秘的数或神秘的图形,其中之一是超越数e和π。
    e和π都是无理数,是超越数,确切的说,它们不叫数,应该是一个多维空间的数,或者干脆就是一个无穷维度的数,因为两者都可以表达为无穷级数的和。这两个“数”都是不能满足任何整系数代数方程的实数,因为这些代数方程所表达的是我们世界即四维时空的物理现象,不是高维度世界的东西,在高维世界里解方程,得到的解必然含有e和π等超越数。
    傅里叶变换告诉我们,再不规则的函数,都可以转化为简单规则的三角函数和(有条件)。e和π都是超越数,尾数没有穷尽,也毫无规律可言,但是,
    π=4×()=4×(),n∈ [0,∞)
    e==,n∈[0,∞)
    而且,e和π的级数表达还有多种。
    而e的定义,除了前面的无穷级数,还有如下的3种:
e=(1+)n
=1,e为唯一的数x使得该式成立
=1,e为唯一的数使得该式成立
没事的时候,玩味下面的等式有益又有趣:
    ==()2
      
再看下面关于π的其他表达式:
π2/6=1/12+1/22+1/32+---+1/n2+---
π2/8=1/12+1/32+1/52+---1/n2+---  n为奇数
π4/90=1/14+1/24+1/34+---1/n4+---
π4/96=1/14+1/34+1/54+---1/n4+---   n为奇数
    这些看起来如此严整又优美的关系式,不单单是形式上的,它们注定是跟客观世界里的事物相关联的,是现实存在事物的反映,有人猜测π4是微观世界里的同位旋空间。
π6/945=1/16+1/26+1/36+---+1/n6+---
π6/960=1/16+1/36+1/56+---1/n6+---  n为奇数
π8/9450=1/18+1/28+1/38+---1/n8+---
π10/93555=1/110+1/310+1/510+---+1/n10+---
以上都是π的偶次幂表达式,为什么没用π的奇次幂表达式?没用奇次幂表达式是因为客观的微观世界里根本没有π的奇次幂这个事物。
我们知道。如果将e和π,与虚数i联系起来,就会出现更加神奇的东西——这些东西,绝非不存在的事物,而是人们尚未认识其物理即客观实在性的事物。
ii=?   等于无穷多个实数值
1π=?   等于无穷多个复数值
1i=?      等于无穷多个实数值
指数函数ex有一个神奇的特质,即其导数与其自身相等,其他任何函数都不具有这样的特性:d/dx(ex)=ex,它是反映大自然本来面目的“自然律”,当x为复数时,它成了描述自然的万能公式。
n!=()n
π4+π5=e6
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 楼主| 发表于 2018-10-10 16:15:53 | 显示全部楼层
                                            有机电子学
    我上学时所学的电子学,都是无机的,如导电的金属、由半导体硅制成的电子元件;近来读书学习、接受点新事物,知道了除了无机电子学,新近发展起来的有机电子学,已经得到了很广泛的实际引用,不免感慨:确实应该活到老学到老,不然虽身处现时代,思想观念和知识还只停留在之前的好几个世纪里,不能算是现代人。
    有机电子学,就是用有机物作为“导电”材料的电子学,即以有机分子和高分子材料为基础的电子器件及相关问题,尤其是高分子化合物半导体材料,在其导电性方面的研究使得三位剑桥科学家获得2000年诺贝尔化学奖。现在,一些高性能显示器就是用这种有机材料制作的,由于有机材料所具有的良好的机械柔顺性,显示器可以弯曲、折叠,不像传统的显示器(如家用电视显示器)那样硬邦邦的,怕碰怕弯折,而且,有机材料显示器可以提供更宽视角、更薄更轻便,还可以降低成本。
    由这种有机材料制成的发光器件,已经得到广泛的应用:LED灯和OLED灯,成为照明领域的一场革命。LED是有机电致发光二极管,即light emitting diode的简称;而OLED是有薄膜机电致发光,它能发射出不同波长和不同色调的光。现在的市场上销售的和家庭中使用的灯泡,绝大多数都是这种灯泡。
    太阳能发电,用上这种有机电子器件,则大大减轻其重量、方便拆装和运送;有机电子器件,可以是液态的,如可溶性的半导体“墨,水”,喷墨印刷术,也是它的应用。
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 楼主| 发表于 2018-10-25 14:04:18 | 显示全部楼层
                                    看看美国如何看待数学科学
    手头有一本《2025年的数学科学》,是美国科学院国家研究理事会编著的,刘小平、李泽霞译,科学教育出版社出版。看看美国是如何看待数学科学的,下面的文字主要是书中的摘抄。
    “2025年数学科学委员会”发现,数学的学科范围正在不断扩大。随着其观点和思想跨越多个分支领域,数学科学的边界变得模糊,并且数学学科变得越来越统一。数学与其他研究领域之间的界限也在逐渐消失。自然科学、社会科学、生命科学、计算机科学和工程领域的许多研究人员在自己的领域和数学科学领域都很在行,越来越多的研究领域与数学科学之间的联系越来越密切。
    现在,数学科学的扩展远远超出了机构的界限,现在学术研究部门、资助部门、专业协会,以及主要的期刊都支持数学科学的核心领域。它们构成了一个丰富而复杂的生态系统,具有某个领域专业背景的人在另一个领域做出贡献,一个领域的问题可能被研究人员意外的用另一个领域的思想来解决。数学科学的研究人员带来了特殊的想法和技能,补充了其他专业背景研究人员所不具备的复杂数学思维。数学与科学、工程、医学和商业等其他领域之间的联系更加紧密,需要跨领域的思想交流,这使得拥有一个强大的数学界比以往任何时候都更重要。
    最近一篇对英国数学科学的评论写道:“对社会健康发展和繁荣的主要贡献来自于数学科学界的见解、成果和算法,涵盖最纯粹的数学、公数学在其他领域的应用中受启发得来的数学理论、实践性很强的应用、各种形式的统计以及运筹学研究中的理论和实践的结合。”
    “2025年数学科学委员会”的成员和数学们认为,像其他许多审视数学科学的人一样,将数学科学作为一个统一的整体进行思考非常关键。“核心”数学和“应用”数学之间的区别越来越模糊,今天很难找到一个与应用不相关的数学领域。
    总体上,数学科学共享具有共性的经验和思维过程,将一个分支领域的观点和思想应用于另一个分支领域已经有很长的历史。
    数学科学的应用在不断扩展的一个显著特点是其所用到的各种类型的数学思想也在同步扩展。太多的数学家仍不知道他们从事的研究领域的作用在不断扩大,这将阻碍数学科学界广泛培养学生和吸引更多学生。
    《2024年的数学科学》分析到了2025年将会影响数学科学发展的因素,前瞻性的思考了数学科学发展趋势。具体内容如下:数学科学研究的生命力,主要考虑数学科学研究的统一性和连贯性,最近去的的突破性进展,前沿进展的速度和新趋势;数学科学研究和数学教育对科学和工程、工业和科技、创新和经济竞争力、国家安全和国家利益等产生影响。
    数学通常包括核心数学与应用数学、统计学、运筹学和理论计算机科学。
    数学不只研究数字,数学还处理几何图形、逻辑模式、网络、随机性和不完整数据预测等。数学科学几乎渗透到日常生活的各个方面,数学术语也越来越多的出现在各种场合,如“指数”、“算法”等。
    数学科学中大多数人不知道的四大事实:数学家具有不同的职业生涯和工作风格;数学科学总是在不断创新;美国非常擅长数学科学;数学家在其职业生涯中不断改变研究方向。
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 楼主| 发表于 2018-10-25 16:12:26 | 显示全部楼层
                                                数学科学的生命力—数学科学典型研究进展
    下面的文字主要摘抄自美国科学院国家研究理事会编著的《2025年的数学科学》,本文选择数学科学中典型的研究进展例子,借以说明数学的发展现状。
三维空间拓扑。“空间”是数学科学、物理科学和工程学的核心概念。直观的,人们可以想象拓扑学空间由橡胶或乳脂糖之类的物质构成,而几何学空间由钢构成。虽然我们不能直接用可视化表示高维空间,但高维空间是数学研究的对象,与我们可以直接看到的低维空间一样存在,并且已经证明高维空间的扩展非常有用。早在100多年前,庞加莱就开始了高维空间抽象和理论研究,到2002年,格里戈里.佩雷尔曼成功的证明了庞加莱猜想。虽然空间拓扑是最抽象、最理论的数学,却具有实际意义。因为空间概念在科学和工程中无处不在。佩雷尔曼从他研究的演化方程中理解了奇异点如何随时间推移而发展。
不确定性量化。当今在科学、工程和社会的许多领域,要利用数学模型表示复杂的过程。数学建模和计算机科学是这类过程数值模拟的发展基础,但确保数值模拟能准确表示真实过程还要解决许多问题。首先,数学模型的许多因素是未知的,其次,数值模拟输入的初始条件往往是不完美的。为解决这些问题,出现了“不确定性量化”的新领域。它可以实现通过计算机模拟解决真正复杂过程的精确建模和预测的梦想。它需要利用概率、测度论、泛函分析、微分方程、图形和网络理论、逼近论、遍历理论、随机过程、时间序列、经典推理、贝叶斯分析、重要性抽样、非参数技术、稀有和极端事件分析、多元分析等各种数学和统计学研究。不确定性量化研究本质上是跨学科研究。
数学科学与社会网络。在许多场合,在线社交网络的出现正在改变人们的行为,它允许较大群体进行分散互动,并且不受地理位置的限制。最近几年,社会网络的结构和复杂性迅速增长。同时,在线社交网络以前所未有的规模和分辨率收集社会数据,使在过去只能通过深入挖掘才能实现的社会网络得以呈现。网络数学分析是将数学科学应用到工程的成功案例之一,另一个例子是大量关于随机图模型方面的工作。建立传播和网络过程的数学模型也是一个重要方向。
蛋白质折叠问题。了解蛋白质的形状是理解其生物学功能的重要步骤。诺贝尔奖获得者、生物学家斯蒂安.安芬森证明,未折叠的蛋白质可以自发重新折叠到原来的生物活性构象。这一论断产生了著名的蛋白质折叠猜想,即蛋白质氨基酸的一维序列决定了蛋白质的三维结构。2005年,蛋白质折叠问题被《科学》杂志列为125个尚未解决的重大科学难题之一。解决蛋白质折叠问题的影响将是巨大的,将直接、深刻的影响到我们对生命的理解:这些携带了几乎每一项活细胞功能的基本单元,如何在基本的物理层面发挥自己的作用。所有有关蛋白质运动——折叠、构象变化和演化的分子机制都可以被揭示,并可以对实际的细胞进行实际的建模。这种进步将对新型蛋白质设计和合理的药物设计产生重大影响,可能会彻底革新整个制药行业。例如,不需要太多的实验就可以在电脑上准确的设计药物,改善特定蛋白质功能的遗传工程可能成为现实。
朗兰兹纲领的基本引理。朗兰兹纲领由基础数学中一些列影响深远的猜想构成,通过系统解决,能够解决数论的最根本问题,基本引理是朗兰兹纲领的一个组成部分,由罗伯特.朗兰兹在1979年提出,它是看起来不起眼的组合恒等式。基本引理是关于对称性的命题,由称为代数群的对象所定义。引理搜索范围的有些思想和建立在其基础上的朗兰兹纲领,可以从费马大定理证明的事实中得到,费马大定理花了300多年到了1993年才解决,仅当n=2时才成立。2009年,吴宝珠证明了朗兰兹纲领自守形式中的基本引理,他因此获得2010年的菲尔兹奖。
等差数列中的素数。素数指只能被1和自身整除的整数,素数在数论中以后很重要的地位。最近素数在计算机科学中有惊人的应用,特别是在密码学中的应用。欧几里得的工作中有一项证明,它证明存在无穷多个素数。一个古老的难题是,是否有无穷多个差值为2的素数对——它仍然没有得到解决;另一个古老的问题由拉格朗日和Waring在1770年提出,是关于等差数列中的素数,这个问题进展甚微,直到本.格林和陶哲轩的证明出现。该研究成果建立了素数与两个无关的数学领域——谐波分析和遍历理论之间令人惊讶的联系。
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 楼主| 发表于 2018-10-26 17:04:26 | 显示全部楼层
                                     数学科学的生命力—数学科学典型研究进展(续)
    下面的文字主要摘抄自美国科学院国家研究理事会编著的《2025年的数学科学》,本文选择数学科学中典型的研究进展例子,借以说明数学的发展现状。
分层建模。分层建模是一组用于两个相关方面的技术:估计总体分布的特征,如均值和方差;通过结合不同来源的信息预测总体中的个体特征。它早在40年前就已经提出,随着它的计算容易实现,在过去10年中分层建模才成为统计学和其他科学的核心。例子:气候和环境研究要基于不同来源的数据对温度和降水等气候变量进行推导;计算生物学家使用分层建模方法分析微阵列数据,研究不同物种的基因组序列模式;贝叶斯网络,其在人工智能中已经成为重要的机器学习工具;公共卫生研究人员、人口普查的科学家和地理学家使用分层建模进行空间分析,如各区域的疾病地图和小范围内的人口估计。
算法和复杂性。许多工程都依赖于能够解决问题的算法,这些需要解决的工程问题通常具有深刻而有趣的数学结构。近年来,人们使用算法解决工程问题的能力显著提高,人们不仅可以有效的使用算法解决工程问题,而且知道哪些工程问题可以用算法解决。如航空运输和快递运送、投资的收益信息、信息编码和加密等。
反问题:可见与不可见。反问题是那些通过外部观测,理解系统内部结构的问题。系统本身是隐藏的,是一个无法直接探测的黑盒子。典型的反问题需要确定偏微分方程的系数,给出有关方程的一些信息。1980年,卡尔德伦在数学著作中提出椭圆方程反边界问题,也被称为电阻抗断层成像,它被应用于多个领域,包括地球物理勘探和医疗成像,最近几年,医学成像采用了多波方法。对卡尔德伦问题的研究为无法通过电磁波、声波和其他类型的波检测到物体的问题带来了新的认识。超材料(还未在自然界发现的材料)的进展,使得我们利用变换光学从理论上证明了微波频率隐形的计划是可以实现的。最近几年,人们通过努力,使超材料能够对包括可见光在内的更广泛的频率隐形。
几何学与理论物理的相互影响。19世纪中期,几何学与理论物理学属于同一个领域。19世纪80年代希尔伯特出于数学目的提出的空间,到了20世纪20年代后期,希尔伯特空间和作用于这些空间的算子,都由量子力学和广义相对论的公式模型得到阐明。同样的情形一个较新的例子是杨-米尔斯理论,同样的物理学家努力发展数学框架,用以处理他们正在研究的物理观点。目前数学和物理学之间的相互影响方式不同于以往,一些物理学理论的数学背景并不存在且尚未被提出,在过去的20-25年,这些全新的数学命题、猜测和物理学问题,一直是推动几何学和拓扑学结构发展的动力。复杂的数学在解释许多物理学定律方面必不可少。粒子物理学的标准模型公式,涉及“规范理论”或纤维丛,它们都具有非常丰富的拓扑结构。陈省身-西蒙斯理论、指数理论和K-理论描述了这些拓扑结构,这些结构也用于凝聚态物理学,表征物质的拓扑相,为量子计算提供途径。而弦理论与数学也有密切关系,弦理论的研究跨物理学和数学两个领域。规范场-引力场对偶,引力理论存在于双曲空间中。双曲几何学和黑洞研究的许多进展,可以用来描述某些粒子系统的强相互作用。规范场-引力场对偶的很多例子都涉及超对称性等其他结构。在这种情况下,几何服从特殊的限制,由此产生 卡拉比-丘形密切相关的佐佐木-爱因斯坦空间。过去10年的新进展是发现了N=4的超杨-米尔斯场的可积性。该四维理论场是最对称的量子场论。
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 楼主| 发表于 2018-10-29 09:40:35 | 显示全部楼层
                              数学科学的生命力-数学科学典型研究进展(再续)
    虽然本文摘抄的是美国《2025年的数学科学》中典型研究的进展情况,显然它们是世界最前沿的数学科学进展,恐怕多数人(包括我自己在内)根本没有真切理解它的知识背景,但理工科的毕业生还是能读懂一点的。更重要的是,无论是教育者还是做其他工作的人,可以从这些进展中了解自己的专业和工作跟社会生活或其他科学领域的关联,而这种关联显然是客观的、真实的、密切的,只是多数人意识不到或没有如此的敏感。比如做教育的人,读过苏霍姆林斯基的人应该不少,他论述学校教育各个领域——譬如德智体美劳等诸多方面的联系,读了它的人(至少我有这样的感触)会有深切的触动,如果真的理解它,那么还会如现实这样“片追”吗?即便注重了“智育”方面,也肯定不会此等的漠视相联系相互促进的诸多方面。多数人对事物的“知”,不过是道听途说而已,实际行动体现出来的,才是真正的“知”。
    所以,不止是了解到数学的最前沿进展跟其他领域的密切联系而惊奇,由此它拓展了人是视界,从而较全面较客观的认知自己的知识领域和工作,也能更真切的触及到人的精神领域的各个方面。
统计推断的新前沿。我们生活在统计推断的新时代,目前的技术催生了高维数据集。高维是指我们推断的问题涉及的参数数目与处理的观测数据(样本数据)大致相同,或比观测数据大得多的情况。统计学界已经做出了开创性的工作,如Benjamini和Hochberg的虚假发现率(FDR),提出了一种新的多重比较范式,不仅对统计科学产生了巨大影响,而且对医学及其他领域也产生了重要影响。根据高维数据进行准确估计是不可能的,除非假设是稀疏结构。一般情况下,标准统计学检验和应用于选定参数的置信区间是完全错误的。在海量数据时代,迫切需要提供正确推理的统计学方法。
经济学与商业:机构设计理论。机构设计是一门具有悠久历史的学科。例如,设计规则建立激励措施从而获得期望的结果。
数学科学与医学。数学科学在很多方面都对医学做出了巨大贡献,包括:医疗成像算法、与药物发现相关的计算方法、肿瘤生长和血管生成模型、健康信息学、比较效力研究、流行病建模和指导不确定条件下的决策分析等。计算医学面临的重大挑战之一是,如何根据一些列随时间变化的测量数据来构建个性化的心脏生物学、力学和电活动模型。它们可以用于诊断或手术规则,从而为患者带来更好的恢复效果。应对这一挑战,需要应用数学解决两项任务:首先,从随时间变化的三维计算机断层扫描(CT)或核磁共振成像(MRI)的患者图像序列中,利用数学获知心脏运动的情况;其次,将通过数学工具提取心脏运动情况作为观测数据,促进反问题的求解。反问题是指,根据外部成像观察到的运动,推断心脏模型生物机电属性的参数。
压缩传感。压缩传感的目的是解决核磁共振成像(MRI)的重大问题,该理论虽然几年的发展史,但其算法已经在美国的几家医院以不同的形式得到了使用。研究压缩传感不只能快速获得核磁共振成像图像,还能揭示获取各种信息的协议。这一研究解决了当代科学的一大悖论。按常理:需要保持信号的完整性,以便决定哪些部位应保留或测量,哪些部分可以被忽略或丢弃,虽然这是直观的感受,但并不正确。大量数学理论表明,压缩采集协议将成为现实。压缩传感理论是过去10年数学科学中最适用的理论之一,也是非常复杂的数学理论之一。该理论利用了概率论、组合数学、几何学、谐波分析和优化等技术,为近似理论的基本问题带来了新认识:恢复原始信号需要多少测量?如何从最少的测量中恢复原始信号?是否有从压缩测量中获取信息的有效算法?压缩传感理论的发展依靠各领域科学家和工程师,包括核心数学家、应用数学家、统计学家、计算机科学家、电路设计师、光学工程师、放射性科学家等。
——“数学结构”是一种智力结构,是满足一系列数学推理的显式规则的集合。例如“群”,群由一个 集合和一个运算组成,集合的任意两个元素组合(相乘)得到两个元素的积,成为集合的另一个元素。
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 楼主| 发表于 2018-10-29 16:17:29 | 显示全部楼层
                                            数学科学发展的两大动力:计算和大数据
    数学几乎和所有的科学及应用都有交叉。数学科学旨在通过对抽象结构进行形式化的符号推理和计算来认识世界。一方面,数学科学发掘和理解抽象结构之间的深层关系;另一方面,通过对抽象 结构建模、基于抽象结构进行推理或利用它们作为计算框架捕捉世界的某些特征,然后再重新回到对世界的预测,这通常是一个反复的过程;还有一个方面,数学科学使用抽象推理和结构基于数据对世界进行推理。
    计算和大数据的结合,促进了数学科学作用的巨大扩展:①今天的科学、工程和技术领域都拥有广泛的计算能力,从而会依赖于数学模型的模拟;②数据量的爆炸性增长,达到了只能通过数学和统计学方法处理的量级。因此,计算和大数据两个领域已经成为数学研究扩大其在产业界影响力的主要驱动力。
    在讨论计算和大数据这两个主要驱动力之前,首先要指出,大量数学科学研究仍由数学内部动力驱动,即由研究人员的好奇心驱动,以解决数学自身发展问题。我们很难预测未来几十年数学分支领域和统计学领域能为创新做出最大的贡献。事实上,所有数学和统计学的领域对创新都很重要,但可能需要很长时间才能显现,而且数学和其他学科本质上的联系很可能会令人惊讶。
计算。
随着科学、工程、政府和企业越来越多的依赖于复杂的计算模拟,而计算模型本质上是数学的,因此应当加强这些部门与数学科学之间的联系。将成熟的数学模型应用于有趣的现象,如物理学和工程等应用领域,研究人员能够利用近几十年来在计算和数据采集方面的巨大进步,研究复杂的现象,进行更精确的分析。扩大的计算与数据资源导致科学领域“数学化”的一个典型例子是:基因组学出现之后,生物学变得更加量化,更加依赖于数学和统计学建模。在过去10-15年,大量的生物学数据,一直是新统计学研究的重要驱动力。基因组学和蛋白组学的研究以充满挑战的方式强烈依赖于数学科学,同时,随着基因组学和蛋白组学的信息成为研究基础,疾病、进化、农业和其他主题的研究也会随之成为定量研究。社会科学也在不同程度上应用 数学科学的工具,特别是统计数据、数据分析和模拟。对医疗卫生领域找那个与数据相关的决策,数学科学的贡献越来越大。
大数据。
    数据的爆炸式增长对数学科学提出了更高的要求。大数据时代到来的标志是:在2012年3月白宫科学技术政策办公室大数据研究和发展计划的开幕式上,指出:“数据本身不能创造价值。真正重要的是我们能够从数据中获得新见解,从数据中认识关系,通过数据进行准确的预测。我们的能力,就是从数据中获得知识,并采取行动。”在大数据背景下,出现了许多基本方法的问题。一些问题源自基本问题的延伸:为中、小数据量数据集开发的技术,无法用于现在的海量数据集;一些源自数据流问题:随着分析的进行,数据集会发生变化。典型问题,如如何提高数据的信噪比,如何快速检测新的、不同的状态等。一个新算法在增强分辨率方面可能与新仪器一样强大。在浩如烟海的数据中获取想要的知识,这依赖于搜索算法。我们需要继续研发新的机器学习技术以满足这一要求。对于大数据,通常要简化数据,寻找其底层结构。数据降维是较普遍的做法。降维是指利用部分数据的组合,来体现整体数据集的基本特征。我们可以使用线性代数和统计学知识,以及实分析和概率论中深层次的结论来进行不同方式的 降维,以用在不同的环境,但降维方法仍有改进的空间。
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 楼主| 发表于 2018-10-29 17:03:42 | 显示全部楼层
                                         美国的“数学圈”
    每个国家都有自己培养人才和发挥人才能力的方式和通道,美国自诩善于培养数学人才和使用数学人才(至少,美国人写的《2025年的数学科学》有此等表述),“数学圈”就是他们的“创新”(之所以加上引号,是因为它是从东欧引进美国的)之一。
    这是应用于美国中学的数学人才培养模式。
    从东欧引入的数学圈概念,已经在美国找到发展的沃土。数学圈国家协会现在共有位于31个州的97个活跃圈,其中大多数都以大学为基础,由大学教授牵头。正如东欧的情况,数学圈已经成为专业数学家直接接触预科学生的有效方法之一。在数学圈中,学生学习到学校以外的数学课程。他们发现了自己无法解决的难题,那些高中具有数学才能的学生想要 解决的正是这类问题。天才学生不会接触高中课程中的问题,这对他们的挑战就像三连棋游戏,太简单。
    Stankova博士当时是伯克利大学数学科学研究所的博士后(现在奥克兰米尔斯学院任教),她在1998年创立了伯克利数学圈,目的是希望借鉴她在保加利亚作为小学生的经验。在保加利亚和整个东欧,许多小学和中学都有数学圈。正如就有足球天赋的学生可能在校足球队踢球,具有数学才华的学生都去参加了数学圈。这并不意味着学校的常规数学课程不够或不充分,它只是为有些学生提供了解更多知识的机会。
    美国与东欧不同。美国很少有中学教师有知识、信心、动力启动数学圈,并维持数学圈。美国与保加利亚不同,保加利亚的学校教师通过数学圈充实他们的工作。随着时间的推移,美国成立了基于大学的数学圈,让孩子们参加会议,并找到让他们聚会的房间。目前,伯克利数学圈拥有200多名学生,每周二晚上可以自由使用加州大学伯克利分校数学系的研究室。
    2006年,美国数学研究所开始组织数学教师圈,特别是专为中学教师组织。学生为什么都对此感兴趣呢?主办方希望通过让 教师接触开放式学习,鼓励他们把自己看作数学家,这对数千名学生产生影响。目前,美国数学研究所列出了位于19个州的30个教师圈。
    尽管数学圈有非常好的开端,但还无法看出数学圈是否会成为美国教育体系中正式的一部分,或仍只是一个依赖于志愿者激情和无酬劳动的缺乏经费的辅助部分。数学圈已经为一些聪明的美国年轻人提供了宝贵的服务。如果教师圈打下基础,或者如果有足够多的教师与学生一起参加数学圈,它们可以以更广泛的方式改变的学校,提高数学能力和激发学习数学的兴趣。
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 楼主| 发表于 2019-2-14 16:53:47 | 显示全部楼层
                                      流浪地球与宇宙进化
    昨晚,我们一家人在恒大影城看了电影《流浪地球》,这部科幻片受到国人的追捧热议,似乎脱离了人们的想象,据称外国的一些文化研究机构由此开始着手关注中国文化的变化。这部由想象力支撑的影片,故事含有一定的科学性:太阳,终究会老化而衰亡的,地球居民尤其是拥有了科技和文明的人类,如何在这种大的变故中自存发展?故事给出的答案是,人类“驾驭地球”逃离太阳系,选择一个新的星系定居,而在逃离的过程中被木星吸引,差一点被它俘获(自然,如果地球被它俘获就像地球奔向太阳被太阳俘获一样,整个地球将不复存在),具有自我牺牲精神的人类个体此时表现出了英雄主义的情节——导航地球方向的宇航员,驾驶载有燃料的伴航设备冲向正吸纳着地球大气的木星,点燃了木星,木星爆炸的冲击波推动地球摆脱了木星引力,重返预定轨道。
    该片受到国人追捧,或许正是我们文化转向的标志:国人的精神世界,开阔起来也丰富起来了。
    今天,美国人埃里克.简森写的《宇宙进化史》,我读完了。这部书大抵诞生于上个世纪末,跟刘慈欣科幻小说《流浪地球》发表于两千年的时间点差不多。这部书从宇宙大爆炸开始,一直描述到现在我们的现实生活,尽管里面诸多的叙述都不免有假设的意味,但它是基于人类现在对整个宇宙诞生、演化直至诞生生命,又由低等的生命演化到人类这种具有自我意识和具有认知世界趣味的高等生物,而现代社会则是文化的进化的阶段,文化进化不同于此前的粒子时代星系时代恒星时代行星时代和化学物质时代,那时的进化完全取决于物理规律和化学定律,虽然人本身也是由那时的、并且此时也正由物理规律和化学定律所支配,譬如组成我们身体的物质显然是由食物中来,而食物分解重新组成我们身体的,则是由业已组成我们身体的细胞的细微结构和组成来筛选,由电磁力和化学键所决定吸纳哪些氨基酸和碱基重建我们的细胞和身体组织,这些由基因所决定的行为,其实本身也是自然定律如物理的电磁力、化学键起作用的。但,文化的进化则完全取决于人的意识和意志,是完全由人所掌控的,如社会组织及其运行方式,人的个体行为和群体行为等等,都属于文化,属于人们自身可掌控的。
    读《宇宙进化史》,就跟此前我读《宇宙的结构》一样,都是获得一种整体的对世界的看法,用这个世界观来观察自身,观察身边的事物,观察人们的思想和行为,都会有一种高远和辽阔的视域。读它,真好。
    而今天,是农历新年的第十天,也是新的一年的春天的第十天,整个2008年冬天没有一点儿雨雪,今天的雪花却纷纷扬扬潇潇洒洒——一整天的纷纷扬扬潇潇洒洒!
    好惬意。
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 楼主| 发表于 2019-2-15 15:41:10 | 显示全部楼层
                                                  宇宙进化简史
    在宇宙大爆炸的最早期,射线主宰着物质,那时强烈的射线是至高无上的统治者,物质都以四处分散的基本粒子的形式存在,这些粒子被淹没在由刺眼射线组成的海洋中。大量的放射使得宇宙成为一个明亮的火球,在这个火球当中,没有粒子、恒星以及任何其他具有规则结构的物质。
    随着宇宙不断扩张,它的温度和密度都自然的下降着。由射线转化而成的物质开始渐渐的聚合形成原子,最后变成一团团的原子群。宇宙诞生几千个世纪之后,物质开始结合,这是一场极为重要的变化。随着具有规则结构的物质渐渐占据主导地位,宇宙也完成了它历史上的第一次重大过渡。这场变革意义深远,是宇宙进化图图景不可或缺的一部分。
    物质时代开始之后,物质便开始主宰着射线。此时,即便射线依旧存在,物质也控制着宇宙中的大部分事件。从此以后,物质便一直控制着射线,依此成功的形成了星系、恒星、行星和生命。这些无数的结构进化的方式,它们是如何在由不断变化的环境中所发生的偶然波动引起的,都不是什么神秘莫测的问题,因为,人类已经差不多了解了这些过程。
    没有什么能够停下时间的脚步,时间在140亿年前的那场大爆炸中产生,而宇宙不断扩张则是时间的主要特征,它决定了万物的秩序、塑造了万物的形状、赋予了自然复杂性,最起码对于那些正处于宇宙中的某处,正不断的朝着无规律状态发展着的系统来说是这样。从已有的数据来看,一段内容丰富的自然历史正在渐渐的揭开面纱。
    在宇宙中所有已知的物质当中,生命体是最为激动人心的物质形式,尤其是那些聚成团体,共享发达科技的生命体。这并不是人类中心说的观点,而时间的箭头也并没有对准人类。拥有科技的生命与低等生命以及遍布在宇宙中的其他物质都有很大的不同,这不仅仅是因为我们可以控制物质和射线,更重要的是,我们可以改变进化本身。
    只要时间足够长,即便进化本身也会发生变化。
    我们可以肯定,恒星进化依旧在宇宙各处恒星的内核中进行着,而化学变化则依旧在偏远的,诸如星系云或遥远月球之类的地方进行着。生物进化仍然发生在地球生物身上,也许还发生在某颗遥远行星上的生物中间。而文明进化,则发生在人类世界的各个角落,也可能发生在远离地球的某个世界中。但是,对拥有科技智慧的生物来说,进化本身也在经历着深刻的变化。
    之前,生命的进化是受基因和环境(包括物理、生物和文化环境)控制的,但是现在,我们人类本身已经能够在相当大的程度上改变这两个因素。我们正损害着地球上的物质,挥霍着地球上的能源,为自己挖好了安逸的陷阱。同时,我们也正试着操控生命本身,试图改变人类的基因组成。物理学家们发动起了自然界的一切力量,生物学家们则实验着各种基因图谱,而医学家则通过药物改变着人类的行为------事实上,我们正在强行改变万物变化的方式。
    有感知力及科技的生物在地球上,或许在任何地方出现,都预示着一个全新时代的到来——这便是生命时代。有了科技的帮助,生命体便可以控制物质,这种控制的力量完全可以匹敌那场发生在一百多亿年前的,由射线到物质的转型。如今,只要是在有智慧生命存在的地方,物质便没有了控制力。可以肯定的说,在现代生活所提供的优越条件下,人类已经将物质牢牢的掌握在了手中,并取得了选择光明未来的机会,当然,这种未来也有可能充满着自我毁灭、退化以及死亡。
    从物质时代到生命时代的过渡并不是瞬间完成的,这场变化是一场剧烈的、非革命性的进化过程。就好像早期宇宙中,物质功课射线需要亿万年的时间一样,生命要超越物质也需要花费很长的时间。事实上,生命也许并不能完全的主宰物质,一是因为人类文明并未能控制星际范畴上的物质资源,二是因为任何科技文明的生命都是短暂的。
    虽然成熟的生命时期可能永远也不会到来,但是有一件事情是我们可以肯定的:我们这一代生活在地球上的人类,包括其他任何形式的宇宙科技生命,都已经开始渐渐成为宇宙未来进化中有意义的一分子。由物质主宰转变为生命主宰——这种过渡具有重大的天文学意义,事实上,它是宇宙进化史上第二次大变革的开端。同时,它也是宇宙进化史上的一次典型事件,正是因为这场事件的发生,生命体在宇宙的进化过程中才拥有了一席之地,或者说发挥了自己的作用。因此,我们有生存下去的使命和道德责任,当我们是宇宙中的唯一智慧生命时尤其如此。
    如果认为我们自己是宇宙进化的最终产品,是宇宙进化的顶峰,那未免有些自负、虚荣和虚伪。无论人类具有多少控制力,宇宙间的变化不会因为我们的出现而停止,自宇宙诞生的那刻起,变化和进化就一直伴随着时间流逝。在我们作为文明延续下去的每一天里,变化都将一如既往地存在。要么改变,要么死亡——这是任何物质延续下去的首要法则,生命也不例外。同时,生命还是宇宙进化故事中的一个必备特征以及重要信息。
    未来是个复杂的问题,预测人类文明的未来要比预测宇宙的未来困难得多,也愚蠢得多。我们对宇宙未来的了解居然比我们对自身的了解更多,这听起来似乎有些荒唐,但是人类的行为占据文明的很大比例,而在整个宇宙中,它所占的比例接近于零,同时,宇宙的运转遵守物理定律,而文明的规则却由人类自己决定。
宇宙的命运只与一个因素相关——它的能量(或质量)密度,而人类的命运似乎也与一个因素密切相关,但这一因素叫“人性”。
人类能不能及时的采取集体行动来确保文明的延续,用进化主义的语言来说就是,人类能不能被自然选中,继续生存下去呢?宇宙选择规律进入文化层面,这个规则便是:只有那些能够及时形成行星社会或全球道德的科技文明才能够延续,做不到这一点的文明则将毁灭。
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 楼主| 发表于 2019-2-15 17:26:42 | 显示全部楼层
                                    生命的诞生及进化与现代分类
    生命诞生于亿万年前严酷的无氧环境中,或许那种尚称不上单细胞的小东西算不上生命,它只是对周围环境有了稍不同于以往的反应,如现实中的物质譬如运动的小球对周围其他物质和环境的反应,这种类似单细胞的小东西没有内核,但已有简单有机物质。据称,现代科学模拟宇宙之初的无氧环境用点击等方式刺激氨、氢、水汽、二氧化碳、甲烷等气体或气体和水的混合物,就能生成类似单细胞生物的小东西,它能对外部环境做出反应并吸纳其他的有机物质来壮大自己。这是所有生命的祖先。
    再过亿万年,这种能对外部环境做出反应的类似单细胞生物,有了自己的内核——现在称之为细胞核,它是其他类似生命进入单细胞后的共生所自然形成的,核心处的物质跟细胞核外的物质进行互利的交换。又过了亿万年,单细胞的生命聚合在一起更加互惠互利,更容易应对外界环境,从而更利于自保和生存繁衍,并且多细胞的聚合使得有的细胞内的物质或处于不同位置的细胞应对外界刺激更加敏感,于是形成神经系统和其他组织和器官。于是,更加复杂的生命出现了。
    然而,这样的进化并非直线型的,有些进化走进了死胡同,比如现在依然存在的海绵体生物,它虽然是多细胞生物,但多个细胞之间的联系是松散的,各个细胞“各自为政”,它们虽然适应了环境,能应对环境的变化,但它的这种进化对每个细胞而言是封闭的,而不是开放的,开放的系统需要吸纳新的物质组成自身。所以,海绵体生物依旧只能是低等生命,不会继续进化,而类似的其他物种,如水中的鱼等只在一个方面进化,它们只能适应一种环境,同样人类的近亲灵长类动物如黑猩猩等,其开放也只朝向某个方向,于是也只能适应某种环境,不能继续进化如人类。
    细胞核内物质起主要作用的是DNA,这种遗传物质通过RNA跟核外的细胞质物质沟通信息,也通过它进行物质交换。类似单细胞的原始生命,它越开放、越能吸纳新物质和信息,就越有可能进化成高级生命形态(当然,不可避免的也有因此而进化到死胡同以至于灭绝的)。据称,人体细胞内的线粒体——那些处于细胞内部很深的地方却又在功能和形态上很奇怪,就是原始细胞内进入了细菌,而这类细菌的进入对细胞而言是共生的,于是就“定居”下来且也变成了能够复制和遗传的物质了。
    生命,确实非常神秘。前几日,我从电视一个节目上看到,人们普遍认为人的母乳中富含婴儿所需的物质,且易于消化和吸收,但科学家却发现母乳中有一种婴儿不能消化和吸收的物质——不是难以消化难以吸收,而是根本不能消化、不能吸收。那么,母乳中存在这种物质,是偶然的“不适宜”导致的吗?后来,人们发现,那类婴儿无法消化和吸收的物质,能在肠道内被一种益生菌所需:婴儿出生时,肠道内没有人体所必须的益生菌,而在母乳中,就为此做了准备。
    大自然的造化,真是神奇!人体内的细胞有百万亿个,但属于人的细胞却不到一半,过半数的细胞都是跟人共生的益生菌!人要健康,一刻也离不开它们,它们寄居在人体的内脏器官里,帮助这些器官实现其功能和作用,如双歧杆菌等。这是我们的祖先的开放包容和物质进化共同形成的结果。
以往,我们的生物教科书上将生命的分类分为微生物、植物、动物等,现在生物学的进展可以更科学的将生命分为三个主要的范围了,它们是:细菌、太古微生物和真核体。前两种属于原核细胞,后面的那种属于真核细胞,包含了所有动物。
    将生命系统跟非生命系统区分开来不像人们想象的那么显而易见,事实上任何生命系统的特征在非生命系统中都存在,所以才有物质的进化、恒星的进化、行星的进化等,虽然,显然恒星是没有生命的,但它们跟所有的生命一样具有生老病死的特征,山川湖泊等也跟生命体一样具有生老病死的特征,它们与生命体一样都跟外部环境进行着物质、能量、信息的交流。
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 楼主| 发表于 2019-2-18 16:28:30 | 显示全部楼层
                           自然选择与进化
    自然选择是所有生物进化的中心,但“选择”并没有能够刻意去选择的已知媒介,它不是一个积极的力量,或者说它不是进化的发起者,它只是一个被动的帮助清除那些不适者的修剪工具。一个更适合的术语应该是“非随机的消除”,因为它较恰当的描述了不利环境的几何体是造成一个团体中某些成员被删除的原因。
    选择的方面很多都可以在大自然中看到——在较简单的身体变化和在某些最复杂系统的文化进化中,选择的过程存在于所有的宇宙进化中,所起作用的区域远远不止生物学领域。可以确信的是,选择的功能在生命系统中比在非生命系统中要更加活跃。
    选择和能量流一起作用于所有开放系统之内和之外,通常为有序生产提供成型的步骤。简言之,所有有序系统都因为它们能够控制能量来源——过多的能量就是破坏者,过少的能量又是不足的。有的时候,当能量流越过的某道门临界的门槛,就值得系统超越了平衡。
    大自然中有大量的选择过程作用于非生命系统的例子,但是,它们的方式通常都会比生命系统中的方式简单,并且似乎还是在能量存在的情况下进行的。在生命起源的物质化学时代,沐浴在能量中的生命起源以前的分子在粘稠的大海中被“选中”变成生命的模板。氨基酸分子的某些键获得了优势,而其他的被排斥了,暗示了通往生命的化学进化步骤生成了比它们前任分子更加稳定的新热动力状态;熵一直在它们的水世界中增加。
    晶体的形成也能证明选择——称之为物理选择——的某个方面,帮助非生命物质获得有序化,方式比生物学选择要简单得多。要形成冰晶体,水分子必须相互碰撞,因此它们能够粘连而不会排斥。最初的分子碰撞完全是随机的,但是一旦发生了,分子移动就会一种众所周知的电磁力所控制,电磁力会让分子移动到表面的有利位置,这个位置正好有利于冰晶体结构的形成,它就会被“选中”停留在那,而且会成为晶体的部分;否则,它就会被驱逐出去。它的到来是随机的,但是结果不是随机的。
    恒星也是能够说明“选择”的案例。例如,我们的太阳,在大约50亿年的时间里将变成红巨星,它的温度梯度也在增加,还有化学成分也是由核心向表面排列。但是,正如在“恒星时代”所描述的,太阳永远不会将碳聚变成更重的元素,永远不会变得更复杂而超越一颗古老的红巨星,也不会变成超新星。简言之,太阳永远不会被选中来做进一步的进化,因为它的能量流不能达到变得更复杂所需的临界值。
    选择确实能在无生命的非生物系统中其作用,即使没有在有生命的生物学系统中的作用那么有力。物理和化学选择遵守被透彻理解的物理学统计定律,而生物学(达尔文主义的)选择是更加丰富和更加多方面的,恰当的描绘了基因的相互转化和大量的信息储存。即使如此,所有的这些选择机制,包括今天世界上不断加速的文化选择,都以基本相同的方式帮助我们建立秩序和复杂性:它们都将随机的发动者和决定性的反应在能量的存在下互相混合了,自然界中所有结构的开始都是相互统一的。倘若我们以足够宽广的概念来思考,所有的自然科学实际上都是统一的。
    ——以上这些观点,采自美国人埃里克.简森写的《宇宙进化史》,对同一件事,会有不同的甚至完全相反的看法和观点,我手头还有一本美国人萨缪尔写的书《爱因斯坦的圣经》,里面通俗的描述宇宙以及生命的演化史。萨缪尔就对进化持不同的观点:物种的生死明灭完全是随机的,自然让它生就生让它死就死,而选择和进化则是次要的。不过,萨缪尔教授擅长向非学术界人士解释现实世界,他的著述还可能另外解读。
    说到进化,我们人类经济同样是进化的产物。它们是社会组织结构用来寻找操控环境来获得更多资源、更高效率和更大产量的工具。经济、生物以及进化交叉学科的出现,突出的强调了能量流动的概念(包括原材料),因为能量的流动需要像天文物理学以及生物学这样的交叉学科。所有有序的结构都生存在边缘,从不稳定的巨大的行星到挣扎的生命,再到处于危险之中的经济结构,这就是所有自然的、生物的、文化的系统作为有活力的稳定结构作用的方式——作为新奇和创造性的源泉,可以使它们利用机会在时间和复杂性的范围之内得以发展。随机性和确定性,也就再一次成为现实的经济体,虽然在细节上很难把握但是却可以继续保持活力、保持弹性和继续进化的原因。机会和需要也再一次融合在一起,就像它们曾经做过的那样引导了从大爆炸到人类的产生。
    地球现在正处于一种脆弱的平衡之中,我们的星球保护了一些危险的有活力的和没有活力的系统,它们之间进行巨大的能量流动,构筑了一个复杂的全球能量流动系统。所有的这些系统——无论是完全自然的还是人造物——需要遵循热力学的基本规则。知觉,包括社会规划和技术进步引领着我们进入未来的行动,必须有一个进化的视角,因为只有有了这样一个广阔的视角,我们人类才能生存得更久。
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发表于 2019-3-15 08:52:30 | 显示全部楼层
好,大家好,好好好好好好

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好  发表于 2019-3-29 09:07
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 楼主| 发表于 2019-4-1 13:58:47 | 显示全部楼层
诗意的原子(1)
肺并不只是氧气进入血液的唯一通道,你还有很小一部分“呼吸”是通过眼睛完成的。这些氧气粒子极为重要,位于眼球透明的表面的细胞能够直接从大气中吸收它们,用于补偿眼球血管载氧量的不足,你的皮肤表面的很多细胞也在做着同样的事情。P.生命之火—氧18
你皮肤的温度与食物中各种分子间化学键的断裂紧密相关,尽管燃烧与呼吸的基本公式如此接近,但二者的作用过程却有着明显的差异。P.23
当你吸入空气时,氧气不会像从蜡烛里那样捕获碳原子,因为在细胞内部这个相对温和的环境下,氧气转而去专一捕获氢原子。想想你有多幸运,细胞呼吸产生能量的速度很慢,释放的速度足以保持你的体温而又不会把你灼伤。P.24
细胞中的酶以及线粒体的核将食物的分子粉碎,形成一堆由大量电子、氢离子以及二氧化碳构成的大杂烩。线粒体核周围是一层软膜,其中嵌有一系列蛋白质,电子便由它们吸收,有一些还会在电子通过时发生抽动、弯曲或者翻滚。正是由于这些分子机器的运转,化学能得以储存,并为肌肉和代谢提供动力。有时候,这个过程也会帮助身体产生热量。P.26
最后,每一个完成能量转移的电子都完成了最后一跃,从而为后续赶来的电子腾出空间。利用这些跳跃的电子,氧气从粉碎后的食物分子中栓住了氢离子。在这个食物与空气参与的转变过程中,进食与呼吸这两个过程得到的不同成分完成重组,并产生水分子,也就是人体中代谢生成的水分---你静脉中有1/10的液体是通过这种方式生成的。因此空气与水的关联比炼金术们想象的还要紧密,因为它们可以互相展现对方原子的重组。这,便是你呼吸的原因---你每一次吸气,空气都成为你身体的一部分。P.27
大气组分中的微小变化可以证明很多问题,比如人类、植物及浮游生物对地球的影响。森林被称为“地球之肺”,这个比喻在某些方面并不恰当,因为肺不会制造氧气而是消耗氧气的器官---你所呼吸的氧气中只有一半来源于陆生植物,剩下的那部分是由海洋总的藻类以及蓝藻(蓝细菌)贡献的---氧气浓度的年度上升波动恰恰伴随着CO2的循环式下降,这些数据共同打开了一扇神奇的窗户,揭示了地球同植物间原子级关联---直至今日,大气混匀的程度和速度还是超出科学家的想象。P.28
植物也和你一样拥有线粒体,它们生产的氧气大多被自己消耗了。无论森林还是海洋所生产的氧气,其实都是泄漏物,而且大部分在逸出后很快就被锈蚀、腐烂和燃烧等过程消耗了。如果死去的植物动物和微生物不是在腐烂或燃烧之前就被土壤和海洋沉积物掩埋,那么大气中的氧气含量最终会降到接近于零的水平,所有人都会窒息。P.31
在一个充满生命的星球上,任何一个分子的消亡都是不可避免的,在历史的长河中也是无关紧要的。根据理论推测,按目前全球氧气的生产速率,大约需要几百万年就可以将海洋里的每一个水分子分解一遍,而自4亿年前陆生植物进化出森林以来,它们的光合作用相当于将所有的地表水分解了60遍。从地质学角度看,你所使用的大多数水和氧气都是比较年轻的,它们的年龄普遍自由几个世纪或数千年,而非数万年。P.35
当超巨星逐渐衰老并死亡时,新形成的氧原子就像花粉一样,从这朵明亮的火焰之花上飘落,飘散到了太空中。对夜空的观察好比是在游览一座花园,组成生命的各种元素在花园中逐渐成熟,而你的身体就是恒星花园收获的果实组成的复合体。纵观整个历史,人们常会说太阳为父大地为母,或许反映着传统性别角色的主流观点。但从原子层面上说,更精确的阐述应该是,地球和太阳都是我们的兄弟姐妹,因为形成它们的恒星残骸,其成分和我们体内的元素一模一样。从某种意义上讲,地球确实是我们的代孕母亲,因为我们的身体起源于它,但我们如今能够存在,根本上还是因为那些已经死去很久的恒星生母,愿你呼吸的下一口新鲜空气是献给它们的追忆。P.36
植物和各类浮游生物产生的氧气,会在两个月内遍布半个地球,而遍布整个地球也只需一年多一点的时间。大气中氧气与二氧化碳的平衡与生物活动之间的敏感性表明,这种循环并非只是短暂的趋势,而是这个星球上所有生物在原子层面上一直都在践行的传统。P.37
多数数据来源报告都显示,你每次的呼吸中,有1到15个原子是提出问题的那个人(达芬奇)曾经呼吸过的。但1到15的估算结果并不适用于氧气,因为这种气体不够稳定,不会在空气中存在这么久---尽管氮气更为充足,也更为稳定,不过也会通过食物链完成循环,然后再回到大气中。P.38
重新呼吸到那些曾被呼吸过的氩原子,无论来自于你自己还是其他人,都有着别致的暗示作用。这些氩原子,用一种空气式的结合,将我们的过去和未来紧紧相连---地球上每一个婴儿出生后的第一次呼吸中,都包含着你一年前曾经呼吸过的氩原子。而这也是一个残酷的事实,因为你也向每一个垂死之人的最后一次呼吸贡献了部分氩原子。P.39
读者感言:科特.斯塔格著《诗意的原子》的该部分,是“生命之火——氧”,用这样的叙事方式来呈现科学的故事,确属新颖别致,它确实能让人以一种新颖别致的视角来查看现实世界和自己与其他生命的密切关联。
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