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楼主: langyanjun

科普

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 楼主| 发表于 2019-6-19 10:14:00 | 显示全部楼层
                                        物质深处-粒子物理学的慑人之美(6)
    温伯格和萨勒姆于1967年提出的模型之所以令人鼓舞,是因为它阐述了一种与那时的实验数据相容的电磁和弱核相互作用的统一理论。但它较多的出自想象。通过引入希格斯场把W和Z力场量子的质量与隐规范对称结合起来,使这理论有了自洽(可重正化)的希望,但温伯格和萨勒姆的工作并未证明这一根本性质。这样,标准模型的第一次实质性检验来自理论家,他们只是把自己锁在房间里,与黑板和咖啡为伴来做他们的事情。1971年荷兰乌德勒支大学的维特曼和他少年老成的学生胡夫特证明,通过引入希格斯机制引入质量的努力是有回报的。他们成功的以数学确定性证明,标准模型是可重正化的。这个关键问题一旦解决,验证标准模型的任务就落到了实验家的肩上。P.231-232
    1995年费米国家加速器实验室宣布发现了顶夸克,同时第一次测量了它的质量。顶夸克的质能被测得为174Gev,实验不确定性约为5Gev。这是标准模型的又一胜利。P.236
    随着LHC和高能直线对撞机的数据开始滚滚而来,其中必定包含着解开宇宙中质量起源的线索。如果那是希格斯机制,我们将所获甚丰。P.242
在物理学研究中往往有这样的情形,当所有肥沃的土壤似乎都开发殆尽时,忽有充满活力的幼芽破土而出。我们已经看到,从麦斯克伟经典电磁场理论的极大成功引起的得意忘形的灰烬中产生的现代物理学革命。我们也已看到,20世纪50年代令人困惑的大批“基本粒子”的发现引起的沮丧和失望,最终唤起了盖尔曼八正法的灵感,,让人们开始认识到李群和物理定律的深刻联系。---但从宇宙——我们的研究想要揭示其基本行为——的渐渐消失的前景,这一研究的顶点必定已近在手边---除了质量现象的起源,还有一些令人瞩目的迹象表明,更大的发现尚在前头。P.249
    CP破坏(宇宙构成中物质对于反物质优势的根源)现象要求至少有三个代。此外,由于量子力学微妙的真空感应,标准模型对基本相互作用性质的预测仅当夸克和轻子代数目相等时才有意义,但对于何以夸克和轻子对偶正好分为三个互相重复的代模式,这不成其为一种令人满意的解释。根据我们如今的知识,我们所能说的是,谢谢,那是宇宙诞生时的碎片散落的方式。P.250
    有一种引人注目的理论框架提供了统一相互作用强度所需的一批粒子。这一称为超对称的框架,是寻找电弱和强核相互作用“大一统理论”的努力中最有希望的进展。超对称的基础是下述概念。每一个场量子(物质、力或希格斯)都有一超对称伙伴,其性质除两点外语原来的量子相同:超对称伙伴的质量可与其常规伙伴大不相同;如果原来的粒子是费米子,则超对称伙伴为玻色子,反之亦然。P.255
    超对称的另一个提示性概念是,它要求希格斯玻色子具有50-150倍质子质量;第三个提示概念是,宇宙的大尺度结构所受感应似乎比我们使用最灵敏的天文仪器观测空间时所看到的要多。P.256
    不管怎么说,如果你在读这本书,我想你值得祝贺,因为这毕竟是内容丰富多彩的长长的十章啊。让我们一起来庆祝,我希望你像我一样从这一过程中受到了启发,充实了自己。P.258
    读者感言:呵呵,虽然本书是2016年第一版2017年第二次印刷,但显然写成此书时尚未发现希格斯粒子(2012年发现的)。可见,书籍的交流多么滞后。
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发表于 2019-6-20 17:20:11 | 显示全部楼层
谢谢楼主的科普!
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 楼主| 发表于 2019-6-30 13:36:30 | 显示全部楼层
                                                          医药、微生物与人的健康
    人的疾病除了和遗传和不健康的生活方式有关,致人以病的就是细菌、真菌和病毒了。
    微生物除了致病,也维护着人的健康;不仅人的消化道内存在着比人体细胞还要多的微生物,它们是人所必需的,而且人的生活环境中如果缺乏微生物,也会导致人不健康或致病。有西方科学家证实,小儿的一些疾病是由于城市环境太干净、环境太过缺乏微生物导致的,他们回到农村、到农场里跟牛羊等紧密接触一周,其体内就会获得适当的抗体,其原因就是农村农场里有那种使得小儿获得免疫抗体的微生物种群和密度。
    医药是治病的。但,现代医药科学发现,口服药要发挥作用,跟人体内的微生物种群及种群的密度密切关联。药物的研发、对人发挥作用,首先要考虑的它进入人体后跟人体内的微生物如何相互作用,有些相互作用后增强了治病的效果,而有些相互作用后则可以致病。
    人,必须跟人体内的微生物和谐共生,也必须跟人体外的微生物和谐共生共处。事实上,在生命的发生和演化史上,人类如恐龙一样尽管可能在地球上存续几万年,但在地球上的整个生命演化史来说都是白驹过隙的一个片刻,而微生物则要比人类、比恐龙延续得要长久得多。从这个意义上,微生物才是地球的真正主人,它们才在这个星球的霸主。
    人自身,其组成部分中,或许就有来自于微生物的——人的细胞内的线粒体,其形态和功能十分特殊甚至诡异,有科学家认它们或至少它们中的一部分,在生命演化的早期就来自于细菌等微生物。这些微生物进入人体后跟人体细胞形成了共生的关系,最终成为人体细胞的构成部分并能以遗传的方式将这种共生关系延续至今。
    人,确实是自然的构成部分。
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 楼主| 发表于 2019-9-1 17:48:22 | 显示全部楼层
中国的中小学应该学习美国的科学教育
以下视点来自陈海涛著《时空之舞-中学生能懂的相对论》,该书由北京大学出版社出版、2017年9月第1版第1次印刷。
一.让中学生参与到最前沿的科学研究中来。在发现脉冲星的队伍中出现了不少中学生:(1)2000年12月,美国被卡罗莱纳州的3名中学生在学校科学教师的指导下研究了钱德拉太空望远镜从太空中发回的数据,发现IC443超新星遗迹中有一个点状的X射线源存在的迹象,表明那里很可能会有一颗脉冲星。这一发现最终得到证实,这三个中学生因此获得西门子-西屋科学和技术竞赛大奖.(2)2009年,美国西弗吉尼亚州的一名15岁的女高中生发现了一颗新的脉冲星。她参加了一个美国国家射电天文台和西弗吉尼亚大学联合举办的让学生分析射电望远镜脉冲星搜索协同实验室项目,使用来自绿湾射电望远镜的数据,发现了这一天体。后经天文学家证实,这确实是一颗脉冲星。(3)2009年,灭国西弗吉尼亚的一名高中生在参加PSC项目时发现了一颗类脉冲星天体。这是一颗特殊的中子星,称为旋转射电暂现源。他因此在白宫受到了时任美国总统奥巴马的接见。(4)2015年,美国两名高中生同样在参加PSC项目时发现了迄今为止拥有最大轨道的脉冲星。
二.《星际穿越》这部科幻电影,借助了庞大的科学家、物理学家团队,大大提高了作品的科学性,给人以直观的视觉冲击和强烈的科学感受。它以故事的形式介绍了引力波、双生子效应、虫洞、黑洞、引力透镜、引力时间膨胀等,成为一部精彩的相对论科普影片。
制片人和导演就该部电影约定了两条基本原则:
(1)电影内动不能违背现有的物理定律和已知的科学事实
(2)电影中关于那些人们尚不清楚的物理规律允许有猜想和幻想,但应该来自真正的科学,要让科学家觉得至少是可能的。
三、前些时我读了一本英国人写的《希格斯粒子是怎样发现的》,作者是希格斯粒子的亲历发现者,那本书也是一本科普书,故事让即便没有基本粒子相关知识的人也能读懂。书中有记载了一件事:英国人发现了希格斯粒子,国家教育主管部门(大概跟科技部门联合)就让那个科学家团队下达了一个这样的任务:给中小学生做关于发现希格斯粒子的科普教育(制作动画),他们那个科学家团队必须要完成这个任务。
    我们国家是否有类似这样的连动机制来对包括中小学在内的广大民众进行最前沿科技的普及,我不清楚,看到那些发达国家有这样的连动机制——有些是国家管理之于社会大众科学普及设置方面的,也有人家文化方面的、科学家或科普作家有这样的自觉意识、大众也习以为常。我们国家也该有(或许已经有了吧)这样的社会文化和科学文化,也该有类似的连动机制。

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 楼主| 发表于 2019-9-1 17:48:57 | 显示全部楼层
哈雷、胡克和牛顿的《原理》
1683年,哈雷、胡克和雷恩在伦敦吃饭,突然间谈话内容转向天体运动,费恩认为行星以卵型线即以椭圆形在轨道上运行,是“一条特殊而精确的曲线”,但不知是什么原因。雷恩慷慨的提出,要是他们中间谁能找到个答案,他愿意发给他价值40先令(相当于两个星期的工资)的奖品。
胡克以好大喜功闻名,尽管有的见解不一定是他自己的。他声称他已经解决这个问题,但现在不愿意告诉大家,他的理由有趣而巧妙,说是这么做会使别人失去自己找出答案的机会。因此,他要“把答案保密一段时间,别人因此会知道怎么珍视它”。没有迹象表明,他后来有没有想过这件事,可是,哈雷着了迷,一定要找到这个答案,还于次年前往剑桥大学,冒昧拜访该大学的数学教授艾萨克.牛顿,希望得到他的帮助。
牛顿绝对是个怪人——他聪明过人,而又离群索居,沉闷无趣,敏感多疑,注意力很不集中(据说,早晨他把脚伸出被窝以后,有时候突然之间思潮汹涌,会一动不动的坐上几个小时),干得出非常有趣的怪事。他建立了自己的实验室,也是剑桥大学的第一个实验室,但接着就从事异乎寻常的实验。有一次,他把一根大针眼缝针——一种用来缝皮革的长针——插进眼窝,然后在“眼睛和尽可能接近眼睛后部的骨头之间”肉来揉去,目的只是为了看看会有什么事发生。结果,说来也奇怪,什么事也没有——至少没有持久的后果。另一次,他瞪大眼睛望太阳,能望多久就望多久,以便发现对他的视力有什么影响。他又一次没有受到严重的伤害,虽然他不得不在暗室里待了几天,等着眼睛恢复过来。P.37
与他的非凡天才相比,这些奇异的信念和古怪的特点算不了什么——即使在以常规方法工作的时候,他也往往显得特别。在学生时代,他觉得普通数学局限性很大,十分失望,便发明了一种崭新的形式——微积分,但有27年时间对谁都没说起过这件事。他以同样的方式在光学领域工作,改变了我们对光的理解,为光谱学奠定了基础,但还是过了30年才把成果与别人分享,
尽管他这么聪明,真正的科学却只占他兴趣的一部分。他至少有一年半工作时间花在炼金术和反复无常的宗教活动方面。他对这些活动不是简单涉猎,而是全身心的扑了进去。他偷偷信仰一种很危险的名叫阿里乌斯教的异教,该教的主要教义是人为根本没有三位一体(这有点儿讽刺意味,因为牛顿的工作单位就是剑桥大学的三一学院)------20世纪70年代,人们通过分析牛顿的一溜头发发现,里面含有汞——这种元素除了炼金术士、制帽商和温度计制造商以外,别人几乎不会感兴趣——其浓度大约是常人的40倍。他早晨有想不起床的毛病,这也许是不足为怪的。
1684年,哈雷不请自来,登门拜访牛顿。他指望从牛顿那里获得什么帮助,我们只能猜测。但是,多亏了一位牛顿密友——亚伯拉罕.棣莫佛后来的一篇叙述,我们才有了一篇有关科学界最有历史意义的会见记录:“1684年,哈雷博士来剑桥拜访。他们一起待了一会儿以后,博士问他,要是太阳的引力与行星离太阳距离的平方成反比,他认为行星运行的曲线会是什么样的”
这里提到的是一个数学问题,名叫平方反比率。哈雷坚信,这是解释问题的关键,虽然他对其中的奥妙没有把握。“艾萨克.牛顿马上回答说,会是一个椭圆。博士又高兴又惊讶,问他是怎么知道的。‘哎呀’,他说‘我已经计算过。’接着,哈雷博士马上要他的计算材料。艾萨克爵士在材料堆里翻了一会儿,但是找不着。”
在哈雷的敦促之下,牛顿答应再算一遍,写出一篇论文。他按诺言做了,但做得要多得多。有两年时间,他闭门不出,静心思考,涂涂画画,最后拿出了他的杰作:《自然哲学的数学原理》,通常被称为《原理》。
极其偶然,历史上也只有过几次吧,有人做出如此敏锐而又出人意料的观察,人们无法确定究竟哪个更加惊人——是那个事实还是他的思想。《原理》的问世就是这样的一个时刻。它顿时使牛顿闻名遐迩。在他的余生里,他将生活在赞扬声和荣誉堆里,尤其成了英国因科学成就而被封为爵士的第一人。
《原理》的产生不能不说是戏剧性的。令哈雷感到震惊的是,当这项工作快要完成的时候,牛顿和胡克为谁先发明了平方反比率吵了起来,牛顿拒绝公开关键的第三卷,而没有这一卷,前面两卷就意义不大。在紧张的来回斡旋,说了许多好话以后,哈雷才最后设法从那位脾气怪癖的教授那里索得了最后一卷。
哈雷的烦恼并没有完全结束。英国皇家学会本来答应出版这部作品,但现在打了退堂鼓,说是财政有困难。前一年,该学会曾经为《鱼类志》下了堵住,该书成本很高,结果赌赔了老本;他们担心一本关于数学原理的书不会有多大的销路。哈雷尽管不很富裕,还是自己掏钱支付了这本书的出版费用。和往常一样,牛顿分文不出。更糟糕的是,哈雷这时候刚刚接手学会的书记员职位,他被告知,学会已经无力给他答应过的50英镑年薪,只能用几本《鱼类志》来支付。
(上文剪辑自《万物简史》P.37-41)
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 楼主| 发表于 2019-9-1 17:49:33 | 显示全部楼层
人是如何知道地球的大小、重量和年龄的?
教科书里通常直接将地球的大小、重量和年龄告知读者,至于它们是怎么测得的则只字不提,这对人的思想和科学素养而言是一种怠惰引诱,极其不利于人的精神尤其是科学精神的发育成长。以下视点源自《万物简史》。
为了测量一度经线(即地球圆周的三百六十分之一)的长度,从而帮助解决这颗行星的周长问题,法国皇家科学院于1735年派遣了一直科学考察队远征秘鲁,旨在用三角测量法测定穿越安第斯山脉的距离,其领队是一位叫皮埃尔.布格的水文工作者和一位叫查理.玛丽.孔达米纳的军人数学家。事情几乎从一开始就出了问题,有时候还是令人瞠目的大问题。在基多,访客们不知怎的激怒了当地人,被手拿石头的暴民撵出了城;过不多久,由于跟某个女人产生了误解,测量小组的一名医生被谋杀;组里的植物学家精神错乱;其他人或发热死去,或坠落伤命;考察队的第三号人物——一个名叫让.戈丁的男人——跟一位13岁的姑娘私奔,怎么也劝不回来。
测量小组有一次不得不停止工作8个月;同时,孔达米纳骑马去利马,解决一个许可证问题。他最后和布格互不说话,拒绝合作。这个人数越来越少的测量小组每到一处都让当地官员们新村狐疑。他们很难相信,这批法国科学家为了测量世界而会绕过半个地球。这根本说不通。两个半世纪以后,这似乎仍是个很有道理的问题。法国人犯不着吃那么多苦头跑到安第斯山脉,干吗不在法国搞测量?
他们选择了安第斯山脉,因为他们需要在靠近赤道的地方进行测量,以确定那里的圆度是否真的有差异(读者注:当时牛顿的《原理》已发表,法国天文学家让.皮卡尔发明了一种极其复杂的三角测绘法,用两年的时间穿越法国进行测量;之后他宣布了一个更加精确的测量结果:一度经线的为110.46公里。但这个结果是建立在地球是个圆球的假设上的——而现在牛顿说地区不是这种形状。皮卡尔死后,乔瓦尼和雅克.卡西尼父子在更大的区域内重复了皮卡尔的实验,他们的结果显示,地球鼓起的地方不是在赤道,而是在两极——换句话说,牛顿全错了。正因为此,科学院才派遣布格和孔达米纳去南美洲重新测量),还因为他们认为山区的视野比较开阔。
实际上,秘鲁的大山经常云雾缭绕,这个小组常常不得不等上几个星期,才等得上一个小时的晴天来进行测量。不仅如此,他们选了个地球上几乎最难对付的地形。秘鲁人称这种地形是“非常少见”的,这话绝对没错------但是,布格和孔达米纳是坚韧不拔的人。他们不屈不挠,不怕风吹日晒,坚持执行任务,度过漫长的9年半时间。在这个项目快要完成的时候,他们突然得到消息,说法国考察队在斯堪的纳维亚半岛北部进行测量(读者注:那里容易测量),发现1度经线在两极附近果真要长,正如牛顿断言的那样。地球在赤道地球的测量结果,要比环绕两极从上到下测量的结果多出43公里。
因此,布格和孔达米纳花了近10年的时间,得出了一个他们不希望得出的结果,而且这个结果还不知他们第一个得出的。他们没精打采的结束了测量工作,只是证明第一个法国小组是正确的。

牛顿在《原理》中做过一个推测:一根挂在大山附近的铅垂线,会受到大山质量和地球引力的影响,稍稍向大山倾斜。这个推测很有意思。要是你精确测量那个偏差,计算大山的质量,你可以算出万有引力常数,同时还可以算出地球的质量。布格和孔达米纳在秘鲁的钦布拉索山做过这种实验,但是没有成功,一方面是因为技术难度很大,一方面是因为他们内部吵得不可开交。因此这件事被暂时搁置下来,30年后才在英国由皇家天文学家内维尔.马斯基林重新启动。
马斯基林意识到,问题的关键在于找到一座形状规则的大山,能够估测它的质量。在他的敦促之下,英国皇家学会同意聘请一位可靠的人去考察英伦三岛,看看能否找到这样一座山。马斯基林恰好认识这样的一个人——天文学家查尔斯.梅森。马斯基林和梅森11年前已经成为朋友,他们曾一块儿承担测量一起重大天文事件的项目:金星凌日。不知疲倦的埃德蒙.哈雷几年前已经建议,要是在地球上选定几个位置测量一次这种现象,你就可以用三角测绘法来计算地球到太阳的距离,并由此计算出太阳系其他所有天体的距离。
1772年,梅森应马斯基林的请求,寻找一座山供测量引力偏差之用。最后,需要的山位于苏格兰高地中部,就是泰湖那里,名叫斯希哈林山。然而,他怎么也不愿花一个夏天来对它进行测量。由于梅森不愿意测量那座山,这个工作落在了马斯基林身上。1774年夏天,有4个月时间,马斯基林在一个遥远的苏格兰峡谷的帐篷里指挥一簇测量人员。他们从每个可能的位置做了数百次测量,要从这么大一堆的数据中得出那座大山的质量,需要进行大量而又枯燥的计算。承担这项工作的的是一位名叫查尔斯.赫顿的数学家。测量员在地图上写了几十个数据,每一个都表示山上或山边某个位置的高度。这些数字真是又多又乱。但是,赫顿注意到,只要用铅笔把高度相等的点连起来,一切就显得很有秩序了。实际上,你马上可以知道这座山的整体形状和坡度。于是,他发明了等高线。
根据斯希哈林山的测量结果,赫顿计算出地球的质量为5000万亿吨。在此基础上,可以推算出太阳系包括太阳在内的所有主要天体的质量。
后来,卡文迪许用米歇尔送给他的仪器,花了将近一年的时间,做了17次精密而又互不关联的测量,宣布地球质量是6000万亿吨。目前对地球重量的最精确估计数是597250亿亿吨,与卡文迪许的结果只相差1%左右。有意思的是,这一切都只是证实了卡文迪许110年之前牛顿的估计,而且没有迹象表明牛顿做过任何实验。
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 楼主| 发表于 2019-9-1 18:25:46 | 显示全部楼层
地球的年龄和宇宙的年龄
1904年,欧内斯特.卢瑟福发现,有的原子以一种可以预测的速率从一种元素衰变成另一种元素,因此这个过程可以用来当时钟。
芝加哥大学的哈里森.布朗发明了一种统计火成岩(即通过加热形成的岩石,而不是通过沉积形成的岩石)里铅同位素的新方法。他意识到这项工作相当乏味,便把它交给了年轻的克莱尔.彼得森,作为他的论文项目。他向彼得森保证,以他的新方法来测定地球的年龄会“易如反掌”。实际上,这项工作花了几年时间。
1948年,彼得森着手从事这个项目。有7年时间,他先在芝加哥大学,后在加州理工学院(他于1952年迁往那里),他在无菌实验室里埋头苦干,仔细选择古老岩石的样品,紧密测定里面铅/铀的比例。
测定地球的年龄问题在于,你需要极其古老的岩石,内含铅和铀的晶体,其古老程度几乎与这颗行星一样——要是岩石年轻得多,测出的年代显然会比较年轻,从而得出错误的结论,而真正古老的岩石在地球上是很难找得着的。到20世纪40年代末,谁也不知道是什么原因。实际上,要等待太空时代,才可能有人貌似有理的说明地球上古老岩石的去向,这真是不可思议(答案在于板块构造)。与此同时,彼得森只能在材料非常有限的情况下把这一切搞清楚。最后,他聪明的想到,他可以利用地球之外的岩石,从而绕开缺少岩石的问题。他把注意力转向陨石。
他提出一个假设——一个很有远见的假设,结果证明非常正确,即,许多陨石实际上是太阳系早期留下来的建筑材料,因此多少保留着原始的内部化学结构。测定这些四处游荡的岩石的年代,你也就(接近于)测定了地球的年龄。
然而,通常来说,总是说起来容易做起来难。陨石数量不多,陨石样品不是很容易采集到手。最大的问题是,彼得森的样品只要接触空气,就莫名其妙的不断的受到大气里铅的严重污染。正是这个原因,他最后建立了一个消过毒的实验室——世界上第一个无菌实验室,至少一份材料里是这么说的。
彼得森任劳任怨的干了7年,才收集到可用于测试的样品。1953年春,他把样品送到伊利诺伊州的阿岗尼国家实验室。他及时获得了一台新型质谱仪,可以用来发现和测定秘藏在古晶体里的微量铀和铅。彼得森终于得到了结果。他激动万分,直接驱车去他度过了少年时代的家中,让他的母亲把他送进医院,因为他认为自己的心脏病发作。
此后不久,在威斯康星州的一次会议上,彼得森宣布地球的确切年龄为45.5亿年(误差7000万年)——麦格雷恩赞赏的说:“这个数字50年以后亦然没有改变”。经过200年的努力,地球终于有了个年龄(读者注:以往人们认为的地球年龄小且各不相同)。
埃德温.哈勃确认,我们视野里的几乎所有星系都在离我们远去,这种退行速度和距离是成正比的:星系离得越远,运动的速度越快。哈勃发现可以用个简单的等式加以表示:H0=v/d(H0是常数,v是星系的退行速度,d是它与我们的距离)。自那以后,H0一直被称为哈勃常数,整个等式被称为哈勃定律。哈勃利用自己的等式,计算出宇宙的年龄大约为20亿年。这个数字有点儿别扭,因为即使到了20世纪20年代末,情况已经越来越明显,宇宙里的许多东西——很可能包括地球本身——的年龄都要比它大。
1956年,天文学家们发现,造父变星比他们认为的还要变化多端;造父变星可以分为两类,而不是一类。于是,他们重新进行了计算,得出宇宙的年龄为70亿年到200亿年——不是特别精确,但至少相当古老,终于可以把地球的形成涵盖其中。
在此后的几年里,爆发了一场旷日持久的争论,一方是哈勃在威尔逊山天文台的继承人阿仑.桑德奇,另一方是法国出生的德克萨斯大学的天文学家热拉尔.德.沃库勒。桑德奇经过几年的精心计算以后,得出哈勃常数的值为50,宇宙年龄为200亿年。沃库勒同样很有把握,认为哈勃常数为100,这意味着,宇宙的大小年龄只有桑德奇认为的一半——100亿年。1994年,情况突然变得更不确定,加利福尼亚州卡内基天文台的一个小组根据哈勃天文望远镜的测量结果,提出宇宙的年龄只有80亿年——连他们也承认,这个年龄比宇宙里某些恒星的年龄还要小。2003年2月,一个来自美国国家航空航天局及马里兰州高大德太空飞行中心的小组,利用一种名叫威尔金森微波各向异性探测器的新型卫星,信心十足的宣布,宇宙的年龄为137亿年,误差为1亿年左右。事情到此为止,至少眼下就是这样。
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 楼主| 发表于 2019-9-1 18:27:08 | 显示全部楼层
地球的年龄和宇宙的年龄
1904年,欧内斯特.卢瑟福发现,有的原子以一种可以预测的速率从一种元素衰变成另一种元素,因此这个过程可以用来当时钟。
芝加哥大学的哈里森.布朗发明了一种统计火成岩(即通过加热形成的岩石,而不是通过沉积形成的岩石)里铅同位素的新方法。他意识到这项工作相当乏味,便把它交给了年轻的克莱尔.彼得森,作为他的论文项目。他向彼得森保证,以他的新方法来测定地球的年龄会“易如反掌”。实际上,这项工作花了几年时间。
1948年,彼得森着手从事这个项目。有7年时间,他先在芝加哥大学,后在加州理工学院(他于1952年迁往那里),他在无菌实验室里埋头苦干,仔细选择古老岩石的样品,紧密测定里面铅/铀的比例。
测定地球的年龄问题在于,你需要极其古老的岩石,内含铅和铀的晶体,其古老程度几乎与这颗行星一样——要是岩石年轻得多,测出的年代显然会比较年轻,从而得出错误的结论,而真正古老的岩石在地球上是很难找得着的。到20世纪40年代末,谁也不知道是什么原因。实际上,要等待太空时代,才可能有人貌似有理的说明地球上古老岩石的去向,这真是不可思议(答案在于板块构造)。与此同时,彼得森只能在材料非常有限的情况下把这一切搞清楚。最后,他聪明的想到,他可以利用地球之外的岩石,从而绕开缺少岩石的问题。他把注意力转向陨石。
他提出一个假设——一个很有远见的假设,结果证明非常正确,即,许多陨石实际上是太阳系早期留下来的建筑材料,因此多少保留着原始的内部化学结构。测定这些四处游荡的岩石的年代,你也就(接近于)测定了地球的年龄。
然而,通常来说,总是说起来容易做起来难。陨石数量不多,陨石样品不是很容易采集到手。最大的问题是,彼得森的样品只要接触空气,就莫名其妙的不断的受到大气里铅的严重污染。正是这个原因,他最后建立了一个消过毒的实验室——世界上第一个无菌实验室,至少一份材料里是这么说的。
彼得森任劳任怨的干了7年,才收集到可用于测试的样品。1953年春,他把样品送到伊利诺伊州的阿岗尼国家实验室。他及时获得了一台新型质谱仪,可以用来发现和测定秘藏在古晶体里的微量铀和铅。彼得森终于得到了结果。他激动万分,直接驱车去他度过了少年时代的家中,让他的母亲把他送进医院,因为他认为自己的心脏病发作。
此后不久,在威斯康星州的一次会议上,彼得森宣布地球的确切年龄为45.5亿年(误差7000万年)——麦格雷恩赞赏的说:“这个数字50年以后亦然没有改变”。经过200年的努力,地球终于有了个年龄(读者注:以往人们认为的地球年龄小且各不相同)。
埃德温.哈勃确认,我们视野里的几乎所有星系都在离我们远去,这种退行速度和距离是成正比的:星系离得越远,运动的速度越快。哈勃发现可以用个简单的等式加以表示:H0=v/d(H0是常数,v是星系的退行速度,d是它与我们的距离)。自那以后,H0一直被称为哈勃常数,整个等式被称为哈勃定律。哈勃利用自己的等式,计算出宇宙的年龄大约为20亿年。这个数字有点儿别扭,因为即使到了20世纪20年代末,情况已经越来越明显,宇宙里的许多东西——很可能包括地球本身——的年龄都要比它大。
1956年,天文学家们发现,造父变星比他们认为的还要变化多端;造父变星可以分为两类,而不是一类。于是,他们重新进行了计算,得出宇宙的年龄为70亿年到200亿年——不是特别精确,但至少相当古老,终于可以把地球的形成涵盖其中。
在此后的几年里,爆发了一场旷日持久的争论,一方是哈勃在威尔逊山天文台的继承人阿仑.桑德奇,另一方是法国出生的德克萨斯大学的天文学家热拉尔.德.沃库勒。桑德奇经过几年的精心计算以后,得出哈勃常数的值为50,宇宙年龄为200亿年。沃库勒同样很有把握,认为哈勃常数为100,这意味着,宇宙的大小年龄只有桑德奇认为的一半——100亿年。1994年,情况突然变得更不确定,加利福尼亚州卡内基天文台的一个小组根据哈勃天文望远镜的测量结果,提出宇宙的年龄只有80亿年——连他们也承认,这个年龄比宇宙里某些恒星的年龄还要小。2003年2月,一个来自美国国家航空航天局及马里兰州高大德太空飞行中心的小组,利用一种名叫威尔金森微波各向异性探测器的新型卫星,信心十足的宣布,宇宙的年龄为137亿年,误差为1亿年左右。事情到此为止,至少眼下就是这样。
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 楼主| 发表于 2019-9-1 18:29:19 | 显示全部楼层
人类是如何知道地磁场逆转的?
以下视点采自《万物简史》。
1906年,法国物理学家贝尔纳.布吕纳发现,地球的磁场不时自行逆转,逆转的情况永久记录在某些正在形成的岩石里。具体来说,岩石里的铁矿石小粒子指向磁极,无论在它们形成之时磁极恰好在哪里,在岩石冷却和凝固的过程中永远指向那个方向。实际上,岩石“记住”了自己形成之时的磁极方向。
20世纪50年代,纽约大学和卡斯尔大学的科学家研究了凝固在英国岩石里的古代磁场模式,吃惊的发现那些岩石表明,在遥远过去的某个时候,英国曾发生自转,向北移动了一段距离,仿佛是不知怎的脱了缆绳。而且,他们还发现,要是你把一幅欧洲的磁场模式图放在同一时期美国磁场模式图旁边,二者完全合拍,就像是一封被撕成两半的信。这有点儿怪。他们的发现也没有引起注意。
最后,是剑桥大学的马修斯和瓦因把这些线头拢到了一起,他们利用对大西洋海床的磁场的研究成果,很有说服力的表明,海床正以赫斯所推测的方式不断扩展(读者注:指海脊正在形成并向两边扩展),而且大陆也在移动。加拿大地质学家劳伦斯.莫雷在同一时间得出同样的结论,但找不到人发表他的论文。《地球物理研究杂志》的编辑对他说:“这些推测拿到鸡尾酒会上去当做聊天资料倒还挺有意思,但不该拿到一份严肃的科学杂志来发表。”这件事成了一个冷落他人的著名例子。有一位地质学家后来把它描述成“很可能是有史以来被拒绝发表的最有意义的地球科学论文。”
无论如何,提出地壳移动的观点的时候终于来到了。1964年,该领域许多最重要的人物出席了由用过皇家学会在伦敦主办的研讨会。突然之间,好像人人都改变了观点。会议一致认为,地球是一幅由互相连接的片段组成的镶嵌画。它们拥拥搡搡的样子说明了地球表面的许多现象------岩石会来来往往的。
由于连续不断的动荡,这些板块不会合成一个静止的板块。如果大体上按照目前的情况发展下去,大西洋最终会比太平洋大得多(读者注:现在太平洋在整个地球大洋的51%,而大西洋只占23%)。加利福尼亚的很大一部分将漂离大陆,成为太平洋里的马达加斯加岛。非洲将朝北欧推进,把地中海挤出局,在巴黎和加尔各答之间隆起一条雄伟的喜马拉雅山脉------我们坐在这里的时候,大陆正在漂动,就像池塘里的一片叶子那样。多亏了全球定位系统,我们可以看到欧洲和北美洲正以指甲生长的速度——大约以人的一生2米的速度——渐渐远离。
在岩石行星中,只有地球才有板块。为什么是这样,这多少是个谜。在过去的5亿年里,世界海洋化学结构时常突然发生戏剧性的变化;这些变化往往与生物史上的重大事件有关联——比如,大批生物突然出现,谁也说不清什么原因导致了海洋化学成分不时发生的戏剧性变化。但是,海脊的张开和合拢显然可能是个原因。
还有许多地面特征构造地质学无法解释。如美国丹佛海拔1500米,但那个高度是近来才有的事,而丹佛离板块的边缘很远,不可能受到它们的作用。在几百万年时间里,丹佛好像一直在神秘的上升。非洲南部的许多地区也是这样,其中有一片1600公里的宽的地方,在一亿年里隆起了大约1.5公里,而据知没有任何有关的构造活动。与此同时,澳大利亚却在渐渐倾斜、下沉。在过去的1亿年里,它一方面朝向亚洲漂移,另一方面它的主要边缘下沉了将近200米。看来,印度尼西亚在慢慢的没入水中,而且拖着澳大利亚一起下去。构造理论根本无法解释这些现象。
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 楼主| 发表于 2019-9-1 18:45:03 | 显示全部楼层
地震与地球结构
以下视点采自《万物简史》。
直到近一个世纪以前,最了解地球内情的科学家所知道的地球内部的情况,比矿工知道的多不了多少——你可以在土里往下挖一段距离,然后碰上岩石,仅此而已。接着,1906年,一位名叫奥尔德姆的爱尔兰地质学家在审阅危地马拉的地震仪读数时,注意到有的冲击波渗入地球深处,然后以某个角度反弹回来,好像遇到了什么障碍。他从而推断,地球有个地核。3年后,克罗地亚地震学家安德烈.莫霍洛维奇正研究萨格勒布一次地震的曲线图,突然注意到类似的转向,只是在较浅的层面上。他发现地壳与下面一层(即地幔)的界限,此后,这个区域后来一直被称为莫霍洛维契奇面,简称莫霍面。
后来,加州理工学院的两位地质学家查尔斯.里克特和贝诺.古藤堡发明了一种把前一次地震和后一次地震进行比较的方法。由于与公平毫不相干的原因,震级的名称几乎马上被称为里氏震级(这些原因与里克特本人也毫不相干。里克特是个很谦逊的人,从来不在震级前面加上震级的名字,总是只叫“震级”)
最常见的地震发生在两个板块相接之处。两次地震的间隔越长,积蓄的压力就越大,大地震波及的范围就越广。东京特别担心这样的事情发生。伦敦大学学院的危险事件专家吧东京描述成了一个“等待死亡的城市”,东京恰好位于三个构造板块相遇之处,它在1923年9月1日发生了有名的关东大地震,20万人死于非命。自那以来,东京一直神秘的悄无动静,因此地下的张力已经积聚了几十年。到头来,它肯定要爆发。1923年,东京有大约300万人口。今天,人口将近3000万。谁也不愿意去猜测下一次到底会死多少人。
更令人担心的是一种比较少见的地震,名叫跨板地震。它在任何地方都能发生。他发生在离板块相接之处很远的地方,因此完全无法预测。由于震中很深,它往往波及广得多的范围。这种跨板块大地震是怎么发生的?原因在地球深处。更多的情况我们就不知道了。
英国地质学家德雷克.V.埃基尔说:“地球的任何一部分历史,犹如一个士兵的生活,由长期的无聊和短暂的恐怖组成。”
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 楼主| 发表于 2019-9-1 18:47:01 | 显示全部楼层
生命本身
以下视点采自《万物简史》
地衣是真菌和藻类之间的一种伙伴关系。真菌分泌出酸,溶解岩石表面,把矿物质释放出来;藻类将矿物质转变成足够的食物来维持二者。这不是个激动人心的安排,但显然是个成功的安排。世界上有2万多种地衣:最简单的层次的生命,显然也只是为了自身的存在。生命只有这点考虑,这点和容易被忽略。P.296
地球上的生命有另一个极其相似的特点:生命会灭绝,而且很常见。它们变得越复杂,好像灭绝得越快。为什么那么多生命没有雄心壮志,这也许是一个原因。P.297
你也许想知道,科学家怎么会知道几亿年前的氧气浓度?答案在于同位素地球化学。远古时期的浮游生物从大气里吸收氧气,将其与别的元素(尤其是碳)化合,形成了碳酸钙这样耐久化合物,构筑了自己的壳。这些浮游生物死后沉到海底,慢慢的被压缩成石灰石。在浮游生物带进坟墓的小小原子结构中,有两种非常未定的同位素—O-16和O-18.地球化学家就利用这一点,因为同位素以不同的速度积聚,取决于同位素形成之时大气里有多少二氧化碳。地球化学家把这两种同位素在古代的储存速度进行比较,就可以知道古代世界的情况——氧气的浓度、空气和海洋的温度、冰期的程度和时间,以及许多别的情况。把同位素的测量结果和能够说明其他情况(如花粉浓度等)别的化石残留物结合起来,科学家就很有把握的重新构筑人类没有见过的整个场景。P.299
每一次大规模的转化,以及其间和其后的许多较小规模的转化,都取决于那个说来矛盾的重要原动力:灭绝。在地球上,说句实话,物种死亡是一种生活方式。这是个很有意思的事实。谁也不清楚自生命起步以来究竟存在过多少种生物。一般引用的数字是300亿种,但是有人估计那个数字高达4万亿种。不论其总数是多少,99.9%存在过的物种已经不再和我们在一起。地球已经经历了五次大的灭绝事件;当然,灭绝对于受害者来说总是坏消息,但对于一颗有活力的行星来说似乎是一件好事:地球史上的危机总是与随后的大跃进有关系,大灭绝之后随之而来的是新生命物种的大爆发。P.302
在几次大屠杀之间,还有许多次较小的、不大知名的灭绝事件,它们对整个物种总量的破坏程度不是很大,但对某些物种群却往往是个沉重的打击。对差不多每种情况,无论大规模的灭绝还是中等规模的灭绝,我们都感到迷惑不解,不大清楚到底是什么原因。即使去掉了不大切合实际的观点之后,解释灭绝事件原因的理论依然多于事件本身:全球变暖、全球变冷、海平面变化、海洋氧气大幅减少(缺氧)、传染病、海床打量甲烷泄露、陨石和彗星撞击、超强飓风、强烈火山爆发,以及灾难性的太阳耀斑。P303
我们习惯于认为,我们自己成为生命的主导物种是不可避免的,因此无法理解我们之所以在这里,仅仅是因为来自天外的撞击发生得适时以及其他无意中的侥幸事件。我们与其他生物只有一个共同点,那就是,在将近40亿年的时间里,在每个必要的时刻,我们的祖先成功的从一些列快要关上的门里钻了进去。P.308
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 楼主| 发表于 2019-9-1 19:19:08 | 显示全部楼层
细胞
每个细胞都是自然界的一个奇迹。即便是最简单的细胞,其构造的精巧程度也是人类智慧永远无法企及的。举个最简单的例子,即便是制造一个基本的酵母细胞,你所需要的零件就和一架波音777喷气式飞机的一样多,而且还必须在直径仅有5毫米的球体内将它们组装起来,然后得以某种方式驱使那个球体进行繁殖。
人体细胞在复杂性和多样性上,远远胜过酵母细胞。细胞在怎样完成它们所做的一切——它们怎样储存脂肪,怎样制造胰岛素,怎样参与与维持你这样复杂实体所必需的其他活动,我们也许了解一点点——但仅仅是一点点。你的身体内活跃着至少20万种不同类型的蛋白质,可是到目前为止,我们对它们的了解不超过2%。有人将这一数字提高到50%左右。显然,这取决于你如何界定“了解”这个词的含义。P.329
细胞世界所发生的令人惊讶的事总是层出不穷。在大自然中,一氧化二氮是一种极为可怕的有毒气体,它是造成空气污染的罪魁之一。20世纪80年代科学家们发现人类细胞中不断产生这种气体的时候,自然感到有点儿吃惊。一开始,科学家对它的作用感到很困惑,但接着就发现它无处不在——控制血液的流量和细胞的能量水平呀,对抗癌症及其他病原体呀,调节嗅觉呀,甚至帮助阴茎勃起。在不到10年的时间里,这种气体从大自然中的一种外在毒素成了人体没无处不在的灵丹妙药。P.330
最先描述细胞的是罗伯特.胡克,他最先发现了许多微观情景,其中有之物身上的小空洞。他给这些空洞去了一个名字——“细胞,因为它们使他联想到修道士的担任小室”。胡克计算出1平方厘米软木片大约包含195 255 750个这样的小空洞——如此巨大的数字在科学领域还是第一次出现。
一个细胞一般包含大约2万种不同的蛋白质,其中近2000种中的每一种至少有5万个分子。这意味着,即使我们只统计那些每一种的数量在5万以上的分子,每一个细胞中所包含的蛋白质分子总数最少有1亿个。这是一个惊人的数字,我们从中可以了解一点我们体内生物化学活动的剧烈程度。蛋白质极为活跃,它们总是处于不停的旋转、颤动和飞舞之中,每秒钟它们都彼此撞击10亿次。酶本身也是一种蛋白质,它们到处横冲直撞,每秒钟要完成1000件任务。一些酶随时监控过路的蛋白质,为那些已损坏得无法修补的或有缺陷的蛋白质标上化学记号。接着,这些被标上记号的蛋白质形成了一种被称为蛋白酶的结构,在这个结构中进行分解,并形成新的蛋白质。P.334
你大概还记得,我们在前面提到,据认为,线粒体原先是被俘获的细菌,如今是我们细胞中的寄居者。多亏了它们的好心照料,我们才得以安康。为什么这么说?因为你摄入体内的几乎所有食物和氧气经过加工后都被输送给线粒体,然后由它们将其转换成为一种名为三磷酸腺苷的分子,也就是ATP。ATP分子为细胞提供全部能量,在此过程中你获益匪浅。在你生命的每一瞬间,你体内的每个细胞内通常具有10亿个ATP分子,2分钟以后它们的能量都会消耗殆尽,然后又会有10亿个新的ATP分子接替它们的位置。每天你产生和消耗掉的ATP重量大约是你体重的一半。摸一摸你温热的皮肤,那就是你的ATP在工作。P.335
当细胞不再被需要时,它们以堪称高贵的方式死去。它们拆下所有支撑它们的支柱和拱璧,不露声色的吞噬掉其组成部分。这一过程被称为凋亡或程序性细胞死亡。每天都有数十亿个细胞为你而死,又有数十亿个别的细胞为你清扫它们的遗体。如果细胞没有收到继续活着的指令——如果没有收到另一个细胞发出的活动指令,细胞会自己杀死自己。细胞太需要安慰了。
在偶然情况下,细胞没有按照指令死去,相反却开始拼命分裂和扩散,这种情况我们称为癌症。癌症细胞不过是迷途的细胞。细胞经常犯类似的错误,但是人类身体具有一种纠正这种错误的复杂机制,只有极其偶然的情况下,细胞活动才会失去控制。平均来说,每10亿亿次细胞分裂中,人会得一次致命的疾病。细胞最引人注目的特点是,它们总是以一种疯狂的速度处于漫无目的的运动和无休无止的撞击状态中,而驱使它们这么做的无非是吸引和排斥的基本法则。细胞的任何运动都无理性可言。P.336
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 楼主| 发表于 2019-9-1 19:20:22 | 显示全部楼层
生命的物质
人们令人惊讶的相似。把你的基因和别的任何一个人做对比,他们平均有大约99.9%是相同的,就是它们使得我们都属于人类。这千分之一的小小基因的差异,“每1000个核苷酸中的约1个”就是赋予我们个性的基础。近年来人类基因组结构的研究备受重视。其实根本没有单一的人类基因组这种东西。每一个人的基因组各不相同,否则我们就会完全一样。P.354
什么是基因?细胞内的细胞核里就是染色体——共有46条复杂的物质,其中23条来自母亲,23条来自父亲。你体内的每一个细胞——它们中的99.9999%——携带同样数量的染色体,只有极少数例外(这些例外是红细胞、一些免疫系统细胞、卵子和精子细胞;由于不同的组织系统原因,它们不携带完整的基因细胞。)染色体包含一组完整的生成和维持你生命所必需的指令,它们由一长串一长串小而神奇的化学物质——脱氧核糖核酸(俗称DNA)组成。
DNA存在的原因只有一个——生成更多的DNA。你的体内有很多DNA:将近2米长的DNA挤在差不多每个细胞里。然而,DNA本身并没有生命。分子也没有生命,但DNA可以说尤其没有生命,这种没有生命的物质,在生命本身中却占据十分重要的地位。P.355
过去,没有人能够弄明白DNA是怎样将信息传递给蛋白质的。我们现在知道,是RNA,也就是核糖核酸在这两者之间起到了一种翻译作用。DNA和蛋白质操的不是同一种语言,这是生物学里一件引人注目的奇事。在一种核糖体的化学物质的帮助下,RNA将细胞里的DNA信息以蛋白质所能理解的形式翻译出来并以此作为蛋白质行动的指令。P.356
染色体于1888年被偶然发现,之所以这样命名,是因为它们很容易被染上颜色,因此在显微镜下很容易被看到。P.357
随着对DNA结构的了解,人们在遗传学方面的研究进展神速;然而,这当然仅仅是开始,即使到今天,我们对DNA仍有许多未解之谜。比如说,为什么这么多DNA似乎不做任何事情。你的DNA的97%是由大量没有任何意义的垃圾(junk)或生化学家喜欢称的非编码DNA组成的。每一段里你发现只有部分区段在起着掌控和组织的作用。这是一些行为古怪、难以琢磨的基因。P.363
基因不过就是制造蛋白质的指令。基因组换一种通俗的说法就是一种身体指令的手册。从这个角度来看,可以将染色体想象为一本书的章节,而基因则是制造蛋白质的个别指令。指令中所写的单词被称为密码子,单词中的一个个字母没称为碱基。碱基——基因字母表中的字母——由前面提到的腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶4种核苷酸组成。尽管它们极为重要,这些物质却不是什么稀奇的东西组成的。例如,鸟嘌呤就是因为在鸟粪层中大量存在而得名的。
在大多数情况下,我们的DNA都以极其精确的方式进行复制,但是,在非常偶然的情况下——每100万次大约出现1次,某个字母(碱基)进入了错误的位置。这种情况被称为单一核苷酸多样性(SNP)也就是生化学家所说的Snip.通常情况下,这些Snip被埋没在非编码DNA链中,并不会对身体产生显著的影响,但也同样可能产生某种小小的有利作用。这种不太显著的变化不断积累,最终对人与人和人种与人种之间的差异产生了影响。P.364
在DNA的复制过程中,精确性和差异性必须保持平衡。差异性太大,生物将丧失功能,但差异性太小又会降低其适应性。类似的平衡也必须存在于一种生物的稳定性和创新性之中。你我千分之一的差异是由我们的Snip决定的。如果将你的DNA与第三个人相比,有99.9%是一致的,但是你们的Snip在很大程度上会在不同的位置。如果与更多的人相比,你们的Snip会在更多的不同位置。为什么DNA中的绝大部分都没有任何明显的目的,我们DNA中的97%通常被称为垃圾(Junk),其原因单纯又明了-就是它们善于复制自己。换句话说,你的DNA中的绝大多数并不是为你服务,而是服务自己:你是为它效力的机器,而不是相反。P.365
即使DNA包含制造基因的指令——科学家们所说的基因编制密码,其目的也并不一定是维持有机体功能的正常运转。我们体内有一种最为常见的基因——一种被称为反转录酶的蛋白质,据知它在人体内根本不起任何好作用。它所做的一件事就是使诸如艾滋病病毒的反转录酶病毒神不知鬼不觉的溜进人体系统中。但,我们的身体不得不作者做,因为基因发出了指令。我们是它们横行霸道的地方。据我们所知,总共有近一半的人类基因——任何生物体内已知的最大比例——除了复制它们自己,根本不做任何事情。从某种意义上讲,所有的生物都是其基因的奴隶。这就解释了为什么鲑鱼、蜘蛛以及其他数不清的生物在交配的同时也走向死亡。繁殖后代、传递基因的欲望是自然界最强有力的冲动。P.366
德国和瑞士的科学家将控制老鼠眼睛发育的基因植入到了果蝇的幼虫中,他们本来以为会产生某种有趣而怪异的东西,结果老鼠的眼睛基因使得果蝇不仅长出了一只老鼠的眼睛,同时还长出了一只果蝇的眼睛。这两类动物在长达5亿年的时间里分别拥有不同的祖先,但是它们却可以像姐妹一样交换基因。
同样的事情无处不在。研究人员将人类的基因植入果蝇某些细胞中,果蝇接纳了它,好像它是自己的基因似的。事实证明,60%以上的人类基因本质上与果蝇是一样的,至少90%以上的人类基因在某种程度上与老鼠基因相互关联。
科学研究进一步揭示了一组掌控基因的存在,每一种控制着人体某一部分的发育。这种基因被称为变异同源基因或同源基因。同源基因回答了长期以来困扰人们的问题:数以十亿计的胚胎细胞都来源于一个受精卵,并携带了完全相同的DNA,它们怎么知道去往哪个方向,该做些什么——其中某一个变成了肝脏细胞,另一个变成了伸缩性神经元,又有一个变成了血细胞------原来是同源基因对他们发出了指令。它们对于所有的生物都以同样的方式发出指令。
我们的命运在很大程度上——即便是我们眼睛的颜色——不是由个别基因决定的,而是各种各样的基因通力协作的结果。因此,对于为什么我们总是很难了解它们彼此是怎样形成一个整体的,以及为什么我们不能在短期内培养出我们所预先设计的婴儿,也就不难理解了。P.368
实际上,我们对近年来的研究结果了解得越多,我漫步明了的事情也就越多。实验证明,即便是意念也会对基因的工作方式产生影响;20世纪90年代,人们发现某种重要的基因被破坏以后,其他的基因会进来填补空缺。对于作为生物的我们来说,这是个再好不过的消息,但是对于我们了解细胞是怎样工作的却不太有利,因为它使我们刚刚开始了解的问题又增加了一层复杂性。
基因组告诉我们是由什么构成的,却没有说明它们是怎样工作的。我们现在所需要的是一个操作手册——怎样使它运转起来的指令。因此,当务之急是破解人类蛋白组——一个非常新的概念。蛋白质的行为方式和功能不仅像基因那样取决于它们的化学性质,而且取决于它们的形状,除此之外,蛋白质还会随心所欲的磷硫酸化、糖基化、乙酰化、泛素化、硫酸盐化以及其他许多种不同的变化。P.369
所有赋予细胞生命的细微而灵巧的化学过程——核苷酸的协调一致:从DNA到RNA的信息传递——在整个自然界只演变过一次,而且至今保持得十分完好。令人惊讶的是,我们甚至与水果、蔬菜十分接近,发生在一根香蕉里的化学反应,和发生在你身上的化学反应月有50%在本质上是一样的。
这句话怎么说都不过分:所有的生命都是一家。这句话现在是,恐怕将来也将永远证明是世间最为深邃的真情告白。P.370

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 楼主| 发表于 2019-9-1 19:22:44 | 显示全部楼层
冰河与人类的诞生
地球在空间运动时,不仅轨道的长度和形状(在椭圆和圆形之间变换)会有所变化,而且朝向太阳的角度——它的倾斜俯仰角和摆动,也会有规律的发生变化,这些都影响了照射到地面上任何一点的阳光的时长和强度。P.379
柯本认为,产生冰川期的原因是凉快的夏季,而不是严寒的冬季。单是米兰柯维契周期(指椭圆和圆形的变换周期)并不足以解释冰川期的周期,许多别的因素也必须纳入考虑的范畴——尤其是大陆的分布情况,特别是极地陆块的存在,但是对于所有这一切我们了解得并不完备。P.380
随着海洋和大陆变成目前分布情况,我们似乎还将经历一个漫长的冰河时期。根据约翰.麦克菲的观点,我们还将经历大约50个冰河时代,每一个冰河时代持续10万年左右,之后我们才能有希望迎来一个极其漫长的解冻期。P.381
如果地球确实被冻结过,那它又是怎样重新变得温暖起来的呢?挽救这种局面的力量似乎来自地球内部的岩浆。我们在这里也许要再次感谢地壳的构造。我们认为,是火山救了我们。P.382
如果冰盖卷土重来,我们没有任何武器可以改变它们的方向。在很长一段时期,我们认为地球是渐渐的进入和脱离冰川期的,其周期在数十万年以上。但是,现在我们知道实际情形并不是这样。通过对格陵兰冰核的测量,我们有了一份10多万年来地球气候变化的详细记录。结果并不令人乐观。记录表明地球在最近一段历史时期根本不是人们以前所认为的那样,是一个风调雨顺的安身之所,相反,它的气候总是在温暖和严寒之间剧烈的摇摆不停。P.383
大约12000年以前,地球快要结束最近的一次大规模的冰川期,气候开始变暖,而且暖得很快。可是,接着它突然一下子回到长达1000年左右的酷寒期。最令人不安的是,我们不知道——根本不知道——是什么自然现象使得地球的温度发生如此之快的变化。P.384
气候是多种变量的产物——二氧化硫的含量上升和下降,大陆的漂移,太阳的活动,米兰柯维契周期的变更——因此,要理解过去的事情就像预言将来的事情那样困难。许多事情我们完全无法理解。举例来说,南极洲漂移到南极地区以后,至少有2000万年的时间,那里就一直不曾有过冰川,而且为植被所覆盖着。这一切在今天听上去简直就像天方夜谭。更不可思议的一些已知的晚期恐龙的栖息场所,在北纬10度范围内的森林是包括霸王龙在内的这类大动物的老家。现在有证据显示,那些高纬度地区的冬天也十分寒冷,那么霸王龙在那里做什么呢?我们只能猜测而已。P.385
对人类起源的研究由于化石记录提供的帮助不大,科学家越来越多转向基因研究,特别是那个被称为线粒体DNA的部分。线粒体DNA发现于1964年,但到20世纪80年代,加利福尼亚伯克利分校的写科学家发现线粒体DNA具备两大特点,可方便的充当分子钟的角色:首先它只在母系一条线上遗传,因此它不会依附在新的一代的父系DNA螺旋上。其次,它比普通DNA核酸的突变率快20倍,使得它的基因模式更容易诶测定和跟踪。通过对突变率的跟踪,可以知道人的基因史以及各基因组之间的相互关系。P.413
基因记录总的来说支持“走出非洲”的假说,但有一些特例大多数遗传学家不愿提及,弄明白这一切需要收集大量信息。P.415
(以上视点采自《万物简史》)
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 楼主| 发表于 2019-9-4 08:56:08 | 显示全部楼层
像我们一样疯狂(2)
在国外走得越多,目睹美国文化弥漫全世界的状况就越令人泄气。对美国人而言,旧时的笑话竟带着怪味一语成谶:万水千山走遍,还在自家门前。我们不安的察觉,美国对世界的影响可能导致了巨大的代价:这个世界本身的多样性和复杂性日渐消弭。尽管我们对罪行供认不讳,但至今还没有来面对这些令人不安的影响。P.引言1
我们加入了一项“伟大”的运动:让全世界人对心灵的理解都变得更“美国化”了。最突出的就是全球心理疾病症状形式的改变。30对年来,美国人以规模批发的方式出口自己的心理疾病观念,美国人对疾病的定义和治疗方法变成了国际标准。尽管这么做通常是出于好意,我们还是疏于预见这些行为所带来的全盘效果。事实上,一种文化、一个民族如何思考心理和精神疾病——他们如何给症状分类和排序,如何医治并预期病程及疗效——这些都会影响疾病本身。目前已经有大量的研究揭示,心理疾病并非像人们猜测的那样均匀散布于全球。它们在各个不同文化里有着无穷无尽的多变形式与独特表现。P.引言2
从跨地域文化的横向角度可见疾病之多样,从历史的纵向角度去看,也能看到。然而随着全球化的加速,事情变得不一样了。那些曾经在不同文化里五光十色的“发疯”概念正在飞速的消失。而某些从美国文化里挑选出来并流行于世的心理疾病——抑郁、创伤后应激障碍以及厌食症——看来正在突破文化圈的界限,以传染病般的速度在全世界扩散。“美国制造”的疾病分类和治疗方法犹如铲土机,铲平了其他文化具有当地特色的心理疾病和他们原有的本土疗愈技术。P.引言3
这些想法和操作所代表的东西,远远超过用来描述病情的症状清单。在鼓吹西方心理疾病观念和治疗方法背后,横亘着关于人性本质的许多文化假设。西方人普遍认同的一些信念,比如,哪一类的生活事件可能造成一个人心理创伤,还有,我们相信通过谈话来宣泄情绪比禁欲的沉默更健康---P.引言4
是何动机让我们如此竭力说服全世界来用我们的方式思考?这里有好几个答案,但其中最简单的就是:制药公司的利润。其他的原因更复杂。许多现代心理健康从业人员和科研人员相信,药物背后的科技、我们的疾病分类诊断和心理学理论已经把这个领域推到了超越文化和信念影响之外的前沿领域。P.引言5
然而,本书所记载的跨文化研究者以及文化人类学者却讲述了截然不同的故事。他们证明,心理疾病的体验与文化是不可割裂的。不管致病原因为何,我们无一例外的依靠自己的文化信念和传说来理解发生在自己身上的事情。P.引言6
文化对一个心理疾病患者内心的影响,通常是一种本地且私人的现象。本书选了四个故事,它们分别揭示了西方心理健康观念全球化的不同传播渠道。在每一章的最后,我都把焦点投回以美国为首的西方世界。从彼岸观望,那些文化性的假定和塑造了我们自身信仰的肯定,常常变得不可思议的明晰,让人能洞若观火。由此可见,真正古怪的是我们自己对“疯狂”的假设和我们自己的“自我”。P.引言7
人们应当用担忧生态多样性消逝的态度,来担忧精神症状的地域性差异理解和不同疗法的消失。蕴藏在多元的心理健康文化观念中的,或许正是我们丢失不起的宝贵知识。继续抹杀这多样性,我们无异于自掘坟墓。P.引言8
【读者感言】这个引言,简述的是本书故事和内容以及核心思想,与前文的总编序言不同——那是在讲述本套丛书“社会治疗书系”的故事和核心思想。从引言中,可以清晰的看到作者对所述故事的态度和观念。我同时敬佩这些学者敏锐的觉察和良知:由美国人对美国扩张的文化做分析研究并加以批判,从中也可见人家的文化自信,兼容并蓄才能发展。
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