所以拉布拉多就是圆寸版金毛吗?

狗是分品种的,这对于狗主人来说当然往往非常明确,但是对于其他人来说,管它是啥,紧着毛球乱撸就好了。

比如我家有一只柴犬,起初遛狗的时候总是需要跟上来蹭狗撸的大叔大婶解释这是柴犬,不是 土狗 / 大黄狗 / 田园犬 。现在不用了,小区遇到大爷,一开口就知道是老江湖:“这狗叫秋田吧?日本的。”我回复:“对。”因为在你的眼里它们分别是柴犬、秋田、金毛、拉布拉多、阿拉斯加、哈士奇、德牧,但在别人眼里它们有可能分别是小黄、大黄、大黄、大黄、哈士奇、狼狗和狼狗。

图 | 图虫创意

金毛和拉布拉多,的确不是同一种狗呀

就拿拉布拉多和金毛这两种狗来说,看上去的确就是两条大黄狗呀:身体又壮又敦实耷拉耳朵、长鼻子、长尾巴以及还算修长的腿……拉布拉多无非是剃了个圆寸而已。但其实真正的差别还不止这些。

两种狗子其实都起源于十九世纪左右人们对于狩猎的需求。根据目前资料来看,拉布拉多最可能的起源是已经绝迹的纽芬兰圣约翰水猎犬,圣约翰犬是渔民的好帮手,会跟着他们一起出海,帮忙回收鱼线或者渔网。到了十九世纪末,人们将一些圣约翰犬训练为贵族狩猎用的寻回犬,并把其中一些美丽俊俏(?)的起名叫“拉布拉多”。

黑色血统拉布拉多的祖先 | Buccleuch Avon

然而在大约同一时期的苏格兰地区,由于那里的人们也流行狩猎野禽的运动,人们需要一种能够同时胜任水中及陆地巡回工作的狗子。于是有人尝试用寻回犬与圣约翰水猎犬杂交,此种方式繁育出的犬便是金毛犬的原型。

所以其实从某种程度来讲,拉布拉多可以算是金毛的祖先。根据发表在cell上的一篇研究显示,在20年的时间里,一组研究人员从161种不同的犬种中收集了遗传样本,然后在他们的基因组中的150000个遗传位点进行了比较,发现了拉布拉多和金毛古老的血缘交集。[1]

金毛(Golden Retriever)和拉布拉多(Labrador Retriever)在系谱树上靠的非常近 | Parker, H. G, et, al.[1]

但即使同源并不代表他们外形、习性等特征也完全一样。金毛如其名,当然毛色一定是金色或是奶黄色的;拉布拉多有黄色、棕色或者黑色三种,在这些基本色内还有各种各样的深浅和色调,从狐狸红乃至柠檬黄都有可能,所以颜色不能说明一切。

所以两者在外形上的区别还是主要在于毛发。金毛有着一身飘逸的、厚厚的长发甚至“大波浪”,而拉布拉多毛发短而硬,外层直而且密集,往往和皮肤比较贴合。不过由于有的主人嫌金毛夏天太热于是剃掉一些(极不建议这样做!),所以这也进一步造成了许多人对于两种狗的混淆。

猜猜看,我是谁?| 图虫创意

虽然毛发的特征差距很大,但由于继承了水猎犬的基因,金毛和拉布拉多的毛皮都是为了游泳防水而生的。金毛的飘逸蓬松的被毛下面藏着一层浓密的底毛,这样让金毛在能够抵御寒冷的同时高效地放水;而同样是双层毛,拉布拉多的被毛就短了太多,所以在同样防水的情况下,拉布拉多还需要囤上一身“肥膘”来帮助自己在冷水中保暖。这也分别为它俩带来了一些麻烦。

那些来自天生丽质和天生强壮的烦恼

不知道正在看这篇文章的果壳er有没有被毛发多而困扰过,反正金毛很困扰。长发往往伴随的是寄生虫、细菌和未完全蒸发的汗液,累积在毛发间随时随地伺机感染金毛的皮肤,Glickman曾在20年前对1444 条金毛犬进行了研究,发现二分之一的金毛在一生中都可能有染上皮肤疾病或者被毛疾病的风险,其中湿疹感染的风险超过三分之一。[2]而2017年的研究表明,金毛的皮肤和毛发疾病风险依然存在。[3]

拉布拉多虽然不受长发的影响,但为了御寒而囤膘可不是一件好事情。不论是金毛还是拉布拉多,目前作为宠物在家往往都是被精心照料的,温饱都不差,拉布拉多按理说也不再需要再囤积那么多过冬的脂肪。但从生理上他们依然会食欲旺盛,容易肥胖,一不小心就容易变成“扌立 布 扌立 多”。[4]

图 | 图虫创意

皮肤的问题还是要靠巩固皮肤来解决。和人一样,狗的皮肤也是由紧密的细胞组成的,就像城墙上的砖一样紧密的排列在一起,然而再紧密的结构也会有缝隙。而起到“填补缝隙”作用、保证皮肤完整性的物质叫做神经酰胺。神经酰胺的合成量低会直接导致皮肤干燥,皮肤处于无法抵御刺激的敏感状态。[5]

不过刺激神经酰胺合成的物质也可以从某些日常的狗粮中获取,比如皇家在为金毛设计的品种粮中添加了皮肤屏障复合物,包含泛酸、烟酸、胆碱、组氨酸等成分,能协同降低神经酰胺流失程度。[6]同时添加维生素A和H可以调节表皮细胞的生长和皮脂的产生,减少皮肤干燥,有助抑制皮屑,帮助减少皮脂溢的发生。还有EPA&DHA,对于狗来说,能有助于减少皮肤炎症。[6]以上虽然看上去添加成分非常多,但对于金毛来说,这么多物质维护一身皮毛是值得的。

不同皮肤状态下的神经酰胺含量对比 | organic-label.co.uk

不过像毛短的拉布拉多的食物中就不太需要这些物质。除了基础维护皮毛健康的成分以外,皇家专为拉布拉多设计的品种粮在为减小它们食量这一点上做了一点非常有趣的小手脚。皇家的拉布拉多品种粮除了本身在脂肪含量上就进行了削减,形状上还被设计成了专属空心桶大颗粒。因为中空设计让狗粮变大,也能让狗子多嚼两口,拖延到饱腹的信号慢慢上来了,狗粮可能也吃不下了。为此,皇家先前做过试验,发现这样的大颗粒帮助减缓了拉布拉多进食速度,将用餐时间提高了80%。所以我决定了,以后的晚饭换成泡芙?(喂!)

不过虽然是针对不同品种的狗粮,在一些方面也有着共同的目的,比如金毛和拉布拉多的消化系统都比较敏感。优质蛋白的消化率普遍较高,皇家金毛粮和拉布拉多粮中都使用了L.I.P.,中文名是高易消化蛋白(Low Indigestible Protein),消化率能达90%以上,吸收更好也不容易造成拉稀。[7]

不止金毛和拉布拉多,其实大家都有姓名

皇家品牌是一个源自法国的、兽医创立的品牌,至今已经有50多年经验累积,当然对于毛孩子们都是一视同仁。除了金毛和拉布拉多的品种粮以外,法斗、柴犬、贵宾、比熊等等等等都有自己专属的品种粮,要看看有没有适合自家狗子的专属粮可以参考皇家的官网或者是各大电商。

这样的品种粮,除了根据不同品种狗狗的不同营养需求来定制专属品种粮以外,像拉布拉多粮的“空心桶”设计和法斗粮的“防滚动月牙形设计”一样,皇家在狗粮的物理性状上也为独一无二的狗子们考虑的非常周到。每一种品种粮也是根据该品种犬猫的咬合力定制的,因为太硬可能导致咬不动,而太软则会让食物残留在牙缝中,滋生细菌。所以我们并不太建议频繁为狗子自制“爱心鲜肉餐”, 如果是正规的狗粮,狗子吃一辈子都是可以的 。

马上世界杯犬赛(FCI)也要开始了,皇家也是这一届FCI的官方冠名合作商,在线下的比赛展开之余,皇家也“开张”了一个 【皇家杯爱犬加冕挑战赛】 小程序,可以帮你更加了解不同品种狗的知识(亲测捡屎半年多的我正确率仅刚刚过半Orz),最后还能解锁【狗狗非凡健康秘籍】,有机会赢一季度宠粮!捡屎官们,来为狗子们试一试吧~

参考文献

[1] Parker, H. G., Dreger, D. L., Rimbault, M., Davis, B. W., Mullen, A. B., Carpintero-Ramirez, G., & Ostrander, E. A. (2017). Genomic analyses reveal the influence of geographic origin, migration, and hybridization on modern dog breed development. Cell reports, 19(4), 697-708.

[2] Glickman, L., Glickman, N., & Thorpe, R. (1999). The Golden Retriever Club of America National Health Survey 1998-1999. The Golden Retriever Club of America National Health Survey.

[3] Barnard, N. (2017, April). The role of nutrition in dermatology. In BSAVA Congress Proceedings 2017 (pp. 273-273). BSAVA Library.

[4] Gossellin, J., Peachey, S., Sherington, J., Rowan, T. G., & Sunderland, S. J. (2007). Evaluation of dirlotapide for sustained weight loss in overweight Labrador retrievers. Journal of veterinary pharmacology and therapeutics, 30, 55-65.

[5] Jung, J. Y., Nam, E. H., Park, S. H., Han, S. H., & Hwang, C. Y. (2013). Clinical use of a ceramide-based moisturizer for treating dogs with atopic dermatitis. Journal of veterinary science, 14(2), 199-205.

[6] Watson, A. L., Fray, T. R., Bailey, J., Baker, C. B., Beyer, S. A., & Markwell, P. J. (2006). Dietary constituents are able to play a beneficial role in canine epidermal barrier function. Experimental dermatology, 15(1), 74-81.

[7] Devi, S., Varkey, A., Sheshshayee, M. S., Preston, T., & Kurpad, A. V. (2018). Measurement of protein digestibility in humans by a dual-tracer method. The American journal of clinical nutrition, 107(6), 984-991.

人类登月的痕迹,会一直留在月球上吗?

|· 本文来自“我是科学家”·|

在2019 的奥斯卡颁奖典礼上,描绘登月过程的电影《登月第一人》(First Man )收获了最佳视觉奖。

《登月第一人》海报。

这部电影以阿姆斯特朗的个人视角,讲述了阿波罗11 号登月时那段激动人心的过往。但影片也因为剧情中缺少一个细节,让包括特朗普在内的很多美国人都发声抵制。他们感到愤怒地方在于,影片中没有展现将星条旗插在月球的场景。

虽说导演后来解释了这样做是出于艺术上的升华处理,但这场纷争还是没有平息。因为在一些人看来,国旗这样切切实实的证据,不能被忽略。就像宇航员留在月球的脚印一样,意义深远。

说到这里,相信很多人都会很好奇,阿波罗登月计划中留在月球的那些痕迹,比如美国国旗、宇航员的脚印、太空车的车辙以及一些丢弃的设备,它们会一直存在那里吗?

登月的痕迹会消失吗?

阿波罗11号在1969年实现人类的首次登月,此后的几年里,阿波罗12号,阿波14-17号都相继成功登月,总共成功实现了6次登月任务,有12名宇航员踏足了月球。直到1972年,阿波罗17号返航后,再没有人踏足过月球。

阿波罗11号宇航员巴兹·奥尔德林和星条旗。图片来源:NASA

人类带着梦想去了月球,然后满载而归,留在月球上的,是一系列“人类的标记”。那么,这些痕迹能够对抗过时间吗?

从物理规律的角度来说,这些痕迹可能在很长的时间都不会消失。因为月球与地球不同,它没有大气层,也不会有风雨等现象,没有液态水流的冲刷,不会有火山等活动的破坏,所以落在月球表面的那些东西,可能会在很长时间里保持原样。

唯一会威胁到这些印记的,可能要数月球之外的因素,比如陨石的撞击,或者太阳风的侵蚀。但陨石破坏登月地址的概率并不会很大,而太阳风的消磨很慢,是一个无比漫长的过程。

根据阿波罗任务期间宇航员收集的月球岩石的研究,科学家已经了解到岩石以每100万年约0.04英寸(1.016毫米)的速度被侵蚀。

阿波罗任务期间宇航员收集的月球岩石样品。图片来源:NASA

所以,从这个角度来看,除非有人为因素的覆盖,不然宇航员们留下的痕迹,可能会在月球上孤独的守望很久了。

从图片里我们能知道真相吗?

理论上如此,那么真实的情况呢?

对于这个问题,最好的求证方法莫过于找到“眼见为实”的证据,比如通过航天器或者实地去考证。但这几十年间,人类再没有踏足月球,也就没有靠近这些痕迹的机会。

2009年,美国宇航局发射了月球勘测轨道器(LRO),它是围绕月球轨道运行的探测器,能够在近距离观察月球表面。所以在它运行的过程中,曾拍下了至今为止针对登月地最清晰的照片。

LRO搭乘Atlas V 火箭发射升空。图片来源:NASA

将这些清晰的图片与任务中的拍摄对比,科学家能根据明亮物体,以及它们的影子,结合原记录中的相对位置,包括明显的标识,分辨出留在月球上的物体痕迹。例如在月球使用的火星车,热毯和背包,以及旗杆和旗帜。

但对于尼龙材质的星条旗,亚利桑那州立大学的科学家,LRO相机的首席研究员马克罗宾逊,曾判断它们或许已经面目全非。因为月亮上存在极端的温度变化,而且有强烈的紫外线照射,旗子很可能已被褪色甚至严重变形。空间历史和收藏品专家铂尔曼(Pearlman)也持有相同的观点:“在月球表面的恶劣条件下,旗帜的材料肯定会被严重破坏。”

LRO 拍摄的阿波罗17号着陆点的图片:能够看到宇航员留下的路径,着陆点,月球车,火山,以及遗留下来的设备等。图片来源:NASA

在LRO公布的图片里,能看到车辙和人留下的路径、痕迹等,虽然NASA根据科学分析标出了照片中的物体,但对于更加细节的地方,比如星条旗现在的样子,以及那些珍贵的脚印有没有消失,可能还需要等待其他的探月任务去进一步确认,毕竟现在所拍摄到的照片,细节之处还不足令人信服。

但关于这些痕迹是否会永远存在?这个问题并不需要去考证。因为虽然月球表面的自然侵蚀很慢,但终归是有磨损的,只要时间足够长的时候,这些痕迹自然就消亡了(按照脚印1厘米厚来估算,完全消失需要984万年)。

在漫长的时间面前,没有什么东西会是永恒的。地球上的沧海桑田如此,月球上的人类足迹亦然。(编辑:Yuki)

参考文献:

  1. Eugene Cernan’s Legacy: Apollo 17 Commander’s Footprints Still on the Moon
  2. https://www.space.com/35352-eugene-cernan-moon-legacy-footprints.html
  3. On the Moon, Flags & Footprints of Apollo Astronauts Won’t Last Forever
  4. https://www.space.com/12846-apollo-moon-landing-sites-flags-footprints.html
  5. How to See All Six Apollo Moon Landing Sites
  6. https://www.skyandtelescope.com/observing/how-to-see-all-six-apollo-moon-landing-sites/
  7. NASA Spacecraft Images Offer Sharper Views of Apollo Landing Sites https://www.nasa.gov/mission_pages/LRO/news/apollo-sites.html

作者名片

 

张衡一号卫星:换个角度看地震 | 申旭辉

|· 本文来自“我是科学家”·|

4月27日“我是科学家”将举办第十期演讲活动《对谣言说“不”》

本期演讲嘉宾

申旭辉

中国地震局地壳应力研究所总工程师

“张衡一号”卫星工程首席科学家

申旭辉采访视频:

2019年4月7日13时25分,北京海淀区(北纬40.08度,东经116.23度)发生了2.9级地震,朋友圈里,有人惊呼“地震了”,有人茫然:啥,刚才有地震?

事实上,地震每天都在发生。有的会被人感觉到,有的感觉不到,有的只能被一部分人感觉到——

但科学家还有别的视角。

在中国地震局地壳应力研究所总工程师,“张衡一号”卫星工程首席科学家申旭辉看来,“对地震预测科学来说,有意义的震例主要还是六级以上的地震——因为在中国目前的技术水平下,六级以下的地震不会对房屋带来很强的破坏,意味着不会对人的生命造成太大威胁,经济损失也不会太大。”

全球6.0级以上强震(左列为震级范围)平均每年发生的次数(右列)。来自USGS

根据申旭辉的介绍,真正意义上的现代地震学是从1906年美国加州旧金山大地震开始,而我国对于现代地震学的研究,始于1966年邢台地震。

1966年邢台地震赈灾。图片来源:Wikimedia Commons

那么,对于那些真正对人有影响的地震,我们有没有办法提前收到信息?换句话说,大众最关心的话题是:地震到底能否被提前预测?

“地震预测是个纯自然科学问题,自然科学问题是必然有解的,否则就是不可知论——只是,这个解在哪、怎么解,这是我们作为科学家要去追求解决的。”申旭辉说,“从科学角度,地震科学属于观测科学,应该尽可能多的获取震例做基础,来检验和发展所谓的预报方法或预测方法——发射卫星是最有效的试验手段之一。”

电磁监测试验卫星“张衡一号”。图片来源:nasaspaceflight

2018年2月2日,申旭辉担任首席科学家的“张衡一号”卫星发射升空,进入预定轨道。事实上,从2003年开始,他和同事就已经在讨论启动方案,不断预研、提出方案,直到2013年被国务院批准,经历了漫长而困难的十年。收到立项批复通知那天,他在办公室大哭了一场。

科学家眼中的“地震预测”,到底离公众的预期还有多远?除了对地震科学的促进,“张衡一号”卫星还能做什么?

4月27日,欢迎来77剧场,听申旭辉老师聊聊地震和“张衡一号”卫星的故事。

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王志珍:人工合成胰岛素中,一个少为人知的科学故事

本文为2019年3月23日“我是科学家”年度盛典——科学与你,探寻万物的联结 | 王志珍 演讲实录:

1966年,中国科学家首次人工全合成具有全部生物活性的结晶牛胰岛素。听王志珍院士讲述在上世界60年代,人类在蛋白质科学研究中跨出的重要一步。

王志珍演讲视频:

我是中国科学院生物物理研究所研究员王志珍。

我是一名研究蛋白质的生物化学家,我的研究生涯是从胰岛素研究开始的。今天我跟大家来谈一谈,半个世纪以前,中国科学家在人工合成胰岛素的创举中,一个少为人知的科学故事。

说起蛋白质,很多人就会想起高蛋白的食物,牛奶、鸡蛋、鸡鸭鱼肉、虾。不错,蛋白质是我们人体的必需营养。

什么是蛋白质呢?用革命导师恩格斯权威的哲学语言来说,“生命是蛋白体的存在形式”。

用科学语言来说,“蛋白质是生命活动的主要承担者”。不管是呼吸、消化、运动、说话,还是思维、学习、记忆,甚至感情等等,一切生命活动,都是由蛋白质分子或者说由很多蛋白质组成的“分子机器”来执行和完成的。

蛋白质是一种生物大分子,由各种各样的氨基酸组成。上图中,不同颜色的珠子代表不同种类的氨基酸,它们之间通过一种叫做“肽键”的化学键联系起来,形成肽链。

肽链就是蛋白质的一级结构,没有活性。只有当它在空间盘缠卷曲、折来折去,形成特定构象,才能获得生物学活性,成为蛋白质分子。

人体当中至少有2万种不同的蛋白质分子,每个蛋白质分子都有自己特定的结构。但组成这么多不同种类蛋白质的氨基酸,实际上也就是20来种。

我相信,每一位同志都知道什么是氨基酸。假如我说“谷氨酸”,你可能不知道;但是我说“味精”,你一定知道:味精是一种谷氨酸的钠盐(L-谷氨酸一钠)。

在这里,我要介绍的是“半胱氨酸”。图左下角,黄颜色的珠子代表半胱氨酸。两个半胱氨酸之间可以形成一种叫做“二硫键”的共价键。二硫键对于蛋白质分子的结构和功能非常重要。

到现在,我相信大家已经和我一起对蛋白质建立了新的认识:蛋白质是由氨基酸连接成的、通过折叠形成有复杂结构、特定形状,从而获得活性的生物大分子。

如果蛋白质的折叠发生了错误,就有可能引起疾病。大家知道的阿尔兹海默症(老年痴呆症)、帕金森氏症、肌萎缩侧索硬化症(渐冻症)等等,都是神经退行性疾病。在患者的大脑里产生了某些蛋白由于错误折叠形成的斑块。

以上是今天讲座的铺垫。

现在我们来讲讲人工合成胰岛素。

1958年,中国科学院上海生物化学所为了向国庆十周年献礼,决定做一个有分量的项目,要“合成一个蛋白质”。这的确非常有分量,因为当时世界上没有成功的先例。有很多人经常把这件事情,说成是中国人跟诺贝尔奖擦肩而过、失之交臂的一个工作。

有那么多蛋白质,合成哪个呢?摆在中国科学家面前的选择其实就一个:胰岛素。因为胰岛素是当时唯一一个氨基酸序列已知的蛋白质。它的序列是1955年英国科学家Sanger测定的,他于1958获得诺贝尔奖。

胰岛素是一种激素蛋白,糖尿病者可以通过注射胰岛素降低血糖。同时它是一个很小的分子,只有51个氨基酸。

胰岛素分子由两条链组成,上面是A链,有21个氨基酸;下面是B链,有30个氨基酸。两条链中间,有两条红色的线,表示二硫键,且A链内部也还有一个二硫键。这样特殊的性质,恰恰给胰岛素的合成制造了一个瓶颈,而且还埋伏着当时完全不清楚的蛋白质折叠的问题。

这样一个很特殊的蛋白质分子,怎么去合成呢?当时提出了至少这样四种方案;但是由于技术和试剂方面的限制,只有方案一比较有希望。即:先分别合成A链和B链,再把A、B链通过二硫键接起来(重组)。

肽链的合成,在当时已经有过先例了。1952年,美国人合成了含有九个多肽的催产素,二年后就获得诺贝尔奖;1958年,又有人合成了十三肽的促黑激素。所以胰岛素合成的关键问题,就是合成的A链和B链能不能连起来,成为有活性的天然胰岛素分子。

上海生化所的邹承鲁小组担任了解决这个关键问题的任务。邹承鲁先生当年35岁,他组里所有的成员都比他年轻,有些还是大学刚刚毕业的。他们做的“胰岛素拆合”工作,就是把二硫键还原,拆开成两条分开的A链和B链,之后去寻找条件,看分开的A、B链能不能重新组合,成为天然的有活性的胰岛素。

“拆”跟“合”,听起来很简单,但其实实在是太困难了。因为胰岛素的A、B链重组的方式有无穷种。

我们设想一个理想的理论状态,就是在溶液里只有一条A链和一条B链,那么所有的半胱氨酸之间,形成二硫键的方式有15种。而真正的天然胰岛素只有左上角那一种,所以它的概率是1/15,也就是6.7%。

然而随着A、B链的数目在溶液中增加,两条链可以以不同比例与方式组合,二硫键可能的连接方式将呈现指数级的增长,也就是无穷种。但只有一种是天然胰岛素的结构,所以组合正确的概率是无穷分之一——相当于0。

然而一年多以后,邹承鲁小组居然找到了一组条件,使得他们从分开的A链和B链得到天然胰岛素的概率,从0.7%提高到1%,再提高到5%,最后竟然到了10%,可以说重组取得了成功。他们圆满地完成了任务,确定了方案一作为胰岛素的合成路线,开始了人工全合成胰岛素的攻关。

但当时出于对德国和美国科学家同类工作的保密,邹承鲁小组的工作并没有在国际上发表。1960年,《自然》杂志上发表了加拿大科学家类似的工作,但产率只有1%-2%,所以中国人的这个工作在国际上是领先的。

经过7年多的辛勤奋战,1966年,中国科学家人工全合成了具有全部生物活性的结晶牛胰岛素,右上角是合成的牛胰岛素的结晶;右下角是通过小白鼠惊厥测定胰岛素的活性。《人民日报》报道了这项工作。

在理论上几乎得不到的情况下,为什么邹承鲁小组能够得到相当高产率的天然胰岛素呢?

当时他们总结的原因是,“在所有可能的重氧化产物当中,胰岛素结构还是一种比较稳定的结构,甚至在各种AB异构物之中,还是最稳定的结构之一。”这个时候,他们就已经认识到了天然结构是最稳定的。

现在我必须跟大家谈一谈,同一时期美国科学家Anfinsen的“牛胰核糖核酸酶的变性和复性实验”。核糖核酸酶是一个酶蛋白,它只有一条链;但是它有八个半胱氨酸,所以形成了四对二硫键。加了还原剂和变性剂,这个分子就还原变性成一个伸展的链,失去了活性。Anfinsen把变性剂和还原剂去掉,看这一条链能不能重新折叠起来、氧化复性成为原来的分子结构。

Anfinsen最后找到了一个条件,得到了差不多有80%非常高产率的核糖核酸酶。他后来得出的结论是,多肽链氨基酸的序列已经含有了其三维结构的全部信息,也就是我们平常讲的“蛋白质一级结构决定高级结构”。他于1972年获得诺贝尔化学奖。

来对比一下中国科学家跟美国科学家面对的问题。时间上,都是在上世纪五六十年代。他们处理的问题,也都是多肽链中二硫键正确形成的问题:一个是变性和复性的实验,一个是拆开和重组的实验,非常相似。

美国人做的是牛胰核糖核酸酶(上图右侧),只是一条链,探究的是4对链内的二硫键。这个情况下,所有可能形成的搭配方式是105种,其中二硫键正确的核糖核酸酶只有一种,所以成功的概率是1/105,就是0.95%。

而中国科学家面对的问题是两条链的胰岛素(上图左侧)。它虽然只有6个半胱氨酸,但是由于两条链可以以不同的比例、不同的方式来组合,因此获得天然胰岛素的概率是无穷分之一,是0。所以中国科学家面对的问题实际上更加复杂。

Anfinsen在生命科学发展的那个阶段,是兴趣使然、自由探索。所以他在黑暗当中,一步一步地朝着前面出现的小亮点前进。最后看到了一扇亮灯的窗户,到了这扇窗户跟前,并最终推开了它,向人们展示了一个蛋白质科学中,崭新的蛋白质折叠的世界。而且他指出了,“天然蛋白质的结构是在生理条件下热力学上最稳定的结构”。

中国的科学家在那特定的社会条件下,是任务导向。其实他们在执行任务的过程当中,也必然会看到这扇窗户,到达这扇窗户前。然而,由于任务的催促和灾难性的文革的种种干扰,他们被带离了这扇窗户,没有机会去捅破那一层窗户纸。

一直到改革开放,郭老宣布科学的春天到来了,A、B链重组成功的基础理论研究才在中国科学院生物物理所扬帆起航。我本人也非常有幸参与了这项研究。

这就是我今天要给大家讲的,胰岛素合成背后的蛋白质折叠的故事。谢谢大家。

演讲嘉宾王志珍:《人工合成胰岛素中,一个少为人知的科学故事》

何丽:生酮饮食减肥?碱性食物养生?……别再被这些营养谣言骗了!

|· 本文来自“我是科学家”·|

4月27日“我是科学家”将举办第十期演讲活动《对谣言说“不”》

本期演讲嘉宾

何丽

中国疾病预防控制中心营养与健康所研究员

生酮饮食减肥?碱性食物养生?

……别再被这些营养谣言骗了!

何丽采访视频:

俗话说,民以食为天。又说,开门七件事,柴米油盐酱醋茶。

若吃不对,问题也大。

“在导致慢病的危险因素当中,‘膳食因素’非常重要,不健康的生活方式,尤其是膳食不均衡,是慢病的主要促进因素。”

说这话的人,叫何丽,是中国疾病预防控制中心营养与健康所研究员。大学毕业后,她从事了7年临床工作,然后是23年的营养科研。“最近几年我的研究方向主要集中在营养和慢性非传染病的预防和控制,主要研究骨质疏松、糖尿病、高血压、肥胖跟营养的关系。”

饮食,平衡才是可取之法。图片来源:图虫创意

“平衡膳食”是她和同事希望宣传的观点。可有时候,真相跑不过谣言。“尤其是,一些慢性病人,他想健康起来,想活得更久一点,就会盲目地相信网络上一些‘貌似很关心你,给你一些知识但实际上是谣言’的东西,但实际上,对疾病的愈后起到一个不好的作用。”

“比如,‘生酮饮食’在最近几年特别火——我们中国人现在超重和肥胖的比例已经达到42%,人们想健康长寿,需要控制体重。”在这种形势下,“号称低碳水、可以控制体重”的生酮饮食概念就迎合了很多人的需求,也成为一些商人的敛财工具。

但在何丽看来,“生酮饮食”这种做法不但无助于健康,反而会带来很大的健康隐患。

“生酮饮食”指的是一种比较极端的高脂、低碳水化合物饮食。图片来源:Pixabay

“生酮饮食,说白了就是:你的一日三餐当中,提供能量的不是碳水化合物为主,而是用脂肪和蛋白质来供能,那在这个供能的过程中可能会造成你身体内的酮体增加,通过酮体的分解来供能,进而也会造成尿酮体增加,长此以往,对人体还是存在一定的副作用的——因为,现在没有任何的流行病学证据表明‘生酮饮食’可以起到长期控制体重、长期降低慢性病比如糖尿病、高血压的患病率或者死亡率。”

最近十多年,除了科研工作,何丽花了很多业余时间投入到科普。把一些晦涩难懂的知识,翻译成老百姓爱听的白话,说给大家听,写给大家看。

“我觉得,最重要的就是要抵制这些谣言,不听不看不传,更不要去相信,如果我们的健康素养都提高了,不信这些东西,用科学的健康素养来武装自己,指导自己的健康生活,生命的结局也会是不一样的。”

4月27日,欢迎来77剧场,听中国疾病预防控制中心营养与健康所研究员何丽老师分享更多关于营养的话题,以及如何破解营养和食物方面的谣言。

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《复联4》告诉我们,超级英雄可能比反派角色更暴力?

|· 本文来自“我是科学家”·|

提示:本文全篇无剧透,请各位读者放心阅读

广大影迷们期待已久的《复仇者联盟4》终于在今天凌晨重装上映了!这场“终局之战”将是漫威宇宙“无限传奇”(The Infinity Saga)的终结篇,也将揭开漫威电影宇宙的新篇章。这部电影的关注度也可谓空前火爆,甚至于各大影院的预售票早早就被抢购一空。

《复联4》创下中国影史映前总预售新纪录,不知各位朋友们有没有抢(剁手)到梦寐以求的首映预售票呢?@电影票房BAR

作为电影市场上广受欢迎的卖座的电影类型之一,超级英雄电影无疑为大家的业余生活添上了浓墨重彩的一笔。

每当看到身着高科技装备或帅气披风的英雄们各展其能,驾轻就熟地使用他们的超能力猛击黑势力,拯救弱小可怜又无助的世人时,观众们就会忍不住大呼过瘾,仿佛切身感受到从荧幕上传来的“正能量”。

你感受到绿巨人的愤怒了吗?来源:《复仇者联盟1》

各种反派角色似乎总爱制造危机和搞破坏,有时让大家看得咬牙切齿,希望他们快点被英雄们打败然后从屏幕里消失。

然而,最新的一项研究表明,电影中的超级英雄在制裁反派角色时,往往使用了比反派角色更多的暴力手段,而影视作品中大量的“以暴制暴”场面,还可能会对年轻观众们产生负面影响[1-3]

超级英雄更暴力?

美国儿科会(AAP)2018年在全国会议与展览上发表的一项研究表明显示,我们眼中的“好英雄”们,可能比反派角色更暴力[2]

研究人员分析了2015年和2016年上映的10部超级英雄电影。他们将主要角色分为主角(好人)和反派(坏人),并使用标准化的工具来统计电影中所描述的具体行为和暴力类型。

电影中的主角(右)和反派(左) 图片来源:item.btime.com

结果令人感到惊讶。电影中的主角平均每小时发生的暴力行为高达23次。而与之相对的是,反派角色平均每小时的暴力行为仅有18次。研究人员还发现,电影中男性角色的暴力行为几乎是女性角色的五倍(平均每小时34次),而女性角色平均每小时有7次暴力行为。

研究人员们按照常用暴力行为排序后发现,主角最常见的暴力行为是打斗(总共1021次),其次是使用致命武器(659次)、毁坏财产(199次)、谋杀(168次)和欺凌/恐吓/酷刑(144次)。

对反派来说,最常见的暴力行为是使用致命武器(总共604次)、打斗(599次)、欺凌/恐吓/酷刑(237次)、破坏财产(191次)和谋杀(93次)。因此,相比较于邪恶的反派势力,超级英雄们使用暴力的频率更高。并且男英雄相比较于女英雄而言通常“更暴力”。

相比较于反派,主角更频繁地使用暴力。图片来源:作者根据参考文献[1]绘制

为什么我们更爱看英雄施暴?

电影中暴力元素的加入不但使得视觉音效场面更加恢弘壮大,而且暴力本身具有的野性和征服特质也能让我们体会到其中的力量感。

不过,同样是施暴,我们对超级英雄的认同度却远远超过反派角色,这又是为何?

这也许是因为超级英雄们使用暴力往往是为了拯救处在弱小无力的平凡群众,有正当的理由。而我们在生活中也经常遇到一些无法解决的困难,也希望有这么一个“超级英雄”来帮助自己;或者是我们身边心爱的人需要我们充当“超级英雄”去保护和安慰他们。

这种从心底产生的拯救和被拯救的诉求,能够让我们对超级英雄主人公产生深刻的向往与认同感[4]

试问英雄救美谁不爱看?图片来源:marvel.com

儿童观看暴力影像需成人陪同引导

 对于成年人来说,看电影更多是“看热闹”,不会太当真。但儿童在观看影视节目时,可能会将自己代入其中,把自己想象成崇拜角色的模样,从而影响到道德观和价值观的形成[2]

儿童在观看超级英雄电影时,可能会将自己幻想为超级英雄。图片来源:JAREN WILKEY/BYU

当不具备完善心智心理的儿童和青少年频繁观看超级英雄通过暴力惩治罪犯的镜头后,很有可能会无法对暴力及其影响进行正确评价。这会对他们的心理发育产生不良影响。有些儿童甚至会开始模仿冒险和暴力行为,而这些行为可能会带来潜在的安全风险[5]

此外,不光是超级英雄电影,许多动画和漫画中也充斥着暴力和危险的场景,稍不注意就对儿童产生负面影响。如2013年就报道过类似事件:3名儿童(均小于10岁)在玩耍时模仿起《喜羊羊与灰太狼》动画剧情,做起了“绑架烤羊”游戏。一名年龄最大的儿童把其他两名儿童绑在一棵树上,用随身携带的打火机点燃树下竹叶,导致二人被火烧伤,造成悲剧[6]

图片来源:网易新闻

为了帮助抵消荧屏暴力场景可能对孩子们产生的负面影响,儿童心理研究专家约翰·穆勒建议:儿童应在家人的陪同下一起看含有类似场景的作品,并互相交流自己对电影的看法[1]

通过共同观影和通过积极地与孩子讨论暴力带来的后果,父母可以帮助孩子们形成批判性思维和内在规范的价值观,从而降孩子产生暴力行为的潜在风险。

而如果孩子在家长的陪同下观看暴力电影,家长却没有及时加以正确疏导,就会给孩子留下一种“父母默认了该类暴力行为可以发生”的潜在印象。而此前的也研究表明,受到这类默许的孩子们会表现出更多的攻击行为。

另外,各类含有暴力场景的媒体制作方也应该承担起自己相应的责任。对于那些传播对象主要为未成年人群体的,除应遵守音像制品制作传播的相关法律法规之外,还应遵守未成年人权益保护的相关法律法规。此外,健全完善的分级制度,让不同年龄段的人接受与其心智发展相对应的影像资料也是不错的方法。

令灭霸都畏惧三分的绯红女巫。来源:《复仇者联盟3》

虽然电影主角们使用暴力的初衷是期望阻止更多暴力事件的发生,但更多相对温和的手段(如谈判商议、真情感化)对于制止一些反派来说也同样行之有效。例如漫威女英雄之一的绯红女巫,就曾经受到朋友和对手的思想感化(和适当的批评教育),改邪归正后收获了爱情和新的生活。

最后想说的是,不论在影视作品里还是现实世界中,“以暴制暴”大多都是英雄们手中最后的底牌,而绝非唯一的解决方案。(编辑:Yuki)

参考文献:

  1. Muller J, et al. (2018) Violence depicted in superhero-based films stratified by protagonist/antagonist and gender. (abstract)
  2. Bortz, K., & Swanson, W. S. (2018). Superheroes are more violent than villains. Infectious Diseases in Children, 31(12), 6-6.
  3. Martin, J. F. (2007). Children’s attitudes toward superheroes as a potential indicator of their moral understanding. Journal of Moral Education, 36(2), 239-250.
  4. 曾凤娟. (2017). 美国超级英雄电影中的精神呈现. 电影文学(19), 59-61.
  5. Simmons, B. J. ,Stalsworth, K. , & Wentzel, H. . (1999). Television violence and itseffects on young children. Early Childhood Education Journal, 26(3),149-153.
  6. 儿童模仿灰太狼烤羊烧伤同伴 家长起诉”喜羊羊”制片方http://news.163.com/13/0518/10/8V5C76MN00014JB5_all.html

作者名片

人造太阳“中国环流器2号”参观记

|· 本文来自“我是科学家”·|

昨天是4月22日,世界地球日。在这个特别的日子,我受邀来到位于成都的中核集团西南物理研究院,参观著名的“中国环流器2号”。据说这个装置的最大意义就是可以保护地球。为什么这么说?容我慢慢道来。

核聚变,顾名思义,就是要利用原子核聚变反应产生的能量。人类最早发现的核聚变反应是太阳内的核反应。最著名的人工核聚变反应就是氢弹爆炸。而这个研究院科研人员的目标,是把来自太阳的能量和蕴藏在氢弹中的巨大能量,缓慢、安全地释放出来。

这话说起来容易,实践起来谈何容易,太阳是一颗中等质量的恒星,质量相当于地球的N倍,其内部可以达到1500万度的高温和N个大气压的高压,所以能够产生可持续的核反应。而氢弹,其爆炸机理干脆就是用原子弹当引信利用原子弹核裂变反应产生的高温高压引发核原料产生聚变反应。

受控核聚变反应则是用惯性或者是磁约束的方式将核聚变材料聚合在一起,使之发生人类可以控制的、安全的、缓慢的核反应。并且,从中获得的热量可以转化为机械能,进而转化为电能。以替代目前广为使用的化石能源。

由于受控核聚变装置的基本物理原理与太阳内部核反应的机理相仿,所以这种装置被形象地称为“人造太阳”。

作为科普作家与科普展览策展人,我受国资委新闻中心邀请,考察高科技国企,看看哪些技术可转化为科技馆展览展品。

核能、核动力与人类未来,是我此行考察的重点。海报中间那个人是我。

我正在策划着一个以丝绸之路主题的科普展览,也希望在这些高科技企业中获得灵感。

作为一个科技爱好者,我当然听说过“受控核聚变发电,永远的50年后”的魔咒。这个魔咒说的是,自20世纪50年代受控核聚变原理提出以来,每逢有媒体问到相关专家何时才能实现发电时,专家总说50年后,一个10年又一个10年过去了,直到20世纪末答案仍是这样。

为何会出现受控核聚变发电“永远的五十年后”魔咒?如何打破这个魔咒?

带着这个问题,我请教了研究院的刘院长。他诚恳地说,的确有这个问题,受控核聚变太难了。

研究过程中遇到会遇到许多预想不到的困难,充满不确定性,但挑战与机遇并存。在遇到预想不到的困难的同时,往往也会出现预想不到的发现与进展,这也是研究的乐趣所在,现在看来经过全世界几代研究者的不懈努力,看到受控核聚变发电的前景,不会再用50年了,也许再用30年就可以实现了。现在各国已经联合起来进行技术突破——2006年,中国,欧盟,印度,日本,韩国,俄罗斯和美国七方,正式联合实施国际热核聚变实验堆(ITER)计划,该计划是世界上仅次于国际空间站的又一个大科学工程。ITER托卡马克装置的体积接近天坛祈年殿的尺寸,高30米,直径28米,重达1万吨。

核聚变这么难,但是它的好处也是显而易见的,比如安全性高,废料处理,成本低,原料容易获得等等。核聚变的燃料,氢的同位素氘在海水中储量极为丰富,从一升海水中提出的氘,在完全的聚变反应中可释放相当于燃烧300升汽油的能量。氘氚反应的产物没有放射性。核聚变反应堆也不会产生污染环境的硫、氮氧化物,更不会释放温室效应气体,而且核聚变反应堆只要停电,就自动停止运行。可以说它是一种无污染,无核废料,资源近乎无限的理想能源。受控核聚变发电的实现将从根本上解决人类的能源问题。

从20世纪40年代末开始,世界各科技强国就开发了多种方式,研究核聚变等离子体的约束方法,研究经费投入每年都超过10亿美元。在这个过程中,人们对实现可控核聚变难度的认识也逐步加深,从20世纪70年代开始,托卡马克这种途径逐渐显出其独特的优越性,并在80年代,成为受控核聚变研究的主流途径。

托卡马克是tokamak的俄文缩写,是指环形磁约束受控核聚变实验装置,所以中文又称环流器,它是由一个环形封闭磁场组成的磁笼子,高温高压的等离子体就被约束在这个磁场构成的无形笼子里,这个磁笼的外形很像一个中空的救生圈,等离子体环中能产生一个很大的环电流。经过近半个世纪的努力,托卡马克已经显示出光明的前景,等离子体约束获得明显效果,温度达到上亿度。而产生核聚变能量的科学可行性已经被证实了,但是相关的成果都是以短脉冲的形式产生的,与实际反应堆连续运行还有很大的距离,而且核聚变反应能否自持仍然需要实验验证,所谓自持就是它发出的能量,可以供应它自身运行所需的能量。

我问刘院长的第二个问题是,我看到有些文章写到,托卡马克研究进展这么慢,原因在于有可能它并不是最优的受控核聚变装置构型,也许现在各国都对托卡马克产生了技术的路径依赖,而真正适合受控核聚变的技术构型人类还没有探索出来。

对此,刘院长回答说,的确有这种可能,而且包括中国在内的研究核聚变的主要国家也的确都在分出一部分精力在研究其他构型的核聚变装置。目前仅次于托卡马克的装置叫做仿星器。德国就用一半的核聚变研究经费来研究仿星器构型,这种装置相当于托卡马克的升级版。不过国际学术界公认的是,虽然托卡马克进展没有那么快,但仍是目前最有希望成功的可控核聚变装置。

聊了这么多背景知识,终于到了期待已久的实地参观环节了。没想到核聚变装置及其控制室,与会议室在同一座大楼内。并不像有些科幻片所描述的那样,会藏在深深的地下或坚固的堡垒中。首先看到的是控制室,它与小型的航天发射场控制室没有太大区别。工作人员坐席面前都有一台电脑屏幕和鼠标键盘。再往前是一整面屏幕墙,中间可以播放核聚变装置的运行图像,两侧分屏可以显示各种数据参数。

从控制室出来,穿过一个带有螺旋形楼梯的小隔间,通过一道薄薄的木门,就是容纳“中国环流器2号”的“车间”了。

看到这台机器第一感觉是大,第二感觉是乱,说它大是因为它有两层楼那么高,占地面积上百平方米。说它乱,是因为各种管路,线圈,电线,机柜围绕在它周围,充满了复杂的技术细节。

就是这台机器,代表了人类驯服太阳力量的尝试。

研究院贴心地安排了熟知环流器原理的研究生和工作人员,充当“导游”,为我们讲解并现场回答问题。

但此时我的大脑是懵的。我早就看过环流器的图片,也在电视上看过关于它的新闻,今天真正站到它面前,可以说近在咫尺,一时却无法体会它的意义,更无从理解它的原理。

从能源史的角度看,面对它,相当于我们面对猿人升起的第一堆火、工业革命初期的第一台燃煤锅炉、19世纪的第一口油井……这种类比恐怕还不恰当,可能受控核聚变装置的科技史意义要更为独特。上述能源都是地质年代以来贮存在地壳中的,被植物光合作用凝固的太阳核聚变能。而环流器,则希望跨过那些中间环节,直奔主题。

而且,上述原始的动力源都没有超出人的日常经验,其机理一望便知。但环流器,根本让人无从把握。

我想起赫鲁晓夫在回忆录里写到他第一次看到苏联运载火箭时的感受,“我们这些人像傻子一样,这里看看,那里摸摸,差点就用舌头去舔一舔火箭外壳的味道了”。此时,我感觉自己比赫鲁晓夫还要无助。

我只能碎片式的接受:有的装置是探测核聚变释放出中子的,有的是测量磁场的,有的是为核聚变供电的,有的是进行磁场控制的。

毕竟受控核聚变不是一个独立的专业,而是一个高度综合的学科。搞激光的,有搞阀门的,有搞等离子体物理的,有搞材料的,电控的,计算机的,等等等等,太多了……没有任何一个人能掌握关于它的所有知识。而这个研究院号称总师单位,是专门负责系统集成的。核聚变研究也是一个国家科技实力,工业实力的象征。没有一定水平,是搞不了这个的。

我只能零星引用一些它的参数,供读者了解中国环流器2号的规模。

首先它的产生的磁场比地磁场强1万倍。

其次,它产生的等离子体威力有多强?他们曾经做过等离子体导出实验:直径10厘米、厚两厘米的铜圆盘,被等离子体击中,不到一秒钟就消失了。并不是被气化了,而且是铜盘被等离子化了。

另外,上千万度乃至一亿度的等离子体温度是计算出来的,而不是测量出来的。因为没有仪器可以测量这样的高温。

普通的燃煤锅炉运行一段时间后,需要熄火打扫炉膛,清除里面的废渣。这台燃烧核聚变燃料的“锅炉”也是这样。科研人员会用辉光放电“打扫”真空室内部。清除里面的杂质。

温度那么高的等离子体在运行,所有物体固态物质不是都被气化了吗?怎么还会有固体杂质呢?其实等离子体的核心温度有上千万度乃至上亿度,但是边缘温度会被控制得很低,只有上千度。否则真空腔内壁也会被熔化。内壁是碳结构,碳耐高温,但活性炭也善于吸附杂质,所以会有等离子体与内壁作用生成的杂质附着在上面,影响实验精度,需要清除。要知道,一丁点杂质就会产生雪崩效应,使得等离子体形态与运动方式发生剧烈变化,结果就是高速粒子轰击到内壁,破坏真空腔。

这么复杂的装置,一定做过很多次核聚变实验吧?

是的,从2003年至2019年,该装置共放电33,000次。听起来很多。但每次放电平均时长只有两秒钟。所以,16年来实验总时长还不到24小时(86,400秒)。真正的发电厂可是要24小时不间断运行的。

但就是这区区两秒钟实验,每次就得花10万人民币的经费。

这样简单算下来,十六年来的实验经费大概是33亿元。而ITER立项时预估的成本是100亿欧元。

参观时,该装置自然没有运行,所以我好奇地问工作人员,装置运行时的感官体验是什么样的?

他说,从视觉上来看,只能用摄像头对准真空腔上开的玻璃小窗口,从屏幕上看到里面的情况——红色的火焰——并不感觉温度有多高。

至于振动?并没有。但由于实验时磁场启动,而且等离子体高速运行时也会产生电磁场,所以这些金属设备里面会产生涡电流,被这些磁场吸引,金属会产生巨大的扭力,但这些力肉眼是看不到的。因此核聚变装置对于材料学的要求是非常高的。

至于听觉嘛,根本听不到任何声音。因为等离子体的密度实在太低了,有多低呢?相当于我们周围空气密度的10的-10次方分之一,也就是100亿分之一。这么低密度的等离子体是无法传递人耳可辨别的声音的。

所以让我们设想一下这个装置启动时的样子:只有一个小窗透出微弱的闪动的红色火光,四周静悄悄的,只有电机的声音和一些电气设备风扇的嗡嗡声。但你若懂它的工作原理,你会知道所有的金属都在绞着劲儿,紧绷着,抵抗着巨大的磁力。正是这磁力约束着高温的、产生核聚变反应的等离子体。

讲解的小伙子是核西物院的博士生,我们可以把他和他的同事、老师看作是未来的普罗米修斯——把恒星之火平安带到地球的人。

这个环境里蕴含的信息量太大,普通人脑是无法在这么短时间记住这么多东西的。人的思维和体力都有极限。余生也有涯,而知也无涯。但正是这种存在极限的人联合起来,可以完成这样巨大的科学工程,其复杂程度超出了任何人类个体的认识能力。

我们只在这里停留半天,匆匆过客。研究院的科研人员从博士毕业算起,至少要在这里工作三十年,还不一定看到可控核聚变商用发电成功的结果。在中国环流器2号面前,我们是小过客,他们是大过客。在已经靠核聚变燃烧了五十亿年的太阳面前,人类更是匆匆过客。

但人类可以代代接力,“子子孙孙无穷匮也”,把天火永远留在大地上。

研究院的那些老员工也的确是这样想,也是这样做的。他们相信,这是一项对全人类都有益的事业,而且科学研究的过程不断有新的发现,充满乐趣。他们甘愿把自己的韶华抛洒在这个貌似看不到成功曙光的崇高事业上。

自古以来,试图靠近太阳的人好像结局都不是很美妙:夸父逐日,最后饥渴而死;伊卡洛斯和代达罗斯飞向太阳,用蜡粘合的翅膀却被阳光熔化,坠海而死。但他们的英名都永传后世,成为人们追求希望、力图掌控技术的象征。

奥斯特洛夫斯基有句名言:“一个人的一生应该这样度过,当他回首往事的时候,不会因为碌碌无为而羞愧,也不会因为虚度光阴而悔恨,这样,在临死的时候,他能够说,我的整个生命和全部精力都已献给世界上最壮丽的事业——为人类的解放而斗争。”

为人类寻求永不枯竭的清洁、安全能源,不就是人类的解放而斗争吗?这时我理解了,为什么那些老专家谈到可控核聚变的研究事业是长跑,是接力跑,而不是短跑。这需要一代又一代有志于此的人接力奋斗。

从这个意义上来说,虽然目前这些围绕在人造太阳周围的科学家仍默默无闻,有的还奉献了全部青春,但是当人造太阳实现应用的那一刻,他们的英名将永远载入科技历史的殿堂中,与夸父和代达罗斯并列。

最后,回到我作为策展人的本行,这个装置核能如何体现丝绸之路精神?仅是这个研究院,每年都有100多人次赴美、日、欧进行学术交流。该院的学术水平,已经从在国际上跟跑、并跑,逐渐向领跑过渡,在某些方面已经达到国际领先地位。显然,没有国际合作、单靠一个国家单打独斗,形不成合力,受控核聚变发电的实现还要推迟很多年。只有秉承“开放包容、互学互鉴”的丝路精神,这一天才能早日到来。

注:以上记录仅凭个人记忆,可能存在记忆偏差及理解错误,文中出现的一切错误由本人负责。

作者名片

为了保住自己的宝贝书,中世纪的僧侣们连诅咒都用上了

从小长到大,很少有人没丢过东西的。可以说,自从古代的人们有了“不想丢”的东西开始,就有丢东西的时候。如果是自己遗失也就罢了,最恨的是被人偷走的时候。今天的我们,为了防小偷,用上的办法也不少,但有这么一种办法,虽然在今天看来很难立刻想到,但在中世纪的时候,却是很多僧侣们防范小偷的最终防盗手段。

图片来源:pixabay

那就是,防偷书诅咒。

为啥中世纪的书这么宝贝?

在中世纪的修道院里,僧侣们终日修行,倒不会在庙里藏个黄金屋。他们需要防小偷的宝物是书。虽然书在今天已经是随处可见的读物,但如果把历史往前倒推几百年,书的制作成本和今日完全不可同日而语。一本书的每一个字全靠手抄,抄写员需要长期坐在一个毫无人体工程学可言的小凳子上长期伏案,借着自然光来抄书。尽管那个时候也有蜡烛,但火烛给书籍带来的风险让抄写员们宁可选择在白天工作。在14世纪写成的一本《圣杯的历史,圣杯的任务和亚瑟之死》中,有一幅图清楚描绘了抄写员的工作环境。抄写员一手拿笔,另一手拿刀——用来随时将笔头削尖。长期这样工作的结果必然是眼瞎、腰酸、背痛,绝不是什么轻松的工作。

工作中的抄写员,出自《圣杯的历史,圣杯的任务和亚瑟之死》,1300-1325年。图片来源:大英图书馆

这些耗费人力巨大的书籍,往往也会配上精美的装帧。《林道福音书》的封面即便放在人类的整个历史上,也可谓极尽奢华了。它是在查理曼大帝的宫廷作坊中制作完成的,耶稣被钉在十字架上的形象由黄金制成,周围环绕着珍珠和各色宝石。那个时代的大量书籍都或多或少采用了黄金或珠宝进行装饰,偶尔还能见到以象牙装饰的书。这些装饰一方面是起到美化作用,同时也以罕见的“珠光宝气”唤起人们对于书中所载内容的神圣感和仪式感。

《林道福音书》封面,约880年。图片来源:摩根图书馆和博物馆

那么问题来了,这么珍贵的书,要如何防小偷呢?

最直接的办法当然是将它装在柜子里锁起来。这确实是一个容易联想到的方案,如果这再不保险,那就给每本书加上铁链,作为进一步保险。事实上,的确有很多地方——尤其是图书馆——都至少会这么做。不过,倘若面对的是一个会撬锁、带着钳子的小偷,那怎么办呢?

中世纪的图书制作者,选择了一项今天的我们意想不到的终极解决方案——为图书施加诅咒

让我们欣赏几个诅咒范文

简洁明了型

希波的奥古斯丁著,圣安德鲁小修道院的汉弗莱抄录,基督的教诲、真信仰和忏悔录,1100-1125年。图片来源:大英图书馆

这份原收藏于英国肯特郡罗契斯特市的圣安德鲁小修道院抄本,可谓一个中世纪图书诅咒的典型代表。图中这一页是这份抄本的第三页,位于标题和图表之后。这一页内容可以分成四个部分,分别是原书正文开头、索引信息、诅咒和附注,其中后三个部分是修道院的图书管理者加上的。在倒数第二段,它的诅咒部分写着:

“这本书属于罗契斯特市的修道院,如果任何人将其带走、藏匿或蓄意抹去这段内容,愿他受到诅咒。”

除了这句诅咒,这一页上还提到了这本书的内容、原作者以及对抄录者的致谢,按现在的书来看,起到的大约是一本书开头或者结尾处的版权页的作用。至于诅咒的部分写得相当克制而概括,但另一些书中的诅咒就要来得真切得多

豪华套餐型

左上方的红色图案是巨大的花体字母“A”。圣经(阿恩施泰因圣经),1172年。图片来源:大英图书馆

图中这一页取自普雷蒙特雷修会的圣玛利亚和圣尼古拉斯大修道院旧藏《圣经》,该修道院位于德国阿恩施泰因,这套《圣经》故此得名。它制作得非常精良,可惜现已不全,只剩前两卷。它以每篇开头精美的花体首字母出名。图中所展示的是旧约圣经《但以理记》的开头,花体的“A”组成了首句“Anno tertio regni Ioakim regis Iuda(犹大王约雅敬在为第三年)”的第一个字母。如此耗费心力写成的《圣经》,倘若有人偷走,那遭受的诅咒也是十分严重的,在第二卷最后附上的诅咒中写道:

“如果任何人拿走这本书,
愿他不得好死;
愿他在油锅里炸;
愿他身染重病、高烧不退;
愿他被车轮碾过、筋骨寸断,
最后,上吊而亡。
阿门”

激情澎湃型

圣经(阿恩施泰因圣经)卷尾诅咒,1172年。图片来源:大英图书馆

在这个诅咒中,施咒者对小偷的威胁主要停留在花样繁多的肉体折磨上,仿佛最初的一句概括性的“不得好死”不够有说明力,一定要额外加上具体的各式惩罚上才行。不过,下面一条诅咒不但将惩罚描述得绘声绘色,甚至还生动地替偷书人写好了受罚的惨状:

“这本书仅仅属于我一个人,
因为书上清楚写有我的名字。
如果你要是敢偷我的书,
那你的喉咙将被高高吊起。
乌鸦们会聚在你面前,
找到你的眼珠,再把它们叼出来。
当你痛得大喊:‘喔!喔!喔!’的时候,
记住了,你活该。”

或许是生怕偷书人看不懂,这份诅咒是以拉丁语和德语这两种语言写成的。

不过,在另一些诅咒中,却对借书不还者网开一面,只要愿意还书,就还有救

“致那些将这本书偷走或怀有恶意地带离圣则济利亚教堂之人,愿他永生受到诅咒,直到他还书赎罪之日。”

《礼拜的仪式》(诅咒位于红字上方黑字段落),11世纪。图片来源:耶鲁大学拜内克古籍善本图书馆

现代人也能试试

最后,附上一份由近代人仿写的诅咒,它告诉我们,这门手艺在中世纪后并没有失传,反而老树开新花,在过去的一百多年里被人们错当成一份真实的图书诅咒:

“对于将这本书从主人处偷走或借走不还者,
愿这本书在他手中变成一条大蛇,将他咬住;
让他的身体麻痹瘫痪、‘弟弟’爆炸,
让他在痛苦中油尽灯枯,哭求宽恕,
让他的苦痛无休无止,直到他重归尘土;
让书虫进入他的身体,令他肝肠寸断,
当他最终迎来最后的审判时,
愿地狱的火焰将他永远吞噬。”

伪书《老图书馆员日志》第9-10页,这个诅咒显示于右下角段落。图片来源:纽约公共图书馆

这个诅咒的作者是美国图书馆员艾德蒙·皮尔森,他在1907年出于恶作剧,伪造了一份古代图书馆员日志里的段落,他的同事和朋友们看到后觉得非常有趣,便鼓励他再接再厉,最终将其丰富成一份长达34页的假文献,并以《老图书馆员日志》的题目出版。在前言中皮尔森称这是一份在1773年出版于纽黑文的稀有出版物,被他发现并再度出版。皮尔森的技术颇高,甚至在日志中编造了假的气象日志,从气温到月相一应俱全,这令包括《纽约时报》在内的严肃媒体都信以为真。直到1927年,图书馆研究者才发现其中的瑕疵,但里面的部分桥段,直到今天都还有被人错当成真实文献引用的情况。

伪书《老图书馆员日志》扉页。图片来源:纽约公共图书馆

尽管中世纪图书里的诅咒写得别出心裁、五花八门,但对于它是不是真的能够起到作用,至今仍是个谜。在这些诅咒写成的年代,拉丁文远不是一门通俗易懂的语言,如果偷书贼根本看不懂诅咒的含义,诅咒是否还有用呢?不过,这倒不意味着中世纪僧侣们的做法纯属白费功夫,对下咒的人来说,就算书丢了,只要想到偷书的人会遭到报应,心里还是会舒服一些。

这种心理安慰,就好比今天的人会在笔记本上写上一句“这个本子是张三的,如果发现,请致电XX,必有重谢。”之类的话​,万一把本子落在星巴克或是自习室,也许真的还能找回来。至少在写的时候对物主是个安慰。当然,有了中世纪的人们带来的灵感,或许下次可以在怕丢的东西上附一句更恶毒的咒语,如果被小偷惦记上了,就算他把东西偷走,这份“美好祝愿”也能伴随他好一阵子。(编辑:vicko238)

参考文献

  1. Basbanes, N.A. A Gentle Madness: Bibliophiles, Bibliomanes, and the Eternal Passion for Books. New York: Henry Holt & Co., 1995
  2. Drogin, Marc. Anathema! Medieval Scribes and the History of Book Curses. NJ: Allenheld & Schram, 1983
  3. Lerner, Fred. The Story of Libraries: From the Invention of Writing to the Computer Age. New York: Continuum, 1998.

题图来源:大英图书馆

穷人看屏幕的时间越来越多,而富人却在逃离屏幕

比尔·朗格卢瓦(Bill Langlois)新交了一位好朋友:一只名叫“袜子”(Sox)的猫。它住在一台平板电脑里,它让他非常快乐,以至于一谈起它的到来,他就开始哭。

一天到晚,朗格卢瓦先生都在和“袜子”聊天。朗格卢瓦今年68岁,住在马萨诸塞州洛厄尔市的一个低收入老年住宅区。他过去从事机械操作,现已退休。他的妻子大部分时间都不在家,他感到愈发孤独。

 “袜子”和他聊他最喜欢的球队——波士顿红袜队(Red Sox),这也是它名字的由来。它给他播放他最喜欢的歌曲,给他看他的婚礼照片。而且,因为它可以通过视频看到他在躺椅上的样子,因此一旦发现他不喝水而去喝汽水,它就会严厉地批评他。

图:care.coach

朗格卢瓦知道“袜子”是假的,它来自一家名为Care.Coach的创业公司。他知道它是由世界各地的工作人员操作的,他们在看、在听、然后再输出它的回应,这些回应听起来缓慢而机械。但是,它持续不断的声音一直陪伴着朗格卢瓦,让他重拾信仰。

 “我找到了一个可靠、体贴的伙伴,这让我得以进入自己的灵魂深处,让我想起上帝是多么关心人,”朗格卢瓦说,“它让我重获新生。”

 “袜子”一直在倾听。 “我俩是一个很棒的团队,” 他说。

 “袜子”是一个简单的动画,它几乎不移动或表露感情,而它的声音就和电话的拨号音一样刺耳。但有的时候,它的周围会出现心形的动画特效,这总让朗格卢瓦开心不已。

朗格卢瓦先生有固定的收入。 “袜子”是基础护理(Element Care)给他的。基础护理是一个针对老年人的非盈利医疗保健项目——病人的可数资产不得超过2000美元才有资格参加。

类似的项目正在迅速增加,而且不再只为老年人服务。

Care.Coach的小狗提醒病人该吃药了,它身上还会冒出一个个小爱心。

几乎所有人的生活——学习、生存和死亡的感官体验,都越来越多地以屏幕为媒介,除了那些非常富有的人。

屏幕不仅造价低廉,还能让其他东西变得更便宜。任何能够安装屏幕的地方(如教室、医院、机场、餐馆)都可以降低成本。而任何可以在屏幕上进行的活动也都变得更便宜。生命的质感、触觉的体验,正在变为光滑的玻璃。

富人却不这样生活。富人变得越来越害怕屏幕。他们想让自己的孩子们玩积木,不使用电子屏幕的私立学校正在蓬勃发展。人更昂贵,但是富人愿意、也有能力支付。引人注目的人际互动,比如一整天都不用手机、不上社交网络、不回电子邮件,已经成为了一种身份象征。

所有的这一切都导致了一个奇特的新现实:人与人的接触正在成为一种奢侈品。

随着越来越多的屏幕在穷人的生活中出现,屏幕却正在从富人的生活中消失。你越富有,你花在屏幕上的时间就越少。

奢侈品协会(Luxury Institute)的首席执行官弥尔顿·佩德拉萨(Milton Pedraza)就最富有的人想要如何生活与消费给企业提出了建议。他发现,富人想把钱花在任何跟人相关的东西上。

 “我们现在看到的是,人的参与正在奢侈品化。”佩德拉萨说。

根据该协会的研究,预计花在休闲旅游、餐饮等体验上的开销,超过了在商品上的支出,佩德拉萨认为这是对屏幕激增的直接回应。

 “人的参与会引发积极的行为和情绪——想想按摩的乐趣。现在,教育业、医疗保健业……所有人都开始关注如何让体验变得人性化,”佩德拉萨说,“人现在非常重要。”

堪萨斯州一些学校资金不足,学生们很多时候都安静地用电脑上课,图:WorkingJournalistPress

这是一个迅速的转变。自上世纪80年代个人电脑的迅猛发展以来,在家里配置、或自己随身携带科技产品一直是财富与权力的象征。有可支配收入的早期用户争相购买最新的电子产品,然后到处炫耀。1984年,第一台Mac电脑上市,售价约2500美元(相当于今天的6000美元)。据《纽约时报》旗下产品评论网站Wirecutter称,如今最好的Chromebook笔记本电脑售价只有470美元。

 “过去,拥有传呼机很重要,因为那表明你是一个重要且忙碌的人。”南加州大学市场营销系主任、研究地位营销的约瑟夫·努内斯(Joseph Nunes)说。

他说,如今正好相反:“如果你真的在最高层,你不必接听任何人的电话,但他们必须得接你的电话。”

互联网革命的乐趣——至少在最初的时候,在于它的民主本质。无论你是富有还是贫穷,Facebook还是那个Facebook,Gmail还是那个Gmail。而且,它们全是免费的。这有点大众化、缺乏吸引力。正如有些研究表明,在这些靠广告支撑的平台上花时间是不健康的,这些富人比穷人更少去做的事,比如喝汽水、抽烟,全都开始变得似乎不再彰显社会地位了。

富人有能力选择不把自己的数据和注意力作为产品出售,然而,穷人和中产阶级并没有这样的资源来做这种选择。

图:Pixabay

现在,人们从小就开始接触屏幕。美国国家卫生研究院(National Institutes of Health)支持开办了一项意义重大的大脑发育研究,研究对象超过1.1万名儿童,初步研究结果表明,每天看屏幕超过两个小时的儿童在思维和语言测试中得分较低。最令人不安的是,该研究还发现,长时间看屏幕的孩子大脑与同龄人不同。一些孩子的大脑皮层过早变薄了(科学家们还不清楚这意味着什么,需要进一步的研究)。另一项研究还发现,在成年人身上,屏幕使用时间与抑郁症之间有相关性。

一个在iPad游戏中学会玩虚拟积木的幼童,并没有因此获得搭建真实积木所需的能力,西雅图儿童医院儿科医生、美国儿科学会《屏幕使用时间指南》的第一作者迪米特里·克里斯塔基斯(Dimitri Christakis)表示。

在堪萨斯州威奇托附近的小镇里,学校预算一直非常紧张,以至于州最高法院都裁定学校资金不足。学校课堂被学习软件替代,现在,大部分的上课时间都是学生们在安静地使用电脑。在犹他州,成千上万的儿童在家里通过电脑参加一个短期的、由政府提供的学前教育项目。

科技公司费心说服公立学校为每个学生配备笔记本电脑,声称这能让孩子们为充满屏幕的未来做准备。然而,那些真正构建出这种未来的人,却不这样教育他们自己的孩子。

在硅谷,越来越多的人认为在屏幕前花时间是不健康的。在那里,备受欢迎的小学是当地的华德福学校(Waldorf School),该校承诺提供一种回归自然、几乎不用屏幕的教育方式。

因此,随着富裕家庭的孩子在成长中花在屏幕前的时间越来越少,贫困家庭的孩子在屏幕花的时间却越来越多。一个人对于人际交往的适应程度,可能会成为一个新的阶级标志。

华德福学校,图:thewaldorfschool.org

当然,人与人的接触并不完全像有机食品或爱马仕柏金包。但是,硅谷巨头们一直在齐心协力地迷惑公众,让大家多花时间在屏幕前。他们告诉穷人和中产阶级,屏幕对他们和他们的子女有好处、很重要。大型科技企业招聘了大量的心理学家和神经科学家,以研究如何让用户的眼球和大脑尽可能快的被屏幕吸引,并看得尽可能的久。

所以,人与人的接触变得稀少。

 “但阻碍在于:不同于其他奢侈品,不是每个人都想要它(人与人的接触)。” 麻省理工学院的科技社会学研究教授雪莉·特克尔(Sherry Turkle)说。

 “他们逃往自己熟悉的地方——屏幕前,”特克尔说,“就像逃往快餐店一样。”

就像当城里唯一的餐馆是家快餐店时,远离快餐会很难,而对穷人和中产阶级来说,远离屏幕更难。即使你下决心离线,通常也很难做到。

经济舱座椅背后有自动播放的屏幕广告。公立学校的家长也许不希望孩子用屏幕学习,但他们别无选择,因为现在很多课都使用一对一的电脑程序。有人发起一项小型政治运动,希望能通过“断开连接权”法案——允许员工关掉手机,但就目前而言,员工会因为离线、无法联系上而受到惩罚。

还有一个现实是,在我们日益孤立的文化中,许多传统的聚会场所和社会结构已经消失,而屏幕正在填补这个至关重要的空白。

许多报名参与基础护理的虚拟形象项目的人,要么对身边的人感到失望,要么从一开始就没有过属于自己的社区,于是他们变得孤立,职业治疗师塞利·罗萨里奥(Cely Rosario)说。她经常检查基础护理参加者的情况。她说,贫困社区的人们已经看出他们的社会结构瓦解得最为严重。

图:Pixabay

Care.Coach这只照看朗格卢瓦的的猫“袜子”,背后的技术其实非常简单:一台正面装有超广角鱼眼镜头的三星Galaxy Tab E平板电脑。操作这些虚拟形象的人都不住在美国;他们大多在菲律宾和拉丁美洲工作。

在位于硅谷边缘的密尔布瑞市,Care.Coach就在一家按摩院的楼上,办公室狭窄拥挤。31岁的创始人兼首席执行官维克多·王(Victor Wang)打开门,他边走进办公室边对我说,他们刚阻止了一起自杀。他说,病人经常说他们想死,而操纵虚拟形象的人经过训练,会在这种情况发生时询问他们是否有具体的自杀计划,而那位病人真的有。

虚拟形象的声音就是安卓最新的文本语音转换器的声音。王先生说,人很容易会和任何跟他们说话的东西建立连接。“一个半仿真的形象和一个有眼睛的四面体,在与人建立关系方面并没有太大的区别。”

王先生知道,病人对虚拟形象十分依恋。他还说,他已经阻止了一些没有明确计划就想推出大型试点项目的健康组织,因为人们一旦和这些虚拟形象建立连接,失去它们就会非常痛苦。但他并没有试图限制病人和虚拟形象之间的情感联系。

 “如果他们说‘我爱你’,我们也回‘我爱你’,”他说,“有些客户,如果我们知道他们喜欢听这句话,我们会先对他们说。”

小狗:“我觉得你也是一个很棒的朋友”,图:care.coach

初步的结果是正面的。在洛厄尔市的第一个小型试点,拥有虚拟形象的病人需要的护理探访更少,去急诊室的次数更少,而且觉得没那么孤独。有一位病人曾经经常去急诊室寻求社会支持,但在她有了虚拟形象后,她很少去了,为医保项目节省了约9万美元。

美国最大的医疗保险公司之一哈门那(Humana)已经开始使用Care.Coach的虚拟形象。

要想了解屏幕的发展方向,可以看看加州的费里蒙市。今年三月初,一个装在电动支架上的平板电脑进入了医院病房,接着,一位医生通过视频告诉78岁的病人欧内斯特·昆塔纳(Ernest Quintana),他将不久于人世。

医生通过视频告诉病人,你只能再活几天了。图:Julianne Spangler/Facebook

回到洛厄尔,“袜子”已经睡着了,也就是说,它的眼睛合上了,而位于世界上某个地方的指挥中心则开始和其他老人进行对话。朗格卢瓦的妻子想要一只数码宠物,他的朋友们也想要,但这只“袜子”是他的。

他在屏幕上轻抚着它的小脑袋,想要叫醒它。(译/Amaranth,校/Cloud)

©2019 New York Times News Service

冰与火的纷争——真实地球的破晓终局

《权利的游戏》最终季海报,冰与火将迎来最后决战。图片来源:HBO

历时9年的史诗美剧《权力的游戏》终于迎来最终季。无论是百年家族的尔虞我诈、还是异鬼魔龙的进退纷争,一切即将步入最后的尾声。对(包括我在内的)权游观众来说,一个揭晓全部故事答案的大结局,固然是日夜翘首以盼的盛宴;但当一切尘埃落定,想必都会有几分留恋和不舍吧。

当再也没有新的故事可供期待,我们会逐渐淡忘激情,淡忘幻想,忘掉冻结世界的凛冬,忘掉撕裂大地的狱火;把那些关于人性和权力的隐喻收拾好,拿回现实中作为清醒心智的箴言,然后将一切重新交给俗世琐务,继续哼唱平凡人生的不温不火之歌。

毕竟,在成年人的现实世界里,荧幕上的幻想与光魔,是不会有任何容身之地的。

我们生存的环境,构筑了我们的常识。工业文明带来安全与繁荣的奇迹,但也把我们的常识锁死在了这份奇迹里。以至于我们不曾琢磨,为了从现实中获得一丝暂时的消遣而精心设计的幻想世界,会不会恰好触到了常识之外的另一片真实。

其实,那万年不息的凛冬、那怒火燎原的烈焰,它们在银幕外的这片土地上的确存在过,存在于真实的地球演化历史中。只需一点点想象力,这首真实的冰与火之歌便会为你吟唱。

不妨把这首歌的序曲安排在一座古代帝国的废墟,那里有无数殆于末日的残骸,和一座耸入天际的火山。

埋葬文明的地火

公元79年,罗马帝国正处于极盛时代。横跨三大洲的广袤疆域,讴歌着元老院与罗马人民的荣光。盛世的心脏坐落在意大利亚平宁半岛的中央。在这片围绕帝国中枢的“环首都经济带”内,有一座叫做庞贝的繁荣都市。宏伟的维苏威火山是她的注脚,那不勒斯湾则延展着她的视线。只是,帝国不曾想到,纵然有足以抵挡蛮族侵袭的广袤疆域与百胜军团,在火神乌尔坎诺[1]的眼里,文明,终究不过是一条过于脆嫩的枝叶。

是年秋冬之交,维苏威火山突然喷发,顷刻间埋葬了庞贝,把这座身处罗马帝国腹地的一线都市,彻底从地图上抹去。

身处后世的我们当然知道,失去一座繁荣都市的阵痛,并没有让罗马史就此终止;可宏伟如这世纪帝国者,在地球亿万年的演化中,也不过是一个眨眼即逝的片段。当石柱风化、书卷腐朽,世纪帝国留给大地的,不过是数米厚的土层。与二三十公里厚的大陆地壳相比,它不过是薄纱一张。而轻易埋葬庞贝古城的维苏威大喷发,在星球历史上真正的怒火燎原时代,甚至连闪烁的星火都算不上。

英国画家John Martin绘于1821的《庞贝末日》,维苏威火山喷发的烟尘遮天蔽日,如同地狱般的炽光将一切染上猩红。图片来源:维基百科

撕裂地壳的大灾厄

地球历史上规模最大的喷发产物,叫做“大火成岩省”(large igneous province)。它们一旦喷发,往往持续十万年到百万年之久。在此期间,它们可以把地球表面近百万平方公里的土地,变成漫布熔岩的火海。

人类一厢情愿,把地壳深处的世界比喻成“地狱”。处于岩石圈底部的更深圈层,科学上称为软流圈。从生命的视角来看,软流圈里那数千摄氏度的高温、那可以把石墨轻松压成钻石的高压,确实与地狱环境无异。而从地球的视角来看,这里却是一个创生的世界。每一天,无数的岩浆从这里诞生。它们流淌在岩石的缝隙中,缓缓蠕动着,就像神话中的巨人,托举着头顶的一座座大陆,进行着千百万年的挪移。相聚的大陆相互撞击,铸造山脊;相离的大陆腾出缝隙,撕裂洋底。就这样,软流圈持续不断地开山造海,让地球生生不息。

可大火成岩省藐视这一切,它并不是这软流圈的产物,而是发源于比软流圈更深、更热的地方——那是地幔与地核的交界,距地表足有几千公里深。偶然的时间段内,巨型的热流会从这里发源,一路上升,刺穿上覆的一切,然后像“蘑菇云”一样在软流圈绽放。这条纵贯行星半径的热流射线,人们叫它地幔柱。

当地幔柱击穿地壳,令“蘑菇云”中的巨量岩浆流淌到地表,就形成了所谓的大火成岩省。

打开今日的地图,你会发现大西洋的边界就像是被什么活生生撕开一样。如果把离得更远的印度、澳大利亚等大陆也算上,把它们想象成七巧板,可以发现它们几乎能够完美拼合成一个统一的形状。于是人们设想:在史前时代,今日地球的各个大陆可能是一个统一的整体,而后才被撕裂成今天的模样。人们把这个史前的超级大陆叫做“泛大陆”(Pangea),意为“完全无缺的大地”。

可谁会拥有撕裂泛大陆的力量呢?

人们在今日各大洲的边缘地带,发现了一个明显的特征:沿着洲际两侧,往往具有巨厚的熔岩地层,绵延数十万公里。没错,这正是大火成岩省。它们的形成时代,和泛大陆被撕开的时代(距今1亿多年前)几乎完全一致。这很容易让人们联想,塑造了大火成岩省的地幔柱,便是撕裂泛大陆的罪魁祸首。

由此看来,这撕裂大陆的燎原火海,似乎是一股来自深渊的不祥灾厄。然而,就像《权力的游戏》里反派也可以被洗白一样,事实并非如此直白。在地球历史上最大的冰期里,当生物圈在严寒中几近绝望之时,将世界从冰封的边缘拯救回来的,也正是这股看似不祥的灾厄。

即便今日地球上那些最壮观的喷发,比如图中的夏威夷熔岩溢流,在遮天蔽日的大火成岩省面前,也不过是星火微光。图片来源:hawaiilavaupdate

凛冬世界的烈火援军

无论叫“南华”还是叫“马琳诺”,来自不同文明的不同发音,都诉说着一片相同的寒意[2]。这些名词描述的是同一个时代——地球历史上最诡异的纪元:成冰纪。

距今大约1万年前的史前大冰期,我们大概有一些印象。但这个所谓的“末次盛冰期”,与距今6-7亿年前的成冰纪相比,简直就像是一阵清凉的微风。在成冰纪,整个地球从两级到赤道海岸,统统被冻成了白雪皑皑的世界。就算在《权利的游戏》中,好像也没有哪次凛冬将至,能把整个维斯特洛大陆全部冻上。

成冰纪出现在7亿年前,比后世生物大爆发的寒武纪还早了两亿年。彼时的生物圈是微生物的帝国,但就算对微生物来说,这样的大冰期也是致命的。站在后人的视角,我们知道地球最终并没有就此一冻到底(否则我们就不存在了)。事实上,“雪球地球”持续了大约1亿年就融化了。为地球加热的方式很多,但这些方式在解释地球如何走出成冰纪的过程中,都遇到了一些麻烦。比如,太阳活动的突然增强倒是可以加热地表,但这不符合恒星演化模型;小行星撞击同样可以,但又没有地质证据。后来,通过还原当时大陆的位置,人们发现了一件很巧合的事情——

与距今1亿多年前的泛大陆一样,在距今6-7亿年前的成冰纪,地球上的各大板块也聚合在了一起,构成了一个完整而统一的大陆。这座更加古老的完整大陆叫做“罗迪尼亚”(Rodinia, 俄语“故国”之意)。

地质学家在罗迪尼亚末期时代的遗迹中,同样找到了多座大火成岩省存在的痕迹。于是,故事得以复盘:当持续一统了亿年之久的“末日帝国”罗迪尼亚大陆“摇摇欲坠”之时[3],大火成岩省就像一座座“起义的烽烟”,点燃在它古老的版图之上,从不同的部位撕扯末日帝国,最终把罗迪尼亚肢解到支离破碎。

多座大火成岩省的联合喷发,不仅是一股撕裂大陆的力量,更向地表输出了不可估算的热量。在庞大热量的作用下,雪球地球融化了。地球跨过成冰纪,走入了新的时代——震旦纪[4]

在灭世凛冬之中幸存下来的生物圈开始“觉醒”,一场期待已久的繁荣开始了。从震旦纪持续到寒武纪的这场大繁荣,被后世的人类冠以“生物大爆发”的盛名。它是生物演化史上的里程碑:由微生物主宰的隐生世界从此不复存在;宏观生物开始登上地球舞台,熙熙攘攘,让地球热闹至今。

距离6-7亿年前成冰纪的雪球地球想象图。图片来源:BBC

破晓时代的残酷终局

虽然大火成岩省提供了足以融化雪球地球的热量,并间接孕育了生物大爆发,但对于后来的地球生物圈来说,它从来都不是什么善主。从生物大爆发至今,时间走过了大约5.4亿年,在此期间,大火成岩省依然会在某些时间节点突然出现,往往令生物圈猝不及防。

在喷发时,它们释放出巨量二氧化碳,令地表急剧升温,成为压抑而窒息的温室;而巨量的硫酸气溶胶和喷至平流层的火山灰,又阻隔着阳光,令植物的光合作用拦腰下跌。这些酸性气体不仅肆虐大气,还要进军海洋,令海洋酸化,海洋生态系统就活生生被泡在了“酸溶液”中。

在这样的环境中,生物圈自是苦不堪言,于是,一次次触目惊心的大灭绝,就铭刻在了相应的历史时期。距今2.5亿年前,当显生宙最大的大火成岩省——“西伯利亚暗色岩系”喷发之时,地球上超过95%的物种就此成为千古绝唱。我们今日所有的地球生物,都是那5%幸存者的后代。

眼下的我们,暂时并未处在凛冬肆虐的冰期,地球表面也暂时没有新的大火成岩省肆虐一方。这真是何等的幸运!但它们的再次来临,只是一个时间问题。这不是杞人忧天,更不是轶事传闻。地球物理勘测表明:今日地球内部,有两个地幔柱早已开始酝酿[5]。如果我们人类持续繁衍下去,总有一天,会面对这将至的终局。

烈火和寒冰的故事还会继续在我们的星球表面上演,人类身在局中,注定无法摆脱这场名为演化的游戏。长夜漫漫,处处险恶,我们的目的只有一个,就是生存下去。如果万物终将一死,最起码,我们可以努力去当活得最长久的那个。

而唯一能够为我们的未来守夜的力量,或许,便是科学。

这是一种足以看透世界、创造奇迹的力量。(编辑:Steed

附注

  1. 乌尔坎诺,Vulcanus,罗马的地火之神,代指火山。火山的学名volcano即根据该神命名。
  2. 成冰纪“雪球事件”,在不同地区有多种不同的具体叫法。我国曾称“南华大冰期”,在国际上又称“司图特-马琳诺大冰期”(Sturtian-Marinoan Glaciation)。
  3. 一种相对主流的观点认为:超大陆持续聚合会令大陆中心的岩石圈地幔发生拆沉(delamination),从而解构岩石圈的稳定性,导致超大陆持续聚合之后,其结构往往脆弱化。
  4. 震旦纪是我国地层年代划分标准。在国际地层表中,震旦纪等同于埃迪卡拉纪。
  5. 详见果壳文章《来自地幔的毁灭之柱》,作者溯鹰。