科學有意思

【主題闡釋】

近來有一群年輕人堅持提問，不懈求解。他們活躍在“果殼”“知乎”等科普、問答網(wǎng)站，對一些并不能解決吃穿用的實際問題，也非一時新聞熱點的冷門科學知識堅持提問和探索，讓科學有了一種熱鬧的傳播方法。他們告訴我們，原來科學是如此豐富多彩，如此有情趣，如此有意思！

【素材展示】

“三伏貼”是騙局

年年三伏，今又三伏，中醫(yī)院里人無數(shù)，一些原本門診量并不大的中醫(yī)院，在這個時節(jié)，就診人數(shù)卻忽然可達平日的十倍之多。這是因為人們普遍相信所謂“冬病夏治”?！岸∠闹巍鄙婕暗姆懂犐醵啵粢愿F舉法逐個去解析未免太過愚蠢。弱水三千，只取一瓢飲，我們不妨僅以應(yīng)用較為廣泛的“止咳貼”（又稱“三伏貼”）為例，看看這個所謂“冬病夏治”的葫蘆里，到底賣的是什么藥。

查閱中華醫(yī)學會兒科學分會呼吸學組《中華兒科雜志》編輯委員會共同制定的《兒童慢性咳嗽診斷治療指南》，在其治療部分非但沒有這個“止咳貼”的半點兒影子，就是連中醫(yī)藥的部分也不見其蹤跡。倘若冬病夏治的方法真如某些所謂專家所言的“療效顯著”，何以在這個權(quán)威的針對兒童慢性咳嗽的指南中連個立錐之地都沒有呢？那么為什么會有部分家長覺得有效？這就涉及到了疾病的自然轉(zhuǎn)歸及安慰劑效應(yīng)等因素了。不少疾病其發(fā)病機制與精神心理因素有關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)，即使對這類病人使用并無實際療效的安慰劑，其“療效”亦可達10%～30%，某些得到病人高度信賴的醫(yī)生使用安慰劑，甚至能達到50%～80%的療效——這也部分地解釋了在現(xiàn)代醫(yī)學出現(xiàn)之時，仍會有所謂的名醫(yī)大師備受推崇。對于不少愚昧的中國人來說，越神奇=越有效，恰是因為這個緣故，以至于這種有意無意的騙局而今仍在繼續(xù)。

美國隊長不背降落傘，就敢跳飛機

在電影《美國隊長：冬日戰(zhàn)士》里，美國隊長不背降落傘便跳出了機艙并落到了水里。美國隊長跳出機艙之后，采用的便是跳傘運動員的標準自由落體姿態(tài)。在這種姿態(tài)下，他很快就會達到極限速度，這時向上的空氣阻力在數(shù)值上等于向下的重力。對于采用這種姿態(tài)的普通跳傘運動員，極限速度應(yīng)為大約53.6米每秒。在自由下落的最后，他改變了姿態(tài)，好讓腳先觸水。在第二種姿態(tài)下，他的橫截面積減小，因而降低了空氣阻力。這意味著他會再次加速。假設(shè)他以53.6米每秒的速度進入站立姿態(tài)，那么他的入水速度是67.2米每秒，他的平均加速度是337g。人類一般可以在極短時間內(nèi)挺過100g的加速度，記錄中人類幸存下來的最大加速度是214g。

“鐵掌水上飄”并非浪得虛名

各類武俠片里，大俠們借助輕功能夠輕易地在水面上打斗。但現(xiàn)實生活中，科學家通過研究雙冠蜥在水面上奔跑的行為，計算得出了一個毫不出奇的答案：我們太重太弱，無法在水面上奔跑。按照估算，水動力不可能承載起我們的體重，除非我們能以超過30米每秒的速度踩擊水面——這個速度需要的肌肉力量是普通人的大約15倍。一種方式可以稍稍繞開這一限制，那就是增大腳掌的面積，或者說，穿著巨大的鞋子或者腳蹼來奔跑。不過，有科學家計算過，就算一個人的體力非常好，踩水的速度非?？?，能夠達到10米每秒，他要在水面上飛奔，腳掌（鞋底）面積也必須達到1平方米才行。他們的實驗表明，人能夠在水面上跑起來的最高重力加速度，大約是0.22倍地球重力加速度。在不到0.1倍地球重力加速度的環(huán)境中，所有自愿者都能夠“水上飄”。

為什么詐騙短信看上去那么弱智？

“XX集團舉行三十周年大慶典，您的手機號碼獲得了20萬大獎?！毕嘈庞眠^手機的人都收到過類似的短信，你有沒有這樣的疑問：這些已經(jīng)被媒體曝光成千上萬次的騙術(shù)為什么還是會一再出現(xiàn)？對于騙子來說，目標就是在茫茫人群中找到一個受騙者，把錢騙到手。不過，大家要搞清楚的是，僅僅對騙子的電子郵件有興趣，回復(fù)了郵件，只能稱得上“上鉤”，最后把錢匯到騙子手里才稱得上被騙。人群里最后上當?shù)娜说谋壤娮余]件內(nèi)容沒很大關(guān)系，因為上鉤者不會只因為最初的郵件內(nèi)容就匯錢給騙子，更關(guān)鍵的是接下來與騙子的聯(lián)系情況，一旦上鉤者發(fā)現(xiàn)不對頭的地方，就會中斷與騙子的聯(lián)系。綜合下來就是，徹底把一個人的錢騙到手概率不大。所以騙子會故意發(fā)一些很假的郵件，這樣上當?shù)亩际切罢嫔怠钡氖芎φ撸梢詼p少跟“釣上來的魚”辛苦聯(lián)系一番，最后卻一分錢沒騙到的幾率。這一方面說明，在當今這個年代騙子們行騙的成本越來越高，這個行業(yè)越發(fā)不景氣，也說明要想不被騙就要有質(zhì)疑精神和理性。

使用電腦影響大腦

我們知道計算機正在改變?nèi)藗兯伎嫉姆绞剑热缁ヂ?lián)網(wǎng)就改變了我們記憶的方式。但是，使用計算機這件事本身能帶來什么改變呢？舉個例子，與我們在進化史中進行的其他活動相比，操作鼠標是一件很奇怪的事情：你通過手部在水平面的細微移動，使一個完全脫離的垂直表面上的光標發(fā)生相應(yīng)的細微移動。但通過日復(fù)一日的練習——計算機用戶平均每天點擊鼠標超過1000次——你已然成為了用鼠標的專家。科學家們對這種練習是否能影響大腦對身體其他方面的控制。研究結(jié)果表明有電腦使用經(jīng)驗的被試者，在泛化的幅度和廣度上與沒用過電腦的被試者有顯著差異。這項研究為開發(fā)借助計算機幫助中風患者恢復(fù)肢體控制的方法提供了支持。而對于健康人來說，玩精心設(shè)計的計算機游戲則有可能幫助他們更快地學習新的運動技能。

起床氣從哪里來？

根據(jù)神經(jīng)生物學家、時間生物學家肯·賴特的研究，“人的認知能力在日常入睡點之前的幾個小時里最好，在日常起床時間前后最差”。還有研究發(fā)現(xiàn)，睡眠慣性能持續(xù)兩個小時甚至更久。慕尼黑大學的時間生物學教授羅內(nèi)伯格把這個時間差叫作“社交時差”?！霸凇亲匀粫r間入睡和起床可能是現(xiàn)代社會最為普遍的高風險行為?！绷_內(nèi)伯格說。他還說，睡眠時程不佳給身體系統(tǒng)造成的巨大壓力是增加夜班工人患癌癥、潛在心血管疾病以及糖尿病、代謝綜合征等慢性病風險的原因之一。另一項研究則發(fā)現(xiàn)，睡眠時間點對學生的課堂表現(xiàn)以及考試成績的影響比睡眠長短以及睡眠質(zhì)量的影響要更大。實際上，睡了幾個小時和自己是不是晨起型對結(jié)果來說都沒多大關(guān)系，有關(guān)系的是幾點入睡，以及幾點起床。睡得太少是不好的，但要知道，天都黑了才起床也不好，可能還更糟。

好消息是，睡眠慣性和社交時差的影響看來能夠調(diào)整。要是我們能讓自己的睡眠時間與自然光的明暗模式同步，那起床就會變得非常輕松。美國詩人迪奧多·羅特克曾在他一首著名的詩中這么說：“為了睡去，我醒了，慢慢醒，不著急?！蓖晖耆逍堰^來時，我們做出的是自己真正想要的決定，而慢慢醒的方式會為我們保證這一點。

西紅柿的殺蟲秘訣：

共享彈藥，一致對敵

當一只毛蟲咬了一株西紅柿，整個田地里的西紅柿都變得更加致命了一點點。人們很容易低估植物的本領(lǐng)。其實它們并不僅僅是動物攻擊的被動受害者，需要屏障和農(nóng)藥去拯救，它們自己也可以產(chǎn)生防御性的毒素來毒殺要吃它們的動物。我們食品里的天然殺蟲劑可要比我們噴在上面的人工合成殺蟲劑要多得多。它們還可以通過向空氣中釋放化學信號來跟彼此交流，其中的有些化學物質(zhì)能夠吸引可以殺死食葉害蟲的寄生蟲；另外的一些還可以告訴它們的植物鄰居該準備好它們的防御系統(tǒng)了。但是西紅柿做的事情有些不同。它們釋放到空氣中的化學物質(zhì)并不是警報，而是作為一種原料。別的西紅柿可以從空氣中獲取這種物質(zhì)，然后將其轉(zhuǎn)化成它們自身組織內(nèi)的毒素。

動物界中從獵物身上獲取毒素的例子很多，比如海蛞蝓從水母中吸收毒的刺細胞，或者虎斑頸槽蛇從它吃掉的蟾蜍中獲取毒素。但是西紅柿的方式完全不同——它們可以彼此提供關(guān)鍵的武器部件。它們就像是面對敵軍炮火的士兵在向自己的隊友投擲搶的配件和子彈。

讓農(nóng)民加入農(nóng)業(yè)科研大軍

20世紀70年代以來，農(nóng)業(yè)研發(fā)都主要依靠具有高新儀器設(shè)備的個別科研組織和機構(gòu)。但近些年，農(nóng)業(yè)進步的速度已經(jīng)明顯放緩?；?013年的數(shù)據(jù)，東亞（主產(chǎn)水稻）和歐洲西北部（主產(chǎn)小麥）等這些世界上重要的糧食生產(chǎn)區(qū)域，糧食產(chǎn)量的增加曲線已經(jīng)到了其平臺期，甚至有些國家的糧食產(chǎn)量出現(xiàn)了下降的情況。決定農(nóng)作物和牲畜的生長狀況的因素很多，如基因、種植飼養(yǎng)方式和所生長的環(huán)境條件。看天吃飯的農(nóng)民，要提高產(chǎn)量將更依賴于創(chuàng)新，而從科研機構(gòu)流入農(nóng)田的那些大知識，也必然需要得到來自農(nóng)民的知識作為補充。希望使用最少的成本獲得巨大收益，就需要增加農(nóng)民自身的研發(fā)能力。世界各地的農(nóng)民朋友們都是真正的實驗者，他們也最熟悉自己所耕作土地的特性。事實上，近代農(nóng)學就是在農(nóng)民實踐中不斷摸索和總結(jié)得出的，如通過輪作來改善土壤養(yǎng)分、使用糞肥施肥來使土壤肥沃和向土壤中加入石灰來改變土壤酸堿度。即使是那些不由農(nóng)民直接發(fā)明的技術(shù)，如試劑盒、改良種子和化學試劑，其使用的方式方法也會在廣大農(nóng)民的使用過程中改變，以適應(yīng)具體的農(nóng)耕條件。

如今英國有450位農(nóng)民在他們小至不足一公頃、大至上千公頃的農(nóng)田里開展“田間實驗”，就大約20個課題進行研究，研究結(jié)果都在網(wǎng)上公布。一些農(nóng)民已經(jīng)創(chuàng)造了有用的知識，例如有農(nóng)業(yè)工作者了解到如何使用較易處理的原料，使所節(jié)省的人力成本高于使用復(fù)雜原料帶來萌發(fā)率上升所獲得的經(jīng)濟利潤。

【運用示例】

有些事司空見慣，但很少有人探究原因，比如電影中美國隊長不背降落傘就敢跳飛機，比如武俠片中飛來飛去的絕世高人。人們通常以幻想將這些事歸類，而不認為它們有現(xiàn)實可能性。但是，科學告訴我們，有時候幻想未必不可實現(xiàn)。比如美國隊長不背降落傘從飛機上跳下，雖說目前人類能夠承受的加速度最高記錄是214g，但如果有一定的科學裝備，當然不是降落傘，也未必不能夠挺過從飛機上落下時的337g加速度而幸存。而科學實驗已經(jīng)證明當人以10米每秒踩水，腳掌或鞋底面積達到1平方米，就可以實現(xiàn)“水上飄”?？梢哉f幻想往往是科學前進的一部分動力。只要敢想敢拼，也許未來我們也會成為武俠小說中的絕世高手。