這些有趣的研究獲2021年菠蘿科學(xué)獎

升龍

獲獎?wù)撸喝毡緰|京靈長類研究所、中國南京紅山動物園和黑猩猩

2021年的菠蘿科學(xué)獎數(shù)學(xué)獎升級為數(shù)學(xué)藝術(shù)獎，獲獎?wù)叱鋈艘饬?，是在?shù)學(xué)和藝術(shù)方面均有不凡造詣的靈長類近親。在瞬時記數(shù)方面，人類居然比不過黑猩猩？

日本京都大學(xué)靈長類研究所的研究人員通過一系列實驗證明，他們養(yǎng)的黑猩猩阿步能夠又快又準(zhǔn)地記住無規(guī)律的一串?dāng)?shù)字，表現(xiàn)遠(yuǎn)超作為對照的大學(xué)生。這成就可不容小覷，要完成這樣的任務(wù)，阿步不但要有出色的工作記憶能力，還要理解抽象的數(shù)字符號，知道它們代表不同的數(shù)量概念。在掩蔽實驗中成功做對這項任務(wù)的概率低至1/362880。9個阿拉伯?dāng)?shù)字在電腦屏幕上出現(xiàn)一會兒，然后出現(xiàn)數(shù)字的地方變成白色方塊，受試者必須依照原來的數(shù)字升序去從小到大依次觸摸方塊，只要按錯一個數(shù)字就結(jié)束了。

除了數(shù)學(xué)能力，圈養(yǎng)的黑猩猩和紅毛猩猩等經(jīng)常展現(xiàn)出高超的繪畫天賦，用筆蘸著顏料在紙上涂鴉，這看起來很簡單，其實是把現(xiàn)實的三維世界與紙上的二維世界聯(lián)系起來，體現(xiàn)出大腦產(chǎn)生了巨大飛躍。江蘇南京紅山森林動物園的明星動物樂申，是全中國唯一會畫畫的紅毛猩猩。不幸的是，2019年6月，樂申因麻醉并發(fā)癥而意外離世，它生前留下了50多幅畫作，引來了很多媒體進(jìn)行報道。南京紅山森林動物園的星星飼養(yǎng)員竇海靜代表靈長類近親界領(lǐng)獎并發(fā)表了獲獎感言。

獲獎?wù)撸浩斩却髮W(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授阮修林等

本屆菠蘿科學(xué)獎的化學(xué)獎授予了普度大學(xué)西拉斐特分校機(jī)械工程學(xué)院和伯克納米技術(shù)中心的阮修林教授團(tuán)隊，他們用硫酸鋇納米顆粒和丙烯酸乳膠進(jìn)行合適的配比，研制出了一種目前全世界表現(xiàn)最佳的白色涂料，能夠反射掉高達(dá)98.1%的太陽光，比原先大家熟悉的鈦白粉（也就是二氧化鈦）還要白得更夸張。據(jù)阮教授介紹，他們做這種涂料的初衷是開發(fā)一種輻射制冷材料，輻射制冷的意思是通過紅外輻射散發(fā)的能量高于從陽光中吸收的能量。所以拿這種涂料刷房子的話，不是為了好看，而是為了降溫，說不定以后能讓我們把買空調(diào)的費用省下來。阮修林團(tuán)隊的成果一出來，就拿到了吉尼斯世界紀(jì)錄，引起了很多媒體的關(guān)注。

獲獎?wù)撸褐袊刭|(zhì)大學(xué)（武漢）環(huán)境學(xué)院副教授楊曉菁等

人類語言中有明顯的地域變異現(xiàn)象，也就是十里不同音的“方言”。在鳥類里，科學(xué)家們也發(fā)現(xiàn)了類似的情況。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）環(huán)境學(xué)院副教授楊曉菁一直從事鳥鳴的相關(guān)研究。她在一種叫白頭鵯的鳥中識別出類似人類方言的“鳴唱地理變異”的現(xiàn)象。

白頭鵯是一種廣泛分布于我國的小型鳴禽，從中國的東北地區(qū)南部一直到華南都能見到。白頭鵯唱出來的聲音分成三種：鳴唱，歌聲十分婉轉(zhuǎn)悅耳；叫聲，相對鳴唱，叫聲短粗、單調(diào)；警戒叫聲，白頭鵯的警戒叫聲是噪雜、沙啞、快速彈動的“da·da·da”聲。這幾種聲音，構(gòu)成了白頭鵯的“語言”。經(jīng)過對不同地區(qū)白頭鵯鳴叫錄音的分析，楊曉菁發(fā)現(xiàn)白頭鵯各個群體之間獨自發(fā)展出了不一樣的唱法。

獲獎?wù)撸翰ǘ鞔髮W(xué)阿格蘭德天文研究所博士生約翰·奧斯特邁耶以及克里斯托夫·舒爾曼和卡斯滕·烏爾巴赫兩位教授

某日，這幾位年輕的物理學(xué)家在一家慕尼黑的酒吧玩耍，他們玩起了“扔啤酒杯墊”的游戲，很快發(fā)現(xiàn)，無論多么努力，都無法讓那些直徑10厘米的啤酒杯墊像飛盤一樣平穩(wěn)地飛出一段距離，而是會很快翻轉(zhuǎn)將近90度，然后一頭栽下來?；氐窖芯克?，他們發(fā)揚(yáng)了追根究底的精神，潛心設(shè)計了一臺投擲機(jī)，買了各種杯墊進(jìn)行實驗，并用高速攝像機(jī)記錄下整個過程。最后，三人把啤酒杯墊的飛行抽象成了物理公式，此番研究成果被寫成了一篇論文，并附上聲明，這項研究“毫無用武之地”。

研究者們根據(jù)公式預(yù)測，啤酒墊最多能保持0.45秒的穩(wěn)定飛行，然后就會翻轉(zhuǎn)。而一張撲克牌只能達(dá)到一半的時間，約0.24秒。一張CD的穩(wěn)定飛行時間比較長，能達(dá)到0.8秒，甚至比不考慮空氣動力學(xué)加成的飛盤（0.7秒）還要長。很多人萬萬沒想到的是，能穩(wěn)定飛行很長時間的居然是鐵餅，能夠達(dá)到16秒左右。

總而言之，在經(jīng)過建模分析、模擬實驗、高速攝像機(jī)記錄、數(shù)據(jù)分析后，三位物理學(xué)家得出一個和日常觀察一樣的結(jié)論：啤酒杯墊在被拋出去后，并不能像飛盤一樣飛得很遠(yuǎn)。

獲獎?wù)撸捍砹酥袊螒蜷_發(fā)頂級水平的國產(chǎn)游戲《戴森球計劃》

“戴森球”的概念起源，指的是技術(shù)文明使用技術(shù)手段建造一個巨型的人工結(jié)構(gòu)，將整個恒星包裹起來。1959年，美國物理學(xué)家弗里曼·戴森在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了一篇論文，名為《人工恒星紅外輻射源的搜尋》，其中提出了這樣一個假設(shè)：人類目前所使用的一切能量，本質(zhì)上都是太陽輻射出來的能量。戴森認(rèn)為，戴森球必然會成為能量需求增長的解決方案；如果人類文明能夠持續(xù)延續(xù)下去，遲早有一天能量需求就會膨脹到需要利用恒星的大部分甚至全部能量輸出。

重慶柚子貓工作室所開發(fā)的《戴森球計劃》，就是這樣一款建設(shè)游戲：玩家扮演一個探索宇宙的智能機(jī)械，目標(biāo)就是從零開始，建造出你自己的戴森球。游戲一開始，會生成一個擁有一顆恒星和多個行星的恒星系，設(shè)定上玩家就作為一臺智能機(jī)械，派往這個恒星系建造戴森球。玩家扮演的是一個探測機(jī)械：在到達(dá)恒星系的某一個行星之后，玩家需要從砍樹開始，從無到有建造起一整套工業(yè)體系。從樹木到煤炭和鋼鐵，到氫能，到聚變反應(yīng)堆，到行星際傳輸系統(tǒng)，直至最終的戴森球，玩家能夠體會到這一整套系統(tǒng)的龐大復(fù)雜，從而對能源、對工業(yè)、對星際開發(fā)有一個切身的認(rèn)知，這無疑是“寓教于樂”的最好體現(xiàn)。

獲獎?wù)撸厚R來西亞砂拉越大學(xué)多樣性和環(huán)境保護(hù)研究所、馬來西亞開曼群島大開曼島蚊子研究與控制部門哈馬迪·丁博士

本次菠蘿科學(xué)獎生物學(xué)獎獲獎研究的第一作者哈馬迪·丁博士就是開曼群島蚊子研究與防控組織的工作人員，他與來自馬來西亞、印度尼西亞、泰國和日本的蚊子研究專家一起，進(jìn)行了一種新的蚊子防治手段的探索——讓蚊子失去食欲的格萊美音樂。

科學(xué)家們把一只倉鼠、一只不吸血的雄蚊子和一只饑餓的母蚊子關(guān)在一起，然后播放音樂。經(jīng)過一系列實驗，研究者們發(fā)現(xiàn)，電子舞曲能讓蚊子失去活力。效果尤其明顯的是2014年格萊美最佳電子舞曲，來自美國音樂人Skrillex的白金單曲《恐怖怪物和美麗精靈》。對照組的母蚊子只要30秒就能叮到倉鼠，而聽完了這首曲子的母蚊子顯然有點暈頭轉(zhuǎn)向，平均要花3分鐘才能叮咬成功。不僅如此，它吸血的次數(shù)和交配的頻率都大大下降。科學(xué)家的解釋是，蚊子需要依靠聽覺交流，尤其是依靠低頻的嗡嗡聲來尋找配偶。有些電子音樂混合了很強(qiáng)的高頻聲音和低頻聲音，有效擾亂了蚊子的聽覺機(jī)制。聲音驅(qū)蚊法有希望成為一種實用的防蚊手段，從而減少化學(xué)農(nóng)藥的使用量。

獲獎?wù)撸罕人_大學(xué)生物學(xué)希倫理學(xué)組博士生維羅妮卡·馬格列里，以及她的指導(dǎo)老師、助理教授伊麗莎白·帕拉吉等

一些學(xué)者認(rèn)為對手機(jī)上癮的人類正被剝奪寶貴的注意力。意大利比薩大學(xué)教授伊麗莎白·帕拉吉的團(tuán)隊為此正兒八經(jīng)地研究起手機(jī)上癮背后的科學(xué)。

維羅妮卡在日常生活中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)身邊的人開始操弄手機(jī)時，自己也會莫名其妙地跟著看手機(jī)，即使并沒有使用手機(jī)的需求。這到底是為什么？她想通過實驗來搞清楚，于是她和小伙伴們?nèi)チ斯珗@、餐館、地鐵和宴會等一些社交場合，假裝若無其事地掏出手機(jī)，然后偷偷觀察身邊的人。研究人員們在2020年的5月到9月間做了一系列暗中觀察，總共挑選了184名觀察對象（88位女性，96位男性）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在周圍有人刷手機(jī)時，就像是中邪一般，有約50%的人在短短30秒內(nèi)也拿起了自己的手機(jī)開刷，而只是拿出了手機(jī)并不去看的話，大多數(shù)人不會受到傳染。

關(guān)于刷手機(jī)會傳染這件事，他們指出，跟風(fēng)刷手機(jī)是一種下意識做出的行為，且可以看作是對他人行為的模仿。事實上，早些年的科學(xué)家們已經(jīng)注意到了這種奇特的無意識模仿現(xiàn)象，并給它起了一個名字——“變色龍效應(yīng)”。模仿者就像變色龍一樣，在邁入到一個新環(huán)境時，身體會自然做出改變，與環(huán)境融為一體。

值得深思的一個問題是，人無意識地模仿其他人的動作，如打哈欠、抖腿，這類行為都是為了拉進(jìn)人和人之間的距離，以便更好地融入群體，然而對看手機(jī)這種行為的模仿，卻會造成現(xiàn)實中人和人之間關(guān)系的疏離。因為拿著手機(jī)大家就不說話了。

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