日全食有什么科学研究价值

6 02 2025年

2024年4月8日在美国一些地方可以看到日全食。日全食平均每18个月就可以看到一次,但大部分只能在海洋或者很偏僻的地方才看得到,在有人居住的地方看到日全食很不容易。美国下一次看日全食要再等21年,而且也只是某些地方能看到。

 

一般的人看日全食也就是凑个热闹,体验一下,但是对天文学家来说,日全食是一个很好的研究机会。科学史上有两个重大的科学发现都是在日全食时做出来的。一个是在日全食期间用色谱仪测太阳光,发现了太阳有一种新元素氦,这种元素后来才在地球上发现。一个是1919年通过观察日全食第一次证实了爱因斯坦的广义相对论。广义相对论认为,光线经过像太阳这么大的质量的物体时会发生弯曲。日全食发生时,白天也可以看到星星。本来在太阳后面的星星也能被看到,说明那颗星星发出来的光线经过太阳时弯曲了,所以我们才能看到它。

 

现在利用日全食做研究,主要是研究太阳的日冕。日冕相当于太阳的大气层,由等离子体组成,温度高达几百万摄氏度。但太阳表面的温度只有五千多摄氏度,为什么它周围的日冕的温度却这么高呢?这还是一个科学之谜,有人把它叫做天文学的最大迷团之一,所以日冕的研究很热门。日冕温度虽高,但它发出来的光线很微弱,平时都被太阳光遮盖住了,除非用特殊仪器日冕仪才可以看到。日冕仪实际上就是模拟日全食。所以发生日全食就是研究日冕的很好的机会。

 

这次日全食,美国太空总署派出了三支研究团队,乘坐飞机、带着仪器飞到了高空。其中两支研究团队研究日冕,另外一支团队研究日全食对地球的电离层的影响。他们为什么要乘飞机飞到高空去呢?飞到了非常高的高空,飞到云层上面,就不用担心发生日全食的时候,太阳被云遮住了。而且飞到高空可以延长观测日全食的时间。日全食持续的时间长短,跟观察的位置有关,在地面上最长的持续时间不会超过四分半钟。如果坐飞机在高空追着日全食飞,就可以把观测日全食的时间延长到六分钟以上。

 

2024.04.08录制

 

2024.12.09整理



吃盐太多增加患湿疹的风险

2 02 2025年

湿疹是一种很常见、也很烦人的皮肤病,在小孩当中尤其常见,大约20%的小孩都患有湿疹。大人比较少,但也有约5%的大人患有湿疹。以前有研究表明,小孩经常吃快餐,得湿疹的风险就会增加。如果每周吃快餐3次或者更多,那么小孩得湿疹的风险增加40%。但那项研究没有具体分析究竟是快餐里的什么成分与湿疹的风险有关。

 

最近,美国加州大学旧金山分校的研究人员对此做了更进一步的研究,调查了20多万名英国人的情况。这20多万名英国人中,有大约1万名得了湿疹。他们检测了这些英国人24小时之内尿液里的钠含量。我们每天吃下去的食盐,90%都从尿液里排走了,所以检测尿液里的钠含量就可以知道每天大致摄入了多少盐。测试的结果发现,这20多万人摄入的盐的含量都普遍偏高,每天尿液里的钠含量平均为3克。世界卫生组织建议每天摄入的盐不超过5克,转化成钠的含量是2克。所以,光是尿液里一天的钠含量就有3克,已超标了。这还是一个平均值。他们还发现,尿液里的钠含量每增加1克,被诊断为湿疹的风险增加了11%,患湿疹的风险增加了16%。

 

这项研究只是表明摄入的钠含量高跟湿疹的风险有关,证明的是相关性,而不是因果关系。但从湿疹的发病机理来看,可能有因果关系。湿疹的病理是因为人体的免疫系统对抗原或刺激物反应过度,导致皮肤出现炎症。而钠离子能激活免疫系统里的某些细胞,所以从原理上也讲得通,表明很有可能是因果关系。也就是说,摄入的盐多了,就很可能导致湿疹。这是尽量减少摄入盐的又一个理由。

 

2024.06.07录制

 

2024.12.07整理



聪明的乌鸦会数数

31 01 2025年

乌鸦是一种聪明的动物,这个古人早就观察到了。我们从小就学过伊索寓言里乌鸦喝水的故事,那不是想象出来的,而是观察到的,因为已经通过实验证明了乌鸦的确会通过那种方式来喝水。乌鸦有一定的逻辑推理能力,也有一定的工具制作能力,智能跟类人猿差不多,跟人类几岁的小孩也差不多。

 

最近,德国图宾根大学研究人员发现,乌鸦还有一定的数数的能力,大致相当于人类婴儿数数的能力。它不是符号数数。比如说我们看到三样东西就会说3,这是符号数数。而婴儿数数是挨个挨个数,用声音的数量来表示:“1、1、1”;或者“苹果、苹果、苹果”,数3次。乌鸦也有这种能力。

 

研究人员训练乌鸦根据1~4的阿拉伯数字发出1~4次声音。比如电脑屏幕上出现阿拉伯数字3,乌鸦就叫3声,叫完再往屏幕上戳一下确认键,表示它已经叫完了。如果叫的次数正确,就给食物奖励。这样训练的结果发现,乌鸦的确能根据屏幕上出现的阿拉伯数字发出相应的几次叫声。甚至可以把不同的声音跟数字联系起来,让它根据不同的声音发出不同次数的叫声。

 

实验发现,数字越大准确率越低:数字1的准确率是100%,数字2准确率60%,数字3准确率50%,数字4准确率约40%。而且还发现,乌鸦看到的数字越大(或者听到代表这个数字的声音),它发出第一声的反应时间就越长,表明它在思考。因为数字越大,它需要叫的次数就越多,所以要做一个计划,想好该叫几声,而不是一种本能的反应。

 

该研究还发现,可以根据乌鸦发出的第一声叫声的音色特征,判断它计划要叫多少声。由此也可以知道,它之所以碰到比较大的数字会准确率比较低,是因为它发生了错误:本来计划要叫多少声,但在叫的时候忘了前面叫过几声了,然后或者多叫了一声,或者少叫了一声。比如本来要准确地叫三声,结果忘了已经叫过三声,就多叫了一声;或者只叫了两声就停了。但是,我们根据它叫的第一声的音色特征,可以知道它本来想叫三声。

 

所以图宾根大学的这个研究结果表明,乌鸦的确有一定的数数能力。这不意外,因为以前有别的研究已经发现,除了人类,别的动物也有一定的数数的能力。比如能够知道数量的大小:一堆食物在那里,这个是多,那个是少;还能根据数量的多少排序。不过这个研究第一次证明了,除人类之外,还有别的动物能够根据命令——不管这个命令是视觉的阿拉伯数字1~4,还是不同的声音——发出不同次数的声音。这提示我们,人类数数的能力或者数学的能力,不是突然冒出来的,而是进化来的。

 

2024.05.24录制

 

2024.12.05整理



用人工智能办法破译柏拉图墓地

29 01 2025年

英语把科学院叫做Academy,来自古希腊哲学家柏拉图创办的学校的名字。在古希腊雅典城外,有一块地方叫做阿卡德米亚(Akademia),它是为了纪念古希腊英雄阿卡德摩斯(Akademos)而命名的。那里有一片树林用于祭拜神灵,还有一个公共体育馆。人们除了偶尔去这个体育馆健身,还会在那里上课、听课、辩论。柏拉图的家就住在阿卡德米亚附近,那里有一个私家花园也属于柏拉图,所以柏拉图经常到阿卡德米亚的体育馆给学生上课,因此他创办的这个学校就被叫做阿卡德米亚。

 

柏拉图在公元前347年去世,活了大约80岁。他死了之后就埋在阿卡德米亚供人们瞻仰。公元前86年,古罗马将军苏拉把阿卡德米亚毁了,也把柏拉图的墓毁了,人们从此就只知道柏拉图死了被埋葬在阿卡德米亚,但究竟埋葬在阿卡德米亚的哪个地方就不清楚了。直到最近,意大利比萨大学的科学家通过人工智能的方法,才破译出了柏拉图究竟被埋葬在阿卡德米亚的哪个地方。

 

这事怎么跟人工智能扯上关系的呢?

 

公元79年,维苏威火山爆发,把罗马帝国的庞贝城埋葬,定格了。同时埋在火山灰下的还有庞贝城边上属于一个古罗马富豪的小镇,小镇上有一个豪宅,里面收藏了几百卷羊皮书,这些羊皮书被火山灰、火山熔浆碳化了。17世纪,这些羊皮书被挖了出来,但已经碳化,人们试图读它,把它展开就会对它造成很大的损伤。而且即使展开了,识别起来也很困难,上面写的字也碳化了。所以展开、解读羊皮书非常缓慢,大部分都还没能读出来。

 

现在有很先进的技术,用X光、红外线、紫外线来识别书上的染料和墨。特别是X光,甚至不需要把羊皮书展开,也能识别出里面的字母。但是,这样识别出来的字母是歪歪扭扭的,而且分布在不同的地方,究竟什么意思很难猜测。现在可以用人工智能的办法来破译成像技术识别出来的这些字母究竟属于哪一个单词,是什么意思。

 

这些挖出来的羊皮书,相当一部分是古罗马伊壁鸠鲁学派的哲学家费勒德穆斯写的,他生活的时代大概是公元前1世纪。费勒德穆斯年轻时曾在雅典上过学,那个时候阿卡德米亚还没有被苏拉将军摧毁,所以他对阿卡德米亚还是很熟悉的,肯定也瞻仰过柏拉图墓。费勒德穆斯年老后去了意大利,死在了意大利。

 

从火山灰挖出来的羊皮书里,有一卷介绍阿卡德米亚历史,就是这个哲学家写的。现在通过人工智能的办法识别出了里面约30﹪的内容,大概有1000个单词。我们从中知道,柏拉图死后埋在阿卡德米亚附近他的私家花园里,而且是埋在私家花园一个祭拜缪斯的小礼拜堂边上。通过人工智能的办法,我们就锁定了柏拉图究竟埋在哪个地方。这篇破译出来的文章里还提供了一些关于柏拉图的新的信息,所以人工智能的办法是破译古籍的很好的工具。

 

2024.04.29录制

 

2024.12.03整理



喝自制豆浆的确有健康风险

27 01 2025年

最近有一个新闻,杭州有一对父女早上喝自制豆浆,出现了食物中毒,恶心、呕吐、腹痛、腹泻,被送到医院急救。医生认为是喝的自制豆浆没有煮熟导致的。网上对此有不同的看法。有人认为跟豆浆没熟没有关系,是别的原因导致了食物中毒。

 

其实,就这个案例来看,应该还是因为喝没有煮熟的豆浆引起的。大豆富含抗营养因子,主要是两种。一种叫做凝集素,是一种糖蛋白,能够跟小肠表皮细胞结合,对细胞造成损伤。一种叫做胰蛋白酶抑制因子。胰蛋白酶是一种酶,它的作用是消化蛋白质,食物里的蛋白质被它消化之后才会被人体吸收。而胰蛋白酶抑制因子能抑制肠胃里胰蛋白酶的活性,使它没法消化食物里的蛋白质,导致消化不良。这两种抗营养因子都会导致食物中毒,使人体出现消化道疾病的症状。这其实是大豆的一种防御方式,动物吃了之后感到肠胃不舒服,以后就不敢再吃了。不只是大豆,还有很多植物都有这类抗营养因子。

 

不过,加热可以破坏掉这两种抗营养因子的活性。也就是说,只要大豆、豆浆煮熟了,就没有毒了。但是煮豆浆有它的特殊性,因为大豆里还富含一种表面活性剂皂苷。它跟肥皂之类的洗涤剂一样,稍微一煮,温度还没那么高就大量冒泡,让人们误以为已经煮沸了,其实还没有。这就是所谓的“假沸”。里面的抗营养因子还没有被破坏掉,喝了之后就会食物中毒。保险起见,想让豆浆里抗营养因子都失去活性,要煮半个小时。

 

所以,喝自制豆浆的确是有健康风险的,没必要自制豆浆,买现成的豆浆好了。否则的话,煮起来是很麻烦的。

 

2024.06.07录制

 

2024.12.01整理



从猩猩被观察到会自我疗伤谈药物的发现

25 01 2025年

在印尼的一个国家公园生活着一批苏门答腊猩猩。最近,动物学家报告,他们观察到一只雄性的年轻猩猩能自我疗伤。它跟别的猩猩打架,脸颊被咬伤了,有一个伤口。它把假黄藤的叶子在嘴里嚼一嚼,然后把汁液涂在伤口上。为了防止苍蝇飞来叮伤口,最后还把嚼碎的叶子敷在伤口上保护起来。之后,它又吃了这种叶子半小时,第二天又回去吃了几分钟,然后就没有再继续治疗了。过了四天,伤口愈合了。过了两个月,伤口的疤痕也看不出来了。

 

这只猩猩怎么知道受了伤要找这种草药来治疗呢?很可能是最开始有一只猩猩受伤后,在吃这种树叶时无意中发现,汁液沾到伤口缓解了疼痛,于是就想到用这种树叶的汁液来治疗伤口。猩猩们会互相学习,这样就传开去了。所以,这是摸索出来的。

 

但通过摸索出来的治疗办法,仅限于能立竿见影、马上有效的,吃了、涂了,疼痛缓解了。所以这种植物的汁液里可能含有镇痛的成分。但它是不是真的能帮助伤口愈合呢?伤口4天后愈合、2个月后疤痕消失跟使用这种植物究竟有没有关系呢?这就不好说了。伤口愈合主要靠身体的免疫力,即使不使用任何药物,也会自己愈合。这个药物能预防感染、促进伤口愈合,是通过经验摸索不出来的。

 

猩猩们没有时间的概念,也不可能做对比试验,不可能通过对比发现用了这种草药伤口会愈合得更快更好,不用就要拖很长时间。所以,即使这种草药里含有预防感染、抗菌的成分,有助于伤口的愈合,那也是碰巧。至于猩猩还去口服这种植物叶子,我们可以确定跟伤口的愈合没有关系,因为总共就吃了两次。体内药物的浓度不可能高到只吃两次就能一直起作用,帮助伤口愈合。

 

当地的人也用假黄藤做草药,不过不是外用,论文说是口服治疗疟疾、痢疾、糖尿病。能有效治疗疟疾和痢疾的可能性是有的,比如能镇痛解热,吃了之后感到身体更舒服,就觉得这个药物有用。用来治疗糖尿病就不可能了,因为它不会有立竿见影的效果。

 

总之,通过经验的摸索有可能发现某些药物能够疗某些疾病,但仅限于能缓解症状,有立竿见影效果的,比如缓解疼痛或退烧。如果要长期观察做对比才能知道是否有疗效,比如治疗慢性病的药物,经验摸索就不可能发现了。对于药物的副作用、不良反应也是这样。吃了之后马上就死人的,或者吃了之后就疼得不行了,这些急性毒性可以通过经验的摸索发现;但慢性毒性,基本上不可能通过经验的摸索发现。所以,我们也不要急着去研究猩猩医学、猩猩药,想从中发现什么宝藏。

 

2024.05.06录制

 

2024.11.29整理



黑猩猩真的会吃药治病吗?

23 01 2025年
研究黑猩猩的动物学家早在几十年前就观察到,黑猩猩如果受伤或者生病,会去找某一种平时不吃的植物叶子、树皮吃。这种行为是否是一种治疗行为,是有争议的。它们吃的植物是不是真有疗效,也是有争议的。
最近,牛津大学的研究人员比较系统地研究了这个问题,发表了一篇论文。他们研究的是乌干达森林里的黑猩猩,观察到有的黑猩猩会去吃某一种平时不吃的植物的叶子、树皮以及髓质部分,检测这些黑猩猩排出的粪便和尿液,发现它们被寄生虫或者细菌感染了。他们找了这些黑猩猩吃的13种植物进行研究,对这些植物的叶子、树皮、髓质部分用不同的溶剂进行抽取,总共获得53种抽取物。通过实验发现,这53种抽取物中有45种能够抑制葡萄球菌或大肠杆菌的生长,认为它们的确有抗菌作用。另外还发现其中17种抽取物具有抑制环氧合酶活性的作用,而抑制环氧合酶的活性有消炎的作用。所以他们认为,黑猩猩吃的这些植物的确有疗效,含有活性成分,可以据此研发新的药物。
怎么看这项研究呢?某些植物含有消炎成分,能够抑制环氧合酶活性,就能起到镇痛、解热的作用,发烧、头疼吃了之后症状会马上获得缓解,这是可以摸索发现的。人类也发现过这类消炎的物质,例如古人发现发烧、头疼吃杨树皮能缓解症状,后来发现是因为杨树皮含有水杨酸,因此研发出了阿司匹林。
所以,摸索发现消炎、镇痛的物质是有可能的,但是那么多物质具有抗菌作用就很难让人相信。首先,某个植物有抗菌作用是难以摸索出来的。因为被细菌感染,吃了有抗菌作用的植物,症状不会马上缓解,所以难以靠摸索发现。其次,他们证明这些植物有抗菌作用做的是体外实验,而在体外很容易把细菌的生长抑制住,很多物质都能在体外抑制细菌生长,但这不等于吃了这些东西也能在体内抑制细菌的生长。比如往体外培养的细菌加酒精,细菌的生长就很可能被抑制住,但不等于喝酒精就能在体内抑制细菌的生长,不等于喝酒能够抗菌,这完全是两回事。
然而,中国研究中药那些人就很喜欢通过体外实验来证明中药的确有抗菌作用,因此证明了无数中药都有抗菌的作用,这种研究当然是不可信的。牛津大学证明黑猩猩吃的这些植物的确有抗菌作用,其实跟中国研究中药的人是一样的研究思路,结果也是不可信的。想从中研发出什么新的药物,我觉得没有什么希望。
2024.06.27录制
2024.11.27整理


被蚊子叮咬要怎么止痒

18 01 2025年

最近美国有两个传染病病例引起了人们很大的关注,一个是著名的福奇医生感染上西尼罗病毒,一个是马萨诸塞一个老人感染了东方马脑炎病毒。这两种传染病都是通过蚊子传播的。蚊子先叮了被这两种病毒感染的鸟,然后叮人,把病毒传染给人。但这两种病毒不会在人与人之间传播,因为人即使被这两种病毒感染,体内病毒的量也非常低,蚊子即使叮了被这两种病毒感染的人再去叮别人,也不会把病毒传过去。由于没法在人与人之间传播,所以人被这两种病毒感染的几率非常低。

 

人被蚊子叮后感染上某种疾病的风险非常低,绝大部分人被蚊子叮咬后,最悲惨的结果就是起一个大包,非常痒。为什么会起一个包、感到痒呢?蚊子在叮人的时候会往人体里注射几种蛋白质,一方面起麻醉作用,使人在被叮的时候没有感觉;另一方面还能让毛细血管舒张,有助于蚊子吸血。但是,外来的蛋白质进入人体,人体的免疫系统就会有炎症反应,分泌组胺,组胺会导致起包,同时让人觉得痒。

 

人们感到某一个地方痒,第一反应就是挠。挠为什么能止痒呢?因为挠的时候会产生轻微的痛觉,而传导痛觉信号和痒信号的是同一条途径,这条途径被痛觉信号占了,痒的信号就暂时传不过去。等疼痛的感觉消失后,马上又能够感到痒,所以用挠的方式止痒只是暂时的。而且,在我们感到疼痛时,大脑会分泌五羟色胺来镇痛,而五羟色胺有一个相反的作用,会放大痒的感觉,这就导致越挠越痒。所以,通过挠来止痒是暂时的,过后反而会越来越痒。

 

要止痒有一个更好的办法,就是用冷敷。同样也是因为冷的感觉和痒的感觉是通过同一途径来传递信号的,这个途径被冷的感觉占据,痒的感觉传不过去,就让人不觉得痒了。冷敷比挠产生的痛觉持续的时间更长,而且冷敷还会导致被蚊子咬的部位血管收缩,可以减少组胺的分泌,减轻炎症反应,所以冷敷是比挠更好的止痒方式。

 

有些人对蚊子叮咬的反应非常强烈,包起得很大,痒的感觉也比较强烈,这种情况可以口服抗组胺药物,也就是在药店、超市都能买到的抗过敏药。

 

2024.08.26录制

 

2024.11.22整理



避免蚊子叮咬的有效办法

17 01 2025年

南加州的居民区以前没有蚊子,大概在10年前发现了3种斑蚊从外地入侵,其中最重要的一种叫埃及斑蚊。埃及斑蚊生命力非常顽强,只要有一点点水,比如一个瓶盖里有积水,它就可以在那儿产卵。水干以后,它的卵不会死,至少可以存活一年。碰到下雨又有水了,卵马上就孵化,不到一周孑孓就变成蚊子飞出来了。不过这种斑蚊飞行的距离很短,所以如果在家里发现了这种蚊子,就可以断定是从家里或者院子里的积水孵化出来的,不是从其他地方飞过来的。

 

虽然有蚊子,但目前还不严重,一年大概也就发现那么几只,还不是大问题。以后随着气候变暖,也许蚊子会越来越多。但是去野外或者山上,蚊子就多了,所以要做好避免被蚊子叮咬的准备,穿上长裤、长袖,皮肤裸露的地方喷上驱蚊剂。

 

我以前写文章介绍过,最有效的驱蚊剂是避蚊胺,英语名DEET。这是美军在二战之后研发出来的,后来改为民用,非常有效,被认为是驱蚊的金标准。市场上还有很多驱蚊剂号称是天然的,要取代避蚊胺,因为避蚊胺是化学品。但市场上所谓天然的驱蚊剂,要么没什么效果,要么里面偷加了避蚊胺。

 

现在又有了一种人工合成的驱蚊剂,跟避蚊胺一样有效,叫做派卡瑞丁(Picaridin),是德国拜尔公司研发出来的。各种试验表明,20%浓度的派卡瑞丁驱蚊效果跟避蚊胺一样好,而且还克服了避蚊胺缺点。避蚊胺虽然驱蚊效果很好,一个缺点是有味道,派卡瑞丁没有味道。第二,避蚊胺会融化塑料和化纤,如果喷到衣服、帽子上,就有可能损害衣服、帽子。派卡瑞丁不会损害衣服,甚至可以直接喷在衣服上,避免蜱虫落到身上。有一些号称能够避免蜱虫叮咬的袜子就是泡了派卡瑞丁。我现在已经不再用避蚊胺,改用派卡瑞丁了。要注意的是,一定要买浓度20%的才会有效果。

 

2024.08.28录制

 

2024.11.21整理



喝咖啡究竟能不能减肥

15 01 2025年

喝咖啡能够减肥是很常见的一种说法,实际情况怎么样呢?

 

咖啡里最重要的成分是咖啡因,咖啡因能够刺激肠胃的蠕动,有助于消耗能量。我们每天消耗的能量有10%是消化系统的蠕动引起的,咖啡因能让这种蠕动更加快速,就有助于多消耗一些能量,但多消耗的能量并不是很多。有一项研究发现,喝咖啡的人每天多消耗的能量为80~150大卡。一块奥利奥饼干的能量是50大卡,多消耗的能量相当于2~3块奥利奥饼干的热量。

 

咖啡因还能氧化体内的脂肪,这样就有助于消耗体内的脂肪。有一项研究发现,如果一天喝4杯咖啡,那么这些人跟其他人相比,体内的脂肪少了4%,这个效果也很小。

 

咖啡里还有一种重要的物质叫绿原酸,我们喝咖啡之所以会觉得苦,就是绿原酸导致的。身体感受到苦味之后会起反应,抑制胃口。也就是说,咖啡的苦味会让人产生一种饱足感,吃东西容易觉得饱,摄入的食物就会比较少,这也有助于减肥。

 

各种因素综合起来,喝咖啡的减肥效果究竟怎么样呢?哈佛大学有一项研究,研究了15万人喝咖啡及其体重变化的情况,发现每天多喝一杯咖啡,四年后,体重平均每年少增加0.12千克。也就是说,如果一天喝四杯咖啡,四年后体重平均只少增加了0.5千克左右,体现不出减肥效果。

 

所以,靠喝咖啡减肥虽然有效果,但效果微乎其微。而且这是喝黑咖啡,也就是不加糖的咖啡,才会有的效果。如果喝咖啡的同时加了糖,效果就更差了,反而会导致体重增加。

 

2024.09.05录制

 

2024.11.19整理