永生仍然只是自欺欺人的妄想

22 11 2017年

因为非法经营罪入狱四年的著名网络推手“立二拆四”刑满释放后推销起了通过人工智能造就第一批“永生”人的项目,据称已拉到了5百万元风险投资。他的这个项目不知是不是受到研究人工智能的计算机科学家库兹韦尔的启发。库兹韦尔同时是个喜欢对世界发展做出预测的未来学家,据说他以前做出的很多预测已一一应验,而他最惊人的一个预测是,到2045年人类将达到“奇点”,能够获得永生。为了能够活到那一天,今年已经69岁的库兹韦尔每天要吃200片药片和保健品,声称这样能让他比实际年龄年轻20岁,万一不幸他死得早了,他还有备用方案,安排把他的尸体冷冻保存,到合适的时候将他复活。

相信这个“奇点主义”的人为数不少,谷歌甚至还建了所“奇点大学”。时不时地会有读者来问我对库兹韦尔关于“奇点”和永生的预测怎么看。我很惊讶为什么会有那么多人对一个计算机科学家关于生物医学发展的看法那么当回事。库兹韦尔关于计算机科学和人工智能的预测我不敢妄议,但他关于生物医学的看法却表明他是十足的外行。实际上,库兹韦尔那些号称应验的预测都是关于计算机和人工智能方面的并不惊人的预测,而他关于生物医学进展的预测全都是错的。例如他曾在1999年预测人类平均预期寿命在2019年将达到100岁以上,在2006年他预测到2019年发达国家将征服导致95%的死亡的所有主要疾病。2019年还有一年多就到了,其预测的不靠谱显而易见。

全球平均预期寿命现在是71岁,显然不可能在两年后猛增30岁。当然,人类平均预期寿命的增长已经足够惊人,一百年来翻了一番。但是如果因此就推断人类平均预期寿命会一直这么无限地增长下去,则大错特错。平均预期寿命的增长主要是靠减少了夭折和过早死亡获得的,增长的空间已经很有限。医学的进步让越来越多的人活到了其“自然”寿命,老人越来越多,但是衰老仍然不可避免。人类的最长寿命并没有因此增长。有史以来最长寿的人是法国人卡门夫人,她活了122岁。她在1997年去世后,20年过去了,仍然没有人能打破其记录。

想要让人突破其“自然”寿命,甚至长生不老,就需要延缓、终止衰老过程。但是我们对衰老的机理仍然所知甚少,对干预的方法更是几乎一无所知。可以确信的是,有很多基因和环境因素与衰老有关,在可预见的未来不太可能能够找到终止衰老的办法。库兹韦尔认为生物学家们低估了“指数增长”。20年来基因组测序的速度直线上升,费用直线下降,很快费用就会降到每个人有必要都可以获得自己的基因组序列,知道了基因序列不就可以对基因重新编程,不就可以改变衰老过程了吗?库兹韦尔如此这般的推理,正表明他缺乏生物学的基本常识。获得了基因序列,不等于就知道那些基因都在干什么,更不等于就可以随心所欲地去改变它。虽然基因组序列的数据在“指数增长”,但是对数据的解读和应用却要缓慢得多。

认为什么都可以“指数增长”,任意外推结论,其实是一种简单化的工程师思维。但是科学研究与工程建设不同,充满了不确定性。在可预见的未来,想要获得永生,仍然只是一个自欺欺人的妄想。假如未来某一天,科学发展出现了出乎意料的重大突破,人类发现了能够获得永生的方法,也未必是什么值得高兴的事。如果获得永生的方法极为昂贵,只有少数达官贵人能够享受,那么只是让人类社会更加两极化。如果获得永生的方法非常便宜,人人都做得到,那么人类将进入超级老龄化社会。现在有的发达国家平均预期寿命达到80多岁,就已经面临社会老龄化问题,试想一个充满了几百岁、几千岁、几万岁人口的社会又会是多么可怕,还有后代子孙的生存空间吗?

资源是有限的,死亡不是没有意义的。没有一代代人的死亡,就没有一代代人的发展。能够坦然地面对不可避免的死亡,至少可以少折腾、不受骗。不管库兹韦尔吃再多的药片、保健品,他也必定活不到“奇点”。而他的尸体在冷冻过程中其神经细胞必然会遭到不可逆的破坏,不可能复活。与其妄想永生,不如实实在在地健康地活着,尽量给后代留下一点有用的东西,度过有意义的短暂一生。

2017.11.17.

(《环球时报》2017.11.18.)



老来心易堵,能饮一杯无

21 11 2017年

上个世纪80年代,法国科学家注意到一个奇怪的现象。法国人的饮食脂肪含量非常高,而且主要是黄油、奶油、奶酪等动物脂肪食品。动物脂肪富含饱和脂肪酸和胆固醇,摄入过多增加了心血管疾病特别是冠心病的风险。在动物脂肪摄入量都很高的西方国家,冠心病死亡率非常高,但是法国却是个例外。其中对比最明显的是法国和芬兰。这两个国家膳食中动物脂肪的量差不多,但是芬兰冠心病死亡率是法国的大约5倍。虽然几十年来两国冠心病死亡率时高时低,这个比例却基本不变。法国和其他西方国家相比也存在类似的情况。例如英国与法国的动物脂肪摄入量相同,但是英国冠心病死亡率是法国的大约3倍。这个现象,被称为法国悖论。

怎么解释法国悖论呢?有人认为这只是统计的假象,是因为法国医生在判定死亡是不是冠心病引起时采用的标准与其他国家不同,导致很多冠心病死亡没有被算进去,所以死亡率就显得低了。这种情形的确存在,但是在根据国际标准做了修正后,法国冠心病死亡率仍然远远低于其他西方国家。

最早发现这个悖论的法国科学家对比的是当时饮食情况和冠心病死亡率。有人指出,这个对比没有考虑到迟滞效应。并不是吃了动物脂肪很快就会增加冠心病风险,而是要过十几年、二十几年才表现出来。所以当时法国冠心病死亡率低,不能说与当时的法国饮食有关,而要看十几年前甚至更早期的法国饮食习惯,而那个时候法国饮食中动物脂肪含量并不高。但是随后有人研究了上个世纪50年代以来的法国饮食,认为其动物脂肪含量一直就与其他西方国家相似或更高。而且即便法国饮食是上个世纪80年代以来动物脂肪含量才增加的,从那以后三十多年过去了,法国冠心病死亡率还是显著偏低,用迟滞效应没法解释。

所以法国悖论是存在的,并非假象。但是还是有人认为这个悖论并不成立。这个悖论存在的前提是摄入动物脂肪多增加了冠心病风险,而医学界一直就有人试图为动物脂肪平反,认为这个前提本身就不成立,甚至反过来以法国冠心病死亡率低来证明摄入动物脂肪多不增加冠心病的风险。然而,对大多数国家的研究都发现了动物脂肪的摄入量与冠心病风险相关,也有很多动物实验和人体临床试验证明了这一点,所以医学界主流观点仍然认为摄入动物脂肪对心血管健康不利。

既然悖论成立,那就要去找出原因了。最明显的因素是,在法国饮食中还存在某种东西,能够抵消动物脂肪的不良影响,对心血管起到保护作用。例如,有人认为,法国饮食中虽然动物脂肪多,但是橄榄、花生、橄榄油、花生油等食品也多,是芬兰的30倍,这些食品富含不饱和脂肪酸,能对心血管起到保护作用,所以他们把法国人冠心病死亡率低的原因归功于植物油。不过,提起法国饮食,人们马上会想到葡萄酒。法国是世界上最大的葡萄酒生产国,法国人也有在吃饭时都要喝葡萄酒的习惯,而且和其他国家不同的是,多数法国人并不是集中在周末暴饮,而是每天少量地喝。一年一个法国人平均要喝掉40多升葡萄酒,平均每天大约喝120毫升,差不多一杯。有些调查发现每天少量喝葡萄酒能够降低心血管疾病的风险,因此很多人就认为法国悖论的答案就是葡萄酒。这个观点十几年前在美国大众媒体上大肆宣扬后,甚至刺激了葡萄酒在美国的销量大幅度上升。

如果葡萄酒就是法国人冠心病发病率低的原因的话,是其中的什么物质在起作用呢?葡萄酒区别于其他酒的一个特点是含有多种多酚类物质,其中被研究得最多的是白藜芦醇,之所以叫这么个名字是因为它最早是从草药白藜芦的根提取出来的。葡萄、花生、苹果、西红柿、浆果、巧克力等食品都含有白藜芦醇。葡萄的白藜芦醇主要在葡萄皮上合成,红葡萄品种的含量比白葡萄品种高得多,红葡萄酒中白藜芦醇的含量也比白葡萄酒高得多。对西班牙人饮食的研究发现,他们摄入的白藜芦醇98.4%来自葡萄酒,1.6%来自葡萄或葡萄汁,其他食品来源不到0.01%。

自上世纪90年代以来,白藜芦醇成了保健品中的明星,相关的论文有成千上万篇之多。白藜芦醇不仅被认为对心血管有保护作用,还具有抗癌、抗衰老、预防糖尿病、预防阿尔茨海默症等保健作用,大家最为关心的各种慢性病,它似乎都能派上用场。但是这些研究基本上都是相当初步的体外实验和动物实验,真正能够用以证实功效的随机对照人体临床试验寥寥无几,而且规模都很小,结果并不一致,有的发现有效,有的发现无效。例如,在2015年发表的一项随机对照临床试验中,45名体重超重的试验对象每天口服150毫克白藜芦醇或安慰剂各4周,将口服白藜芦醇时的情形和口服安慰剂时相比,与心血管疾病风险有关的各种标志物的量都没有变化。那些发现有效的临床试验,白藜芦醇的每天摄入量都在150毫克或者更高,低于这个量就看不到效果。各种食品中白藜芦醇含量最高的是红葡萄酒,含量大约是2毫克/升。也就是说,每天至少要喝75升红葡萄酒才能让里面的白藜芦醇起到保健作用,早已经酒精中毒而死了。也许白藜芦醇以后有望被证实具有保健作用甚至成为药品,但是很显然,即使喝葡萄酒是法国悖论的答案,也无法归功于白藜芦醇的作用。

葡萄酒中含量最高的物质除了水当然就是酒精了。也有人认为,葡萄酒能保护心血管其实就是酒精在起作用。如果是那样的话,不仅喝葡萄酒,喝其他的酒,也有可能对心血管起到保护作用。认为适量喝酒有利心血管健康的历史要悠久得多,一直可以追溯到20世纪初,病理学家在解剖那些因为酗酒导致肝硬化而死的病人尸体时,有一个出乎意料的发现,这些人的大动脉管看上去特别干净,粥样斑块很少。粥样斑块是血液中的脂质在动脉管壁内沉积形成的瘤一样的突起,粥样斑块很多的话会使血管管腔变得狭窄,甚至堵塞,血液供应不畅直至被截止,也就是所谓动脉粥样硬化,导致了冠心病。粥样斑块少说明冠心病的风险低。一个很明显的解释是,这些酗酒者死得太早,粥样斑块还没有来得及在血管壁中累积下来。但是也有人猜测酒精能够溶解血管壁中的粥样斑块。

20世纪60年代的一项调查似乎为后一种解释提供了佐证。这项调查研究生活方式和心脏病发作的危险性的关系,其中有一项结果是调查者完全没料到的:那些不喝酒的人心脏病发作的危险性似乎更高。以后在多个国家对不同人群所做的多项调查也都得出了类似的结论,适量的喝酒能够降低冠心病的发病率。美国心脏协会在1996年的报告就已得出结论:每天喝一到两杯酒能够降低冠心病风险30%到50%。“一杯酒”相当于360毫升啤酒(也就是一听易拉罐装的啤酒)、150毫升葡萄酒或45毫升40度白酒,约含14克纯酒精。

在得出这个结论后,对酒精与心血管疾病的关系的研究仍然在继续,证据越来越强。在2000年,意大利和芬兰的研究者合作分析了以前28项调查结果,发现那些每天摄入25克酒精(相当于两杯酒)的人,心脏病发作的危险性要比不喝酒的人低20%。同一年,美国哈佛大学等学校的研究人员报告了他们对18455名无心血管疾病史男性医生跟踪7年的结果,发现那些从原来一周饮酒不超过一杯增加到一周饮酒2~5杯的人,心血管疾病的风险降低了29%。2002年11月,在美国心脏协会的会议上,美国加州的研究人员报告了一项统计结果。在1978-1985年间,他们共检查了128934名病人,其中16539人已在1978-1998年间死亡,有3001人的死亡是由于冠心病导致的。对这些病人的统计表明,那些每天喝一、两杯酒的人,因冠心病死亡的危险性要比不喝酒的人低32%。2011年,加拿大卡尔加里大学研究人员统计了1950~2009年间的84项研究成果,得出了类似的结论,每天喝一、两杯酒的人,有最低的冠心病死亡风险。2017年,英国大规模(近2百万人)、跟踪7年的调查结果再次确认,适量喝酒(每天男人不超过30毫升纯酒精,女人不超过20毫升纯酒精)能降低7种心脏病发病率12%~56%,其中降低无先兆冠心病死亡达56%。

有人指出,这些流行病学研究存在一个漏洞。有些不喝酒的人其实是以前酗酒后来才戒了,他们在酗酒的时候心血管已经遭到损害,那么得冠心病的风险自然比适量喝酒的人高,所以这些研究结果其实表明了酗酒增加冠心病的风险,而不是适量喝酒降低冠心病的风险。在这个漏洞被指出来后,有些研究就只选择从来就没有喝过酒的人作为对照,结果还是表明,适量喝酒的人得冠心病的风险显著低于从来不喝酒的人。

那么,酒精是如何降低了冠心病的风险呢?如果不能证明酒精的作用机制,这种统计结果总是无法让人完全信服的。多项研究表明,适量喝酒能够改善血脂状况。血液中的胆固醇由脂蛋白来运输。脂蛋白有两种:低密度脂蛋白(LDL)和高密度脂蛋白(HDL)。大多数胆固醇都由LDL运输,但是如果血液中LDL-胆固醇含量高,它们就会慢慢地在动脉管壁沉积下来,形成粥样斑块,导致动脉粥样硬化,因此LDL-胆固醇俗称“坏”胆固醇。HDL-胆固醇则被称为“好”胆固醇,它能够把血液中胆固醇送回肝脏,甚至清除动脉管壁中沉积下来的胆固醇,防止粥样斑块的形成。酒精能够增加血液中“好”胆固醇的含量,降低“坏”胆固醇的含量,意味着血管壁会更干净。酒精还能降低血液中血纤维蛋白原(能导致血液凝结)的含量和血小板凝聚,减少血栓,这也有助于防止冠心病。

如此看来,不论是统计调查还是生理研究都支持适量喝酒能降低冠心病风险的结论。但是饮酒过度又是有害健康的,不仅不能预防心血管疾病,反而能导致心血管疾病(例如高血压、心律不齐、心肌病),而且能导致多种其他疾病,例如肝硬化、胰腺炎、大脑萎缩。酒精是一种致癌物,喝酒会增加口腔癌、食道癌、咽癌、喉癌、肝癌、乳腺癌、结肠癌等多种癌症的风险。此外,孕妇喝酒能导致胎儿畸形。所以,关键在于“适量”。那么怎么算适量呢?男人一天不要超过两杯,女人一天不要超过一杯,就算适量。逢年过节、朋友聚会的时候,能不能放纵一下呢?那也不能放开了喝,男人一天不能超过4杯,女人一天不能超过3杯,而且放纵过了,以后就要不喝或少喝,要维持在一周之内男人平均一天不超过两杯,女人平均一天不超过一杯。如果在30天内,至少有一天喝酒达到5杯或超过5杯,那就属于喝酒过量了,如果在30天内,至少有5天喝酒达到5杯或超过5杯,那就属于酗酒。

如果你本来滴酒不沾,是不是从此应该开始喝点酒呢?也未必。适量的喝酒只对那些得冠心病的危险性比较高的人,才可能有好处。这些人包括有冠心病家族史、高血压、总胆固醇的量偏高、高密度脂蛋白的量偏低、男人在40岁以上、女人在50岁以上。如果你不属于这个人群,喝酒可能对你没有好处。特别是年轻的女性,她们一般不容易得冠心病,因此喝酒不太可能再降低得冠心病的风险,反而增加了得乳腺癌的风险。酒精是致癌物,致癌物是没有安全值的,少量的喝酒仍然增加了患癌的风险。

那么应该喝什么酒比较好呢?有一些研究表明不管喝什么样的酒只要适量都能对心血管起到保护作用,并没有差别。也有些研究发现葡萄酒似乎比喝其他酒更有助于降低冠心病危险,可能葡萄酒中的多酚类物质还是能起到一些作用的。例如有一项研究发现,那些每天喝葡萄酒的人,因冠心病死亡的危险性要比喝啤酒的人降低25%,比喝烈性酒的人降低34%(吸入的酒精量相同)。但是,由于喜欢喝葡萄酒的人一般来说其生活方式也更健康(例如不抽烟、饮食较平衡),因此很难说这种危险性的降低是否真正是葡萄酒引起的。

“不抽烟不喝酒”的金科玉律也许可以改成“不抽烟少喝酒”。适量的喝酒可能对某些人的健康是有益的,但是这不应该成为酗酒的借口。喝酒过量仍然危害身体健康。而对于孕妇或准备怀孕的妇女,以及未成年人,则应该做到滴酒不沾,喝酒对这些人没有任何好处,只有坏处。

2017.10.5

(《科学世界》2017.11)



我们为什么应该喜欢猫头鹰

7 11 2017年

(这是为伊雁声《猫头鹰探长》写的序言。该书开始预售,链接见后面)

这个故事的主角是猫头鹰。这是我妻子根据我的科普文章改编的童话故事,而我最喜欢的动物是猫头鹰,所以就自然而然地以猫头鹰作为主角。

我和猫头鹰的结缘由来已久。我刚上大学的时候,给班级编过一本杂志,名字就叫《猫头鹰》。受我的影响,我家到处是“猫头鹰”,杯子、盘子、垫子、浴帘、毛巾、花盆、台灯……都是猫头鹰的图案或造型。还有多得我自己都数不清的猫头鹰工艺品,陶瓷的、金属的、树脂的、木头的、毛绒的、牛角的、玻璃的、水晶的……我到一个地方旅行,喜欢买猫头鹰工艺品当纪念品。亲戚、朋友、读者知道我有这个爱好,也会送我猫头鹰工艺品作为礼物。

这些工艺品大部分是在国外买的,中国的很少。中国传统上把猫头鹰当成不祥的恶鸟,并没有表现、刻画它的习俗。国外有的地方历史上也把猫头鹰当成不祥之兆,但是也有的地方把它当成吉祥的神鸟,制作了大量的表现猫头鹰的艺术品、工艺品。

1994年,三个法国人在法国南部发现了一个石灰岩洞穴,画满了岩画,后来测定它们画于3万年前,是已知最古老的岩画。其中有一幅画着猫头鹰的背面,却把头转了过来。显然人类很早就注意到猫头鹰能把头扭转到几乎直对背后,并觉得很神奇。之后在古埃及的象形文字、古希腊的钱币、古罗马的水瓶……都能看到猫头鹰的身影。历史上最崇拜猫头鹰的大概是古希腊的雅典人。猫头鹰是雅典城的守护神雅典娜女神的神鸟。雅典娜是希腊神话中的智慧女神和战争女神,猫头鹰因此成了智慧和胜利的象征。雅典人开始打仗之前,如果看到有猫头鹰从阵前飞过,就会感到胜利在望、信心倍增。没有猫头鹰自己飞过来怎么办呢?不用担心,会有人准备好了猫头鹰悄悄放出来的。

现代的人们已经不这么迷信了,只是还把猫头鹰当作智慧的象征。不过,现在人们喜欢表现猫头鹰,主要还是觉得它可爱。和其他的鸟类不同,猫头鹰的两个眼睛和人一样都是向着前方的,眼睛很大,和身体相比,猫头鹰的头也比较大。头部、眼睛相对比较大,是人类婴儿的特征,所以我们看到猫头鹰,就会本能地觉得猫头鹰可爱。

猫头鹰长成这个样子,当然不是为了让我们觉得可爱,而是由于适应环境进化出来的。猫头鹰通常在黄昏、夜晚或凌晨出来捕捉食物,为了在昏暗的光线下能更好地看清猎物和判断猎物的位置,就要有立体视觉,所以猫头鹰和人一样两个眼睛朝前,而且眼睛要尽量地大,这样才能让光线尽量多地进入到视网膜。猫头鹰视网膜对光的敏感程度大约是鸽子的一百倍。

猫头鹰大眼睛的重量占了其体重的大约4%,而人的眼睛只占体重的0.08%。为了能在眼窝里容纳尽量大的眼睛,猫头鹰的眼睛不是球状的,而是管状的。这样,猫头鹰的眼睛就被固定住了,没法转动,要往旁边看只能转头。人的头部只能转动180度,要看背后的东西就要转动身体。猫头鹰如果也转动身体,发出声响,就容易被猎物发觉。因此它们进化出了一种“超能力”,头部能转动270度,不用转动身体也能看清背后。猫头鹰能这么大幅度地转动头部,是因为它的颈部有特殊的构造。猫头鹰的颈椎有14块,而人的颈椎只有7块,所以猫头鹰的颈部要灵活得多。大脑需要椎动脉供血,椎动脉穿过颈椎的孔进入头部。人的颈椎穿孔和椎动脉大小差不多,如果强行过度扭转脖子,就会导致椎动脉缠绞住,血上不了头部,人会晕倒、死亡。而猫头鹰的颈椎穿孔大小是椎动脉的十倍,有足够的空间让椎动脉摆动,不会因为大幅度转动头部影响大脑的供血。

在黑暗中要准确地找到猎物,光有很好的视力还不够,还要有很好的听力。在猫头鹰的两个大眼睛周围,各有一圈放射状分布的羽毛,形成了两个面盘。这也不是为了好看。这两个面盘就像两个太阳灶似的凹面镜,焦点在耳朵上(猫头鹰的耳朵在头部两侧。有的猫头鹰头上长着像耳朵一样的“角”,那是羽毛,不是耳朵),传来的声音被集中投进了耳朵里,猫头鹰可以听得更清楚。有些种类的猫头鹰的耳朵是不对称的,左耳的位置比较高,同一个声音传到两个耳朵的时间有差异,大约相差0.00003秒。这么微小的差别,猫头鹰也能感受到,它会歪着脑袋,慢慢调整,让两个耳朵同一时间收到声音,这样它正对着的就是发出声音的位置,可以精确地定位猎物。

发现猎物后,猫头鹰悄悄地飞过去,它的羽毛有特殊的消声构造能够降低气流的振动,在飞行时能够做到不发出一点声响。猫头鹰飞到猎物的上方,伸出利爪,准确地抓住猎物。一旦被抓住,猎物就绝无挣脱的可能:猫头鹰的爪子极其有力,最大的猫头鹰施加在猎物上的力可以达到130牛顿,这相当于一个十几千克的石头压在猎物上。

猫头鹰并不具有魔力,而是一个精致的黑夜捕猎机器,历经数百万年逐渐进化而来。我们对它的构造了解得越多,就会越是惊叹大自然的神奇。这正是科学的魅力之所在,胜过了魔力。随着年龄的增长,我们对童话乃至对文学的兴趣也许会降低,但是一旦学会欣赏科学之美,对知识、对科学的追求却会与日俱增。希望这本猫头鹰的故事,能够引领你走进科学之门,去感受科学的无穷魅力。

2017.8.31.

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诺贝尔奖的遗憾

2 11 2017年

在《诺贝尔奖为何最权威?》一文中我们谈到,诺贝尔文学奖和和平奖的争议很大,诺贝尔物理、化学、生理学奖则公认是最权威的。但是即使是这些科学类的奖项,也难免会有争议,有时会奖给不该奖的人,有时又漏掉了应该奖的人。被诺贝尔奖漏掉的科学家,有的名气不是很大,诺贝尔奖委员会可能没能充分注意到他们的贡献,这还可以理解,但是也有的名气非常大,其地位之重要被学术界公认,却还是因为各种原因被诺贝尔奖漏掉了,这就非常遗憾。例如今年的生理学奖,奖给了三名在研究控制生物钟的分子机制方面做出重大贡献的生物学家,其实最早研究这个问题的是美国生物学家西摩尔·本泽。他在上个世纪60年代发现了第一个控制生物钟的基因,开创了研究生物钟的分子机制这个领域。这也是第一种控制动物行为的基因被发现,也就是说,本泽其实开创了研究动物行为的分子遗传学这个更加庞大的领域。这项工作的意义极为深远,比那三个诺贝尔奖的工作重要得多,他们能得诺贝尔奖,本泽当然更该得,但是本泽已经在2007年去世了,得不了了。

生物学界还有一个比本泽还要伟大的生物学家也没能获得诺贝尔奖,那就是生物系学生都知道的艾弗里。分子遗传学课本都要从艾弗里怎么证明了DNA是遗传物质讲起,这是20世纪最重大的生物学发现之一。艾弗里是在1944年做出这个发现的,但是直到1955年去世,他都没能获得诺贝尔奖,期间虽然多次获得诺贝尔奖提名,但是由于诺贝尔奖委员会成员不太相信DNA是遗传物质,对艾弗里实验结果有疑虑,最终还是没有把奖颁发给他。

我们再来看看诺贝尔化学奖。如果要评最著名的化学家,很多人会选发现元素周期表的门捷列夫,但是他却没能得诺贝尔奖。他是1907年才去世的,这时候诺贝尔奖已经颁发了七年了,他是有机会的,也的确几次获得提名,但是也同样是因为诺贝尔奖委员会有人不相信元素周期表,所以就没把奖发给他。

20世纪还有一个著名的化学家,叫亨利·艾林,是个美国人,一般人可能不熟悉,但是学过化学的人没有不知道化学反应过渡态理论的,这是20世纪最重要的化学理论之一,它是艾林在20世纪30年代提出的,在这个理论基础上做出贡献的几名化学家都获得了诺贝尔奖。艾林虽然很长寿,一直活到1981年,却没能获奖。有人推测,这可能是因为艾林是摩门教徒,导致诺贝尔奖委员会对他有偏见。艾林临死前一年,获得了沃尔夫化学奖,这被认为仅次于诺贝尔化学奖,算是弥补了一下遗憾。

诺贝尔物理学奖同样有遗漏。1956年,杨振宁和李政道提出宇称不守恒理论,第二年就获得了诺贝尔物理学奖。他们的工作能这么快获得承认,是因为吴健雄用实验证实了宇称不守恒。但是吴健雄却没能分享诺贝尔奖,虽然还空着一个位置,诺贝尔奖委员会却不把奖给她。这可能是出于对女科学家的歧视,也可能是出于对实验物理学家的歧视。1978年沃尔夫物理学奖首次颁发,第一个就给了吴健雄。

甚至连爱因斯坦的工作都没能获得诺贝尔奖委员会的充分认可。爱因斯坦得了诺贝尔奖,但是是颁发给他对光电效应的解释。比光电效应理论更重要的狭义相对论和广义相对论却都没有得奖。爱因斯坦应该获得三个诺贝尔奖,至少也应该获得两个诺贝尔奖。历史上有人得过两次诺贝尔物理学奖,他的工作和爱因斯坦的比起来简直不值一提。但是也是因为诺贝尔奖委员会有人对爱因斯坦相对论有疑问,所以就没把奖颁发给这个最重大的科学发现之一。

像艾弗里、门捷列夫、爱因斯坦这样伟大的科学家,他们的历史地位是不用靠诺贝尔奖来确定的。他们能获得诺贝尔奖是诺贝尔奖的荣耀,没能获得诺贝尔奖则是诺贝尔奖的遗憾,不是他们的遗憾。

2017.10.10

(头条号首发)



诺贝尔奖为何最权威?

27 10 2017年

我看到好几个人在朋友圈转发一篇文章,标题叫做《诺贝尔奖为何最权威?因为获奖者不用像乞丐填表和自吹》。作者的本意是借诺贝尔奖来抨击国内的评奖制度,但是如果把诺贝尔奖被认为是最权威的原因归为是因为不用填表和自吹,那就是无稽之谈了。国际的奖项,特别是科学奖项,都是不要获奖者填表和自吹的,难道它们都和诺贝尔奖一样权威?

显然诺贝尔奖被认为是最权威的奖项有别的原因。这个原因其实不复杂,主要是历史的原因。诺贝尔奖在1901年首次颁发的时候,还没有同一级别的奖可以和它竞争。当时已经有各种大奖,有的历史要比诺贝尔奖悠久得多。但是诺贝尔奖和它们相比,有自己的特色。当时的奖项,基本上都是由王室或科学院设立的奖,而诺贝尔奖却是由个人设立的。一个富可敌国的富豪把自己的财产几乎全部(94%)拿出来用来发奖,诺贝尔是第一个,以后虽然也有富豪学诺贝尔设各种奖来跟诺贝尔奖竞争,但是像诺贝尔这样做得如此彻底的,还没有。所以这件事本身就已足够轰动。当时的大奖一般一次只是将给一个人,或限于某个国家某个领域,诺贝尔却一下子设了五个奖,涵盖科学和人文,而且面向全世界,诺贝尔在遗嘱里特别强调获奖者不限国籍,不管是不是斯堪的纳维亚人都能获奖,这样在全世界科学界、人文学界和普通大众中都容易造成影响。诺贝尔奖的奖金在当时是最高的,而且比其他的大奖都高得多,早期获奖者获得的诺贝尔奖奖金金额相当于他们当大学教授二十年的工资,而且早期的诺贝尔奖通常只奖给一个人,而不是像现在这样往往要三个人平分,也就是说,在当时获得了诺贝尔奖后,下半辈子就衣食无忧,可以随心所欲去从事自己喜欢的工作了。现在的大奖奖金有比诺贝尔奖高的,但也没高到哪去,不会因此引起轰动,想靠奖金高就超过诺贝尔奖,是不可能的。

所以诺贝尔奖一面世就万众瞩目,举世闻名。但是诺贝尔奖能把名声一直保持下去,而不只是轰动一时然后被人遗忘,靠的是有一套严格的评选机制,基本能够做到公正,选出的获奖者大都能够服人。诺贝尔文学奖和和平奖的争议很大。和平奖是个政治奖,不同政治阵营的人会有不同看法,不用说了。文学奖同样难以做到客观中立,第一次颁发颁给一个平庸的法国诗人,而不是颁给众望所归的列夫·托尔斯泰,就引起了文学界的联名抗议。一百多年来被诺贝尔文学奖遗漏的世界级重要作家非常多,除了列夫·托尔斯泰,还有左拉、契诃夫、马克·吐温、易卜生、斯特林伯格、卡夫卡、博尔赫斯、庞德、乔伊斯、高尔基、普鲁斯特、纳博科夫、亚瑟·米勒等等,把被诺贝尔奖遗漏的作家加起来,阵营比获得诺贝尔奖的作家还要强大。而诺贝尔的科学类奖项虽然也有争议,也有遗漏,也奖给了不该奖的人,但是基本上还是公正和全面的。特别是诺贝尔奖创建的前后,刚好是物理学和化学大发展的英雄时代,诺贝尔奖把握住了这个时机,虽然也有门捷列夫没能获奖之类的遗憾,但是很少,差不多把当时物理学、化学界的领军人物全都囊括进去了,成了一流科学家的俱乐部。爱因斯坦、居里夫人、伦琴、卢瑟福、普朗克、波尔、海森堡、薛定谔、德布罗意、狄拉克、费米等等这些人们在课本学到的科学英雄都成了诺贝尔奖的招牌,人们当然也就以获得诺贝尔奖为至高荣誉,诺贝尔奖的地位就此不可动摇了。可以说,诺贝尔奖的名声主要是靠它的科学类奖项,特别是物理学和化学奖给挣来的,和平奖和文学奖是沾了光。

后来模仿诺贝尔奖设立的各种国际大奖,即使奖金搞得比诺贝尔奖还高,即使复制了诺贝尔奖的评奖机制,也已经错过了那个英雄时代,所以再怎么搞,也比不过诺贝尔奖。更何况有的所谓大奖,连起码的公正都做不到,不过是圈内人的过家家。比如最近冒出来一个号称是华人诺贝尔奖的大奖,奖金倒是很高,但是看获奖者,都是和评委同一个圈子的,这样的奖,也好意思傍诺贝尔奖的名声?

2017.10.10

(头条号首发)



诺贝尔为什么不设数学奖

26 10 2017年

一年一度的诺贝尔奖陆续颁发,诺贝尔奖又成了一个热门话题。中国人民大学一名教授写了一篇关于诺贝尔奖的文章,说:“诺贝尔的妻子是被一位数学家夺走的,诺贝尔为此十分伤心,所以,诺贝尔奖中不设数学奖。”这个说法很常见,但是很容易否证。诺贝尔没有结过婚,所以也就不存在妻子被人夺走的事。

有人把这个说法改了一下,说是诺贝尔的未婚妻或者情人被数学家夺走或和数学家有染。诺贝尔没订过婚,所以也没有未婚妻。在他一生中,和他有过感情纠葛的女人有三个。他年轻的时候和父母在俄国生活,曾经向一名俄国姑娘求婚,被拒绝。这个看不上诺贝尔的俄国姑娘除了留下一个名字叫亚历山德拉(Alexandra),其他的我们一无所知。即使当时真有一名数学家插了一腿,很难想像诺贝尔到老了还对此耿耿于怀。诺贝尔的第二个女知己是一名奥地利穷困潦倒的女贵族金西(Bertha Kinsky)。金西在给另一个贵族家庭苏特纳(Suttner)伯爵当家庭教师时,和比她小七岁的苏特纳家的长子相爱、订婚,但是苏特纳家长瞧不上她,不同意他们结婚。这时金西看到诺贝尔招聘女秘书兼管家的广告,就去应聘,但是只干了几个星期就离职和苏特纳秘密结婚,后来成了苏特纳伯爵夫人。据说诺贝尔对她有感情,但是并没有因为她结婚了就心存怨念,而是一直保持了友谊。苏特纳伯爵也不是数学家。在金西离职后不久,诺贝尔遇到另一个奥地利女子赫斯(Sophie Hess),两人成了情人,关系一直持续到老,留下了很多通信,里面也没有迹象表明有数学家插了一腿。

传说这个和诺贝尔有恩怨的数学家是当时瑞典最著名的数学家米塔格-莱弗勒(Gosta Mittag-Leffler)。米塔格-莱弗勒比诺贝尔小了13岁,诺贝尔离开瑞典到国外定居时,米塔格-莱弗勒还是个学生。以后米塔格-莱弗勒主要在瑞典发展事业,成了斯德哥尔摩大学第一个数学教授,当过斯德哥尔摩大学校长。而诺贝尔每年只在给母亲过生日的时候回一次瑞典,和米塔格-莱弗勒的生活没有什么交集。斯德哥尔摩大学当时想让诺贝尔捐款,诺贝尔一度决定把遗产的5%捐给斯德哥尔摩大学,找诺贝尔米募捐的主要就是塔格-莱弗勒。如果两人有什么恩怨的话,斯德哥尔摩大学就不会让米塔格-莱弗勒出面找诺贝尔了。诺贝尔死后新遗嘱公布,人们才发现他没有给斯德哥尔摩大学留下遗产,于是有人指责米塔格-莱弗勒把事情搞砸了,两人之间有恩怨的传言可能就是这么来的。其实诺贝尔把原先计划给其他大学的捐赠也都取消了,并不是专门针对斯德哥尔摩大学的。只能说是诺贝尔后来改了主意,决定把遗产都用来搞诺贝尔奖。

那么诺贝尔到底是因为什么原因不设数学奖呢?他没有说过,我们当然没法确切地知道。诺贝尔并不想让诺贝尔奖涵盖所有的领域,科学领域的奖没有涵盖到的还有的是,例如他没有设立生物学奖,难道是因为和生物学家有恩怨?他只是设了五个他认为比较重要或者他感兴趣的奖项,我们不难理解他为什么要设这五个奖。他从小对物理和化学感兴趣,在物理和化学方面有很多发明,所以他设了物理奖和化学奖。他晚年多病,体会到医学的重要性,所以设了医学奖,同时兼顾了和医学密切相关的生理学。他从小喜欢文学,一直热衷文学创作,写过诗歌和剧本,所以设了文学奖。他想改变自己作为“杀人商人”的形象,设了和平奖。和平奖的设立很可能还受到当过他的秘书的苏特纳伯爵夫人的影响。苏特纳伯爵夫人是著名的和平运动活动家,并在1905年获得了诺贝尔和平奖。

所以诺贝尔不设数学奖的原因可能很简单,就是他作为一个发明家觉得纯数学没那么重要,或者对纯数学不感兴趣。还有一个可能的原因是,在米塔格-莱弗勒的推动下当时瑞典已经有了一个重要的数学奖,诺贝尔可能觉得没有必要再设一个数学奖和它竞争。诺贝尔设立诺贝尔奖的初衷是为了表彰重大的发现和发明,推动人类的进步,如果认为因为他与数学家有个人恩怨就不设数学奖,未免太小瞧了他的心胸。当然,人们对这种桃色八卦总是要比对事实更感兴趣的,所以这个传闻,也还会一直流传下去。

2017.10.7

(头条号首发)



爱因斯坦曾经搞错引力波

13 10 2017年

    对引力波的探测获得了今年诺贝尔物理学奖,“引力波”一时又成为新闻热点。一些人又想起了几年前有一个自称“诺贝尔哥”的下岗工人在求职电视节目上宣布自己做出了很多惊人的科学发现和发明时遭到我的“打压”,由于在这个人迸出的术语中有一个是“引力波”,于是他们就怪我把中国一个诺贝尔奖给搞没了。不知他们会不会去起诉诺贝尔奖委员偏听偏信方舟子打压“科学梦想”。自称早就发现“引力波”的中国人可不止“诺贝尔哥”一个,甚至还有国学家、老中医说老祖宗的太极图早就预言了引力波的存在,有的淘宝店还推出了号称能防引力波辐射的孕妇服。

    引力波是爱因斯坦在一百年前预测的。根据爱因斯坦在1915年提出的广义相对论,引力是时空弯曲的表现,而时空弯曲是物体的质量导致的,物体质量越大,时空弯曲也越大。一个有质量的物体在时空中运动的时候,时空的弯曲也跟着发生变化。在一定的条件下,做加速运动的物体产生的时空弯曲变化,会以波的形式以光速传播开去,这就叫引力波。

    但是引力波是非常微弱的,所以在在爱因斯坦提出一百年来,一直没有被直接检测到。后来是怎么检测到的呢?在13亿年前,有两个巨大的黑洞发生了融合。其中一个黑洞的质量是太阳的36倍,另一个黑洞的质量是太阳的29倍,融合后形成的黑洞质量是太阳的62倍,少掉了3个太阳的质量。这些少掉的质量哪里去了呢?根据相对论,质量可以转化成能量,这少掉的3个太阳质量就转化成了能量,这个能量产生的功率无比巨大,比整个宇宙的所有恒星发出的所有的光的功率还要大50倍,它以引力波的形式辐射开去,经过了13亿光年的距离,到达了地球,用一个能够检测到幅度变化不到质子大小的千分之一的极其精密的仪器,才被捕捉到了。大家想想这引力波有多么微弱。

    爱因斯坦生前是不相信人类能够检测到这么微弱的引力波的。他甚至有一度认为引力波其实是不存在的。1936年,爱因斯坦给美国物理学会出版的期刊《物理评论》投了一篇论文,这篇论文的结论是引力波是不存在的。《物理评论》的编辑根据学术界惯例,将这篇论文寄给同行匿名评审,再把评审结果转给爱因斯坦。这个审稿人对爱因斯坦的论文做了详细的点评,认为存在严重的问题,必须做大幅度修改才能发表。爱因斯坦很不高兴,就把稿撤了回来,转投给另外一个期刊《富兰克林研究所杂志》,这个杂志马上就接受了,准备原文照发。

    这时候普林斯顿大学物理学教授罗伯森找到爱因斯坦的助手,跟他说爱因斯坦那篇论文是错误的,要他去说服爱因斯坦。爱因斯坦最终被说服了,匆匆忙忙给《富兰克林研究所杂志》写信要求暂缓发表论文。随后寄去了修改过的论文,论文的结论变成了引力波还是存在的。在论文注释中爱因斯坦感谢罗伯森教授的指正。

    那么罗伯森教授怎么对爱因斯坦的这篇论文了如指掌呢?大家可能会猜,他会不会就是《物理评论》找的那个审稿人啊?但是审稿都是匿名的,怎么确认是他?直到2005年,《物理评论》编辑部把那段时间的来稿登记记录找出来,才确认了那个匿名审稿人的确就是罗伯森教授。

    所以即使是像爱因斯坦这么伟大的人,也是会犯学术错误的,也需要有同行来给他把关的,这就是为什么学术期刊要实行同行评议制度。而爱因斯坦毕竟是爱因斯坦,虽然一开始不能接受别人的指正,但最终还是接受了,改正了自己的错误,不然就闹了笑话了。追求“科学梦想”的人,至少要有有错必改的勇气,否则不过是妄想。

(头条号首发)



喝咖啡能防癌还是致癌?

26 09 2017年

咖啡是消费量仅次于茶的饮料,全世界一天要喝掉16亿杯以上的咖啡。一说起喝茶,很多人马上就联想到喝咖啡。《喝茶能防癌还是致癌?》发表后,一些读者希望我再谈谈喝咖啡和癌症的关系。现在经常能看到喝咖啡能够防癌的文章,比如有一个健康科普写手写的《那些广为流传的抗癌方法基本上都是错的》在网上流传甚广,文中在列举了各种错误的抗癌方法后,作者也建议了一些预防癌症的办法,其中一条是喝咖啡,因为据称每天喝咖啡能降低患某些癌症的风险,喝得越多(每天三杯以上),降得越多。据说这是因为咖啡中某种或某些抗氧化物有抗癌效果,与咖啡因无关,因此喝去咖啡因的咖啡也能得到同样的效果。

咖啡真的有这么神奇吗?其实咖啡与癌症的关系,要比人们想象的复杂得多。最初咖啡不仅不被认为能防癌,还被认为能致癌。这主要是因为咖啡含有一些物质在动物实验中发现能致癌,例如在咖啡烘焙过程中会产生丙烯酰胺,就被认为是一种“可能的人类致癌物”。咖啡本身在1991年也曾经被世界卫生组织旗下的国际癌症研究机构列为“可能的人类致癌物”。我们以前说过,国际癌症研究机构根据证据的有无和强弱把致癌物分成五类:会致癌的归为1类,很可能致癌的归为2A类,可能致癌的归为2B类,不知道会不会致癌的归为3类,不会致癌的归为4类。咖啡当时就被归为是2B类,意思是有限的证据表明它可能会是人类致癌物。

这个归类轰动一时,毕竟,把无数人天天都喝、涉及巨大的商业利益(对发展中国家来说,咖啡是价值仅次于石油的外贸产品)的一种饮料归为致癌物听上去是有点骇人听闻,争议很大,以致后来再有别的东西被国际癌症研究机构归为2B类致癌物,人们往往就举咖啡也被归为2B类致癌物为例,意思是没什么大不了的。国际癌症研究机构当时这么归类,其实还是比较谨慎的,它的完整评估是:“有限的证据表明人喝咖啡对膀胱有致癌性。证据表明人喝咖啡对女性乳腺和大肠无致癌性。无充分证据表明人喝咖啡对胰腺、卵巢和身体其他部位有致癌性。无充分证据表明咖啡能在实验动物中致癌。”最后的结论是:“咖啡可能是人类膀胱的致癌物(2B类)。”

所以当时国际癌症研究机构把咖啡列为“可能的人类致癌物”仅限于指膀胱癌。这么评估的依据是当时有22项关于喝咖啡与膀胱癌的流行病学研究,其中有16项发现喝咖啡与膀胱癌存在微弱的相关性,剩下的6项没能发现具有相关性。动物实验结果则没能发现咖啡能够致癌。可见这个归类的证据是相当弱的,这就是为什么被列为2B类。这个归类也刺激了有关咖啡与癌症的关系的研究,自1991年以来有关论文呈井喷之势,达上千篇之多。国际癌症研究机构在2016年就又对咖啡能否致癌重新做了评估。焦点当然集中在膀胱癌上。但是不同的研究结果不一致,有的发现喝咖啡能增加膀胱癌风险,有的发现没有增加膀胱癌风险。有几项研究发现喝咖啡能增加男人患膀胱癌的风险,不增加甚至反而降低女人患膀胱癌的风险,这种性别差异表明这种风险可能不是喝咖啡导致的,而是混杂了别的因素,例如吸烟或职业因素。国际癌症研究机构现在认定这些发现喝咖啡与膀胱癌存在相关性的研究结果,是因为没有很好地排除吸烟的因素(喝咖啡很多的人往往也吸烟),可能是吸烟导致的假象。所以他们就给咖啡平反,将咖啡归为3类——不知道会不会致癌。

人们当然并不只是关心膀胱癌。喝咖啡与各种癌症的关系都有人研究,如果把这些研究都当回事的话,喝咖啡的后果似乎对不同的癌症不一样,能增加某些癌症的风险,降低某些癌症的风险,对有些癌症则没有关系。即使是对同一种癌,不同的研究得出的结果也不一样。根据国际癌症研究机构的说法,喝咖啡与肺癌、结肠直肠癌、胃癌、食道癌 、口腔癌、卵巢癌、脑癌、儿童白血病等20多种癌症的研究虽然有数据,但质量都不高,无法得出结论。关于喝咖啡和乳腺癌、胰腺癌和前列腺癌的研究很多,结果都没有发现有存在相关性。还有多项研究发现喝咖啡对肝癌、宫内膜癌、结肠直肠癌、前列腺癌等有预防作用,其中证据较多较明显的是对肝癌和宫内膜癌的预防作用,而且跟喝的量有关,有研究者估计每天每喝一杯咖啡能够降低肝癌的风险15%。

但是这种研究饮食习惯与癌症关系的流行病学调查往往是很粗糙的,所以就很难得出确切的结果,经常出现互相冲突。即使能够一致地认定喝咖啡能够降低某种癌症的风险,也很难搞清楚其机理。有些证据表明咖啡中的某些物质可能能够提高身体对胰岛素的敏感和预防慢性炎症,有人认为这是喝咖啡能够防癌的原因。也有人认为喝咖啡能够防癌是因为其中的抗氧化物能够保护DNA不受损伤。还有人想到了更特别的原因。例如,有的研究发现喝咖啡能降低结肠癌的风险,但是为什么呢?原因有可能是因为咖啡中含有某种抗癌物质,但也可能是因为咖啡促进了结肠的蠕动,缩短了粪便在结肠的停留时间,也就减少了粪便中致癌物与结肠组织的接触。还有可能是因为咖啡改变了结肠中的微生物构成,而有的微生物可能与癌症的发生有关。但是所有这些说法,都仅仅是假说而已。

如果不能搞清楚作用机理,就很难仅仅根据调查喝咖啡与癌症的风险之间的关系来确定咖啡能防癌,毕竟相关性不等于因果性。根据现在的研究结果,并没有充分的证据能够证明喝咖啡能够增加癌症的风险,喜欢喝咖啡的人可以放心了。但是喝咖啡是否能够预防某种癌症,则还难以得出明确的结论。即使以后的研究证实了喝咖啡能够防癌,这种预防作用也是相当弱的,肯定还不如戒烟、少喝酒、均衡饮食、加强锻炼的预防效果。有的研究认为要一天喝4~6杯咖啡才能有明显的防癌效果,这个量是很高的。喝咖啡喝多了,对身体有不利的一面,例如影响睡眠和消化。如果喝咖啡的时候放糖、奶油、咖啡伴侣,又多摄入了热量和脂肪,如果体重因此增加反而增加了癌症风险。如果你没有喝咖啡的习惯,也大可不必就为了防癌开始喝咖啡。

2017.8.7.

(《科学世界》2017.9)



打着高科技招牌的复活幻想

13 09 2017年

死而复生,是人类自古以来就有的幻想,世界各地都有类似的神话、传说。到了现代,这更成为科幻小说常见的一个主题。1931年美国有一篇科幻小说讲了这么个故事,一个教授死后让人把尸体发射到太空中永久保存起来,几百万年后人类灭绝了,机器人发现了这具尸体,取出他的大脑装上机器身体,让他复活了。美国大学物理教师罗伯特·爱丁格(Robert Ettinger)小时候读了这篇小说后就开始设想要怎样才能把幻想变成现实。1962年,他出了一本畅销书《永生的前景》,提出了一个貌似有科学基础的想法:在人刚死的那一刻把人体冷冻起来,一直保存下去,等到将来有一天技术成熟了,再将其复活。爱丁格不只是想想而已,而是创办了相关机构,提供人体冷冻服务,爱丁格因此被称为人体冷冻学之父。1967年,加州大学一名心理学教授成了第一个冷冻人。2011年,爱丁格以92岁高龄去世,他的身体也被冷冻了起来。到现在,有200多具人体或头部在美国被冷冻了起来,还有1千多名美国人签约计划死后被冷冻,包括几个名人。

第一个被冷冻的中国人是重庆女作家杜虹,发生于2015年。不过她只冷冻了头部,而且保存在美国。近日中国媒体报道,中国山东有一家生命科学研究院开始提供冷冻人体服务,并完成了中国本土首例人体冷冻,是一个患肺癌去世的49岁女性。她的丈夫说:“我比较相信新科技,复活完全有可能。我受过教育,这个事情很简单。”

这个很简单的新科技是这么操作的。病人一旦被医生宣布死亡,就把身体放进冰中降温,启动呼吸机和心肺复苏机保障身体供血供氧,并注射抗凝血药物防止血液凝固。尸体被运到冷冻设施之后,血液被抽调,注入防冻剂,然后将人体降到零下130摄氏度,最后放进液氮罐中在零下196摄氏度保存,一直等到将来有一天再将其复活。等到什么时候呢?上述肺癌患者的丈夫说:“要等她这个病能治了再醒,不然没有意义。”

假如将来有一天,晚期肺癌能治了(这是完全有可能的),就能把她唤醒了吗?不能。要复活冷冻人体的关键不在于能不能治愈死者生前所患的疾病,而在于能不能将其复活,而这是个不可能完成的使命。人死不能复活,这是常识,不过人体冷冻学的推销者认为死亡不是绝对的,而是相对的,即使患者因为呼吸、心跳停止被医生宣布死亡,只要立即采取措施保证大脑不因缺氧失活,人就还没有彻底死亡。在某种意义上这是对的,脑死亡才是真正意义上的死亡。所以人体冷冻学的理论基础是,患者虽然在法律上死亡了,但是抢在脑死亡之前将其冷冻起来,就不是在冷冻尸体,而是在保存还没有彻底死亡的人体,所以就有望在将来复活了。

但是要长期保存人体不腐化,只有两种办法。一种办法是加防腐剂避免细菌繁殖,这只是表面看上去还“栩栩如生”,实际上各器官、组织、细胞都被防腐剂彻底破坏,显然是不行的。另一种办法就是低温保存。这个办法也有问题。一旦温度降到零下5摄氏度以下,细胞里的水分就会结冰,冰的密度比水小,水结冰后需要的空间增加,就把细胞膜撑破了,细胞也就遭到破坏。人们想到了一个办法,在冷冻之前灌注防冻剂置换掉细胞中的水分,在低温下防冻剂不结冰,而是变成透明的固体,叫做“玻璃化”。像昆虫这样的小动物和血管这样的简单组织可以成功地玻璃化,这是因为在处理小动物和简单组织时,可以很好地控制冷却过程并保证防冻剂充分扩散。一旦要处理大动物和较为复杂的器官,问题就严重了。器官移植也希望能低温保存器官,但是目前还做不到。这方面的研究表明,不同的器官需要不同的冷却速度、不同配方的防冻剂,甚至一个器官的不同部分,例如大脑的不同区域,也需要不同的冷却、防冻方法,才能防止结冰。而像冷冻人体那样,对整具人体或整个大脑都用同一套方法同时处理,可以肯定各个器官、组织、细胞都会因为结冰遭到了不同程度的破坏。而且防冻剂还有毒性。即使在冷冻之前人还没死透,在冷冻处理过程中也彻底死了。退一步说,即使冷冻处理过程中还没有彻底破坏了器官、组织、细胞的活性,以后要“复活”了,需要解冻,而解冻的过程也会对器官、组织、细胞的活性造成进一步的伤害。

人体冷冻学的推销者承认在冷冻处理过程中人体器官、组织、细胞会受到损害,但是他们寄希望将来有技术可以对损害的部分进行修复,例如使用纳米技术。这种幻想完全无视了人体的复杂程度。就拿最关键的大脑来说吧,它含有一千亿个神经元,每个神经元能形成上万个连接,每个神经元里头含有几万种蛋白质和数亿其他生物大分子、小分子,所有这一切对大脑的正常功能都是至关重要的,有什么样的纳米技术能够对冷冻、解冻过程中造成的各个层面的无数损伤一一进行修复呢?不要说复活一个已被宣布死亡的冷冻人体了,把一个活活的小老鼠经过玻璃化处理后冻起来,也是没法让它再活过来的。那只是幻想,甚至可以说是妄想。所谓人体冷冻不过是搞了一具昂贵的棺材。

冷冻的费用很昂贵,据报道,在中国冷冻一具人体光是防冻剂的费用就要二三十万元,以后补充液氮的费用每年也要五万元。在美国这些费用通过死者的人寿保险指定冷冻机构是受益者来解决,一次性付清。在中国并没有这样的付款机制,中国本土首例冷冻人体的家属只是交了很少的钱,主要费用都是冷冻机构承担的。冷冻机构不是慈善机构,愿意赔本做生意,无非是借此做个广告,毕竟,希望自己能死而复生的中国大款想必不少,即使只是为了满足自己的幻想也愿意掏出大把大把的银子。不久前有个案子,有人自称是吃了长生不老药活到现在的乾隆皇帝,也能诈骗富婆222万元,何况是这种貌似简单的“高科技”呢?就连因为非法经营罪入狱四年的著名网络推手“立二拆四”刑满释放后也推销起了通过人工智能造就第一批“永生”人的项目,据称已拉到了5百万元风险投资。中国看来就要进入“永生”新时代了。

2017.8.25.

(UC名家首发)



正在发生的物种大灭绝

19 08 2017年

《美国科学院院刊》近日发表一篇论文,出示数据证明人类导致的物种大灭绝要比人们设想的严重得多,把它称为“生物毁灭”,警告人们这是“对人类文明根基的令人恐惧的攻击”,“人类最终将会因为大量毁灭宇宙中已知的唯一生命聚集而付出高昂的代价”,“生命的未来,包括人类的未来,前景黯淡”。科学论文的用语通常客观而冷静,像这么措辞激烈的很罕见,该论文作者说是因为情形已经变得这么糟糕,如果不采用强烈的措辞是不道德的。

有生必有死,没有哪个生物个体能够永生,也没有哪个生物物种能够长存。物种的灭绝是生物进化史上的正常现象。地球上存在过的生物物种,百分之九十九以上都已经灭绝了。在通常情况下,这是由于物种为了适应新的环境进化成了新物种,或者是因为没法适应环境的变化从此绝迹没有留下任何后裔。但是偶尔也会发生异常,绝大部分的物种(75%以上)在短时间内(指的是地质意义上的“短时间”,实际上可能有成千上万年)突然全部灭绝,也就是所谓物种大灭绝。说起物种大灭绝,人们马上会想到6500万年前白垩纪大灭绝,曾经主宰地球2亿年的恐龙突然消失了(除了有一支恐龙进化成了鸟类),同时消失的还有70%的海洋生物物种。那并不是进化史上唯一一次大灭绝,此前至少已经发生过了四次,按时间顺序分别发生于奥陶纪后期、泥盆纪后期、二叠纪后期、三叠纪后期。白垩纪大灭绝甚至也不是规模最大的一次大灭绝,在2亿5千万年前的二叠纪大灭绝中,95%以上的物种都灭绝了,包括著名的三叶虫。

是什么原因导致了物种大灭绝,还是一个争论不休的话题。导致恐龙灭绝的白垩纪大灭绝,现在一般认为是小行星撞击地球引起的。这方面的证据相当充分,已经很少有人怀疑在当时发生过一次天地大碰撞,那次碰撞留下的陨石坑也在1990年在墨西哥的尤卡坦半岛找到了。有争议的是是不是还有别的因素参与一起导致了恐龙灭绝,例如印度火山群大爆发。有人推而广之,认为其他的物种大灭绝的原因也都是小行星或彗星撞地球,所以大灭绝才会周期性地发生。但是这只是理论上的推测。小行星与地球的碰撞很可能导致了白垩纪的大灭绝,在地球进化史上,这也许只是一件特殊的事件。至于其它的几次大灭绝,我们连发生过陨石碰撞的迹象都难以找到,还是要从地球自身找原因。造成生物物种灭绝的原因无非有两种,一种是不同物种之间相互竞争而造成的,另一种是地理环境的变化导致的。物种大灭绝影响到几乎所有的物种,而且又是在一个特定时期内发生的,象这样的“大灾难”,很难归咎于不同物种之间的竞争,最好到地理环境的变化中找原因,而这种变化不能是局部的,而是全球性的。气候的变化、火山爆发、海平面的升降、大陆的漂移……都是物种大灭绝的可能因素。

自从人类进化出来以后,物种的灭绝又有了一个新的因素。在一万多年以前,一群人从西伯利亚穿过白令大陆桥(以后变成白令海峡)进入美洲大陆,成为美洲原居民的祖先。这些优良的猎手发现这里有如此丰富的猎物:猛犸象、柱牙象、雕齿兽、马……而这些猎物毫无对抗人类捕捉的经验,到了八千年前,这些大型的哺乳动物在美洲大陆乃至全世界消失了,美洲做为马的故乡再也见不到野马。人类的过量捕捉,对更新世后期的这次物种大灭绝起了举足轻重的作用。与此同时,澳大利亚的土著也灭绝了大型的有袋类哺乳动物。毛里人迁居新西兰,灭绝了许多不能飞翔的大型鸟类,包括比鸵鸟还大的恐鸟。波利尼西亚人迁到了夏威夷,至少有39种特有鸟类被他们捕杀一空。马达加斯加大约在2000年前才有人类定居,是人类发现的最后一块“大陆”,那里的象鸟、大型狐猴等各种大型动物都被去那里定居的人吃光了。武器精良的欧洲移民,其战绩丝毫不比当地土著逊色。美洲水牛虽然也是美洲原居民的猎物,却没有被灭绝;但是它们没能逃过一万年后欧洲移民之手。在欧洲人开始向美洲移民时,美洲水牛大约有五千万头,在欧洲移民有组织的捕杀之下,到了1888年底,只剩下了830头。如果环境保护主义者没在这时及时采取保护措施,美洲水牛也已灭绝了。候鸽就没有水牛这么幸运。在十九世纪初,候鸽还是北美最常见的一种鸟类,而到了1914年,它们就被欧洲移民全部杀光了。类似的屠杀今天仍然在进行着。例如,亚洲和非洲的犀牛、穿山甲都因为偷猎濒临灭绝。

除了有意的屠杀,还有被人类无意中带去的灾难。欧洲移民给澳大利亚带去了兔子和狐狸,结果有袋类哺乳动物又遭受了一次灭顶之灾。近半数的澳洲小型有袋类和啮齿类在兔子的掠夺和狐狸的捕食下灭绝了。移民也给加拉帕戈斯群岛带去了猪和田鼠,结果它们挖掘龟巢吞食龟卵,使那些著名的巨龟濒临灭绝。我们今天在那里见到的巨龟都是由人工培养出来的。

在大约一万年前,生活在中亚和东亚的人们各自独立地发明了农业和畜牧业,人类的大部分从此不再以打猎和采集为生,野生动植物的日子是不是就好过了呢?恰恰相反,反而更加恶化了。农业的发展保证了人类社会有充足的食物供应,从而导致了人口爆炸。人口的增长意味着对生活资源需求量的增加,需要更多的土地供人类居住和生产,不可避免地要对野生动植物的栖息地和产地大加破坏。亚马逊河流域的热带雨林是地球上最大的一片森林,也是动植物资源最丰富的一个宝藏,虽然只占地球陆地面积的7%,却拥有地球一半以上的动植物种类。但是,这么一片宝藏,却正在快速地被砍伐、焚毁,转变成农场和牧场,与1970年相比,亚马逊雨林只剩下了80%,预计到2030年,近60%的亚马逊雨林将会消失。其他地方的热带雨林,例如印度尼西亚的热带雨林,也因为被砍伐用来种植棕榈树供应棕榈油等原因,正在消失。

几乎人类的每一次进步,都伴随着对生物资源的破坏。工业的发展带来的环境污染,使动植物的处境雪上加霜。更重要的是,大气层中的二氧化碳的含量随着工业的发展和森林的消失,正在迅速增加,由此产生的温室效应导致全球气候的变暖,对许多生物的生存将会是灭绝性的,因为它们还来不及适应这么突然的变化,特别是植物,它们对气温更敏感,而且不会运动。气候变暖的一个副作用是海平面的上升。我们在前面已谈到,气候的变化和海平面的变化,都可能是造成物种大灭绝的因素。

新的物种大灭绝并不只是一种可能性,而是已经在发生的,有人称之为第六次物种大灭绝。在过去的一百年间,保守的估计也有大约200种脊椎动物的物种灭绝了,也就是说,每年大约灭绝2个物种,这个灭绝速度,是“正常”灭绝(背景灭绝)速度的10~100倍。这还是严重低估的,因为这只是脊椎动物的情况,对物种数量更为庞大的无脊椎动物和其他生物的灭绝情况我们所知甚少。即使是脊椎动物,我们的了解也不全面,特别是海洋生物,能够掌握的信息非常有限。有人估计现在物种灭绝速度高达每年大约五万个物种。除了物种灭绝,种群的减少同样值得关注。《美国科学院院刊》新发表的论文分析了27600种脊椎动物(大约占已知的脊椎动物的一半)的数据,发现自1900年以来,32%的物种的种群大小和分布范围都缩小,特别是177种哺乳动物全部丧失了30%以上的分布范围,40%以上的物种的分布减少了80%以上。

我们已知的现存生物物种不到两百万种,这只占现存生物的一小部分。我们不知道现存生物究竟有多少种,著名生物学家爱德华·威尔逊估计在一千万到一亿种之间。许许多多的物种,在被发现之前就已永远地湮没了。大自然通过几百万年、几千万年的进化创造出来的杰作在刹那间就被我们毁灭,而灭绝了的绝无再被进化出来的可能。每毁灭一个物种,就像是不可挽回地销毁了一本独一无二的珍贵的生命之书。即使纯粹从实用的角度看,这样的灭绝对于人类也是一种无可挽回的损失。人类的生存有赖于别的物种。至今我们只利用了生物资源中极少的部分,对生物资源的研究和开发实际上才刚刚起步。有多少宝物在被挖掘出来之前已经被人类毁灭或正在被毁灭?物种大灭绝造成的生态系统的崩溃,对人类的生存更会是一场大灾难。

我们人类就像白垩纪末期的那颗大陨石,一手造成了这一次大灭绝。的确,我们现在拥有的核武器,就已足以把地球毁灭几百次。人类的文化进化突飞猛进,但是人类的生物进化却仍然按部就班地缓慢进行。我们已进入了太空时代,但是我们的大脑仍然停留在石器时代,跟一万年前一般无异。从本质上说,我们仍然是挥舞着武器追捕其它动物的石器时代的野蛮人,只不过手中的武器精良百倍,对其它生物的毁灭性也增强百倍。但是,我们毕竟不是冷酷无情的天外来客,我们是有感情、有意识的生命。也许,仅仅是也许,有一天,我们会明白我们所作所为的后果,从而负起责任,不再盲目地毁灭地球我们的家园?

2017.7.20

(“UC名家”首发)