假如你害怕核辐射就戒烟

25 03 2011年

提起核辐射,人们想到的往往是原子弹、氢弹爆炸,是广岛、切尔诺贝利,这些恐怖的事件似乎离我们很遥远。直到最近的日本福岛核电站核泄漏,才让许多人意识到,这种看不见摸不着闻不到的可怕东西原来有可能来到我们身边,于是大为恐慌,抢购碘盐、酱油、海带、碘片、防辐射服等等据说能够防辐射的东西,而商家也乘机推销起了号称能够抗辐射的保健品。
其实,在日常生活中,核辐射无处不在。不,我指的不是电视台、电台、电器、电脑、手机发射出来的对人体无害的电磁辐射,而是有可能对人体造成伤害的核辐射(电离辐射)。在地面上,在岩石、土壤中存在着各种放射性物质。在空气中,有放射性的氡气。而来自太空的宇宙射线更是无时无刻不在撞击着我们。在世界范围内,一个人一年从自然环境接受的核辐射量大约是2.4毫希(希是衡量辐射剂量对生物组织的影响的国际单位希沃特的缩写,1希=1000毫希),实际的值取决于你所在的地理位置和地质状况,通常在每年1~10毫希的范围,但有的也能高达每年50毫希以上。
有的核辐射源自我们从事的某项活动。我们到机场接受安检时,从X射线扫描仪接受的辐射为0.0001毫希。乘飞机到达高空,受到的宇宙射线辐射更为强烈,高空飞行每小时辐射约0.01毫希。到医院做体检,免不了受到核辐射。一次骨密度检查的辐射量为0.001毫希,一次胸透拍片为0.1毫希,一次全身CT为10毫希。我们受到的核辐射是否有害,取决于其剂量的大小。每年100毫希以下的剂量对身体没有明显的伤害,每年高于100毫希时癌症风险增加,累积每受到1希的剂量患致命癌症的风险增加5%。
有的核辐射来源完全出乎意料。例如,我们受到的辐射有一部分来自烧煤产生的烟灰。煤含有放射性元素铀和钍,含量非常低。但是煤燃烧以后,烟灰中的铀和钍的浓度浓缩了10倍。这些烟灰可能被人们直接呼吸进去,也可能掉落到土壤、水中,被农作物吸收进入食物链。火电厂产生的烟灰对周围环境的辐射量是同等发电量的核电站的100倍。住在火电厂周围的人们因此受到的核辐射,比住在核电站周围还要高。
最出乎意料的核辐射来源可能是香烟。1964年,哈佛大学研究人员发现,香烟中含有微量的放射性物质钋210。香烟中还含有其他放射性物质,但是香烟被点燃后,钋210能挥发成为烟雾的一部分被吸进肺部,因此更值得担心。美国烟草公司对此进行秘密研究,想要找到清除钋210的办法。他们想到用某种材料做成过滤嘴,看能否选择性地过滤掉钋210,但是效果很差。他们也想到使用某种溶剂清洗烟叶,但是只能清洗掉烟叶表面的钋210(约占一半),对烟叶内部的另一半钋210则无法清除。而且烟叶经过清洗后,香烟的大部分香味也被洗掉了。因此烟草公司一直没能找到能很好地清除钋210的办法,把这些研究都隐瞒下来,近年才被曝光。
香烟中怎么会含有钋210呢?它们可能是来自种植烟草时施的磷肥。烟草的含氮量低的话,香烟就会比较“香”,而通过反复施高磷肥,可以降低烟草的含氮量。因此种植烟草时要大量地施加高磷肥。磷肥中含有微量的镭226,镭226衰变生成钋210,土壤中的钋210被烟草的根吸收,富集到烟叶中。在施肥时,落到烟叶上的钋210也会被吸附在烟叶表面。
钋210是剧毒物质,毒性是氰化钾的25万倍,1微克钋210即可杀死一个人。不过,香烟中的钋210含量实在太低,其毒性倒不值得担心。实际上,牛奶、谷物、海产品等食物都含有微量的钋210,也都因为含量太低,不至于对健康造成伤害。
值得担心的是钋210的放射性。钋210放射的是穿透力差的α射线,穿不透人的皮肤,如果是在体外,对人体健康并无威胁。但是香烟被点燃了,钋210随着烟雾被吸入肺部,那就不妙了。这些钋210沉积在肺部细胞,与细胞零距离接触,放射的α射线也能对细胞造成损伤,从而诱发癌症。因此虽然香烟中的钋210含量很低,但是被吸入到人体排不出去,日积月累,其影响就很可观了。如果每天抽1包半的香烟,一年下来,受到的辐射量相当于做了300次X光胸透片。
香烟中本来已含有了大量的致癌物质或有毒物质,已知的至少有250种。吸烟能导致癌症,特别是导致肺癌,是毋庸置疑的。吸烟者的肺癌死亡率是不吸烟者的十几倍,80~90%的肺癌死亡与吸烟有关。和香烟中的其他致癌物相比,钋210其实只是导致肺癌的一个并不很重要的因素,大约只有1%的肺癌是钋210引起的,每年因此导致1万多人死亡。但是人们对放射性物质的恐惧感要比致癌物强得多。香烟中含有放射性物质,这可以成为劝说烟枪戒烟的一个强大理由:假如你害怕核辐射,就请戒烟。至少,不应该在公共场合吸烟,那不仅是在投毒,而且也是在扔“脏弹”,因为二手烟中同样含有放射性物质。
2011.3.21.
(《中国青年报》2011.3.23)




假如核尘来了

24 03 2011年

沿海一些地方有些人开始抢购、囤积食盐,据说是因为担心日本福岛核电厂发生的泄漏会污染海洋,让以后的食盐没法食用。这种担心非常荒唐。即使发生了泄漏,也只是核电厂附近的海域受到污染,不可能整个海洋都受污染,核物质扩散到中国海域,早就被海水稀释得可以忽略了。退一步说,即使以后海盐都没法吃了,还有矿盐可备用呢。
也有人抢购碘盐是因为听说吃碘可以防辐射,在泄漏出来的放射性物质(称为核尘,其实有的是气体)扩散到中国之前,先做好预防。这种可能性微乎其微。如果核尘扩散到一、两千公里之外的中国,而且严重到需要采取防范措施的地步,那么日本早就成了不适合人类居住的核辐射地区了。
假如不太可能发生的事情真的发生了,核尘真的来了,怎么应付呢?这些尘埃的放射性活度已经很低,如果是在体外,不太可能对身体造成伤害。关键是要避免把它们吸入到体内去。因此防范的措施其实和对付沙尘暴差不多。在家时关闭门窗,把核尘挡在室外。出门时戴上口罩(普通口罩即可,但要戴严实),避免呼吸时吸入核尘。穿戴严实点,尽量避免皮肤暴露沾到核尘。回到家了,洗澡、洗衣服,洗掉沾上的核尘。
如果核尘中含有放射性碘,它们被吸入人体后,会在甲状腺那里积蓄,对甲状腺造成损害,甚至能导致甲状腺癌。这时候可以服用碘化钾或碘酸钾片剂进行预防。其原理是让甲状腺对碘的吸收达到了饱和状态,再遇到放射性碘就没法吸收它了。因此服用的碘片剂量要大(含100毫克碘,孕妇和3岁以上儿童减半,3岁以下儿童再减半,新生儿再减半)才能起到阻断甲状腺对放射性碘的吸收。因为碘是会被代谢出去的,过早服用就起不到作用,在吸入放射性碘之前的数个小时内服用碘片,就能几乎百分之百地阻断甲状腺对放射性碘的吸收。即使在刚刚吸入放射性碘之后才服用碘片,有效性也能达到90%。但是由于碘片剂量大,远远超过人体对碘的需求量(一天150微克),副作用大,所以只在非常必要的时候才值得服用。40岁以上的人不推荐服用,某些甲状腺疾病的患者也不能服用。
那些抢购、囤积碘盐的人想靠吃碘盐达到同样的效果,是办不到的,因为碘盐的含碘量很低,每千克只含20~50毫克的碘,一天要吃上2~5千克盐才能达到所需的剂量。还有人囤积西地碘片(也叫华素片),同样没用,因为一片西地碘片只含1.5毫克碘,一次要吃上六、七十片才够剂量。海带等富含碘的食物的碘的含量相比而言也是很低的,想靠“食疗”来预防核辐射同样不现实。
不要怪普通公众没有科学知识,即便是所谓的专家,有的在这几天也在传播一些令人啼笑皆非的防核辐射土办法。例如浙江大学一位核专家称,遇到核辐射时首先要保护脖子,因为人的甲状腺最容易吸收到碘,容易受伤害,建议人们穿高领衣服或戴上围巾。这似乎是误以为甲状腺对碘是从体外吸收的,所以觉得把脖子围起来就可以起保护作用避免放射性碘进入甲状腺了。
还有一位卫生部放射卫生防护标准委员会委员认为在脖子上抹碘酒会有一点防护效果,甚至建议用喝少量碘酒的方式进行防护。碘酒虽然含有碘化钾,但还含单质碘,而单质碘有腐蚀性和毒性,即使少量的碘酒也不能喝。碘能被皮肤微量吸收,进入血液循环,然后被甲状腺吸收(所以抹在脖子上和抹在其他地方没区别),但是这么微量的碘是起不到阻隔甲状腺吸收放射性碘的作用的。
在人心惶惶之际,人们最希望能得到专家的指导,而貌似权威的专家却在提倡贻笑大方的土办法,不仅无效,有的还有害,让人无论如何也不敢信任他们。在这种情况下,还不如多学点科学知识,提高识别和自我防护的能力。
2011.3.16.
(《新华每日电讯》2011.3.18.)



退烧药是怎么发现的

3 03 2011年

我曾经和一位名老中医的儿子在电视上就如何验证药物的疗效做过辩论。据他说,他家祖传的绝招是治疗“不明高热”:“有不明高热的病人送到我家来,包你第二天就退烧。”中医并不知道发烧的真正原因,对他们来说发烧都属于“不明高热”。事实上,发烧本身并不是病,而是生病的症状。发烧都是有原因的,最常见的原因是病菌、病毒感染。在病原体入侵时,体温升高能加速某些免疫反应,反而有助于身体的康复。所以应该是找出发烧的病因,消除病原,而不是简单地强行退烧。很多感染,特别是病毒感染,都能靠人体自身的免疫力抵抗过去,发烧一两天,免疫系统把病毒杀得差不多了,体温也就降下来了。此前如果碰巧服用了某种药物,当然就觉得其退烧效果非常灵。

当然,如果体温过高对身体也是有害的,高烧(肛门温度高于41摄氏度)会很危险,必须立即采取手段让体温下降。但人们总是觉得一旦发烧就不得了,即使还没到高烧的地步也总想马上就把烧退下来。古人对发烧更是如临大敌,毕竟他们已见过太多的病人是在发烧中去世的,不知道是病菌、病毒杀人,而以为是“不明高热”杀人。所以,大概自有文明以来,人类寻找退烧药的努力就开始了。

以前只能从植物里找。找来找去,发现吃柳树皮退烧最有效,吃了以后往往烧很快就退了,真是立竿见影,用不着等第二天。这是西方人发现的。公元前5世纪,古希腊医生希波克拉底记载从柳树皮提取的苦味粉末可用来镇痛、退烧。此后柳树提取物一直被收入西方药典。到了19世纪,随着有机化学的建立,科学家们试图从植物药物中纯化出有效成分。1827年,柳树皮中的活性成分水杨苷被分离、纯化了出来。10年后,意大利化学家发现,水杨苷水解、氧化变成水杨酸,药效要比水杨苷强很多。1859年,德国化学家发明合成水杨酸的廉价方法。此后,水杨酸开始被广泛使用。

但水杨酸是一种中强酸,会使口腔感到灼痛。而且口服水杨酸会导致胃痛,当时也以为这是由于其酸性引起的。因此就想到要如何避免水杨酸的酸性。为此,德国拜尔公司的研究人员通过酯化反应,把水杨酸变成乙酰水杨酸。拜尔公司是建于1863年的一家化工小公司,原来主要是生产染料。在19世纪80年代后期,染料业开始衰落,拜尔公司转而研究化学制药。它将乙酰水杨酸命名为阿司匹林,于1899年上市。虽然阿司匹林仍然有导致胃痛的副作用,但是退烧、镇痛、消炎的效果非常好,很快风靡全世界,成了最著名的化学药物。拜尔公司因此成功转型,演变到现在,竟成了德国第一大、世界第三大制药公司。

阿司匹林在体内是怎么起作用的呢?这个问题一直到上个世纪七十年代才有了比较明确的答案。原来,病原体进入体内后,遇到血液中的巨噬细胞(一种白细胞),会刺激它释放白细胞介素之类的细胞因子。这些细胞因子又进而引发一系列反应,其中一个反应是环氧合酶(简称cox)催化细胞膜中的花生四烯酸生成各种前列腺素,其中一种是前列腺素E2,它能影响大脑中体温调控中心(位于一个叫视丘下部的区域),把“正常体温”的设定值给调高了,这样我们就发烧了。其他前列腺素能传递疼痛和引起炎症。阿司匹林能抑制环氧合酶的活性,阻止前列腺素的生成,相应地就起到了退烧、镇痛和消炎的作用了。领导这项研究的英国人约翰·维恩在1982年获得诺贝尔奖。

后来发现环氧合酶至少有两种,分别称为cox1和cox2。cox1平时在各种细胞中就很活跃,它催化合成的是“好”前列腺素,促进胃粘膜保护层的形成。阿司匹林阻止了这些“好”前列腺素的合成,破坏了胃粘膜保护层,导致胃出血,所以才会造成胃痛。这样阿司匹林副作用的真实原因也找到了。只有cox2才在病原的刺激下合成那些与发烧、疼痛和发炎有关的“坏”前列腺素。于是人们就想,如果能找到一种药物,它只抑制cox2的活性,但不影响cox1的活性,这样不就是一种不会有胃痛副作用的理想的退烧、镇痛、消炎药吗?

其实这种药物早就有了,那就是在1953年上市的对乙酰氨基酚(又叫扑热息痛),它只抑制cox2的活性而不影响cox1的活性,所以没有胃痛的副作用,由于有这个优势,它逐渐取代了阿司匹林成为最常用的解热镇痛药。但是对乙酰氨基酚有一个缺点,在周围有过氧化物时会失效,而在发炎的组织恰恰有很多过氧化物,所以对乙酰氨基酚只能用来退烧镇痛,不能用来消炎,无法用来治疗关节炎。在1969年面世的另一种著名镇痛解热药布洛芬和阿司匹林一样可以消炎,也同时抑制cox1和cox2,只不过它抑制cox2的能力比抑制cox1强得多,所以在小剂量时没有胃痛副作用,但剂量大了就不行了。

所以人们还是希望能找到只对cox2起作用的药物,也陆续找到了一些。但是它们没有胃痛的副作用,却可能有别的副作用,甚至是更严重的副作用,例如由于会增加心脏病发作的风险而退市的罗非昔布,以及由于有肝毒性最近在国内引起风波的尼美舒利,就都是如此。要找到一种有效而副作用小的完美药物,是一项艰难的使命。

2011.2.28

(中国青年报》2011.3.2)



蜂胶能有什么用

25 02 2011年

“小蜜蜂,整天忙,采花蜜,酿蜜糖。”看到蜜蜂飞来飞去,我们马上想到它们是在采蜜,其实未必,它们也可能是在采集树脂,特别是在秋天花少的季节,更是如此。中国原产的东方蜜蜂是不采集树脂的,但是自从西方蜜蜂在清末引进中国后,已逐渐把东方蜜蜂淘汰了。我们现在看到的蜜蜂,基本上都是能采集树脂的西方蜜蜂了。
蜜蜂发现树脂源后,就停下来用一套非常固定的步骤采集树脂:先用口器咬下一点树脂,用前足接住,交给中足,由中足放进同一侧的花粉框里。然后蜜蜂飞起来,盘旋几秒钟,可能是在试试树脂的份量,再降落下来继续采集树脂,直到两侧的花粉框都装满了。这可能要花上几分钟甚至几十分钟。花粉框装满树脂后,蜜蜂就飞回巢,由别的蜜蜂帮忙,把树脂卸下来。这时候,树脂就变成了蜂胶。其实蜂胶的主要成分还是树脂,再掺杂了一些蜂蜡、花粉、芳香挥发油和其他杂质。
蜂胶不是用来当食物吃的,蜜蜂采集它干什么用呢?首先是拿它当胶水用,用来修补蜂巢中的缝隙、破洞。蜂巢里一团漆黑,有缝隙也是看不出来的,只能用触角来感觉。某些工蜂的触角似乎比其他工蜂更敏感,它们时不时地用触角寻找、探测缝隙,一旦发现了,觉得事态严重需要修补,就会出去寻找树脂。找到树脂源后,它们飞回巢,通过跳舞告诉其他工蜂树脂源的位置,带领它们去把树脂采回来。
蜂胶的另一个作用是当涂料用,涂抹在蜂室的表面上,让它变得光滑一些,以便连接上新的蜂室。蜂胶还能被蜜蜂用来当武器,那些闯进蜂巢的寄生虫碰到蜂胶会被杀死,杀不死的可以用蜂胶密封起来,做成琥珀标本。研究人员甚至曾经在蜂巢里发现一个被蜂胶密封起来的老鼠木乃伊。蜜蜂是最讲卫生的,蜂巢里的废料、垃圾都要尽量清扫出去,对那些搬运不了的尸体,用蜂胶制作木乃伊避免它们腐烂,是很聪明的做法。
但是蜂胶最重要的作用,是能帮助蜜蜂抵抗病害。树木分泌树脂的目的本来就是为了对付病虫害,具有抗真菌、细菌和病毒的功效,蜜蜂本能地利用了这一点。美洲幼虫病是西方蜜蜂最严重的细菌性病害,蜂胶能有效地杀死这种疾病的病原体幼虫芽孢杆菌。研究人员曾做过一个对照实验,给蜂室的内壁涂上更多的蜂胶,蜂巢里的细菌总数量下降了,而且生活在里面的蜜蜂的免疫力也下降了。你也许觉得免疫力下降不是什么好事。其实不然。要维持高水平的免疫力是很耗费能量的。有了蜂胶帮助杀菌、杀病毒,蜜蜂不必加大免疫系统的投资,这是一种生存优势,可能是西方蜜蜂能战胜东方蜜蜂的一个因素。
既然蜂胶对蜜蜂有这么多用处,我们人类是不是也能利用它呢?在自古就养西方蜜蜂的非洲和欧洲,人们很早就在使用蜂胶,是除了蜂蜜之外,第二个被人类利用的蜂产品。古埃及、古希腊和古罗马人都用蜂胶来处理伤口。传统上蜂胶也被用来治疗烫伤、口腔感染和龋齿。这些其实都是在利用蜂胶抗菌、抗病毒、促进组织再生的功效。
在今天,蜂胶更多地被做成胶囊,当成保健品口服。推销者声称它能够治疗很多种疾病,包括抗菌、消炎、镇痛、增强免疫功能、治疗胃溃疡、抗肿瘤、降血脂、降血糖、抗衰老等等,现代人最关心的几种慢性病号称都能治。一种东西一旦被拔高到能够包治百病的地步,其真实作用就很值得怀疑了。有关口服蜂胶的保健作用的这些说法,或者毫无根据,或者只有很弱的证据。有关蜂胶抗菌、抗肿瘤、增强免疫力等方面的证据多一些,但是也只有体外实验、动物试验或小型人体临床试验的初步结果,并不能算是定论。
和蜂蜜不同的是,蜂胶有很多种来自植物的生物活性成分,可能有某种保健、医疗功能。但是虽然对蜂胶的化学成分和医学应用已有了多年的众多研究,却仍然没能有定论,主要的原因在于蜂胶的成分复杂而且多变。不同地区、不同品种、不同季节的蜜蜂采集的蜂胶的成分都不一样。蜜蜂是机会主义者,碰到合适的树脂源就采来使用,因此甚至同一窝蜂在同一个季节采集的蜂胶成分都会有变化。这就导致不同批次的蜂胶都可能有不同的作用,从某项研究获得的结论并不一定能被重复出来,很难通过控制实验来证明蜂胶的功效并推广开去。要靠它来保健和治病也就不那么现实,因为质量无法控制,今天吃某一瓶蜂胶胶囊觉得有效果,明天换另一瓶吃可能就不行了。
2011.2.21.
(《中国青年报》2011.2.23)



蜂王浆的神话

29 01 2011年

蜂王浆和蜂蜜不同,它并不是用花蜜酿造的,而是工蜂的喉咙里的一种腺体分泌的。和一般人设想的不一样的是,蜂王浆并不是专供蜂王的食品。其实,所有蜜蜂幼虫一开始吃的都是蜂王浆。吃了三天之后,才有了区别:大部分雌幼虫改吃蜂蜜和花粉,它们发育成工蜂,个别的雌幼虫继续吃蜂王浆,它们发育成蜂王。一只雌蜜蜂是发育成工蜂还是蜂王并不是天生注定的,而是完全取决于它后天吃的东西。换句话说,同一只雌蜜蜂如果按蜂王来喂,就成为蜂王,否则就成为工蜂。“吃什么就变成什么”,这话对蜜蜂无比正确。

蜂王和工蜂的差别极大:蜂王有旺盛的生育力,产卵是它唯一的工作,一天能下几千个卵,而工蜂却丧失了生育力;蜂王能活几年,而工蜂只能活几个月。为什么蜂王和工蜂有着相同的基因,结局却如此不同呢?最近的研究表明,这和“DNA甲基化”有关。DNA是组成基因的化学物质,如果它的某个地方被加上一个甲基(叫甲基化),那个基因的功能就被抑制住了。将蜂王和工蜂的大脑细胞中的基因做比较,发现有近600个基因在工蜂中被甲基化了,而在蜂王中没有。DNA的甲基化是由一种酶来控制的,如果让蜜蜂幼虫中的这种酶失去作用,蜜蜂幼虫就发育成了蜂王,和喂它蜂王浆的效果是一样的。可见蜂王浆的作用就是让控制DNA甲基化的酶不起作用,并不神奇。

但人们总觉得能让幼虫变蜂王的蜂王浆很神奇,就会想到,如果我们也吃蜂王浆,是否也能像蜂王那样长寿、生育力旺盛?由于这样的逻辑,蜂王浆成了常见的保健品。中国人有时还结合中药的补药,做成人参蜂王浆。蜂王浆也成了一味中药,据称其功效为“滋补,强壮,益肝,健脾”,不过这是现代中医发明的。中医的典籍(例如《本草纲目》)根本就没有提到蜂王浆,似乎不知道有蜂王浆这种东西(“蜂王浆”是外来语,是对英语royal jelly的翻译),否则不会不把这种神奇的东西囊括进去。中国人第一次把蜂王浆当成药品或保健品是在1962年,这是受国外的影响。在上个世纪50年代,欧洲(特别是东欧)开始有人把蜂王浆作为滋补品推销。蜂王浆后来又陆续被赋予了各种保健、治疗功效,例如抗肿瘤、降低血脂、降血压、升血压、抗炎、抗病毒、美容等等。这些说法传到东方,与原有的滋补文化一结合,更被发扬光大了。这种“蜂王浆文化”又传回了西方,在美国曾经多次发生过由于华人经销商宣扬蜂王浆的保健功能而受到美国食品药品管理局和美国联邦贸易委员会的警告、处罚。

有关蜂王浆的保健、治疗功效的说法都没有确凿的科学依据,它们或者只是想当然,或者只是有一点初步的体外实验、动物实验的证据,都不足为凭。从蜂王浆的成分看,它对人体不太可能有什么神奇的作用。蜂王浆大部分是水,所以和含水量很少的蜂蜜不同,蜂王浆很容易腐败,在没有冰箱的年代没法保存,传统上也就不采它。蜂王浆和蜂蜜的另一区别是,蜂蜜的成分主要是糖,而蜂王浆的蛋白质、脂肪酸含量比较高,糖的含量则比较低。一次对蜂王浆的典型测量结果是这样的:水占67%,蛋白质占12.5%,糖占11%,脂肪酸占5%,此外还有一些矿物质、维生素。这些物质当然有一定的营养价值,但是它们都可以从其他食品更便宜、更大量地得到,没有必要通过吃蜂王浆来补充。

我们现在并不清楚究竟是蜂王浆中的哪种成分让蜜蜂幼虫变成蜂王的,也许是某种特殊的脂肪酸在起作用。有人想当然地认为蜂王浆中含有很多雌激素,并以此警告儿童不要吃蜂王浆以免性早熟。事实上,蜂王浆不含有任何雌激素,只含有极其微量的雄激素,一克蜂王浆所含的雄激素的量只相当于一个男人体内一天合成的雄激素的量的几十万分之一,微不足道。

也许蜂王浆里头含有某种微量的未知物质对蜜蜂幼虫变成蜂王起着关键的作用,但是那也只是对蜜蜂很重要而已。蜜蜂和人的生理构造差别这么大,对蜜蜂有效用的物质未必就能应用到人身上。即使那种物质对人体也会有作用,它在蜂王浆中的含量那么少,而我们又不是像蜜蜂那样把蜂王浆当饭吃,每次只吃一点蜂王浆,神奇物质能起到的作用也是可以忽略不计的。

值得注意的是,蜂王浆能引起过敏反应,会出现荨麻疹、哮喘,严重的还会致命。有人吃了蜂王浆后觉得全身暖呼呼的“很补”,或“补过头了”而烦躁不安,除了心理作用,说不定也是一种过敏反应。

2011.1.24.

(《中国青年报》2011.1.26)



“水记忆”闹剧

20 01 2011年

法国免疫学家本维尼斯特并非等闲之辈。他是法国国家健康与医学研究院免疫学部的主任,在国际上小有名气。但是1988年其实验室给英国《自然》的一篇论文投稿却让编辑部感到为难。他们把抗体用水反复稀释,稀释到水中不存在任何抗体分子,但是他却声称仍然能检测到抗体的活性。他猜测这是由于抗体在稀释过程中,让水分子有了对抗体的“记忆”,能够表现出抗体的性质。这让人想起了西方传统另类医学——顺势疗法,也是声称对药物稀释程度越高,药效越好,即使稀释到只剩下水,也能用于治病(参见《“分子顺势疗法”来了》,本版2011年1月5日)。本维尼斯特似乎为顺势疗法提供了科学依据。
但是这种说法不仅违背常识,更违背了已知的物理、化学原理。要让水具有抗体的性质,水的化学成分或结构必然要发生变化。但是仅仅通过与抗体的接触并不能让水的化学成分发生任何改变,水仍然是一氧化二氢。这么简单的结构不会有“记忆”。水分子之间能够通过氢键相互连接聚成较为复杂的分子团,但是这种构造极不稳定,只能持续50飞秒(0.00000000000005秒),也不能用它来携带抗体的信息。
这种明显违背物理、化学原理的论文如果投到别的著名学术期刊,早被直接退稿。但《自然》对这种离经叛道的研究较为宽容,只要看上去研究方法没什么问题,就有可能发表。在1974年,《自然》就发表过研究以色列“特异功能大师”尤里·盖勒的论文(后来才发现盖勒是在玩魔术),只不过同时发了提醒读者不要轻信的编者按。这次《自然》编辑部也如法炮制,在发表本维尼斯特论文的同时发表质疑该论文的社论,并要求本维尼斯特接受调查,在监督之下重复实验。
论文发表一周后,由《自然》主编、物理学家约翰·马多克斯爵士,美国国家卫生研究院化学家、“学术打假斗士”瓦尔特·斯图瓦特,专门挑战特异功能的魔术师詹姆斯·兰迪等人组成的调查小组去了本维尼斯特实验室,监督他们重复实验。他们先用原来的实验步骤重复实验,重复了四次,有三次获得与原来类似的结果。但是马多克斯发现实验人员知道哪个试管原先装有抗体,无法排除在实验时有主观偏差。本维尼斯特主动提出用盲法再重复实验,即实验人员不知道试管编号对应的情况。为了防止作弊,兰迪把编号情况包在铝箔中,装进信封里,然后把信封贴在天花板上。
用盲法实验了三次,结果都是否定的。调查小组随后发表调查报告,列举他们在调查中发现的一系列问题:用来测试抗体活性的血液样本没有很好地控制、阴性的实验结果没有报告、有时几个月得不出实验结果、实验室接受生产顺势疗法药物的公司的资助,等等,更重要的是,盲法实验没法重复出结果。其实生物学实验一般不用盲法,但是如果实验结果可疑,采用盲法就是避免主观偏差的最好办法。本维尼斯特拒绝撤销论文,称自己遭受到了“迫害”,批评盲法实验不合适,忘了盲法实验是他主动提出了,实验设计也都是经双方同意的,却愿赌不服输,一旦结果出乎意料,就不认账了。
其他实验室试图重复本维尼斯特的实验,只要采用盲法,结果都令人失望。本维尼斯特从此在学术界名誉扫地。1989年,法国国家健康与医学研究院将其停职。本维尼斯特干脆一条路走到黑,自己掏钱做研究,而且越来越离谱,声称水的“记忆”可以通过电话线和互联网传播,让没有接触过抗体的水也具有抗体的活性。本维尼斯特因此自称创建了“数码生物学”,也因此两次获得搞笑诺贝尔化学奖。第一次是在1991年,为了表彰其坚信水是一种智能分子。第二次是在1998年,为了表彰其发现不仅水有记忆,而且该记忆信息能够通过电话线和互联网传播。
但是本维尼斯特也不乏重量级的支持者。1973年获得诺贝尔物理学奖的英国物理学家布莱恩·约瑟夫森就是其坚定的支持者。约瑟夫森也相信特异功能、支持冷核聚变,本身在学术界的名声就不佳。但是由于有诺贝尔奖获得者的头衔,说出来的话别人还不好不听。1999年,约瑟夫森向美国物理学会发出挑战,由他们监督,用随机双盲方法重复本维尼斯特通过互联网传播水记忆的实验。美国物理学会接受了挑战,愿意赞助实验费用。兰迪更是提出,如果实验成功,他将把用于悬赏特异功能的一百万美元奖金奖给本维尼斯特。但是直到2004年本维尼斯特去世,实验也没做成。
另一位诺贝尔奖获得者、法国著名病毒学家吕克·蒙塔尼也是本维尼斯特的坚定支持者,不过他是在2008年以76岁高龄因近30年前的艾滋病毒研究而获奖的。蒙塔尼将本维尼斯特称为现代伽利略,声称有些人重复出了本维尼斯特的实验结果,但是不敢发表。他本人倒是大张旗鼓地在做类似的实验,发现细菌DNA也能让水有“记忆”,即使高度稀释到水中没有细菌DNA,水分子还能发出细菌DNA特有的电磁波,可以据此检测和治疗疾病。
有点物理常识的人马上会想到,蒙塔尼检测到的细菌DNA电磁波很可能只是背景噪音——电磁波无处不在。没错,蒙塔尼也发现,如果把背景电磁波屏蔽掉,就检测不到细菌DNA电磁波了。但是蒙塔尼认为,这是因为细菌DNA要发出电磁波,必须靠背景噪音来诱导。如此强大的逻辑,足以抵御任何批评。发不了论文没关系,蒙塔尼就自己办刊物。要不来资助也没关系,中国人很乐意花巨资请诺贝尔奖获得者做研究。蒙塔尼如果足够长寿,很可能以上海交通大学全职教授的身份再获一个诺贝尔奖——搞笑诺贝尔奖。
2010.1.17
(《中国青年报》2010.1.19)



“分子顺势疗法”来了

7 01 2011年

中国人习惯把现代医学叫做西医,以表示和中国传统医学相对立。其实现代医学是世界医学,西方国家自己也有多种形式的传统医学,有的至今作为另类医学在民间流传。其中影响较大的是顺势疗法。它是18世纪德国乡村医生哈尼曼发明的。1796年,因为不满当时医学乱用药,改行当了翻译的哈尼曼在翻译一本英文医学著作时,获悉金鸡纳能够治疗疟疾。他在自己身上试验药物的作用,服用了大量的金鸡纳,出现不良反应。据他说,这些症状和疟疾相似,他因此灵机一动,提出了一个理论:那些能使健康人出现某种病的症状的东西,是治疗这种病的良药。他按这个理论发明了“顺势疗法”,以表示和一般的“对抗疗法”不一样。

为了避免药物的毒性,哈尼曼用水对药物进行了稀释,而且提出了一个更惊人的理论:把药物稀释得越多倍,药效就越强。哈尼曼提出,大多数药物都应该稀释10的60次方倍。这是一个什么概念呢?往海洋里滴一滴水,也不过稀释了10的26次方,也就是说,顺势疗法药物的有效成分的浓度,通常比沧海一粟还要低得多。有人可能觉得奇怪,配一种顺势疗法的药物,把全世界的水都用完也不够啊,怎么配的呢?其实有点初中化学常识的人就能轻易做到:你不需要一次性地稀释,只要采用连续稀释的办法,想要稀释多少倍、多少次方都可以。

以曾在国内销售的一种稀释10的23次方倍的“护肝液”为例:拿一颗护肝药(什么药其实不重要,反正最后都是水),用水溶解,取出其中一毫升(算是原液),滴到1升水中,混匀了,就稀释1000倍了。再从中取出1毫升,滴到1升水中,混匀了,就稀释10的6次方倍了。如此连续稀释下去,总共花个十几分钟,连续操作8次,最后一次只加100毫升水,就可以获得100毫升的“护肝液”,每30毫升售价1000多元!如果你对所有的稀释液都不抛弃,全都配成“护肝液”,理论上你用1毫升原液可以获得10的23次方毫升的 “护肝液”,不过那样的话全中国的水都得被你用光。这其中的成本其实就是水,最初的1颗药的费用和劳动成本是微不足道的。这还不是最惊人的。顺势疗法有一种药物,是把一小块鸭肝或鸭心组织用水稀释了10的400次方倍制成的。这种“药物”在美国的年销售额是2千万美元,而用一只鸭子就可以满足全部的原料要求了。

根据阿芙伽德罗定律,1摩尔的任何物质包含有大约10的24次方个分子,也就是说,稀释到10的24次方倍以后,已不可能含有被稀释的成分的一个分子,全都是水分子了。所以买顺势疗法“药物”,就是在高价买水,吃顺势疗法“药物”,就是在喝高价水。但是国外仍然有很多人愿意花大钱去“喝水”。比如有一位因为汉语讲得很溜、经常上中国电视节目的法国小伙子就相信顺势疗法,曾经在某个节目中对我说吃顺势疗法“药物”效果不错。顺势疗法“药物”如果能够有任何效果,也不神奇,可能是因为这两个原因:一、心理暗示作用,或者所谓“安慰剂效应”,许多疾病通过心理暗示也能治愈;二、有些疾病,患者喝水对恢复身体健康有好处。

在现代医学兴起之前,乱用药物会对身体造成进一步的伤害,靠“喝水”治病反而有其合理之处。因此顺势疗法在19世纪曾风靡一时,但是进入20世纪后,随着现代医学的进步,就渐渐衰落。在20世纪20年代,最后一所顺势疗法学校在美国关闭。目前美国正规的医学院都不开设顺序疗法的专业,正规的医院也不采用这种疗法。顺势疗法在国际医学界被公认为伪科学、伪疗法,甚至被当成江湖骗术。但是国外民间相信它的大有人在,其中不仅有像上述法国小伙子那样的没有受过高等教育的,还有大学教授,甚至诺贝尔奖获得者。他们试图为顺势疗法提供科学依据,声称在药物稀释过程中,改变了水的结构,虽然稀释到最后药物成分没有了,但是水有了药物的“记忆”,所以有了药效。这种观点不仅与物理、化学原理不符,逻辑上也说不通。用来稀释药物的水又不是凭空出现的,在其循环、流淌、运输、纯化等等过程中接触过无数杂质,该留下多少物质的“记忆”啊?凭什么只有稀释时接触的那种药物才能给水留下“记忆”?

顺势疗法也与时俱进,试图跟分子生物学结合起来。这门可称为“分子顺势疗法”的领军人物是艾滋病毒的发现者之一、法国著名病毒学家吕克·蒙塔尼。近几年来,蒙塔尼一直在声称他发现了一个新现象:在高度稀释的水溶液中的细菌DNA和艾滋病毒DNA能够诱导水分子发射电磁波信号。即使把DNA稀释10的18次方倍,理论上已不存在任何DNA分子,他仍然能检测到电磁波信号。他声称从自闭症、阿尔茨海默症和帕金森症病人的高度稀释体液中能检测到这种电磁波信号,据此提出一个令人啼笑皆非的新观点:这些神经系统疾病都是由于肠道里的细菌跑到大脑里伤害了大脑引起的,可以用抗生素治疗,也可以用某种频率的电磁波来消灭细菌DNA产生的电磁波。

蒙塔尼在国外到处推销这些“革命性”学说,不仅得不到任何资助,还成了笑柄。在2008年他因为当年发现艾滋病毒与人分享诺贝尔奖之后,他在国外学术界的遭遇并没有改变,但是在中国却时来运转:上海交通大学聘请他担任全职教授,据说将投资三亿元成立以他名字命名的生物医学研究所,专门研究这门“分子顺势疗法”。于是这位早该退休的78岁老人,由于有了诺贝尔奖获得者的头衔,能让国内高校创下聘请诺奖获得者作全职教授的先例,终于在中国焕发了青春,到中国领导医学革命来了。

2011.1.3.

(《中国青年报》2011.1.5.)

 



面粉增白剂有害无益吗?

29 12 2010年

国内有关面粉增白剂的争议已经有一段时间了,说是争议,其实在媒体上听到的几乎是一面倒地认为面粉增白剂有害无益应该被禁用的专家意见。据报道,商务部、国家发改委、质检总局、工商总局都早就同意取消面粉增白剂,只有卫生部反对。直到最近,卫生部终于让步,对是否禁止使用面粉增白剂公开征求意见,公告称将设1年的过渡期限,拟从明年12月起禁用面粉增白剂。这个决定也召到了众多质疑,网上的调查结果显示,90%以上的人赞成禁用面粉增白剂。
食品添加剂长久以来已被妖魔化,人们对之本就疑虑重重,巴不得什么食品都是“纯天然”的,如果换一种食品添加剂做调查,结果估计也差不多。但是监管部门在决定批准或禁用某种食品添加剂时,不能听从没有专业知识的普通公众的直觉,而应该有合理的科学依据。如果有科学证据表明面粉增白剂真的是有害无益,当然应该禁用,不用等到一年后。但是这种说法有科学依据吗?
刚磨出的面粉颜色发黄、粘性大、弹性差,用它做面点不仅不好看,还不好吃。因此传统上在供食用之前都要先把面粉储存几周到几个月让它自然“后熟”。面粉发黄是由于其中含有微量的类胡萝卜素(主要是叶黄素),在储存过程中空气中的氧气将类胡萝卜素氧化,面粉就逐渐变白了。同时氧气也促进了面筋的形成,让面点口感更好。但是长期储存不仅占地方,而且面粉容易发霉和滋生害虫、老鼠,并不卫生。使用增白剂和后熟剂能让面粉的后熟过程缩短为2~3天。
面粉增白剂用得最多、成为众矢之的的是过氧化苯甲酰。国内为使用过氧化苯甲酰辩护的人声称它还具有促进面粉后熟、改善口感的作用,但是英文的专业资料并不支持这种观点。过氧化苯甲酰的作用就只是给面粉增白,需要同时用别的后熟剂才能促进面粉后熟。增白只是让面粉显得好看,使用它的意义似乎不大。但是问题是面粉的白净已成为面粉高质量的标志,影响到人们对面粉的选择,而让面粉自然变白又不现实,那么使用增白剂也不能说毫无用处,前提是这种增白剂必须是对健康无害的。
那么过氧化苯甲酰是否对人体有害呢?我们首先要看它是否有急性毒性。毒理学衡量物质的急性毒性的常用指标是半致死量,也就是能导致一半的实验动物死亡的用量。半致死量越高,毒性就越低,口服过氧化苯甲酰的毒性极低,对大鼠的半致死量是每千克体重5克,毒性比食盐还低(食盐的半致死量是每千克体重3.6克)。动物实验未发现过氧化苯甲酰对生殖、发育会有不良影响,也没有证据能表明它是致癌物,所以国际上没有将它列为致癌物。国内有专家称长期服用过氧化苯甲酰“会造成苯慢性中毒”,并没有科学文献能支持这种说法。
过氧化苯甲酰加到面粉之后,几乎全部(91%以上)变成了苯甲酸。苯甲酸的毒性要高一些,半致死量是每千克体重1.7克。苯甲酸天然存在于某些食品(水果、奶制品、肉类)中,本身就是一种食品添加剂,作为防腐剂大量地用在食品中,使用量比过氧化苯甲酰高得多。碳酸饮料中含有苯甲酸200毫克/千克,喝一瓶500毫升的碳酸饮料摄入的苯甲酸的量相当于几斤使用过过氧化苯甲酰增白的面粉中苯甲酸的量。所以有专家从生成苯甲酸的角度反对使用过氧化苯甲酰,是没法令人信服的。
还有专家从过氧化苯甲酰会破坏胡萝卜素、叶酸、维生素E等维生素的角度反对使用过氧化苯甲酰,甚至说:“面粉是贫困地区人摄取微营养素的主要来源,而现在局面是孕妇一边吃着加有增白剂的馒头,一边还要服用叶酸。”其实面粉中这些能被氧化破坏掉的维生素的含量极低或难以被人体利用,本来就不具有营养价值。即使维生素保存最好的全麦面粉,胡萝卜素、叶酸、维生素K的含量分别只有每100克面粉含5微克、44微克、0.7毫克,而人们每天需要的这些维生素的量分别为(大约)2000微克、400微克、15毫克,都可以忽略不计(其中面粉中叶酸的量似乎不少,但天然叶酸不稳定,在储存、烹饪过程中会损失一半以上,剩下的又只有大约50%能被人体吸收)。
因此过氧化苯甲酰在国际上被普遍作为食品增白剂使用,除了用于面粉,还用于奶酪的增白等。1997年开始欧盟禁用了面粉增白剂,但是国际食品法典委员会(由联合国粮农组织和世界卫生组织共同建立)的最新标准仍把过氧化苯甲酰列为面粉增白剂,最高限量为75ppm。美国食品药品监督管理局也将它列为合法的面粉增白剂,在合理使用的范围内不做限量。加拿大的限量则高达150ppm。中国的国家标准反而比较保守,限量为60ppm,实际上普遍超标使用,用量大约是100ppm,但也没超过加拿大的标准。现在则干脆要禁用,比以面包为主食的美国、加拿大还严格。
有专家称,根据我国《食品安全法》,只要不能证明过氧化苯甲酰对人的健康身体有益,就不能添加。那么按这个观点,各种食用色素更应该被禁用。色素只是让食品显得好看,对人的健康身体没有益处,有的色素已知对人体有害。如果要禁用面粉增白剂,为什么不也禁用在面粉制品中使用的栀子黄、柑桔黄、姜黄素等着色剂?
以上提及的数据只要做一个简单的文献检索就能获得,不知为何国内这些专家却视而不见,偏要提出一些经不起推敲的反对理由,让人觉得是为了反对而反对。这或者涉及到行业利益,或者是为了迎合众人,或者是标新立异。在这个时代,出现在媒体上的所谓的专家意见也是靠不住的。
2010.12.27
(《中国青年报》2010.12.29)




甜蜜的谎言

23 12 2010年

什么是蜂蜜呢?这个问题似乎很简单,是蜜蜂采集花蜜酿造出来的甜味物质。蜜蜂把花蜜吸到它的第二个胃——“蜜胃”里面,在那里进行消化(让花蜜中的蔗糖大部分转化成果糖和葡萄糖),回到蜂巢吐出来,让水分蒸发、浓缩,这样,原来很稀的(含水分大约80%)、容易腐败的花蜜就转变成了很浓的(水分少于20%)、可长期保存的蜂蜜。那么,如果我们用人工的方法,制造出一种成分与蜂蜜一模一样的东西,能不能也说它是蜂蜜呢?在回答这个问题之前,我们首先需要知道蜂蜜的化学成分,看里面有没有什么特别的东西。

其实蜂蜜并不神秘,基本上就是高度浓缩的糖。蜂蜜除了水分,剩下的几乎都是各种各样的糖。蜂蜜的成分会有变化,但大同小异,一次典型的测量结果是这样的:水占17.1%,糖占82.1%,蛋白质占0.3%,其他成分不到1%。其他的成分包括有机酸、矿物质、芳香物质、色素等,它们虽然很少,但是决定了不同种类的蜂蜜的色泽、香味、口味的差异。

糖类包括多糖(例如淀粉、纤维素)、低聚糖(例如蔗糖、麦芽糖)和单糖。蜂蜜中的糖主要是两种单糖:果糖和葡萄糖,它们的含量差不多,果糖略多一些(果糖占大约38%,葡萄糖占大约31%)。其他的糖类在蜂蜜中很少。

我们的消化道只能吸收单糖。食物中的糖被消化后,最终都变成了单糖才被吸收进人体。我们平时吃的蔗糖是一种二糖。一分子的蔗糖消化、分解后变成一分子的果糖和一分子的葡萄糖。给蔗糖加上强酸或强碱,也能把它分解成果糖和葡萄糖,再加上苯乙酸酯等“蜂蜜香精”,几乎就和蜂蜜一样了。这样做成的假蜂蜜成本比较高。还有更便宜的制造假蜂蜜的办法。玉米、大米中的淀粉分解变成葡萄糖,其中一部分葡萄糖再经葡萄糖异构酶的异构作用,形成果糖。这样获得的产物同时含有果糖和葡萄糖,所以把它叫做果葡糖浆(又叫高果糖浆)。最常见的果葡糖浆含55%果糖、42%葡萄糖,二者比例很接近蜂蜜,色泽、香味也接近蜂蜜,加上蜂蜜香精、色素、增稠剂,几可乱真,完全能够做到符合国家蜂蜜标准,通过检测成为合格的蜂蜜产品。市场上的假蜂蜜主要就是用果葡糖浆做的,它的成本只有蜂蜜的十分之一。

市场上卖的蜂蜜大部分是这种假蜂蜜或在真蜂蜜中掺了假。有一则报道称,中国原蜜产量每年仅20多万吨,而且还要出口,而市场上每年卖出的蜂蜜有80多万吨。据此估计,市场上假蜂蜜占了7成以上。假蜂蜜泛滥的问题最近引起了媒体的关注。有专家接受记者采访称:“蜂蜜之所以会对人的身体有好处,有一个很重要的原因,就是蜂蜜是一种单糖,因而更容易被人体吸收,这也是国家标准中不允许在蜂蜜产品中添加糖类和代糖类物质的原因所在。而这些蜂蜜添加用陈米熬制的‘果糖’,价钱是低了,但营养价值直线下降,甚至还可能对消费者的身体造成不良的影响。”“被黑心业者这么一搞,蜂蜜的营养价值不但没了,还可能让消费者越吃越胖。”

只要有生物化学常识,就可以知道这些在全国性媒体上广为传播的专家说法纯属无稽之谈。用来假冒蜂蜜的“果糖”(即果葡糖浆)同样也是单糖,和蜂蜜中的单糖成分是一样的,它们的营养价值不会不同,对身体可能造成的不良影响也不会有差别,例如都可能让消费者越吃越胖。

不仅果葡糖浆的营养价值与蜂蜜一样,蔗糖、淀粉等其他糖类的营养价值也和蜂蜜一样,因为所有的糖类最终都会被消化成葡萄糖和果糖被人体吸收,也就是说,它们在消化道里实际上都变成了“蜂蜜”。有人说,蜂蜜是单糖,能不经消化就被人体吸收,不是更好吗?且不说其他食物中也有能直接被吸收的单糖(例如水果中的果糖),即使是需要消化才能吸收的糖类也并不因此就更不好,因为一个正常人消化糖类不会有问题,如果有问题就糟糕了,饭也没法吃了,必须靠输葡萄糖生存了。

蜂蜜和其他糖类一样,主要就是给身体提供能量,并没有特殊的营养价值。有人也许会说,蜂蜜除了糖,不是还有其他成分吗?它们就没有营养价值?这些其他成分,例如蛋白质、维生素和矿物质,不能说没有营养价值,但是它们在蜂蜜中的含量太少,可以忽略不计。有专家称,蜂蜜中的蛋白质是某种特殊功能的酶,对人体有保健作用。即便蜂蜜中真含有这种酶,且不说它的含量极低,作为蛋白质它也会在消化道中被消化掉,而不会直接进入人体发挥作用。所以,有关蜂蜜的养生、保健作用的种种说法,不管是传统所说的“益气补中”、“清热解毒”,还是今人说的改善睡眠、醒酒、提高免疫力、保肝、促进儿童生长发育、促进长寿等等,都没有任何科学依据,否则吃糖也能起到相同的效果。

用低成本的果葡糖浆假冒蜂蜜,是一种欺骗行为,当然应该谴责、惩处。但是这并不意味着它会害人。只要真实标明成分,生产质量有保障,不乱添加东西,人造蜂蜜就是很好的蜂蜜替代品,甚至比天然蜂蜜的健康风险更低。蜜蜂如果从某些有毒植物采集花蜜,就可能让毒素污染了蜂蜜。蜂蜜还经常被肉毒杆菌的孢子污染。孢子会被消化道消化,一般对人无害。但是婴儿的消化系统还不健全,肉毒杆菌孢子就有可能在婴儿消化道中繁殖,导致肉毒中毒,甚至引起死亡。所以一岁以下的婴儿不能吃蜂蜜,但吃果葡糖浆没有问题。天然的东西未必就比人造的好,也未必就比人造的安全。

2010.12.20

(《中国青年报》2010.12.22.)



再说张衡的地动仪是否管用

17 12 2010年

《张衡的地动仪管用吗?》(本版2010年12月1日)发表后,有记者询问主持2005年地动仪新复原模型的地震局研究人员的看法,答曰:“方舟子对地震这个领域并不了解。”至于如何不了解,却没有讲出个所以然来。实际上我那篇文章并没有涉及高深的地震学知识,依据的只是事实判断和对史料的解读。要了解地动仪复原模型的工作原理,只需要掌握物理学和地震学的一些常识即可,而这些常识恰恰是张衡所不具备的,我们倒是完全可以说:“张衡对地震这个领域并不了解。”那么为什么地震局研究人员反而如此信任张衡能够研制出管用的地动仪呢?
从张衡留下的文字叙述看,张衡对地震的认识,并没有超出当时的中国学者的地方。中国古人根据“天人合一”的思想,把地震视为天谴,是上天对时局的示警,因此每次较大的地震发生后,皇帝都要罢黜一些官员,甚至下罪己诏做自我批评。正是这个原因使得所谓的正史很重视有关地震的记载。在现在看来这当然是一种迷信,但张衡对此深信不疑,几次借地震发生之机上疏批评时局。张衡首先是个政治家、高官,他研究天象、地震,并非纯粹的科学探讨,而是出于政治目的,也就是他说的:“妖星见于上,震裂着于下,天诫详矣。”
中国古人不可能知道地震是地壳板块运动的结果,他们只能是根据万能的阴阳学说来解释地震是如何发生的。张衡被《后汉书》称为“阴阳之宗”,对地震的认识也局限于此。根据阴阳学说,天是阳的、动的,地是阴的、静的,所以张衡在《灵宪》一文中说:“天体于阳,故圆以动,地体于阴,故平以静。”那么本来是静的大地突然动起来,发生了地震,就是阴阳不和、动静无常,是因为阴气(地气)太盛,侵犯了阳气(天气)。
张衡在制作地动仪时,只能根据他对地震的这些玄虚的认识来设计。地动仪的全称叫“候风地动仪”,候风,就是观测风向,风是气的流动引起的,所以候风就是为了观测气的变化。地震发生时阴气上泄,而气弥漫宇宙之间无处不在,即使在远离地震的地方感觉不到地动,也能通过观测气的变化知道地动,所以叫“候风地动仪”,这应该就是张衡的设计思路。
《后汉书》对地动仪的描述不足200字,除了无关紧要的外观、装饰描写,与仪器构造、工作原理有关的只有这几句话:“中有都柱,傍行八道,施关发机。外有八龙,首衔铜丸,下有蟾蜍,张口承之。……如有地动,尊则振龙,机发吐丸,而蟾蜍衔之。振声激扬,伺者因此觉知。虽一龙发机,而七首不动,寻其方面,乃知震之所在。”这是很简明的文言文,并不难理解,大意是中间有一根大柱子,周围伸出八条道,装着机关。外面相应地有八条龙,含着铜丸,下面有蛤蟆张嘴对着。地震时龙被震动,机关发动,铜丸掉进了蛤蟆嘴里。只有一条龙的机关被发动,其他七条龙不动,所以能知道地震发生的所在。
这个构造就体现了“候风”的思路。为什么要有八条道?因为古人认为风有八个方向,以八风对应八卦之气。用直立的柱子来监测地震,这是人们首先能够想到的。直到今天,许多人还会无师自通地想到用倒立的瓶子来监测地震。但是这种做法的缺陷是抗干扰能力很差,无法区分是地震引起的震动还是建设、车辆、行人等引起的震动。把地动仪放在僻静的灵台上由专人守候固然可以避免周围的干扰,但是稍远一点地方的干扰仍然是无法避免的,如果地动仪能够监测到几百公里外的地震,那么几公里、几十公里外的干扰也有可能让它出现反应。即便地动仪只对地震发生反应,它也不可能只倒向某个特定的方向。前人的实验表明,这种直立柱在地震发生时会随机倒向任何一个方向。
直柱式的仪器没法用来监测地震,如果改成悬垂摆,抗干扰能力强,倒是可以监测地震,近代地震仪器就是这么设计的。地动仪新复原模型的设计者据此认为地动仪用的就是悬摆式,声称“中有都柱”指的是中间悬挂大柱子,但是那样就应该写成“中悬都柱”才对,否则没有人会读出悬挂的意思。何况,悬摆一晃动起来,各个方向都可能,怎么可能只限于“贴近行的微小侧向位移”(复原者对“傍行”的创造性解释)向八个方向?(如果是立柱,倒是可以设计只倒向八个方向)
    张衡没有物理学和地震学知识,也没有做模拟实验的条件,甚至连实验思想都不会有(标志着现代科学的诞生的实验思想是在欧洲文艺复兴时期出现的),我们有什么理由相信他制造出了管用的地动仪?非要根据现代科学知识和实验条件替他复原出一个管用的地动仪不可?也许以后通过反复摸索、实验能够制作出一个管用的地动仪模型,也不能就证明了张衡的地动仪就管用。就像复原者为了说明地动仪管用,牵强附会地挖掘出了一次“陇西地震”,他们对地动仪的复原,也是根据物理学、地震学知识和近代地震仪器,经过反复实验,先入为主地曲解历史记载,却又反过来要说明地动仪与近代地震仪器有继承关系,“张衡的科学思想和成功实践曾经在19世纪末现代地震学起步阶段发挥过重要的思想启迪作用”。中国古人曾经有过许多伟大的发明创造,即使地动仪的作用无法证实或被否定,也不能抹杀中国古代文明的灿烂。所以地动仪是否管用,与中国古代文明是否灿烂无关,而与历史记载是否可信、学术研究是否严谨有关。
2010.12.13
(《中国青年报》2010.12.15)