方舟子的Blog

问：一个人从北京到广州，开车、乘火车和乘飞机分别耗能多少，二氧化碳“足迹”多大？

答：在现代社会里，出门旅行已经是一件很平常的事。即使是长途旅行，或乘火车，或乘飞机，甚至自己开车，都有很多选择。人们通常会按照自己的喜好、时间需要以及经济条件来决定旅行方式，但很少会考虑到这些旅行方式所消耗的能量和造成的污染。

事实上，长途旅行和货物运输在近些年来已经成为耗能和污染最大的源泉之一。世界上每年出产的石油中的绝大部分被消耗在客货运输上，因此而产生的污染，包括影响地球温度的二氧化碳排放更是不可低估。因为这个缘故，很多国家开始注意搜集这方面的统计资料，以供乘客参考。

因为各个国家生活方式和火车燃料种类不同，其结果能相差很大。比如说，无论是火车还是飞机，如果乘客稀少，属于半空状况，那么其能源效率显然会很差。而对于飞机而言，其起飞时消耗的能源远远大于在高空飞行时需要的能源。所以，短途飞行的效率会远远小于长途飞行的效率。私人开车情况更是难以统计，不同车型和车里有几个乘客都会显著地影响到能源使用的效率。

简单地估计，一个人坐火车每公里会耗油0.07升，坐飞机则会耗油0.16升，自己开车则可能耗油0.3升。同时，坐火车会释放53克二氧化碳，坐飞机则有301克，自己开车为177克。从北京到广州的距离大概有两千五百公里。那么，一个人乘火车会耗油175升，释放二氧化碳132千克；如果乘飞机则耗油400升，释放二氧化碳752千克；而自己开车会耗油750升，释放二氧化碳442千克。

由此可见，乘火车是最为环保的旅行方式。当然飞机也有自己的优势，乘飞机能节省很多时间，在某些旅行途径中飞机能走直线距离而火车或汽车可能需要绕道而行。如果自己开车的话，多带几个乘客也可以数以倍记地增加能源效率和减少污染。

（编写：程鹗）

问：一个人乘公交车和乘轿车旅行同样的距离（比如说10公里），在能源消耗上一般相差多少？

答：如果单纯地比较车子，公交车显然会比轿车消耗更多能量。具体消耗的数目会随车型和燃料而异，大体说来，一辆公交车开行10公里大约会耗能100兆焦耳，而一辆轿车只需要大概8兆焦耳的能量。也就是说，公交车耗能是轿车的十几倍。

换句话说，如果公交车上只坐了一位乘客，那么这位乘客因此会比他自己开车多耗了十几倍的能源。但是，如果那公交车上同时坐了十多位乘客，那么坐公交车就开始节省能量了。

在欧美的一些国家，公交车乘客比较稀少，平均起来很少能有十个乘客。在这种情况下，公交车并不省油。但在中国，乘客一般都会很多，所以公交车应该比私人轿车或出租车省油。而且，公交车即使没有乘客也得空开而耗油，所以，只要公交车没有停开，坐公交车总是可以省去自己开轿车那部分汽油消耗。

（编写：程鹗）

问：骑自行车和开汽车相比，能省多少能量？

答：骑自行车的缺点是显而易见的：容易发生车祸；容易疲劳；不适合在恶劣的天气条件下驾驶；不适合长途驾驶；容易被偷窃。优点也是显而易见的：不耗费化石燃料；不会排放有毒气体污染空气，在短距离行驶时这个优点尤其突出，因为汽车尾气造成的污染有60％是在刚刚启动的几分钟内造成的；没有噪音；占据的公路空间小；停车空间也小，一个汽车停车位能用以停6～20辆自行车；如果使用与公路平行而独立的自行车道，在8公里以内的行程中，自行车比汽车还快；锻炼了身体。

骑自行车究竟有多环保呢？这并不那么显而易见。我们可以从耗能的角度算一笔账。骑自行车并不是不耗费能源，而是要耗费体能，进而要多消耗食物。忽视了这一点，就会夸大了自行车的环保价值。骑自行车的平均速度大约是20千米/小时，在这种状态下，骑车者比安静时多消耗的体能大约是17千焦/千米。消耗的体能需要用食物来补充，食物中的能量大约只有22％被骑车者利用。这样，骑车者多耗费的食物能量是77千焦/千米。食物的生产、制造也要耗能，大约是食物本身的能量的5.75倍。因此，骑车者多耗费的总能量是443千焦/千米。我们来和汽车的耗能做个比较。汽车的能耗大约是2.5～3.8兆焦/千米。也就是说，即使骑车要多消耗体能，但是耗费的能量还是比汽车少得多，汽车的能耗是自行车的6～9倍。

http://opim.wharton.upenn.edu/~ulrich/documents/ulrich-cycling-enviro-jul06.pdf

（编写：方舟子）

问：骑摩托车和开汽车相比，哪一种对环境的影响更大？

答：摩托车比汽车省油，行驶相同距离耗费的汽油大约只有汽车的一半甚至更少。但是这并不意味着摩托车比汽车更环保。除了摩托车的噪音比汽车大这个明显的事实之外，还有一个不那么明显的事实：摩托车尾气排放造成的污染比汽车严重，行驶相同距离时摩托车排放的污染物高达汽车的15倍。这些污染物主要是烃类和氧化氮。根据欧洲委员会的报告，摩托车虽然只占欧洲行驶车量的5％，但是到2010年时其排放的烃类污染物将占到欧洲排放的烃类总量的14％。

造成摩托车尾气污染严重的主要因素是政府部门对摩托车尾气排放的管理不像汽车那么严格。美国、欧洲各国政府都对汽车尾气排放制定了严格的标准，迫使汽车厂商设计、生产更环保的汽车引擎，但是这并不适用于摩托车的生产。这种状况正在改变。例如，美国加利福尼亚州在2004年通过立法，要求降低摩托车的烃类和氧化氮排放量，从1975年标准的5.0～14.0克/千米降低到只有0.8克/千米。解决摩托车排放问题的根本办法是用电池取代汽油做为能源。开发中的氢能燃料电池摩托车将会是零排放的，而且几乎没有噪音。

（编写：方舟子）

问：我看到马路上行驶的电动自行车数量越来越多，它是环保的交通工具吗？它对环境是否也有副作用？

答：电动自行车属于助力自行车的一种。和较早流行的内燃机助力车相比，电动自行车采用电池驱动电动机从而向前运行，这消除了废气和污染颗粒的排放——这些污染物通常是造成城市环境恶化的罪魁祸首之一，它们不但让人们难得一见蓝天，而且还影响着人们的健康。电动自行车不会对城市环境直接造成污染，因此它可以被认为是环保的交通工具。

不过，你需要为电动自行车的电池充电，而充电所需的电能是由发电厂提供的。如果发电厂利用煤炭等化石燃料作为能源，这相当于你在使用电动自行车的时候仍然向大气中排放了二氧化碳等温室气体。不过，一辆电动自行车行驶1公里造成的二氧化碳“排放”要小于一辆汽车的排放。从这个意义上说，电动自行车仍然是较环保的交通工具。要完全解决这个问题，需要对能源结构进行大的调整，例如用风力和太阳能发电代替火电。

另外，电动自行车使用的电池如果处理不当也可能造成环境污染。目前国内电动自行车通常使用铅蓄电池。而铅是有毒的重金属。铅蓄电池的制造和回收都需要妥善处理才能避免对环境造成破坏。

（编写：柯南）

问：1升汽油燃烧后，会产生多少二氧化碳？

答：1升汽油大约重1斤半（0.756公斤），燃烧后会产生近5斤（2.4公斤）的二氧化碳。乍听起来，这有些令人难以置信。其实，这后面有很简单的科学道理。燃烧汽油产生的二氧化碳的主要重量，不是来自汽油本身，而是来自空气中的氧气。

汽油燃烧时，其中的碳和氢分离。氢和氧结合生成水。碳和氧结合生成二氧化碳。

化学告诉我们，在二氧化碳中，每个碳原子，和两个氧原子结合。碳的原子量是12，氧的是16，所以每个二氧化碳分子的原子量是2×16+12=44。

因此，为了计算1升汽油燃烧产生的二氧化碳量，我们应该把汽油中的碳的含量乘以3.7（44/12）。

按重量算，汽油由87%的碳和13%的氢组成。1升汽油中含碳约657.72克。我们用把这个数乘以3.7，就得到2.4公斤的二氧化碳。

（编写：太蔟）

问：飞机尾气排放对大气影响多大？

答：天气晴朗的时候，飞机在高空中飞过时有时会在后面留下一条长长的白带，久久不散。作飞行表演的时候，因为使用了添加剂，这种白带尤其明显，还常常被染成五彩多色，蔚然壮观。

飞机的发动机使用的是高效率的航空汽油，燃烧后基本上没有烟，而是释放出大量的二氧化碳气体和水蒸气。在八千米以上的高空，水蒸气喷出后遇到寒冷的大气层，会因为过冷而瞬时间凝聚成无数小水滴或小冰粒。我们看到的白带就是因为这些水滴或冰块对阳光的折射效果。不要小看这些因为飞机尾气所形成的白带，它们实际上是相当大的，其宽度平均有两公里（也正因此我们在地面上就能清晰地看到），而且经久不散，往往在飞机过后还能保持几个小时才逐渐消散。

在这个高度的大气层里，自然存在的水分子是很少的。但随着人类航空活动越来越活跃，由于飞机尾气所带来的高空水汽成为影响气候的又一个人为因素。这些水汽既会把太阳光反射出去，使得地球的温度降低，又会把地球表面向外辐射的热量反射回来，使地球温度升高。两下相比，使地球温度升高的作用会超过降温的作用，这一效应在夜间和冬天尤其显著。

当然，地球上空现在每天每夜都有许多飞机在穿梭飞行，其尾气所造成的效果很难定量地测定并与没有飞机时作比较。2001年9月11日，美国在遭受恐怖分子劫持飞机空袭之后，曾经不得已地全国禁空三天。在那三天里，除了少量军用和紧急飞机外，所有飞机均停止飞行。这一国家灾难性的特殊时期不经意地给科学家提供了一个测量没有飞机尾气影响的天空环境。当时所作的测量表明，没有飞机尾气作用是，白天最高气温和夜间最低气温之差值比有飞机尾气时高出一个摄氏度。这表明飞机尾气对地球气候的影响是不能忽略的。美国航空航天中心在2004年的一项研究更发现在近二十年内由于航空数量的增加所带来的飞机尾气影响很可能足以解释这些年间地表温度的升高。

（编写：程鹗）

问：旅游时怎样才能减少对环境的破坏，做到“绿色旅游”？

答：旅游是一项很好的休闲活动，既能打开眼界、陶冶情操，也能强身健体、广交朋友。但旅游耗费也很大，这耗费不仅仅是个人钱财，还有各方面的能源损耗和对环境的破坏。有时候，因为旅途中时间匆促和劳累，便会在无意中浪费能源，不必要地增加二氧化碳足迹。那么，怎样才能减少这些浪费呢？

首先，选择旅馆时尽量选当地的小旅馆，他们往往比大型连锁店更注意节约。如果在旅馆里住上不止一天，可以告诉旅馆没必要每天换床单和浴巾。毛巾和浴巾晾干后重复使用可以节省洗涤和烘干的能源。白天不在旅馆时可以将暖气或空调以及照明灯关掉。

出门时，尽量使用公共交通，避免自己开车或坐出租车。租车时也尽量选择耗能少的小型车。在风景区时要注意维护周围环境，不要乱扔垃圾。爬山时应该沿着指定的途径进行，不要自己另辟蹊径，那样会破坏当地的植被。也不要采花折柳。美国有句流行口号，“除了脚印之外什么都不留，除了照片以外什么都不取。”这是出外欣赏风景的一个好习惯。

在有些地方还有一些志愿者活动，大家一起到旅游胜地去清理垃圾或其他的有益的建设活动，也不失为“绿色旅游”的一个好选择。

（编写：程鹗）

    达菲在1999年10月上市，起初的反应平平，销量不佳，到2002年时，总共也只卖出了550多万盒（一盒含10粒75毫克达菲，相当于一个疗程的用药）。西方国家对药物宣传在法律上有很多限制，有的国家根本就禁止药厂为处方药做任何形式的广告，一种新药要让医生、患者知道其存在，本来就不容易。而且，长期以来，医生一直告诉人们，治疗流感没有特效药，最好在家中休息，多喝水，必要时自己服用缓解症状的药物。突然要流感病人改变习惯去看医生要药吃，更不容易。何况，达菲的作用只是让病程平均缩短了1.3天，对大多数人来说并没有吸引力。

    达菲的另一个卖点是能够预防流感。临床试验表明，在爆发流感的社区，连续服用达菲42天，能使流感发病率从安慰剂对照组的4.8％降低到1.2％。但是注射流感疫苗显然是更方便、便宜、更少副作用、保护时间更长的预防方法。所以这个卖点同样不太吸引人。

    随后的一些研究表明达菲并非是一种可有可无的奢侈品，对某些人群来说达菲可以是救命之药。儿童患流感后的最大威胁是可能并发致命的肺炎。一项研究表明，达菲能让患流感儿童并发肺炎的风险降低53％。另一项研究显示，病情严重的流感病人在服用达菲后，死亡率降低了71％。

    但是真正让达菲时来运转的，是2003年开始爆发的H5N1禽流感。实验证明达菲对这一亚型的禽流感有效。由于担心禽流感会在人群中传播，世界卫生组织建议储存达菲做好准备，各国政府纷纷向罗氏制药公司发去了订单。在2005～2007年间，各国政府订购的达菲有2亿盒之多。许多人乘机抢购、囤积达菲。达菲的年销售额接连翻番，2001年只有7600万美元，2005年一下子冲到13亿美元，2006年达到了21亿美元，此后有所下降，但今年的新型流感看来又会让达菲的销量创下记录：各国政府已为此订购了2亿多盒达菲。达菲成了罗氏公司的摇钱树。

    这完全出乎罗氏公司的预料。到2005年时他们发现达菲的生产已供不应求，主要原因是原料短缺。达菲是用从中国进口的八角茴香提取的莽草酸做原料生产的，生产1盒达菲要用到1.3克莽草酸，要从13克八角中提取。中国生产的八角绝大部分（90％）都已被罗氏公司用来生产达菲，产量难以再提高。幸好，在这一年美国密歇根州立大学教授约翰·佛罗斯特发现了通过大肠杆菌发酵生产莽草酸的方法，被罗氏公司采用，让达菲的生产不再受原料来源的限制，最大年产量可以达到4亿盒。其他研究者也发现了从其他植物提取莽草酸，或者干脆不用莽草酸，用别的原料合成达菲的方法。

    根据临床试验的结果，达菲非常安全，有少数人出现了恶心、呕吐、腹泻、支气管炎、晕眩等不良反应，但是服用安慰剂的人也都有人出现了这些不良反应，而且出现的比例差别不大。随着达菲大规模使用，出现了其他不良反应的报告，其中最广为人知的，是在2007年日本政府报告说，自2001年以来有128人在服用达菲后出现精神错乱，有8人因此自杀身亡。这些人以青少年为主，日本政府因此禁止让青少年服用达菲。罗氏公司对此回应说，严重的流感也会使某些人出现精神错乱，不能证明它是由于服用达菲引起的，而且迄今全世界已有5千万人服用达菲（其中60％的使用者在日本），即使这些精神错乱的病例是达菲引起的，比例也极低。美国食品药品管理局也认为不能确定达菲与这些病例之间的因果关系，但是为了慎重起见，要求在达菲的说明书中把精神错乱列为可能的副作用。

    流感病毒非常容易发生突变。达菲是通过抑制流感病毒的神经氨酸酶活性而起到抗病毒作用的。不同亚型的流感病毒的神经氨酸酶存在明显的差异，所以神经氨酸酶成了区分流感病毒亚型的标记之一。但是不同亚型的流感病毒的神经氨酸酶的活性中心的结构却都一样，达菲打击的正是这一活性中心，因此理论上说，达菲对所有亚型的流感病毒都会有效，包括新型的流感病毒。

    但是这并不意味着我们从此有了治疗流感的万能药。随着达菲大规模的使用，必然会出现具有抗药性的流感病毒，它们要么在神经氨酸酶的活性中心出现了突变，要么不需要神经氨酸酶的活性也能增殖，这样都会让达菲失去了作用。不过，发生这类突变的流感病毒的毒性或传染性都会减弱，比如已知一种抗药性流感病毒的传染性降低了100倍，几乎没法在人群中传播。近年来抗达菲的流感病毒越来越频繁地出现。在2008/2009年的流感季节，美国发现的H1N1流感病毒几乎百分之百地抗达菲，蹊跷的是，它们的出现似乎与达菲的使用无关。幸好，随后出现的新型H1N1流感病毒仍然对达菲敏感，让达菲再次成为了明星药物。

    我们无法预料达菲还会继续风光多久。我们可以预料的是，未来将会有更有效、副作用更低的抗流感病毒药物取而代之。一种药物通过了临床试验、获得了广泛使用并不能保证它的长命。由于抗药性，抗菌素、抗病毒药物的更新换代尤其迅速。反倒是那些声称已使用了几百上千年永不过时的灵丹妙药令人起疑。人类与疾病的较量，是一场此消彼长、无法叫停的竞赛。一劳永逸的灵丹妙药只出现在幻想中。

2009.6.15.

（《中国青年报》2009.6.17）

    这是一个连小学生都知道的科学故事：古希腊哲学家亚里斯多德（公元前384～322）认为物体的下落速度和重量成正比，物体越重，下落的速度越快。千百年来这被当成是不可怀疑的真理。但是年轻的伽利略（1564～1642）不信这个邪。他在比萨斜塔上当众实验，扔下了一重一轻两个球。在众人的惊呼声中，两个球同时落地。千年的教条被推翻了，一条新的科学定律——自由落体运动定律——被发现了。

    这个故事最早出现在伽利略晚年的秘书维维亚尼写的伽利略传记中。这本传记写于1654年（1717年才出版），此时伽利略已去世12年。按维维亚尼的说法，伽利略是在比萨大学任教期间（约1590年），当着其他教授和全体学生的面在比萨斜塔做的实验。但是伽利略本人的著作都没有提到在比萨斜塔当众演示，比萨大学的记录、伽利略同时代的其他人也都没有提到这个据说很轰动的实验，倒是提到了其他人在比萨斜塔做自由落体实验。由于当时的传记写作有喜欢夸大其词编造故事吸引读者的风气，许多人认为这个比萨斜塔实验不过是维维亚尼编造的一个传奇而已。

    还有人认为，伽利略根本没有必要去做这个实验，因为他用“思想实验”已经推翻亚里斯多德落体运动法则。伽利略在晚年（1638年）出版的《关于两门新科学的对话》一书中，详细介绍了这个思想实验。根据当时教的亚里斯多德物理学，每个物体在每种介质中都有一个自然下落速度，在同一种介质中，物体的下落速度和它的重量成正比，物体越重，下落的速度越快。伽利略据此设想，有一重一轻两个球，重球的下落速度将比轻球快。再设想把这两个球绑在一起，速度慢的轻球会拖慢速度快的重球，因此它们一起下落的速度应介于它们各自下落的速度之间。但是两球合在一起的重量大于重球，它们一起下落的速度又应该比它们各自下落的速度都大。这样就出现了自相矛盾，因此亚里斯多德的落体运动法则是不能成立的。

    伽利略对他的这番论证非常自信，认为无需进一步做实验，就已证明了物体的下落速度和重量大小无关。在真空中，这个结论无疑是正确的，因此很多物理学家、科学哲学家认为伽利略的论证简洁有力、十分精彩，是思想实验的典范。且不说推翻了亚里斯多德落体运动法则并不能就得出物体下落速度和重量无关的结论（速度和重量还可以存在其他关系，例如非线性关系），严格地说，伽利略的思想实验并没能推翻亚里斯多德落体运动法则。人们往往误以为这个思想实验是关于真空中的自由落体。其实不是，它针对的是任一介质中的自由落体（亚里斯多德物理学不相信真空的存在）。而在有介质时，下落速度并非都与重量无关，在某些条件下物体越重，下落速度越快（例如在粘性介质中，具有相同的投影面积的物体，它们的下落速度和质量的开方成正比）。

    既然伽利略的思想实验出现了与事实不符的结果，那么它的推理过程就有不严谨之处。伽利略在推理时承认亚里斯多德的这一前提：每个物体下落时都有一个自然速度。那么把两个球绑在一起，还能不能做为一个物体看待？如果它是一个物体，它就获得了一个新的自然下落速度，应根据它的新重量来算这个新速度（即比重球的速度要大），而不能再根据两个球分别下落的速度去计算新速度，这样就不存在矛盾。如果它不是一个物体，轻球会拖慢重球，但是这时轻球的重量不能加到重球之上，不存在一个有二者的重量之和的新物体，不能根据重量之和算出另一个更大的速度，这样也不存在矛盾。亚里斯多德可以反驳说，伽利略之所以会认为有矛盾，是因为他一方面把绑在一起的两个球当成两个物体，一方面又当成一个物体，自己自相矛盾造成的。

    所以伽利略的思想实验并不能像他认为的那样清楚地证明亚里斯多德的理论有内在矛盾，最多表明其中可能有问题，孰是孰非，仍然要靠实验来解决。伽利略虽然声称无需实验，但在书中还是提到了两个否定亚里斯多德理论的实验：从200肘尺（1肘尺大约等于半米）处扔下一个100～200磅的炮弹和一个只有半磅的步枪子弹，前者只比后者领先一掌距（23厘米）落地；从100肘尺处扔下一个100磅的铁球和一个1磅的球，前者只比后者领先2指宽落地。但是伽利略既没有在书中明确说是他本人（即书中人物萨尔维亚蒂）做的实验，也没有说这是在比萨斜塔做的实验（第一个实验明显不可能是在比萨斜塔做的，因为塔高只有50几米）。那么伽利略究竟做没做过自由落体实验？如果做过的话，是不是在比萨斜塔做的？是不是当众做的？

    伽利略在另一处倒是明确地到他曾经在高塔上做落体实验。伽利略在比萨大学当数学教师期间，写了一部没有出版的手稿《论运动》（写于约1590年），其中5处提到在“高塔”或“塔”上做的落体实验。这5处，只有一处是为了反驳亚里斯多德理论，是以反诘语气提出的（“如果两块石头从一座高塔同时扔出，一块的大小是另一块的两倍，那么谁会相信，在大石头已落地时，小石头只下落了一半路程？”），显然只是假设，而不是对真实实验的描述。剩下的4处是在描述实验，其中一处更是明确地说他本人经常在高塔上做试验，但是不是为了否定亚里斯多德理论，而是为了验证他提出的一个新的落体定律：落体的速度和物体的密度成正比。原来此时伽利略并不完全否定亚里斯多德理论。他认为，在真空中，如果是相同材料做的物体，那么它们的下落速度和重量无关；但是如果是不同材料做的物体，那么下落速度和它们的比重成正比。假如扔下一个金球和一个银球，由于金的比重大约是银的两倍，伽利略认为金球应领先银球一半的距离先落地。

    伽利略说他经常做的实验是同时抛木球和铅球的实验。他报告一个奇怪的现象：一开始木球的下降速度比铅球还快，之后铅球逐渐赶上木球，领先木球落地。根据现在的物理学知识，如果考虑到空气阻力，铅球领先落地是预料中的，但是木球一开始领先铅球，则似乎是荒唐的。因此有人怀疑伽利略是不是真的做了实验。

    上个世纪80年代初，两名美国科学家米克里奇和塞特尔重复了伽利略的实验。他们让51名学生做实验，一手握铁球，一手握木球（二者重量比约为10倍），两手朝下，同时松手让球下落，并对整个过程进行摄影。对摄影结果进行比较，发现在大多数（占88％）实验中，一开始木球的确明显领先铁球。原因不是由于物理定律不成立，而是由于人们在扔球时，会下意识地先松开负重较轻的那一手（可能是因为人们要用更大的劲握住重球，因此松开要稍慢一些）。伽利略报道的这个奇怪结果，恰恰证明了伽利略的确在高塔上做过落体实验。既然他用不同材料的物体做过落体实验，那么也应该用相同材料的物体做过。维维亚尼很可能是根据《论运动》中的这些叙述，夸大成当着众人的面在比萨斜塔做演示。在维维亚尼的故事中，伽利略是为了证明用相同材料做成、重量不同的物体的下落速度相同，这与伽利略当时的观点相符。

    伽利略通过实验发现如他预料的，比重大的物体的下落速度略快于比重小的，但是并非如他的假说所预言的下落速度与比重成正比。伽利略想出了别的假说试图解释为什么实验结果与理论的预测不符，以及为什么比重小的物体的下落速度一开始会比比重大的快。他最终放弃了原先的假说，得出了正确的结论：在真空中（或在介质阻力可忽略时），任何物体，不管其重量、形状和比重，下落速度都是一样的。

    伽利略对自由落体的研究的各个方面，分开了看都并非他的首创。古罗马哲学家卢克莱修（公元前99～公元前55）在承认在介质中落体速度与重量成正比的同时，也正确地指出在真空中所有落体的速度都将一样快。早期基督教神学家斐罗庞努士（490～570）在给亚里斯多德的著作做注解时，指出试验能证明亚里斯多德的落体法则是错误的，如果从同一高度扔下重量差别很大的两个物体，它们落地的时间差异将会极其小。这是首次有关落体实验的记载，斐罗庞努士很可能只是在叙述前人的实验。在伽利略时代，也有多人在他之前做了否定亚里斯多德理论的落体实验。1544年，意大利历史学家法奇在一篇有关炼金术的文章中顺笔提及试验否定了亚里斯多德的落体法则。1576年，先于伽利略担任帕多瓦大学数学教授的莫勒提报告说，如果从塔顶扔下相同材料但不同重量的物体，或者相同体积但不同材料（铅球和木球）的物体，它们将同时落地。莫勒提声称他做了多次试验都得到了这个结果。1586年，比利时数学家斯蒂文详细报告说他以前做过实验，从30英尺高处让重量相差10倍的两个铅球落到木板上，将只听到一声落地的声音。

    甚至思想实验也并非伽利略的独创。意大利数学家贝尼德蒂在1585年出版的书中，已提出了一个否定亚里斯多德理论的思想实验：假设两个重量相同物体由一根线连着一起下落，按亚里斯多德的说法它们的速度将由它们的总重量决定；再假设在下落过程中这根线断了，这两个物体将保持原来的速度下落，但是重量只有合起来时的一半了，因此下落的速度和重量无关。伽利略的思想实验可以说是这个思想实验的改进版。

    但是只有伽利略历时多年，通过系统实验彻底解决了落体运动的问题。他不再满足于做扔球这种简单的定性实验，而是设计出了定量测量落体速度的实验：让球从光滑的斜板上滚下，测定在某个时间点球与起点的距离，从而不仅证明在阻力可忽略时下落速度与物体重量无关，而且证明自由落体运动是一种速度不断增大的匀加速运动，下落的距离正比于时间的平方。这才是我们现在说的自由落体运动定律。伽利略对物体运动的系统研究，为现代物理学奠定了基础。

    伽利略在研究自由落体的过程中，不仅做理论上的思辨提出假说，而且做实验对假说进行验证，根据实验的结果对假说进行修正，根据新的假说再对实验进行改进。这是历史上首次系统地应用科学方法。虽然受古希腊自然哲学家和当时的风气的影响，伽利略也热衷于在其公开著作中做逻辑思辨，有时甚至声称通过思辨而不做实验也能解决问题。但是他实际上更注重实验。在1640年的一封信中，伽利略如此说：“追求真理的可靠途径是把实验放在任何推理的前面，我们相信后者将会含有（至少是隐含）谬误，而一个合理的实验不可能与真理相对立。”在伽利略之前，从来没有人如此强调实验的重要性。所以伽利略被爱因斯坦称为现代物理学乃至现代科学之父，当之无愧。

2009.5.29

（《经济观察报》2009.6.8, 2009.6.15）

    每出现一种新型疾病，国内总会有一些医生乘机吹嘘其医术、药厂乘机推销其产品，再新奇的疾病，也斗不过其祖传药方。这一次的新型流感也不例外，甚至各省、各市都推出自己的药方，似乎流感病毒也会入乡随俗。并没有任何证据证明这些药方有效：医生的宣称、患者的证词和官员的认可都不是证据。现代医学对药物采取的是“无效推定”，没有证据证明有效，就不承认其有效。这些祖传药方也就只能在国内自得其乐。如果一种药物被证明了有效，那就不会只限于一国一地，全世界都会使用。所以虽然国内有无数的祖传药方声称对新型流感有疗效，国内医院治疗时首选的药物仍然是达菲，因为它的抗流感病毒的疗效已被证实，世界公认。

    达菲的研发始于1992年年底。当时，美国加州一家生物技术小公司“吉里德科学”根据流感病毒的神经氨酸酶的分子结构，设计出能够抑制其活性的化学分子，加以人工合成，然后检验是否真能抑制流感病毒的增殖。在测试了600多种化学分子后，1995年年底，一种后来称为达菲的新化学物质被选中了。

    体外的实验证实达菲能够强烈地抑制流感病毒。但是离体实验未必能反映人体的情形。药物有可能无法被人体吸收，即使能被吸收也不一定能够发挥作用，而且还可能对人体产生不良反应。这些是无法在离体实验中观察到的。

    出于人道的考虑，不能就直接拿人来做试验，先要在动物身上做。因为不同种类的动物对药物的反应可能会不同，往往要用到两种以上的动物。研究人员分别用小鼠、大鼠和狨猴做毒性试验，又在感染了流感病毒的小鼠和雪貂身上做治疗试验，发现达菲很有效，而且没有明显的毒性。

但是动物和人的生理毕竟还是有所区别，对动物有效、毒副作用小的药物，对人体不一定如此。只有临床试验才能最终决定一种药物是否对人体有效和有何毒副作用。然而，临床试验的费用非常高，往往需要上亿美元的资金，不是小公司负担得起的。“吉里德科学”在大制药公司中寻找合作伙伴，最终和世界最大的制药公司之一瑞士罗氏达成协议。

    1997年3月11日，第一位试验对象吃下了从没有人吃过的达菲。试验的第一阶段目的主要是观察药物是否会出现急性毒副作用，以及人体对药物的吸收、代谢和排泄情况，在几十名健康人身上试验就可以了。在发现达菲能被人体很好地吸收，而且没有明显的不良反应之后，就进入了临床试验的第二阶段。

    在第二阶段，要在上百名病人身上做试验，看看药物是否有疗效，用多大的剂量会有效。但是此时是五月份，不是流感季节，找不到流感病人。研究人员不想坐等流感季节的来临。他们找来117名健康志愿者，往他们的鼻腔里塞进一团浸泡了流感病毒的棉花，让他们感染上流感。

    第二阶段通过后，开始了最关键的第三阶段临床试验，要在上千名病人身上做试验，而且必须是实际生活中的流感病人。但是靠症状很难把流感和普通感冒区分开，误诊率高达70％。要确诊就必须检测病人身上是否有流感病毒，但是等检测结果出来，病人病情已自然缓解甚至痊愈了。不过，在爆发流感的社区，一个有感冒症状的病人患流感的可能性高达70％，可以用他们来做试验。

    罗氏公司联系了世界各地300多名医生参与试验，等待1997～1998年冬季流感的来临。达菲只在流感症状出现的36小时内使用最有效，但人们一般不会在得了流感后马上就去看医生，所以虽然有这么多医生帮忙，要找到合适的试验对象仍然不容易：1997年11月底找到第一位，一直到1998年4月15日才找到第1355位也是最后一位试验对象，少于预期的数量，也只能将就了。

    但是怎么知道达菲对这些病人确实有疗效呢？一个病人吃了达菲之后，病好了，并不能就证明达菲确实有效。流感（以及许许多多疾病）不吃药也会自然好转、痊愈，在接受了“吃药”的心理暗示后，即使吃的是无药效的假药（所谓安慰剂），也会好得更快。为了排除这种情况，要把病人分成两组进行比较，一组吃达菲，一组吃外观相同的安慰剂。怎么分组很有讲究。如果由研究人员来挑选病人，就可能有意无意地把病情较轻的病人挑选入新药组，使得新药组的疗效过于显著。因此病人将进入哪一组完全由随机产生的编号来决定，而不是人为地挑选，以保证两组的病人有相似的情况。

    为了排除心理暗示的影响，不能让病人知道他分在哪一组。而且，医生、研究人员也不能知道病人的分组情况（所谓双盲）。如果他们知道了，可能会对新药组病人更精心护理或施加暗示影响病人，在判定疗效时，会倾向于更正面评价新药组病人，更负面评价对照组病人，只收集对新药有利的数据而忽视不利的数据等等，从而出现主观偏差。分组情况由第三方掌握，最后才解密。

    1998年7月，来自世界各地的试验结果都收集到了，很快就统计出了结果：服用达菲的病人与服用安慰剂的病人相比，病程平均缩短1.3天。1999年3月，罗氏公司向美国食品药品管理局提交达菲上市申请，10月，被批准上市，流感季节刚好来临。

2009.6.7.

（《中国青年报》2009.6.10）

    一场新型流感，让很多人首次听说了一种叫“达菲”的治疗流感的药物。有些人可能觉得奇怪，市场上不是一直有感冒药卖吗，达菲有什么稀奇的？市场上随便买得到的感冒药，都是镇痛、退烧、通鼻塞等缓解感冒症状的药物，只是“治标”的，而达菲能够“治本”——抗击流感病毒。达菲不是第一种抗流感病毒的药物，却是用得最多的、最著名的抗流感病毒药物。

    有的人听说达菲的生产原料是八角茴香，便以为那是中药或是受中药的启发研发的。其实达菲的研发和中药或其他传统药物毫无关系，完全是在现代生物学和化学的指导下设计出来的。传统药物和许多现代药物都是在长期的医疗实践中碰运气偶然发现的。人类一直有个梦想，希望有一天能够针对疾病的病原，理性地设计出新的药物。这个梦想只有在对生命现象的研究达到分子层次之后才得以实现。达菲的研发，就是理性地设计新药的典范。

    要设计新药，首先要能够在细胞、分子水平上深入地了解疾病发生的机理，这需要做长期的、大量的生物医学基础研究。达菲的设计可以一直追溯到上个世纪40年代。当时纽约洛克菲勒研究所的科学家发现，流感病毒在低温条件下能让红细胞凝聚起来；但是加热到37摄氏度时，聚集的红细胞就分开了，病毒也脱离了红细胞。后来人们发现，让红细胞聚集起来的是流感病毒表面上的一种蛋白质，这种蛋白质就被叫做血凝素，它和细胞表面上一种叫唾液酸的糖分子结合，让病毒能够混进细胞里去。让病毒脱离细胞的是病毒表面上的另一种有酶的活性的蛋白质，它能水解唾液酸。唾液酸是神经氨酸的衍生物，所以这种酶就叫做神经氨酸酶。

    神经氨酸酶对流感病毒的繁殖至关重要。流感病毒入侵细胞，制造出许多新病毒后，新病毒还通过唾液酸和细胞连接在一起，要靠神经氨酸酶水解唾液酸，切断新病毒和旧细胞的联系，新病毒才能去入侵其他细胞。知道了这一点，就不难想到，如果能够发现一种药物抑制住神经氨酸酶的活性，病毒没法去感染新的细胞，也就抑制住了病毒的繁殖。

    要找到这种药物，还得知道神经氨酸酶长什么样。1983年，澳大利亚分子生物学家破解了神经氨酸酶分子的立体结构，发现它是由4个一模一样的部分组成的，形状就像一个“田”字，正中央是个窟窿，那就是和唾液酸结合、将它水解的地方。

    如果我们能找到一种化合物，把它塞进这个窟窿里头，细胞上的唾液酸被堵在了外面，神经氨酸酶的活性不就被抑制住了？你可能会想到，用唾液酸不就成了？让外来的唾液酸堵死了神经氨酸酶，细胞上的唾液酸就不会受病毒的骚扰了。没错，研究人员首先试的就是唾液酸，但是发现唾液酸不是一种很好的抑制剂，容易从窟窿掉出来。我们需要对唾液酸做一些改造，让它和神经氨酸酶结合得更牢固一些。

    怎么改造呢？还得再仔细研究研究神经氨酸酶的分子结构。它的窟窿有一个地方是带负电的，唾液酸和它相对应的位置上是一个羟基，于是澳大利亚研究人员尝试把这个羟基换成带正电的基团，异性相吸，能增强结合。最终发现换成胍基最有效，抑制效果是唾液酸的1000倍！1989年，研究人员合成了这种带胍基的唾液酸类似物，取名扎那米韦，经过临床试验证明它确实能有效治疗流感后，1999年被美国食品药品管理局批准上市，商品名叫“乐感清”。

    但是乐感清正由于带了胍基，使得它没法被肠道吸收，不能口服，只能是做成粉末喷剂，吸入到肺里起作用。这种方式不符合人们的用药习惯。人们还是希望能有一种类似的口服药物。1992年，美国研究人员找到了新的设计思路。他们发现唾液酸分子上有一个位置和神经氨酸酶的窟窿没有接触，窟窿具有疏水的性质，如果在唾液酸分子的这个位置添加一个疏水基团，不就和窟窿结合得更紧了吗？研究人员据此在计算机上设计出了600多种化合物，交给化学家合成，然后由生物学家进行测试。在1995年底发现其中代号GS4071的化合物能强烈地抑制神经氨酸酶的活性。

    但是GS4071和乐感清一样没法被肠道吸收。研究人员对它再做改造，把其中的羟基变成乙酯，解决了口服吸收的问题。这种新的化合物取名奥司他韦，被吸收进体内后，在肝脏被分解成了GS4071，然后发挥药效。经过临床试验后，1999年奥司他韦被美国食品药品管理局批准上市，商品名叫“达菲”。

    达菲最初是用金鸡纳树皮提取的奎尼酸做为原料合成的。这种原料过于短缺，无法大规模生产，所以后来改用莽草酸做为原料。莽草酸普遍存在于植物中，八角茴香中的含量最高，中国出产的八角茴香就成了生产原料。目前八角茴香产量的90％都被用来生产达菲。于是国内就出现了八角茴香炖肉可以预防流感的谣传。其实八角茴香中的莽草酸要经过十几步复杂的化学反应才变成奥司他韦这种自然界没有的新物质，整个过程历时6～8个月！

2009.6.1

（《中国青年报》2009.6.3.）

    阿司匹林算得上是最著名的化学药物，问世已有一百多年。阿司匹林一开始是以解热镇痛药闻名的，扑热息痛等副作用更小的解热镇痛药的出现抢去了它的市场，但上个世纪80年代以来，由于发现阿司匹林具有预防心血管疾病的作用，让它获得了新生，重新成为最常用的药物之一。现在每年全世界要消耗掉4万吨阿司匹林，相当于服下1200亿片阿司匹林药片。

   阿司匹林原是商标名称，它的化学名称是乙酰水杨酸，其实应该称为乙酰柳酸，其来源和柳树有关。早在公元前5世纪，古希腊医生希波克拉底已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，而其实水杨酸在几年前已由德国化学家从绣线菊提取出来了，只不过当时不知道它与水杨苷的关系。

    水杨酸的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，当时也误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，一举成名。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。

    按照拜尔公司的说法，阿司匹林是在1897年由它的一名年轻化学家费利克斯·霍夫曼首次合成的。据说，霍夫曼的父亲患有风湿性关节炎，经常服用水杨酸消炎止痛，但是水杨酸又让老霍夫曼胃痛。为了减轻父亲的痛苦，在父亲的激励下，霍夫曼决心寻找一种具有水杨酸的疗效而副作用较小的药物，为此翻阅化学文献，在一次实验中偶然地发现了乙酰水杨酸。这个富有人情味的传说最早出现在1934年由拜尔公司的一名退休化学家写的书中，此后成为权威说法出现在各种有关阿司匹林的文献中。

    乙酰水杨酸其实并非霍夫曼发现的。早在1853年法国化学家查尔斯·葛哈德可能就已制造出乙酰水杨酸，只不过他把它叫做另一个名字。1869年，约翰·克劳特合成了更纯的乙酰水杨酸。1897年，德国一家化学公司已在批量生产乙酰水杨酸。

    那么是不是霍夫曼为了给其父亲治病，发现了乙酰水杨酸的药用价值呢？一直有历史学家质疑拜尔公司的这个说法，但未受关注。2000年年底，英国斯特拉思克莱德大学瓦尔特·斯尼德在《英国医学杂志》发表文章重提此事，才引起了注意。他们认为当时担任拜尔公司制药组负责人的亚瑟·艾兴格林才是阿司匹林的主要发明人。

    主要的依据是艾兴格林在1949年为纪念阿司匹林面世50周年写的一篇文章。在文章中，艾兴格林声称他指导霍夫曼去合成乙酰水杨酸，当时霍夫曼甚至不知道合成它要干什么用。艾兴格林将几种水杨酸衍生物送到拜尔公司药理组进行初步试验，认为其中乙酰水杨酸的效果最佳。接下去应该是进行临床试验，但是药理组负责人海因里希·德里瑟错误地认为乙酰水杨酸对心脏有害，拒绝进行临床试验。于是艾兴格林在自己身上进行试验，觉得乙酰水杨酸无害，就偷偷地交给在柏林的同事费利克斯·古尔德曼，由后者召集医生秘密地进行临床试验。试验的结果非常好。古尔德曼向拜尔公司管理层报告试验结果，但德里瑟仍认为该产品没有价值。在拜尔公司研究负责人卡尔·兑斯伯格的干预下，才开始全面试验、评估乙酰水杨酸。之后，德里瑟改变了看法，在1899年发表一篇介绍这个新药的发现经过的文章，文章中既没有提艾兴格林，也没有提霍夫曼。德里瑟后来成了三人中唯一一个从阿司匹林销售中获利的。艾兴格林、霍夫曼和公司签的协议是他们将从他们发明的专利产品中获得专利费，但是乙酰水杨酸没有专利，因此他们得不到专利费。而德里瑟和公司的协议是任何由他引进的产品他都能分成。因此德里瑟从阿司匹林的销售中获得了大量分成，得以早早地退休过富人生活。

    艾兴格林早在1908年已离开拜尔公司自己创业，为什么等了这么久才说出事实真相？斯尼德认为这与他的犹太身份有关。在有关霍夫曼为了减轻父亲痛苦发明阿司匹林的传说开始出现时，纳粹已经掌权。艾兴格林由于其妻子是“雅利安人”，而得以暂时保有自由身，但也只能过着低调的生活。当时德国官方的说法是阿司匹林的发明者是霍夫曼和德里瑟，艾兴格林不敢表示异议。1944年，76岁的艾兴格林终于还是被纳粹投入集中营。在集中营中他写了一封信，开始写下他所知道的阿司匹林的发明经过。14个月后，他被苏联红军解放。1949年，在写下有关阿司匹林的回忆之后不久，艾兴格林就去世了。

    拜尔公司至今坚持认为霍夫曼是阿司匹林的发明人。他们说，根据公司的记录，艾兴格林和霍夫曼的地位一样，艾兴格林并非霍夫曼的上司。斯尼德推测在德里瑟于1897年4月1日加入拜尔公司后不久，德里瑟对艾兴格林提交的乙酰水杨酸样品做过初步测试。但是并无这方面的记录。德里瑟的实验记录开始于1898年5月。有关乙酰水杨酸实验的最早记录是霍夫曼在1897年8月10日写下的。在这个记录的最后，霍夫曼写下一句在语法上不太通的话，可以理解成将对该化合物进行试验，但斯尼德认为应理解成此前已对该化合物做过试验，也就是说，乙酰水杨酸此前已被合成出来并测试过了。但是并无记录能够证明此前霍夫曼或拜尔公司的其他人合成过乙酰水杨酸。

    不过有间接的证据能够佐证这一点。在1918年出版的纪念拜尔公司成立50周年的文集中，艾兴格林撰文说，在初步试验了乙酰水杨酸之后，德里瑟将其搁置了18个月。德里瑟也在同一文集中撰文，但没有反驳这个说法。拜尔公司在1997年公布的资料也表明霍夫曼生前曾几次向同事抱怨德里瑟搁置乙酰水杨酸。实验记录表明德里瑟开始重新试验乙酰水杨酸是在1898年9月27日，18个月前是1897年4月，比霍夫曼记录其合成乙酰水杨酸早了4个月。

    但是这毕竟只是间接的推测，并非直接的证据。德里瑟是不是与阿司匹林的发现毫无关系？霍夫曼是不是在艾兴格林的指导下不知目的何在地做实验的？现在只有艾兴格林的一面之词，争论还会继续下去。

2009.4.21.

（《经济观察报》2009.5.18）

    如果要评选中国高校中最奇特的研究机构，北京工业大学地震研究所大概应该算一个。这个据报道已累计获得学校100万元经费支持的研究所是专门预报地震的，自称多年来曾经多次准确地预报了发生在世界各地的地震，打破了“地震无法预报”的断言，处于世界先导地位云云。它虽然是国内高校中唯一一个这种研究机构，但也还算不上十分特别，因为国内多的是自称能准确预报地震的人（自称或被称为“国宝”），其中不乏在正规的高校、研究所工作的。这个研究所最奇特之处，在于其创建者独创通过观测虎皮鹦鹉的异常行为来预报地震。

    这个研究所在一个笼内养了一对虎皮鹦鹉，它们栖息的横杆上装着传感器和计数器，记录每日每时这对虎皮鹦鹉的跳动次数。据说，在某地即将发生地震的前夕，虎皮鹦鹉就会出现跳动异常，跳动的频率增多。它不仅能预报北京地区的地震，世界各地几千里外的地震也都能报，“比如这次汶川地震，它大概5月2日就开始跳了，4日跳的次数特别多。”虽然这个研究所还采用次声波、地应力等等许多种观测地震的手段，但是最关键的还是虎皮鹦鹉，它有一票否决权：“别的临震手段都具备，就小鸟没有跳，100%否定有地震。”这对虎皮鹦鹉是如此出名，据说连地震局的专家都要问“那个小鸟跳（得）怎么样？”

    当然，会有很多种原因让小鸟跳，例如由于气候变化、受到惊吓、发情、生病等等，那么如何分辨它的跳是地震引起的，还是其他原因引起的呢？事实上是没法分辨。例如，“国宝”声称在1999年9月21日台湾发生7.6级地震的前一天，虎皮鹦鹉跳动频率出现异常，达到大约每天1200次。但是从其论文的插图看，从8月中旬起大部分时间内该鹦鹉的跳动频率都在大约每天1200次甚至更多了，凭什么断言9月20日的那次就是因为台湾的地震呢？“国宝”也许会说这是“结合其他地震观测方法的异常情况进行综合分析”做出的“正确判断”，但问题是此时鹦鹉的跳动情况和其他时间相比根本就算不上“异常”，又怎么能做为判断依据？显然这只是在地震发生后再回头去找“预兆”，那就不叫预报，而是“后报”。

    这种地震预测术据说是有中国特色的“东方科学”，但是中国本土产的鸟却不行，只有原产大洋洲的虎皮鹦鹉才能为中国的地震预报事业做贡献。你也许以为那是一对万里挑一、有特异功能的虎皮鹦鹉。其实不是，“这些虎皮鹦鹉随便在市场上就可以买到。三五年病死后再换新鸟。”既然如此，为什么不多养几对虎皮鹦鹉集体观察？这样至少可以把个别发疯鹦鹉的乱跳排除掉。有100万元的经费，多养几只鸟应该是不成问题的。但是，如果多养几对，有的跳有的不跳，该信哪一只呢？还不如把宝押在某一对身上。这其实和卜卦的人对每件事只敢卜一次，不敢多卜一次怕出现矛盾的结果，是一样的道理。

    既然是再普通不过的虎皮鹦鹉，那么一有地震，全世界的虎皮鹦鹉都应该跟着一起跳才对，这真是一件非常壮观的事。“国宝”至迟在2000年就已发表论文报告对虎皮鹦鹉预报地震能力的研究结果，实验材料、设备都简单易得，却没有其他笃信地震预测术的人如法炮制也去养一对虎皮鹦鹉来预报地震，包括据说相信虎皮鹦鹉有特异功能的地震局专家也不自己养鹦鹉进行核对，却宁愿去询问别人，这真是一件奇怪的事。难道他们担心虎皮鹦鹉离开了北京工业大学那块风水宝地就失灵了？

    虎皮鹦鹉号称对发生在世界各地的地震都能预报。根据“国宝”的论文列举的历年预报结果，发生在世界各地（例如日本）5.5级以上的地震都在虎皮鹦鹉的预报范围内。查美国地质调查局的统计资料，全世界范围内每年平均发生1300多次5～5.9级地震，134次6～6.9级地震，17次7～7.9级地震，1次8级以上地震。那么，每年发生的5.5级以上地震至少也应该有几百次，可以说每天都在发生，虎皮鹦鹉应该每天都跳个不停才对，为什么“国宝”认为虎皮鹦鹉只对其中的几次地震敏感呢？例如，2008年的地震一般人只记得了汶川大地震，而实际上在那一年世界范围内共发生了167次6～6.9级地震，12次7级以上地震。“国宝”凭什么说虎皮鹦鹉在5月2日～4日的异常跳动预报的是汶川大地震，而不是发生在其他地方的大地震？难道虎皮鹦鹉有一颗慈悲之心，只预报发生在人口密集的地区的大地震？

    “国宝”也许会认为我这是“西方科学”思维，但是我这里的质疑并没有用到任何具体的科学道理（例如质疑虎皮鹦鹉如何能感知千里之外的地震），而只是根据基本的逻辑和事实。如果所谓的“东方科学”就是可以不顾基本逻辑和事实的，那么我们只好说那是“东方迷信”。鲁迅曾经形容打着堂皇的旗号吓唬人是“拉大旗作虎皮”，虎皮鹦鹉本来已有一身羽毛做的虎皮，不过这对神奇的虎皮鹦鹉上还有一层虎皮，乃是“国宝”们披上去的“东方科学”，而且也的确能唬住不少人，不然也要不来百万经费。

2009.5.18.

（《中国青年报》2009.5.20）

    猜猜看，人类历史上死人最多的一次急性传染病是什么？天花，鼠疫？都不是，是人人得过的流行性感冒。在1918～1919年间，一场流感席卷全球，估计当时全世界三分之一的人口（约5亿人）被感染，死亡人数保守的估计至少2千万人，有人估计高达一亿人，实际的死亡人数可能在5千万人左右。

    当然，流感每年都会出现流行，虽然不像1918～1919年那一次那么惨烈，但据世界卫生组织估计，全世界每年有5～15％的人被感染，300～500万人病情严重，25～50万人死亡。每隔一段时间还会爆发传染性和毒性都特别强的流感大流行，在上个世纪除了1918～1919年的那次，还出现过两次：1957～58年间的流感使约100万人丧生，1968～69年间的流感大流行导致约75万人死亡。难怪流感成了除艾滋病之外被研究得最多的传染病：在国际生物医学论文数据库中，与流感有关的论文有近50000篇之多，而与普通感冒有关的论文不到4000篇。

    历史上，流感大流行每隔10～50年就出现一次。现在距离上一次流感大流行已经有40年，许多专家担心一次新的流感大流行迫在眉睫。上个世纪的3次流感大流行都被发现是由禽流感病毒演变而来的新型流感病毒引起的，所以禽流感在近年来引起了很大的关注。但是禽流感病毒直接变成能在人群中传播的人流感病毒的可能性不大，通常认为如果有猪做中介就会容易得多——现在你明白了为何这次出现了能在人群传播的猪流感让全世界都如临大敌了吧。

    许多人第一次听说猪还会有流感，因此对猪肉产生了恐惧，有的国家还以防止猪流感为由开始大规模杀猪或禁止进口猪肉。目前并没有在猪当中发现有这种病毒，有人——特别是养猪业的人士——为猪鸣不平，认为猪被冤枉了。为了不想让猪担当恶名，世界卫生组织在叫了一阵猪流感之后，正名为A型H1N1流感，国内把它汉化为甲型H1N1流感，媒体有时则干脆简称为甲型流感。这种简称极为不当。流感病毒分为甲、乙、丙（或A、B、C）三型，其中最常见的就是甲型，每年流行的季节性流感大多是甲型流感。因此把这次特别的流感简单地称为甲型流感并不能将它与一般的流感区分开。

    在流感病毒的表面存在两种蛋白质。一种能让血液中的红细胞凝聚在一起，所以叫做血凝素（简称HA或H）。另一种蛋白质能把神经氨酸（一种糖类分子）分解掉，所以叫神经氨酸酶（简称NA或N）。这两种蛋白质因为暴露在流感病毒的外面，流感病毒进入人体后，它们就成了人体免疫系统的靶子。如果这两种蛋白质出现了变异，免疫系统识别不了它们，流感病毒就能躲过去。因此病毒学家就根据这两种蛋白质的变异情况来给流感病毒做进一步的分类，编上不同的号码。这次的流感是甲型H1N1亚型，那两个数字就分别表示其血凝素和神经氨酸酶的类型。这个亚型的流感病毒并不是新发现的，导致1918～1919年流感大流行的病毒也是甲型H1N1亚型。它实际上是最常见的流感病毒亚型，2006年季节性流感大约有一半是它引起的。把这次的流感称为甲型H1N1流感，同样不能表明其特殊性。

    因此一些病毒学家并不体谅世界卫生组织和各国政府试图保护养猪业的苦心，仍然坚持把这次流感称为猪流感。虽然目前并没有发现它曾经在猪群中传播，也没有直接证据表明它是从猪传给人的，但是间接的证据表明它只能是来自猪。流感病毒总共有8个基因片段。这次的流感病毒有6个基因片段是猪流感病毒的，剩下的2个片段原来分别属于人流感病毒和禽流感病毒，但是早在1998年就已经被结合到猪流感病毒里面去了。

    人流感病毒和禽流感病毒的基因片段为什么会跑到猪流感病毒里面去了呢？流感病毒通过和细胞表面上的受体结合才能感染细胞。人细胞和鸟类细胞上的受体并不相同，人流感病毒和禽流感病毒分别只和相对应的受体结合，因此人流感病毒通常不能感染鸟类，禽流感病毒通常也不能感染人。但是在猪的细胞表面上同时存在这两类受体，除了猪流感病毒，人流感病毒和禽流感病毒也都能感染猪。这样，如果一头猪同时被这三种病毒感染上，它们就可能在猪的细胞内进行“杂交”，组合出一种同时含有猪、人和禽流感病毒的基因片段的全新的流感病毒，进而再传染给人或鸟。

    要有这样的“杂交”，猪必须有机会同时和禽、人有亲密的接触。在亚洲南方农村，猪、鸡、鸭、鹅常常养在一起，而且和主人朝夕相处，正为流感病毒的杂交提供了大好机会。所以亚洲南方通常被认为是新的流感病毒的发源地。近日有人在报上撰文把现代养猪场当成病毒培养基地，把新型流感病毒的出现归咎于现代化的养殖环境，是猪在顽强地向人类表达解散回家的愿望（《猪的隐喻》，《北京青年报》2009年5月10日）。这纯粹是文人想当然的抒情。人与家禽家畜“和谐共处”的传统养殖方式，才是培养新型病毒的温床。

2009.5.10

（《中国青年报》2009.5.13）

    “五四”前辈们提出要欢迎“德先生”和“赛先生”，那意思就是说中国本来是没有这两位先生的，所以要从外国请进来。这么说让一些国人觉得很没面子。说中国以前没有德先生，没啥可争的，谁让咱自古以来就是皇帝在当家作主呢？于是有些觉得没面子的人干脆就说德先生也不是什么好东西，咱们不要它也可以过得好好的。不过如果也要说赛先生不好，就没有市场了，我们现在从小就要学它，每天的生活也都离不开它了。有些人就说了，这个好东西我们其实是古已有之，中国古代有过什么科学发现，提出什么科学理论，还有一批中国古代科学家让我们敬仰……

    这些人说的古代科学，和我们今天学习、研究的科学并不是一回事。我们现在说的科学，是指用一种特别的研究方法形成的知识体系。这种方法特别在哪里呢？那就是“观察－假说－验证”的方法：根据观察的结果，提出可以进行验证的假说，然后用新的观察或实验加以证明，证明不了就要放弃或改进这个假说。用这一套标准来衡量，中国古代是没有科学的，在西方文艺复兴之前，也没有哪个国家有科学。

    比如说，一提起中国古代科技，大家马上就会想起四大发明，但是那只是技术应用，并不是一个知识体系。还有人会想到中国古代数学研究的一些辉煌成就，但是数学是科学的工具，本身并不是科学。还有人会想到中医，但是中医的理论是气、阴阳、五行等等非常模糊、抽象的哲学概念，并非客观具体的事物或现象；中医的医疗实践是主观臆测和经验积累结合在一起的，强调的是不可重复性和不可测量性，而科学方法特别强调客观性、可重复性和可测量性。

    有一个叫李约瑟的英国剑桥大学教授，原先是研究生物化学的，在上个世纪30年代有三名中国留学生到他的实验室学习。李约瑟迷上了其中一名女学生，又因此迷上了中国古代文化，开始学习中文，后来就转而研究中国古代科技史，出版多卷本巨著《中国的科学与文明》（中文通常译作《中国科学技术史》），到他去世时也还没有出完。

    李约瑟在研究过程中提出了一个问题：中国古代对人类科技发展做出了很多重要贡献，但是为什么科学和工业革命没有在近代的中国发生？这个问题通常被简化成“为何中国没有产生科学”。其实这个问题并不是李约瑟首先提出来的，在他之前中国和外国都有人提出过，只不过李约瑟的影响比较大，所以就把它叫做“李约瑟问题”。

    李约瑟提出了问题，他自己也想给出个答案。他把原因归结到中国的“官僚体制”。全中国有文化的聪明人都被选拔、集中起来当官了，这样才能对全国做井井有条的管理。好处是具有实用价值的技术研发一开始会比较受重视，有利于早期的科技进步。坏处是不利于新观念的传播，不鼓励技术竞争，还瞧不起商业经济，最终又阻碍了科技的进步。

    为什么中国会出现这种体制呢？李约瑟认为这和中国的地理环境有关，比如黄河经常泛滥，必须集中全国资源一起来治理水患，就形成了这样一个中央集权的官僚体制。所以说来说去，要怪中国人生错了地方。按李约瑟的说法，如果中国的地理环境和欧洲一样，像哈维、伽利略、牛顿这样的科学伟人就会诞生在中国，中文就会变成科技语言。

    当然也有很多人不同意李约瑟的看法，提出各种各样的理论想要取而代之。一直到最近几年，这在国内学术界也还是个热点问题。就像人文学界的很多问题，见仁见智，是不可能达成共识的。早在1953年，有人拿这个问题去问爱因斯坦，爱因斯坦给回了一封短信。国内翻译出版《爱因斯坦文集》时，因为先入为主地认为中国古代有科学，所以把这封信的意思给搞反了。后来有人想去纠正它，也没纠正对。其实这封信是用很浅显的英文写的，翻译过来就是：

    “西方科学的发展是以两个伟大的成就为基础的：希腊哲学家（在欧几里得几何学中）发明了形式逻辑体系，以及（在文艺复兴时期）发现通过系统的实验有可能找出因果关系。在我看来，人们不必对中国圣贤没能做出这些进步感到惊讶。这些发现竟然被做出来了才是令人惊讶的。”

    爱因斯坦不仅不认为中国古代有科学，而且还不认为这有什么值得大惊小怪的。在他看来，科学的起源是个很不平常的事件，因此不必对古代中国没有出现科学而惊讶，值得惊讶的是西方居然会发展出科学。按照爱因斯坦的意思，探讨科学为何没有在古代中国产生，跟探讨科学为何没有在世界上的其他国家产生一样没有意义，值得探讨的是为何科学竟然会在欧洲产生。

    科学的源头是古希腊的自然哲学，那是人类文明的奇迹，的确值得惊讶。今天各个科学学科的起源大都可以一直追溯到古希腊。古希腊哲学家有时能对自然现象做出相当准确的解释，这有很大的碰运气的成分。更为重要的是他们的思考方式和一些被我们现在视为理所当然的基本假定。比如，古希腊第一个哲学家泰勒斯首先提出，对自然现象要完全用自然因素来解释，跟神灵没有关系。这种思想叫自然主义。古希腊另一位伟大哲学家德谟克利特提出，事物的任何变化都是原子的结合和分离引起的，试图根据少数几个基本观念来解释整个世界。这种思想叫还原主义。亚里斯多德创建了形式逻辑体系。自然主义、还原主义、逻辑体系，正是科学思想的基本成分，是科学研究的出发点和基本方法。

    古希腊哲学家让我们知道，要用自然因素的相互作用来解释自然现象，而且这样的解释要符合逻辑。但是，对某一种自然现象往往可以提出好几种不同的解释，而且都符合逻辑，能够自圆其说，我们怎么知道哪一种解释、哪一套体系是正确的呢？大家只是在理论上互相争来争去，谁也说服不了谁。一直到文艺复兴时期，伽利略等人才发明了一个解决争端的办法，通过做实验来验证假说。一旦实证方法确立起来，自然哲学就变成科学了。

    西方世界并不是天然就适合产生科学的。在古希腊之后，科学萌芽被扼杀了，西方有一千多年的时间是黑暗的中世纪，古希腊自然哲学家的著作和思想反而是在阿拉伯世界被继承了下来，到文艺复兴时期才被西方学者重新发现。科学虽然是在西方诞生的，但是是属于全人类的。科学是没有国界、没有文化属性的，是每个国家、每个民族都能掌握，都能做出贡献的。赛先生来自西方，但是并不姓西，我们也可以学习它，发展它，没有必要为此感到自卑。

2009.3.5.

（《中学生天地》A版2009年第5期）

问：如何减少室外空气污染？

答：燃烧煤和石油等化石燃料是室外空气污染的主要因素。为此，要从根本上减少室外空气污染，应该减少煤和石油的使用，更多地使用低污染的天然气，更多地利用太阳能、风能、水能等可再生能源。

在使用化石燃料时，可以采取一些减少污染的措施。针对固定源（例如火力发电厂）的污染，可以采取燃烧含硫量低的煤、从煤中去除硫、使用污染少的燃料等预防办法减少二氧化硫的排放，通过使用高烟囱将空气污染物排放到逆温层以上便于其分散，并使用设备清除废气中的颗粒污染物。2000年美国一项研究发现，如果减少电厂污染物的排放量，每年可以使18700人免于过早死亡。针对机动车辆的污染物排放，可以采取鼓励骑自行车或步行，集中运输，使用低污染的引擎、低污染的燃料，提高能源利用率，禁止老化和污染严重的车辆上路，对污染地区的车辆进行控制，要求车辆安装排放控制装置，定期对车辆排放装置进行检测等方法。

要减少室外空气污染，重点应该放在预防，首先应该做到减少空气污染物的产生，其次才是采取办法对已产生的空气污染物进行处理。

（编写：方舟子）

问：空气污染会对人体造成什么危害？

答：人类呼吸系统有一些生理机制能够帮助人体抵御空气污染物，例如鼻毛能够过滤体积较大的颗粒，上呼吸道的粘液能够粘住体积较小的颗粒和分解某些污染物，流鼻涕和咳嗽能排出一些污染物。但是一旦空气污染物的浓度和持续时间达到一定程度，人体自然屏障就会超过负荷乃至崩溃，从而患上肺癌、哮喘、慢性支气管炎、肺气肿等呼吸系统疾病，并且污染物进入人体后能随着血液抵达全身各个部位，对免疫系统、神经系统、生殖系统造成损害和带来其他健康问题。老年人、婴儿、孕妇、心脏病患者和呼吸道疾病患者尤其容易受到空气污染的影响。

空气污染物主要是通过呼吸进入人体的。但是有些空气污染物能在土壤和水中沉淀下来，如果皮肤接触、或吃了（例如儿童）受污染的土壤、饮用受污染的水，也会危害人体健康。土壤和水中的污染物能被植物和动物吸收，通过食物链最终进入人体。

澳大利亚在1999年的一项研究表明，全世界每年至少有300万人由于空气污染而过早死亡（主要在亚洲），其中280万人死于室内空气污染（发展中国家农村占67％，城市占23％；发达国家城市占9％，农村占1％），20万人死于室外空气污染（发展中国家城市占93％，发达国家城市占7％）。

（编写：方舟子）

问：空气污染对财物能造成什么危害？

答：空气污染物不仅会危害健康，也会对财物造成损害，带来严重经济损失。例如，废气中的二氧化氮会生成硝酸，二氧化硫会生成硫酸，硝酸和硫酸都是酸性沉积物的主要成分，会腐蚀金属，使金属失去光泽、丧失强度，会侵蚀建筑、雕像、纪念碑的石块，损害建筑物。石灰石和大理石在弱酸条件下也容易分解，尤其容易受到酸性沉积物的侵蚀。美国环境保护协会估计，酸性沉积物给建筑带来的损失每年高达50亿美元。

二氧化硫还会损坏油漆、墙纸、纺织品和皮革，二氧化氮也能使纺织品退色。悬浮颗粒能腐蚀金属、陶瓷、玻璃和土壤，并使建筑物、纺织品和油漆退色。臭氧能使橡胶产生裂缝、丧失强度，也能损害油漆和纺织品。

（编写：方舟子）

问：大气微粒对健康有何危害？

答：大气微粒是存在于大气中极小的，肉眼看不见的微小颗粒。它们作为大气污染的一部分以及对人类健康的危害是在近些年来才开始引起人们的重视的。它们的成分与我们比较熟悉的烟或烟雾相似，包括尘埃、海盐、各种有害的氧化物如氧化氮、二氧化硫等，以及烟雾在阳光下化学反应产生的挥发性有机化合物和硝酸盐。由于微粒很小，它们的尺寸往往比成分更为重要。通常的微粒直径在一到十微米左右（一微米是千分之一毫米），极小的甚至有0.1微米，或者100纳米的量级。

大部分大气微粒是自然产生的。火山爆发在喷放大量可见的尘埃的同时，也把无数的微粒释放进大气层。森林大火、沙漠风暴等等自然灾害都会加重大气中的微粒成分。海浪对礁石和海岸的扑击也会产生大量的海盐微粒。人类活动中造成微粒污染的过程和其他烟和烟雾污染一样，包括燃烧煤炭、汽油等化石燃料，建筑工地上飞扬的层土也会有相当不部分成为大气中的微粒。

这些小微粒可以长久的飘浮在空气里，重力不足于使它们很快地降落地面。它们可以飘浮长达好几个星期，直到下雨时把它们“洗”干净。

十微米以下的微粒可以很容易地突破人的鼻子和喉咙里面的过滤机制而进入人类的呼吸和心血管系统，造成哮喘、肺癌和心血管疾病的发生。有研究表明，100纳米尺寸的微粒甚至可以渗透细胞壁，因此可以侵蚀身体的其他器官，包括人脑。

对于这样的污染危害，现在除了减少污染的措施以外并没有有效的防护方式。微粒污染人的肉眼无法察觉，但可以通过仪器监测并作为城市空气质量的指数之一公布。患有哮喘、支气管炎等的病人在空气质量差的日子里应该尽量避免外出，选择在空气比较好的室内环境下生活和工作。

（编写：程鹗）

问：烟雾有什么危害？

答：造成环境污染的“烟雾”既不是烟也不是雾，而是既像烟又像雾的一种混合体。在英文里，因为没有现成的名字，便把烟（Smoke）和雾（Fog）结合起来生造了一个新词Smog来称呼它，相当于中文的“烟雾”。烟雾看起来灰蒙蒙的像雾，但却不像真正的雾那样由无害的小水滴组成。烟雾的主要成分和烟一样，是燃烧不充分的碳粒和二氧化硫等微粒组成。但烟雾又不像烟那样集中而容易随风而逝。这些极小的微粒像雾一样大面积地笼罩在城市上空，经久不散。

烟雾有两个主要来源。一个是城市发电、烹调和取暖时燃烧的大量煤炭，这是一个世纪以前著名的“伦敦雾”的主要起源，也是中国北方诸城市烟雾污染的主要原因。另一个来源比较更近代一些，是随着汽车的普及和城市交通堵塞使得大量的汽车尾气集中排放的结果。

烟雾自身包含的污染物在阳光照射下还会发生化学反应而产生一系列更为危险的污染物如氧化氮、臭氧、一些挥发性有机化合物、硝酸盐等等所谓的大气微粒。当阳光从侧面照射时，烟雾污染呈现出一片桔黄色，远远看去还像云彩一样。

烟雾中含有的污染气体对人的健康有很大的危害。对一些老人、小孩和患有哮喘、支气管炎、肺气肿等心肺系统疾病的人更可能有致命的危险。在污染地区长期生活的人可能会发生呼吸道堵塞、肺容量减小、呼吸短促和咳嗽等类疾病。

随着工业化的发展和私人汽车的普及，世界上各大中城市都几乎难逃烟雾污染的厄运。一些大都市如纽约、洛杉矶、北京、香港等地方尤为严重。治理烟雾的根本方法是减少污染源，例如北京奥运会期间严格限制工厂排放和汽车通行，就在一定时期大大减缓了该城市的烟雾污染。对于城市居民来说，烟雾污染严重时期应该避免出门，选择在空气比较好的室内环境下生活和工作。

（编写：程鹗）

问：酸雨有什么危害？

答：酸雨指的是在自然降雨的雨水中含有各种酸类化合物。水循环是地球上最重要的生态系统之一。地面和海洋的水经过太阳能的蒸发进入大气层，然后在合适的条件下成为雨雪降回地面。这一蒸馏过程可以净化水中各种杂质，使得雨水是相当纯净的水源。

然而，如果在大气层中存在相当的污染物，那么，即使是经过蒸馏的水也会降落过程中将这些污染物带下来。在这个过程中起作用的污染物主要是地面上工厂和汽车排放的二氧化硫和氧化氮气体，它们与水结合形成硫酸和硝酸。大规模的酸雨会对地面上的生物起很大的破坏作用。地面水因此被污染而不能饮用，河里和池塘里的鱼会失去繁殖能力或死亡。酸雨也会是土壤呈酸性，不利于庄稼生长，并有可能导致成片的森林死去。

酸雨还有很强的腐蚀作用，破坏地面上的建筑和汽车表面的油漆保护层。迄今为止还没有发现酸雨本身对人的身体健康有什么直接的损害。但酸雨可能给大气层带来更多的微粒污染，从而间接地影响人身健康。

（编写：程鹗）

问：每到秋天，学校里的梧桐树就会产生满地的落叶。我看到有人把落叶扫成一堆然后点火烧掉，这会污染环境吗？落叶究竟应该怎么处理？

答：落叶不应该烧掉。如果说植树是为了改善环境，烧掉落叶简直就是反其道而行之。一方面，焚烧落叶会产生大量的烟尘，这增加了大气中的主要污染物——可吸入颗粒物（直径小于10微米的颗粒）的含量。而且燃烧产生的二氧化碳是一种温室气体。当燃烧不完全的时候，还可能放出其他有害气体。燃烧落叶之后的灰烬通常得不到及时清理，这些灰烬也会对环境造成污染。

此外，树木叶子生长含有大量的有机物。当叶子枯萎脱落之后，如果不加干预，这部分有机物最终会重新回到地面。而集中焚烧落叶相当于永久性地让树木所在的土壤失去了这一部分肥料。因此，如果树木生长在土地或草地上，可以让落叶留在原地。在没有这种条件的地点（例如人行道上的树木），可以把落叶收集起来集中掩埋，或者用于生产沼气。

（编写：柯南）

问：节日放焰火会不会导致严重的污染？

答：作为节日庆典的高潮，放焰火是一个历史悠久而且在全世界都流行的一个压轴节目。然而，在人们对环境和污染日益敏感的今天，有人也会质疑放焰火是否会导致严重的环境污染。

放焰火的确有直接的污染因素。焰火靠的是火药的燃烧和爆炸，这个过程和其他的燃烧煤炭一样会释放作为温室气体的二氧化碳，以及二氧化硫等污染气体。为了显像五彩缤纷的颜色，焰火中会掺杂进各种重金属元素。例如，掺了金属钡的火药燃烧时就会呈绿色。这些重金属元素在燃烧后飘浮在空气中，或降落地面和水里，对人和鱼类是一个潜在的威胁。

焰火的污染还表现在噪音上。伴随焰火图像的往往还有震耳的爆炸声和激昂的音乐，在激动人心的同时也是一种噪音污染。作为宠物的狗经常会因为这样的噪音而表现恐慌。

但是，焰火毕竟不是一项日常活动，一年没有几次，一次也就几十分钟而已。相对于长期性的污染行为，焰火可能造成的污染不算太严重。作为节日的欢庆，它为人们带来的快乐还是远胜于其污染危害。

（编写：程鹗）