科学松鼠会 http://songshuhui.net 剥开科学的坚果,让科学流行起来 Tue, 22 May 2018 05:54:47 +0000 zh-CN hourly 1 https://wordpress.org/?v=4.3.16 http://songshuhui.net/wp-content/uploads/cropped-songshuhui-32x32.jpg 科学松鼠会 http://songshuhui.net 32 32 漫画 | 精子是怎么游到卵子身边的?它背后的数学原理是什么? http://songshuhui.net/archives/100919 http://songshuhui.net/archives/100919#comments Tue, 22 May 2018 05:54:47 +0000 http://songshuhui.net/?p=100919 标题头

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试想,你和几亿个人被同时囚禁在了一个直径1千多米的铁罐子中,里面没有空气,没有光,只有水。在罐子的某个角落,只有一个小口子能通向外面。谁先找到那个小口子,谁就能逃出去。一旦有人成功逃生,出口就会被人封起来,剩下的人永远也不可能出去。更可怕的是,铁罐的形状一点儿也不规则,而且,每个人只能携带一个氧气瓶。

数学奖短图 (1)

这个可怕的场景并不是来自科幻电影,而是我们每个人曾经“经历过”的一场竞赛。那个铁罐比喻的是母亲的子宫,我们每个人都曾经“是”数亿个精子选手中的一员,在母亲的子宫里努力寻找通向卵子的出口。精子找到卵子的那一刻,便是我们的生命开始的那一刻。

数学奖短图 (2)

人类的子宫长得有点儿像一颗倒置的梨,大约5厘米宽,7.5厘米长。在子宫的两侧各有两个大约0.3毫米宽的开口,连接着一对输卵管,母亲的卵子会随机地出现在其中一条输卵管的某个地方。要想从父亲的几亿个精子中脱颖而出,逃出生天,你就得摸着黑迅速进入输卵管,找到那颗卵子。

数学奖短图 (3)

虽然有许多科学家在内窥镜中观察过精子的运动,但人们都还不清楚,精子在茫茫子宫中到底是如何找到卵子的,因为内窥镜能探测的范围只有区区几微米。为了搞清楚这个问题,巴黎高等师范博士后杨靖和他的合作者从理论上开展研究,建立了一个精子在子宫中运动的二维数学模型。

数学奖短图 (4)

杨靖假设,精子的运动轨迹有点儿像台球桌上的台球。如果没有撞到边界,精子就会以大约每秒75微米的速度沿着一条直线游动。如果撞到边界,精子就会随机地以一个角度反弹出来,然后继续沿着一条直线游动。

数学奖短图 (5)

经过大量公式推导和数值模拟,杨靖发现,在人类母亲子宫的二维模型中,精子进入有卵子的那条输卵管的平均时间大约是17个小时,这跟先前的实验数据基本一致。并且,他们发现,子宫的形状会严重影响精子逃生的平均时间。在狭长的子宫或者扁平的子宫中,精子逃生的平均时间比较短。在圆形的子宫中,精子逃生的平均时间可能会延长好几倍。

数学奖短图 (6)

杨靖指出,精子寻找卵子的过程在动物的繁衍中扮演着重要的进化意义。有数据显示,西方男子的精子浓度一直在下降。在过去的40年中这个数据发生了腰斩。有证据显示,精子浓度下降到25%时,就可能导致不孕不育症。因此,研究精子寻找卵子的数学理论有着重要的现实意义。

数学奖短图 (7)

为了嘉奖他们对人类精准投胎的量化努力,我们特别授予他们2018·菠萝科学奖数学奖

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参考文献:

J. Yang, I. Kupka, Z. Schuss, D. Holcman, Search for a small egg by spermatozoa in restricted geometries, Journal of Mathematical Biology, Volume 73, Issue 2, pp 423–446 (2016).

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关于灭霸一个响指灭掉半个宇宙人口可实现性的四点质疑 http://songshuhui.net/archives/101130 http://songshuhui.net/archives/101130#comments Mon, 21 May 2018 22:54:41 +0000 http://songshuhui.net/?p=101130

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《复仇者联盟3:无限战争》国内上映后,灭霸(Thanos)马上被众多影迷称为“漫威电影宇宙里最成功的反派”。当然这并不只是因为灭霸拥有超凡的实力,而是因为他拥有一个看起来跟以前完全不一样的“伟大”目的——为了宇宙的平衡而奋斗。

图片来源:漫威《复仇者联盟:无限战争》剧照

图片来源:漫威《复仇者联盟:无限战争》剧照

当然,灭霸老师的路线可能让一些发展中星球不太能接受:他眼中宇宙的不平衡,是生太多死太少人口过剩资源不足;他认为自己别无选择,唯一的解决办法就是把六颗无限宝石集齐在手套上,一打响指,随机杀掉宇宙中一半的智慧生命。

这科学吗?

这真的是唯一的办法吗?

打完响指之后宇宙就太平了吗?

为了理解灭霸的思路,让我们先换个场景,想象一下广袤的大草原上只有一种动物:兔子。

起初只有俩兔子,剩下都是草。兔子食物充足,所以生育率很高、死亡率很低。不过,一共只有两只兔子,快也快不到哪儿去。

但是小兔子会长大然后接着生。幸运的是现实兔子不是每个月都生,而且会死,所以没有斐波那契数列那么快,但还是很快,而且越来越快,近乎指数增长。

这个加速增长当然不可能永远持续。随着兔子增加、草减少,兔子的死亡率逐渐上升,出生率逐渐下降。当我们的兔子繁殖之旅进行到大概一半时,虽然兔口还在继续增加,净增长的速度却开始下降。这一刻是增长最快的时候。

图片来源:murraystate.edu

图片来源:murraystate.edu

兔子越来越多,资源越来越稀缺,意味着死亡率持续增加而出生率下降,早晚会有一天二者相等。这时,兔子数量饱和,不再增加,所有的兔子都过着饿肚子且早死的不幸生活。这个数量被称为环境承载量K。

灭霸不愿意看到这种不幸的生存状态。他认为唯一出路是杀一半,令兔口回归到K/2。

好消息是,这样做确实能让兔均资源加倍,重回往昔幸福时光。

坏消息是,资源加倍必然会让兔子的出生率重新增加、死亡率重新降低。实际上,在这个模型里,K/2正好就是兔子增长最快的那个位置。不用太久之后,兔子数量就会重归K。这样灭霸就不得不再打一次响指了……

所以,虽然灭霸迄今为止是唯一一个实现了“打完这仗就回老家种田”诺言的人,但果然还是不能彻底与世无争啊。

要多久打一次响指?

真正的大草原上当然不可能只有兔子。让我们往草原上再放几头长颈鹿。

长颈鹿也会生小鹿,也会和兔子一样经历这个人口曲线,最终抵达它的环境上限K'。但有一个问题:长颈鹿生得慢。兔子一年可以生几十只小兔子,长颈鹿一年半才能生一只小鹿。小兔子只要6个月就能性成熟,长颈鹿要4年才可以。

所以,当灭霸打完响指之后1年,兔子可能已经重回K了,而长颈鹿连一胎都没生出来。如果此刻灭霸再打一次响指,那兔子回到K/2,长颈鹿变成K/4;再过一年,长颈鹿变K/8;再过一年,K/16……和一尺之杖不同,长颈鹿可是离散的,而且至少要两只才能生后代,这样下去连两代鹿都熬不过就要灭绝啦!

当然,灭霸的手套都能操纵时空了,想必给长颈鹿特别优待一下也能做到,比如兔子每年减半一次,长颈鹿每20年减半一次。但这就意味着他要分别追踪宇宙间每一个面临这一危机的物种。多元宇宙何其广大,光智慧生命就万万千千,每天24小时响指都不一定来得及,这个田是彻底种不成了……心疼。

应该给谁打响指?

倒是有另一个出路,那就是委屈一下,放弃掉杀一半这个标志性的作案手法,改成根据不同物种微调。

然而既然我们都要分别考虑每个物种了,难道不应该讨论一下物种内部的不同社会群体吗?毕竟宇宙间还有很多社会并不在K线上挣扎的。有些可能刚殖民了一块新大陆,有些可能刚经历了战争或者瘟疫或者自然灾难,有些可能新抵达工业革命或绿色革命,有些可能已经在进行自发自愿的人口控制,有些甚至可能因为虚拟世界太好而遭遇了生育危机。统统按固定比例杀死,很明显都是很笨的做法。

这个事情越是仔细思考,越是可怕:高速公路上一半的开车司机一下子都死了,剩下的人难道就能活命?飞机正副驾驶都死掉的概率是25%,然后飞机会怎样?重型机械的操纵者?化工厂的工程师?核电站的维护人员?火灾现场的救火队员?癌症研究的科学家?

甚至都不用考虑这些特殊的岗位。突然死掉了一半的人,剩下的人怎么可能正常生活和工作?这个社会怎么可能正常运行而不崩溃?你杀了卡魔拉母星的一半人,卡魔拉对此是什么感受你难道心里没数吗?而一个崩溃的社会,唯一结局是生产力和技术水平退化,效率更低、可用资源也更少,很可能比之前还更加糟糕。

归根结底,人不是兔子(友情提醒一下锤哥:浣熊也不是兔子)。人活在社会中,每个人都有多种多样社会圈子汇聚而成的独一无二的社会身份,都是不可取代的,绝非人口图上简单的1/K。

灭霸的办法也就能对付兔子这种社会性极端简单的动物,就连对蜜蜂都会带来混乱,更不要说智慧生命了。卡魔拉的母星你好歹是派军队下去的可以强行搞军管秩序傀儡政府,宇宙间其他地方谁来管呀。

不打响指就没办法了吗?

灭霸眼中别无选择的困境,早在18世纪就有一个地球人考虑过。他认为,人口会按照指数增长,但人能用的资源只会按照线性增长,是跟不上人口的——嗯,他叫托马斯·罗伯特·马尔萨斯。对现代人类社会和生态持悲观立场的每一个人,都从他的理论那里吸取了营养。

但就连马尔萨斯都知道,人口不会永远停留在K值附近,让所有人在死亡线边缘挣扎。战争、饥荒和瘟疫会把人口打回去,节欲和晚婚在控制人口里也有作用。更何况,马尔萨斯本人并没有把人定义为吃草的兔子。生存手段增加才会导致人口的增加,而人口的增加会刺激生产的增长,只是两者是否能够保持同步罢了。

两百多年后的今天,人口快速增加确实给环境和社会带来了巨大的压力,也在不同时期不同地点成为了人道灾难的诱因,但世界并没有陷入马尔萨斯设想的崩毁之中。发生了什么?

活在18~19世纪的马尔萨斯,John Linnell绘。图片来源:Wikimedia Commons

活在18~19世纪的马尔萨斯,John Linnell绘。图片来源:Wikimedia Commons

一言以蔽之,他没有想到未来社会并非过去社会的数学外推,没有想到我们并非别无选择。

前工业时代的他没能看到生产增长的未来姿态,没能看到地方承载力通过全球资源配置而提升,没能看到工业革命、绿色革命和信息革命,没能看到避孕技术和家庭人口价值观的划时代演变。

他不知道印度从饥荒走出后又增加了7亿人,不知道中国人口翻了三倍还成为最大出口国,不知道在婴儿死亡率降低到1%以下后人们就不会持续生育了。

的确,人口依然是问题,新马尔萨斯主义依然是重要的思想潮流,但这个世界从来都没有那么简单,没有任何单一模型能够涵盖它的面貌,也没有任何单一命运能够主宰它的前行。

灭霸身为一个长得就像老实人、做事也像老实人、思想更加老实人的反派,连马尔萨斯讨论的人口和资源动态变化都没能看到,眼界差得太远,只能说是个“民马”。不过这不太能怪他,这堆超级英雄加起来可能有二十个博士学位,却没有一个人好好研究一下生态学人口学社会学然后给他科普。

他也并不孤单。现实中还有更多的人像他一样把人口当成简单数学曲线,误解了马尔萨斯也误解了我们身处的现实——这些人距离超级反派也就差半幅手套加六颗宝石而已。

电影中,为了阻止自己额头上的心灵宝石落入灭霸手中,幻视主动提出自我牺牲。美队拒绝了这个提议:“我们不用生命作交换”。幻视反问:“几十年前你为了救几百万人而牺牲了自己,区别何在?”

班纳回答:“因为你还有选择。”

每一个心地善良的反派,最终忘记的都是这一点:我们有选择。

永远都有。

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漫画 | 脏钱:让底线更低,我能! http://songshuhui.net/archives/100933 http://songshuhui.net/archives/100933#comments Mon, 21 May 2018 06:26:51 +0000 http://songshuhui.net/?p=100933 封面

标题头

金钱绝不仅是交易的工具,也是一面人性的镜子。金钱会如何影响人的心理感受,会如何影响人的行为?许多心理学家都对这个问题很感兴趣。

心理学奖 (1)

浙江大学管理学院教授周欣悦就是这样一位心理学家。在2012年,她曾经因为“数钱可以减轻疼痛”的研究,获得第一届菠萝科学奖心理学奖。

心理学奖 (2)

周欣悦的研究没有止步于此。她后来还研究了另一个大胆又有趣的问题,那就是如果钱看起来比较脏,收钱的人会不会做出不一样的举动?

心理学奖 (3)

她们的第一个试验场所是菜市场。试验开始时,她们先买上一点儿蔬菜,然后随机用干净或脏的钱付款。这只是试验的第一个步骤。接下来,她们会要求再多买一点菜,并把刚才付过的钱要回来,最后把两次买菜的钱一次付清。试验结果十分有趣,如果先用了干净的钱,商贩几乎不会缺斤短两。

心理学奖 (4)

如果在第一个步骤中让商贩接触了脏钱,第二次买到的蔬菜就会有分量不足了。后续的试验发现,类似的规律不仅适用于商贩,也适用于普通人。

心理学奖 (5)

接下来,周欣悦团队又祭出了他们曾经使用过的“数钱大法”。结果发现,数干净钱,会让人们提高道德标准提高。他们更难接受不道德的行为,在玩游戏时更倾向于公平的策略,在受到不公平对待时,他们宁可一分不赚也不让对方获利。而那些刚刚接触了脏钱的小伙伴,道德标准则有所降低,玩起游戏来更狡诈,对不道德行为接受度更高,即便收到不公平对待也先计算得失。

心理学奖 (6)

周欣悦说:“我们发现,之前接触干净钱的被试组需要100万元左右才愿意做这些不道德行为,但是之前接触脏钱的被试组只需要10万元左右就可以做同样的不道德行为。”

心理学奖 (7)

而且,甚至不用接触真的干净钱或脏钱,只要阅读一篇关于钱是否干净的文章,干净或肮脏的描述就能影响到人们的对公平判断。这篇叫做《干净与肮脏的钱对态度、价值观和人际行为的不同影响》的论文发表在2013年的《人格与社会心理学期刊》上。

心理学奖 (8)

我们一开始就知道钱的形象并不中性,我们渴望金钱,甚至看到金钱就能激活人负责快活的犒赏通路。我们也知道了干净和肮脏会影响人们的道德判断。把二者结合在一起,周欣悦的团队发现,干净钱让人提升了关于公平的标准,而脏钱则相反,让我们把底线放低。

心理学奖 (9)

这一系列研究的初衷包含了周欣悦等心理学家的深刻的社会关怀。在当今高速变化的中国,许多人都感到一种不安全感,这是高速发展的代价之一。金钱不仅仅是“购买”安全的工具,金钱带来的感受也是我们对抗风险的一种心理资源。周欣悦的研究兴趣除了金钱,还有孤独感、社会支持与怀旧的关系。这一群中国心理学家正在用科学的方法,试图回答当今中国重要的人文问题。

为了表彰她身在学院,心系菜场的科研精神,菠萝科学奖组委会特别授予她2018·菠萝科学奖心理学奖

心理学结尾图

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作者:陈朝,Sheldon

制作:Sheldon科学漫画工作室

未经书面许可禁止转载及使用,自媒体、报刊等转载请联系菠萝科学奖公众号授权

参考文献:

Q Yang, and et. al., Diverging effects of clean versus dirty money on attitudes, values, and interpersonal behavior, J Pers Soc Psychol. 2013 Mar;104(3):473-89.

 

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戴上这副眼镜,你就会发现隐藏的色彩! http://songshuhui.net/archives/101078 http://songshuhui.net/archives/101078#comments Sun, 20 May 2018 23:26:47 +0000 http://songshuhui.net/?p=101078

本文来自窗敲雨的微信个人公众号“酷炫科学”

为了过滤掉水面之类表面反射的眩光,一些太阳镜上会带有偏光膜。而在我看来,偏光眼镜还有一种更加有趣的用途——它可以帮助人们发现透明世界中隐藏的色彩。

只要你有了偏光眼镜(或者偏光膜),看到这种隐藏的色彩并不困难。你只需要打开电脑(其实手机也可以),把屏幕背景调成纯白,戴上偏光眼镜,然后把透明塑料叉勺、尺子之类的物品拿到电脑屏幕前观察。

(检查自己墨镜是不是偏光镜片的简单方法:把墨镜举到电脑屏幕前转动方向,如果明显看出镜片中的画面明暗在变化,那么就是偏光眼镜了。)

勺子:

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直尺:

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护目镜:

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在这些原本无色透明的物件上会突然显现出绚丽的彩色条纹。欣赏它是个非常愉快的过程,不过解释它则感觉痛苦得多……下面我们就来简单地看一下这种彩色条纹的原理_(:з)∠)_

这种现象被称为光弹性,或者应力双折射。简单地说,这些彩色条纹反映的是塑料制品内部的应力分布。在加工的过程中,塑料制品内部留下了不均匀的应力,这导致了局部材料结构和光学性质的变化,正是这种差异使我们能透过偏振膜从透明的塑料叉、塑料尺中看到彩色条纹。

当然,上面这段解释极其粗糙……详细解释就会比较麻烦了,下面我试着讲一下,这部分可以酌情选读_(:з)∠)_

稍微再详细一点说,其实是这些塑料制品在应力的作用下,出现了双折射的现象。双折射是一种特别的折射现象:当一道光入射时,产生的折射光有两条。这样产生的两道折射光不仅具有相位差,而且还都是偏振光,偏振方向彼此垂直。

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本来,这种特别的折射现象是出现在某些晶体上,但塑料、玻璃之类的非晶体材料在受到一定应力拉扯的时候,也会在局部显示出双折射的特性(也就是应力双折射)。

我们透过偏振镜片所看到的彩色条纹,其实是双折射材料所产生的两条折射光彼此干涉的结果。根据折射定律,当一束光垂直射向某种透光材料的时候,光的方向并不发生偏转,但是光的传播速度会受到材料折射率的影响。而双折射材料的情况是,会产生两道相位不一样的光。

两道相位不一样的光应该会发生干涉,这就像是薄膜干涉中两道相位不一样的反射光那样,它们干涉的结果会是有些波长的光被增强了,另一些被减弱了,因此最终白光会变成彩色的。

但是,偏振光发生干涉还有一个条件:它们的振动方向要一致。而从双折射材料出来的两道折射光不满足这个条件:它们的偏振方向是彼此垂直的。因此,看到彩色的干涉条纹还需要第二道偏振膜的帮助,它可以让相互垂直的两组偏振光最终都只剩下同一个方向上的分量。最终,能够通过第二道偏振膜的折射光就可以看到干涉效果了。

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(大概就是这样……)

松鼠会上也有相关文章,可以参考:http://songshuhui.net/archives/16467

原理可能确实超纲了,不过现象毕竟还是很漂亮,而且也不难观察,所以还是希望大家也来欣赏一下~

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《食品技术》最新综述:服用抗氧化剂未必有益,也可能有害 http://songshuhui.net/archives/100839 http://songshuhui.net/archives/100839#comments Sun, 20 May 2018 06:25:52 +0000 http://songshuhui.net/?p=100839 “抗氧化”是保健品市场上最具号召力的概念之一。它的“科学依据”看起来很合理:自由基会造成细胞损伤和DNA突变,从而引起各种健康问题,比如衰老、癌症、神经退行性疾病(比如老年痴呆)等等,通过“抗氧化剂”来清除它们,也就有利于健康。基于这种理论,“抗氧化”似乎成了一件“稳赚不赔”的买卖——即便无效,也不至于有害。

图片来自pixabay

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然而,越来越多的证据科学证据显示,事情不是这么简单。2018年4月出版的美国食品技术协会会刊《食品技术》上发表了一篇综述,题目为《权衡抗氧化膳食补充剂的益处》,全面讨论了抗氧化补充剂对人体健康的作用,对这类备受欢迎的产品泼出了一瓢冷水。

文章的要点如下:

1、有大量研究显示,多元维生素和多元矿物质补充剂对于死亡率、癌症、心血管疾病、认知功能都没有益处。贝塔-胡萝卜素、维生素E以及高剂量的维生素A,甚至增加了死亡率。

2、适量的自由基对维持人体健康所必要的。自由基是人体免疫系统的一部分,能杀死病原菌。在自由基和抗氧剂之间,人体维持着一个平衡,使得自由基既能行使有益的生理功能,又不至于产生危害。人体的抗氧化体系主要依靠身体内源产生的抗氧化酶,比如还原性谷胱甘肽、过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶等等。它们构成了人体的主要抗氧化体系。通过食物摄入的抗氧化剂,比如Va、Vc、Ve、矿物质以及多酚等等,是二级抗氧化体系。人体细胞能够承受一定的氧化压力,而这些氧化压力又会调节和刺激人体自身的抗氧化体系。对于身体而言,这种方式要更为有效。如果大量摄入外源抗氧化剂,就会抑制内源的抗氧化酶,影响细胞自身对于氧化损伤的保护反应。

3、人体对于抗氧化剂的反应并不敏感。各种抗氧化剂的功效主要都是在细胞实验中得到的,然后推测在人体中也有同样的作用。有研究显示,这类研究有一些实验是“假象”(artifacts)。更重要的是,关于抗氧化剂在人体内的吸收、分布、代谢、排出等重要信息,科学界还知之甚少。实际上,即便是动物实验的结果,也难以推广到人体中。已经有研究显示,在老鼠和兔子身上有效的抗氧化剂试验,人体就没有什么反应。

4、“不敏感”意味着需要高剂量才能产生抗氧化效果。但抗氧化剂跟其他的物质一样,也会有一个“安全剂量”,过大的摄入量也会造成危害。比如Ve,含量超过700 ppm时,反而成了“促氧化剂”。而著名的抗氧化剂白藜芦醇,有铜离子存在的时候也具有促氧化效应。从这个角度看来,低剂量的多种抗氧化剂比大剂量的单一抗氧化剂效果要好。当然,补充某一些抗氧化剂展示了对健康的益处。对于缺乏特定营养成分的人群,服用相应的补充剂是有益的。需要警惕的是,“缺乏特定营养成分的人群”这个前提往往被忽略了,这些补充剂被推广给一般人群而且大量服用。

5、蔬菜水果有益健康,因为其中含有多种成分。每种成分都不多,但总体的效果会很显著。在特定的成分被分离出来成为补充剂的过程中可能失去活性,此外单一存在时对人体的影响也可能会有不同的方式,这使得补充剂不见得有同样的效果。比如食物中贝塔-胡萝卜素是有效而且有益的抗氧化剂,而贝塔-胡萝卜素补充剂会增加烟民的癌症风险。

6、人体有能力把体内的氧化压力维持在一个合理的平衡点上。如果氧化状态过度偏离平衡点,那么抗氧化剂能有效地帮助降低氧化压力。然而,这个“平衡点”在哪里,目前还没有科学证据。因为不知道应该把体内的氧化状态维持到什么位置,也就不清楚应该如何去确定“补充”的剂量和程度。

总而言之,水果、蔬菜、坚果、谷物,加上常规锻炼,可以帮助人体维持良好的健康状态,而高剂量的抗氧化补充剂,则未必有益健康。

本文来自云无心的微信个人公众号,系今日头条签约稿件,媒体转载需经作者授权

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漫画 | 轮到宅男宅女拯救世界了? http://songshuhui.net/archives/100854 http://songshuhui.net/archives/100854#comments Sat, 19 May 2018 23:25:51 +0000 http://songshuhui.net/?p=100854 标题头

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根据卡诺、克劳修斯、开尔文和玻尔兹曼研究过的热力学第二定律,宇宙中所有可利用的能量,原则上都是不可再生的,能量被人类使用以后通常会变成废热,向周围的环境耗散。如果宇宙中所有可利用的能量都转化成了废热,那么任何生命、任何运动以及一切有序的结构都不可能存在,甚至连时间都会停止流逝。那一刻,宇宙必将迎来末日。

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为了宇宙能够可持续发展,为了给岁月赋予文明,为了人类与三体人、赛博坦人和瓦肯人的友谊之树常青,世界各地的科学家都在绞尽脑汁,努力研究既不会降低生活质量又能减少能源浪费或者降低能源消耗量的办法。

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得克萨斯大学奥斯汀分校和罗切斯特理工学院的可持续发展专家陈炳光和他的合作者,在分析了美国劳工统计局的调查数据后发现,在2003年至2012年信息技术高速发展的这十年中,三亿美国人无意间应用了一种巧妙的节能方法。

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这种方法无需任何专业训练即可掌握,具有门槛低、投入少、无污染和不疼痛的优点。根据模型分析,仅在2012年,这种方法就让美国人少用了相当于五千亿度电的能量,占美国总能源需求的1.8%。这种方法有一个熟悉而响亮的名字,叫做——

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陈炳光所描述的宅,既不是老子在“鸡犬之声相闻,老死不相往来”中说的消极闭塞,也不是陆游在“溪柴火软蛮毡暖,我与狸奴不出门”中所表达的报国无门的悲凉。陈炳光所描述的宅,是将原本必须出门办的事情尽量改成在家里完成。

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例如,相比2003年,在2012年中,美国人宅在家里的时间增加了八天左右。在这宝贵的八天中,除了用三分之一的时间做饭、吃饭和睡觉外,美国人还利用三分之一的时间进行了看电视、玩电脑、玩游戏等有意义的活动,然后利用剩下的三分之一时间完成了各种远程工作。

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宅在家里八天,相当于在办公室工作、在商场和饭店消费的时间减少了七天,使用交通工具减少了一天,所以虽然家里用电量增加,但美国人在2012年消耗的能量反而比十年前减少了相当于五千亿度电(即5000亿千瓦时)。

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美国人的宅并不是个别亚文化群体带动的,而是大规模全方位立体化的宅。数据显示,不论是上班族、失业者、非劳动力还是退休人士,所有美国人宅在家里的时间都变多了。唯一的例外是65岁以上的人群,相比十年前的老年人,他们待在家里的时间减少了,出门工作办事的时间反而变多了。作者猜测,这可能是因为以前的美国人到了65岁以后基本上都退休了,而现在65岁的美国人仍然需要养家糊口。

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每年3月24日,世界自然基金会都会发起“地球一小时”活动,呼吁全世界的个人、企业和政府熄灯一小时,唤起全人类节约能源、保卫宇宙和平的意识。但这项活动往往容易流于形式,并且会给人类的生产和生活带来不便。

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相比之下,如果全地球的人能够像这项研究所描述的那样,在信息技术的帮助下,每年在家里多宅八天,就可能在不降低生活质量、不影响生产活动的同时减少能源消耗,减少交通事故,减少碳排放,节约金融资本,提升环境质量,增进家庭成员感情,保障财务安全,促进宇宙和平。更重要的是,这项活动还能帮助社交恐惧症患者(即真正的死宅)远离社交场合,开心度过每一天。

俗话说的好,“金窝银窝,不如自己的狗窝”。2018年,让我们试着一起变宅吧!

为了表彰他们对宅男宅女生活方式提供的理论支持,我们决定授予他们2018·菠萝科学奖物理奖!

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作者:Sheldon
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参考文献:

Ashok Sekar, Eric Williams and Roger Chen, Changes in Time Use and Their Effect on Energy Consumption in the United States, Joule 2, 521–536 (2018).

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