家住科罗拉多丹佛附近的美国营养学家Joann Bruso日前称，她把汉堡和薯条放置在架子上一年，而食物没有很大变化。

Bruso今年62岁，有8个孙辈，她自称曾开窗多次，但苍蝇等昆虫不理会这些食物。同时她也承认，自己位于落基山附近的家中，环境干燥，没什么潮气,而潮气能加速腐败。

这家快餐公司所有旗下餐厅都列出了每种食品的卡路里，以及具体成分。

近期一些研究显示，每种食品中有约7种食品添加剂。比如面包中有丙酸钠，黄瓜片（pickle slice）中有苯甲酸钠，薯条中有柠檬酸和保持色泽的酸式焦磷酸钠。

对这条消息，该公司有关负责人表示：“正在向有关方面了解情况”。
而中国有关营养学家对此感到“惊讶”，觉得即便在沙漠和冰箱冷藏室这样极端的环境，汉堡包等食物也不可能不变质腐败。

这家快餐公司一些食品中的添加剂情况（信息来自该公司网站）：

普通面包(regular bun):
强化面粉、水、高果糖含量玉米糖浆，糖、酵母、大豆油（可能含部分氢化豆油），以下物质含量不到2%：
盐、硫酸钙、碳酸钙、小麦蛋白／面筋粉、硫酸铵、氯化铵、面团质量改良剂（硬脂酰乳酸钠、双甘油酯、维生素c、偶氮甲酰胺、脂肪酸单甘油酯和双甘油酯、乙氧基单甘油酯、磷酸二氢钙、酶、瓜尔豆胶、过氧化钙、大豆粉）、丙酸钙、丙酸钠（防腐剂）、大豆卵磷脂

薯条(french fries):
土豆、植物油（芥花籽油、氢化豆油、天然牛肉味香精、柠檬酸[防腐剂]）、葡萄糖[右旋]、酸式焦磷酸钠（保持色泽）和盐、二甲基聚硅氧烷（消泡剂）

牛肉饼(beef patty):
100%纯牛肉（100% Beef Patty），为通过美国农业部USDA 检查的100%纯牛肉,无填充剂(fillers),无添加剂(extenders),配有烤肉调味料（盐,黑胡椒)

消息来源：英国《每日邮报》3月19日报道、快餐公司网站食品原料表

图片来自英国《每日邮报》

徐青 编辑

想分享科技新鲜事，跟大伙儿谈论热点话题背后的科学？却懒得写长文章，或不知怎么参与？现在可以编译短文或写原创小文章，投稿给资讯频道，与大家共享信息。  详情 >>

本文地址（转载请注明出处）： 复制
收藏、分享这篇文章：        更多...

20年后我们将如何出行

Dr.You特别活动“畅想二十年后的交通”第一次抽奖结果出来啦！参赛作者近百人，抽两名，概率其实不低啊。

废话少说，公布人名：两个有幸获得价值160元世博会门票的人是……wangxuehua78，TA提交的作品是“二十年后我们坐上了智能小car”；以及东者西迷，TA的作品名为“没有春运的快乐列车”。仔细一看，东者西迷还是我们往期征文（盐）的二等奖获得者呐！感谢你一再支持我们的活动，也祝读研早成正果：）

各位请特别注意，二位获得的是本次活动的幸运参与奖，也就是说获奖与否和作品的优劣无关。

这周没有中奖的朋友请继续关注科学松鼠会网站以及活动主页，下周还有机会！！

另外，参与投票也有机会获得极品车模一个！所以如果你既参赛又投票加最终进入前10名……对我们不要太客气！

更多内容请浏览本次活动主页

本文地址（转载请注明出处）： 复制
收藏、分享这篇文章：        更多...

这正是我们在努力改变的现状之一。大家会注意到，近期松鼠会的一些活动，主题都与汽车有关。我们也正是希望通过类似的活动，能挖掘到这方面潜在的优秀作者。

比赛永远不仅是比赛。

还有一点必须要提的是，我们非常遗憾，虽然公告中已经明确提醒作者不要写成科幻小说，但仍有人发来了这样的作品。对于这类投稿，我们在评审中只能直接忽略了。

废话多多，还是说说征文的获奖情况吧：

从科学性和文学性着眼打分，这是历次征文的老规矩，然而照这个标准，本次有资格获得一等奖及二等奖的作品完全没有。只有来自重庆，专业是分子生物学与基因工程的老作者东者西迷的一篇《马路上的愤怒》勉强够得上三等奖标准。其他的……让我们把激情留待下次吧。

——————纠结一周的编辑

本文地址（转载请注明出处）： 复制
收藏、分享这篇文章：        更多...

转基因是一种中性技术

反对转基因的人往往上来就会大而无当地指责一句“转基因违背自然规律”。事实上转基因根本没有违背自然规律。转基因是指将某种生物中含有遗传信息的 DNA片段转入另一种生物中，经过基因重组，使这种遗传信息在另一种生物中得到表达。转基因可以自然发生，比如自然界的农杆菌就可以将细菌的基因转入高等植物中，在树干上形成冠瘿瘤（植物冠瘿瘤是由细菌感染引起的肿瘤。至少在60多科，200多属，上千种的高等植物中存在）。所以转基因不是对自然规律的违背，而是人类掌握了自然规律以后，加以利用来为自己服务。如同人类历史上所有的科技进步——从火的使用到原子能技术一样，转基因是一种中性的技术，它既不是天使，也不是魔鬼，关键在于人类怎么使用它。

所有食品都没有绝对的安全性

我们判断一种食品是否安全的方法在逻辑上称为不完全归纳法。过去没有发现危害，不代表在我们观察能力所及范围之外没有发生危害，也不代表将来不发生危害，因此不完全归纳法不能提供绝对的证明。转基因食品如此，非转基因食品也是如此。传统的非转基因食品也未必是绝对安全的。比如我们已经吃了几千年并且现在以及将来仍然每天都要吃的盐，就已经被证明与高血压有关。

所以证明转基因食品的安全，并不是要证明其绝对不会对人造成伤害，而是要证明其与传统非转基因食品相比的相对安全性，以及其收益是否超过风险。这就如同新药的临床试验，如果临床试验证实某新药利大于弊，那么将允许它上市，但上市后仍须监测其不良反应，或进行上市后临床试验以发现上市前临床试验不能发现的小概率不良反应；一旦发现存在严重安全问题，那么这种药物将被要求退出市场，其生产商将付出巨额赔偿，比如前几年美国制药业巨头默克公司的止痛药万络。

监督力度前所未有

事实上，由于转基因食品出现时人类在评价食品安全性方面已经积累了相当丰富的经验，食品管理法规也比过去任何时候都要严格，所以转基因食品得到的研究和监督也是过去所有食品在进入人类食谱时都未得到过的，能够在这种监管机制下过五关斩六将，进入食品市场的转基因食品有理由得到应有的信任。

在安全性方面确实不符合要求的转基因食品早就在其研发的各个阶段被淘汰掉了。我们要看到：只要有良好的监管，没有一家以盈利为目的的企业愿意把巨额研发经费投入到将来会被禁止的不合格产品中去，也没有一家以盈利为目的的愿意冒巨额赔偿和诉讼费用的风险把不合格的产品推向市场（万络案中默克公司赔偿额将近50亿美元，诉讼费用也超过10亿美元）。

由此可见，转基因食品的安全性保证来自切实的证据、良好的监管以及真正的市场机制，而不是想当然的抵制和道听途说的恐慌。

合理质疑越多，商品化生产才越安全

另一方面，基于证据和逻辑的理性反对意见，正是建立良好监督预防机制的极好借鉴，提出的合理质疑越多，能堵住的安全漏洞也越多，转基因主粮真正商品化的时候就越安全。

比如，有质疑来自转基因作物的花粉会污染非转基因作物品种，于是就有研究在怎样的条件下能避免这种污染。缅因州大学的一项研究发现：如果转基因玉米地离邻近的传统玉米地距离为100英尺，则其异花传粉成功率为1%，距离为1000英尺时，则异花传粉率为零。研究提示：遵循推荐的种植距离来防止转基因植物与传统植物之间的转基因传递是可行的。

又比如对转基因作物的一个有力的质疑是转基因作物会减少生物多样性，但也有人认为这种风险并非转基因作物独有，因此应对措施并非禁止转基因作物，而是更好地保留处于流失危险中的传统作物品种。

根据《农业转基因生物安全管理条例》、《中华人民共和国种子法》及《主要农作物品种审定办法》等法律法规的规定，2009年获得中国农业部生物安全证 书的两种转基因抗虫水稻，还需通过品种审定，并获得种子生产许可证和种子经营许可证后，方可进入商业化生产。在这个过程中，主管部门不应放松对这些转基因 作物的监督管理，应继续评价其收益和风险。甚至即使将来真的批准其商业化生产了，监管和再评价仍将继续。

转基因不全好，但也不全坏

尽管确实有研究发现某些转基因作物存在这样那样的问题，但即使是最早发表转基因土豆不利结果的阿帕德·普兹泰（Arpad Pusztai）博士也宣称：“我从来没有就转基因食品说过什么，我说的不过是我所研究的那些转基因土豆。在科学上你不能从一件事情上跳到另一件事情上去。”英国牛津大学和伦敦皇家学院的理论生态学教授、澳大利亚籍科学家罗伯特·梅（Robert May）也曾经说过：“如果在鸡尾酒中把氰化物（一种剧毒物质）和苦艾酒混合后给人造 成危害，我不能因此一概下结论说应该禁止所有混合饮料。”

同样道理，证明一件转基因产品的安全也不等于证明所有转基因产品的安全。转基因产品是许多产品的总称，有些产品对人类的好处大于风险，有些产品则风险大于收益，因此应该分别对待，而不能一概而论，简单的二极思维是无法正确处理好转基因这么复杂的科学技术的。在全球面临粮食危机的时候，转基因食品为我们提供了一种值得一试的解决方法。落实到转基因食品的批准和监管，应该一个产品一个产品地严格进行，这也对与其相关的各项技术提出了更高的发展要求。

已发表于《南都周刊》，略有改动。

本文地址（转载请注明出处）： 复制
收藏、分享这篇文章：        更多...

王道还·人类自然史系列讲座（上海/杭州/南京）；3月26-28日
主办方：科学松鼠会
特约支持：兴业全球基金
门户网站合作：新浪科技
视频合作：土豆网
特别鸣谢：东方早报、虾米网、先锋书店

主持人：姬十三
每场均有神秘嘉宾，敬请期待
媒体联络：dawenxi2009@gmail.com

没看错，还有北京的，敬请期待

上海站
主题：人类特异的性象(sexuality)
地址：上海东方艺术中心演奏厅
（地图在这里：http://www.shoac.com.cn/rhddy.asp）
时间：2010年3月26日19：30-22：00
报名人数：250人
介绍：性象就是与生殖直接有关的解剖、生理、行为特征，包括两性关系。人属于哺乳类，但是人类的两性关系却像鸟类。难怪诗人会以「在天愿为比翼鸟」讴歌爱情了。但是，人为什么会演化出这种两性关系？
（讲座免费，但上海站讲座需要领票入场，领票的相关事宜我们会在确认邮件里说明，请仔细阅读，未得到确认的肯定进不来）

杭州站
主题：达尔文与达尔文革命
地址：杭州贝塔咖啡馆（杭州市西湖区通普路41号(高技街的交叉口)，地图在这里：http://www.cafebeta.com/map）
2010年3月27日14：00-16：30
报名人数：150人
介绍：1859年，达尔文出版《物种原始论》，在西方知识界同时引发了生物学革命与人文革命。本讲从达尔文这个人谈起，介绍他的家世、科学思想渊源，以及他的人格特质。但是重点在西方现代生物学的历史源流，以及社会脉络。
（讲座免费，鼓励消费，但不强制）

南京站
主题：人类演化的化石证据
地址：南京先锋书店五台山总店（南京广州路173号：http://www.xf1996.com/main/index.php）
时间：2010年3月28日 14：30-17：00
报名人数：150人
介绍：人类与非洲两种现生黑猩猩来自同一祖先。六百万年前，人的始祖就出现了，然而他们的行为与社会，我们仍不清楚。在行为上与我们接近的人类祖先，直到两百五十万年前才出现。不过，尽管十九世纪是演化论时代，如今我们已拥有丰富的古人类化石，学者对于如何辨认人类祖先，一开始就有争议，而且至今仍未稍歇。
（讲座免费）

【主讲人介绍】
王道还，1953年，台北市出生，台湾大学人类学硕士(1980)，哈佛大学生物人类学(biological anthropology)博士候选人，专业背景是演化生物学、神经解剖学、神经心理学。现任台湾中央研究院历史语言研究所人类学组助理研究员。业余从事科学写作与翻译，担任台湾行政院国家科学委员会《科学发展月刊》常务编委、台湾《科学人》（Scientific American）编译委员、中国《环球科学》（Scientific American）专栏作家。译作已有十本。

【如何参加】
报名链接：http://www.askform.cn/4637-71184.aspx
选择参加的场次，报名确认邮件将在报名系统关闭后统一发出（大约是3月25日前后），报名成功的同学会收到我们的确认邮件，请耐心等待，请不要反复提交数据！名额珍贵，请不能来的同学不要报名，现场签到，没有得到确认的肯定进不来。

【微博直播】
本次讲座将通过科学松鼠会新浪微博文字直播，欢迎不能来现场参加的同学届时关注，并且可以实时通过微博向嘉宾提出问题。

附：王道还先生作品一览
1985
《科學革命的結構》中譯本編輯
(The structure of scientific revolutions, by Thomas Kuhn, 2nd ed. 1970)

《达尔文》（台北：联经出版公司）
(Darwin, by J. Howard, 1982)

1998
《枪炮、病菌与钢铁》（与廖月娟合译）（台北：时报文化出版）
(Guns, germs and steel, by Jared Diamond, 1997)

《性趣何来？》（台北：天下远见出版）
(Why is sex fun, by Jared Diamond, 1997)

1999
《达尔文作品选读》（台北：诚品书店出版）

2000
《第三种（黑）猩猩》（由时报文化出版）
(The third chimpanzee, by Jared Diamond, 1992)

《好小子贝尼特》（台北：允晨文化出版）
(Good Benito, by Alan Lightman, 1994)

2001
《计算机生命天演论》（台北：时报文化出版）
(Darwin among the machines, by George B. Dyson, 1997)

2002
《盲眼钟表匠》（台北：天下远见出版）
(The blind watchmaker, by Richard Dawkins, 1986)

2003
《达尔文与基本教义派》，台北市：果实出版社（城邦集团）
(Darwin and fundamentalism, by Merryl Wyn Davies, 2000)

2004
《天人之际》，台北市：三民书局

2005年9月
《医学简史》，台北市：商周出版（城邦集团）
Blood & guts: a short history of medicine, by Roy Porter (1946-2002), 2002

本文地址（转载请注明出处）： 复制
收藏、分享这篇文章：        更多...

眉目如画也有很多种如法，是如拉斐尔画的苹果脸还是如莫迪里阿尼画的丝瓜脸，很大一部分是由遗传信息DNA的序列决定的。人和人的DNA序列有99.9%以上都相同，但就是那非常微小的差异，影响了你我对萝卜白菜的偏爱，和长出萝卜腿白菜色脸的几率。

在人类基因组计划顺利完成后，针对个人的DNA测序已蔚然成风，所测的大多就是这些细微的差异。用棉签在口腔里刮刮，寄去测序公司后不久就能收到一份充满了“或许，可能，应该”字眼的报告——虽然时下的测序技术已经能够精确测出单个碱基，科学界却还未能充分了解每段DNA的功能作用。所以在经济危机发生后，经营了十多年的测序服务龙头之一、冰岛的deCODE公司轰然破产; 有Google投资做后盾的23andMe也大幅度裁员——世道艰难，最先受创的就是奢侈品行业，谁愿意在这时节花一千多美元去测测自己三十年后发胖与否？

商品好不好销要看你怎么卖。现在有几家测序公司已经不再主打“基因表示你就算喝水也会变肥”这类很伤人的测序结果分析报告，而是另辟蹊径地卖另一种商品：测序结果本身，也即是那些ATGC碱基的排列方式，或者电泳照片，美其名曰“DNA肖像”。电泳是测序中常会用到的技术，用来分离大小不同的DNA片段，电泳照片说白了就有点像数目各异的等长小棒子们平行地散落在画面上，你要说它符合极简主义也行，要不想做解释，客人一进客厅看见了会如遇麻将知己般惊呼“哗！好大一张九条！”

这种时候可能就需要艺术家来救场。纽约的夫妻店“DNA艺术形式(DNA Art Forms)”公司制作DNA肖像的方式将科学与艺术结合得颇为有机：理工科出身的丈夫保罗·扎维尔卡（Paul Zawierka)负责DNA测序；艺术家妻子凯瑟琳·扎维尔卡（Catherine Dapra Zawierka）则负责将测序结果整合到肖像或风景画中去。开始创作前凯瑟琳会与客户详谈以了解其性格和喜好，用她的话来说是与客户一起“从精神上和基因上认识自身”，并籍此创作出“现代肖像画”；她专注于人与人之间那细微的差别，并尽量在画面中凸显出来，因此根据客户不同，她的作品风格也随之多变：

“我们对您的祝愿(Our Wishes for You)”是一位妇女送给她丈夫五十岁生日的礼物，她和女儿们化身为蒲公英送出给丈夫/父亲的祝福：母亲是最大的紫色蒲公英，两个女儿则是粉红色的小蒲公英；三种颜色的蒲公英种子飘飘扬扬地在空中飞舞，不指出来根本想不到这是原本长得像麻将九条的DNA条带。这幅画所表现出的温情脉脉，正应和了蒲公英的花语“爱的回应”。

“开始(The Beginning)”的主题也是关于情感的，气氛却犹如梦境般暧昧而神秘：画面正中有眉目难辨的一对男女，他们似乎是在交谈，隔着安全距离，遵循着君子自道的私人礼貌；背景里浓雾翻滚，让他和她像是在时间的无涯的荒野里没有早一步也没有晚一步地遇到；而前景里两人的DNA片段正交缠得此消彼长，一瞬间泄露了相互吸引的天机，又仿佛暗示着这场纠缠如命数注定般不可避免。这幅画的客户是两名（拒绝透露身份的）演员，他们在片场相逢相识相爱，去年订婚后请凯瑟琳画了这幅超现实风味的画做爱情纪念。这被定格一刻是一切的开始，是将动未动的一瞬。有首歌唱道，我能想到最浪漫的事，就是和你一起慢慢变老，意思不外就算我们老得连老年痴呆症的基因都认不出来了，也有些当年的心情忘不掉。

“伦敦的呼唤(London Calling)”是凯瑟琳最成功的作品之一：阴霾天气里，一位孤单男士的背影正在离去，他身着毫无特色的套装，左手提着公文包，右手执伞举过头顶，从头到脚都是忧郁的蓝；在画中人伞上淅沥的不是雨丝，而是他自己的DNA条带。近景中主角的孤单无助和远景中模糊人群的无动于衷，让人想起爱德华·蒙克的“尖叫”的构图，只是这里连呼号都无，愈发显得阑珊；大面积使用的蓝色、灰色和褐色让画面气氛透露出爱德华·霍珀式的孤寂和疏离感，更衬出主角的天生消极。这幅画是凯瑟琳为他们夫妇俩的一个朋友所作，那位朋友必须在伦敦和柏林之间往返奔波，两个城市都多雨，阴暗且严肃，他进退两难又不得不勉力为之。凯瑟琳把握到这种情绪并将其反映到画面上，就画出了现代人疲于奔命却无法跳脱自身命运的凄凉。落在伞上的DNA此刻更像一个符咒，一场圈套，一种被诅咒的行为模式。

就算是不包括实际人物的抽象画，凯瑟琳也操作得不拘一格，可动可静：“生命的琴键(Keys of Life)”里诸个色块被一丝不苟地并置，像是砖房外墙遇上纯粹造型风格；而结合了凯瑟琳自己和她妹妹的DNA信息的“指纹 (Fingerprints)”，颜料挥洒间又有抽象表现主义那股顾盼自如的劲儿。这其中展示的DNA信息已经模糊难辨，装饰意味大过科学上的象征性，但是就像中国山水画的精髓不在透视准确上一样，谁会在乎这条DNA条带是不是偏左了五厘米？在我采访凯瑟琳的当天，她正好完成新作“自此以后 (Evermore)”。她告诉我以后的计划包括将自己家谱与纽约城旧地图结合的混合材质作品，并表示她最想画的人是达芬奇和米开朗基罗，听到这个点子，我忍不住想到了那些将冤家面对面并置的格斗游戏。我们等着瞧吧。

DNA肖像的卖点就在于其信息的“唯一”。血型要跟十几亿人共享，同星座的也有好几亿，只有DNA信息是独一无二的——至少在克隆军团出现之前。万一有天克隆军团出现了集体要求画DNA肖像，其实我们也有办法可以胜任愉快：在安迪·沃霍的玛丽莲·梦露重复头像前面盖上一墙九条……

（发表于《艺术世界/松鼠看艺术》，文中第一幅图来自clearexplained.com，第二副来自DNA11公司，其余皆出自DNA Art Forms公司)

本文地址（转载请注明出处）： 复制
收藏、分享这篇文章：        更多...

跟腱是一条纤维组织，把腓肠肌（小腿肌肉）和跟骨相连。实际上任何活动足部的动作，从走路、跑步、跳跃到垫起脚尖站立，都会牵扯到跟腱。根据美国矫形外科医师学会 (AAOS)的说法，跟腱也是人体最大的肌腱，能经受住至少相当于450公斤的力。

伤害可以仅仅是疼痛，也可能是让人内牛满面的跟腱断裂。任何人，只要他所做的活动能活动到跟腱，就有可能伤到跟腱。根据美国国立卫生研究院（NIH）的说法，在那些平时不规律运动，可能也不会花时间去做伸展和热身运动的人群中，跟腱损伤更普遍。

根据美国矫形外科医师学会的说法，很多活动都可能对跟腱产生压力，比如爬楼梯、上坡跑或者冲刺中小腿肌肉的突然收缩。随着年龄增加，跟腱也倾向于变弱。

有时跟腱断裂的感觉就像小腿被咬，同时伴随剧痛。类似被踢的感觉甚至是被枪击。

治疗方法包括戴石膏或者进行手术来修复组织（就像贝克汉姆那样），同时进行恢复。多数人会在4到6个月之内恢复平常性的活动水平。

消息来源：LiveScience3月15日报道

图片来自 science360

徐青 编辑

本文地址（转载请注明出处）： 复制
收藏、分享这篇文章：        更多...

本周旧金山联邦地区法院法官Jeffrey White驳回了对转基因作物种植实施初步禁令的请求。但他同时表示，在今后的法律程序中会考虑实施永久禁令的可能性。美国甜菜种植面积近50万公顷，其中约95%是转基因甜菜。而美国糖类中约有一半来源于甜菜。

09年9月，旧金山联邦地区法院裁定，05年美国当局批准转基因甜菜种子销售的决定不恰当，先前的环境审查有问题。这引发了美国食品和农业部新的环境审查。有机甜菜种植者联盟的律师于是开始寻求对转基因甜菜的初步禁令以停止春季播种。俄勒冈州Philomath附近的有机甜菜种植者诉讼称，他们怀疑附近种植转基因甜菜者的行为造成了自己的有机甜菜被污染。

在本周的判决中，法官写道：“不能认为法庭拒绝初步禁令的决定表明了对永久禁令的态度。”

孟山都提供了绝大多数种植的转基因甜菜种子，这些转基因植物有对农达除草剂(Roundup Ready weed killer)的抗性，而农达除草剂也是孟山都的产品。

消息来源：《自然》blog  3月18日报道

图片来自 Flickr

徐青 编辑

本文地址（转载请注明出处）： 复制
收藏、分享这篇文章：        更多...

温斯顿，难道你不明白，个人只是一个细胞？
——乔治•奥威尔《1984》

1：血浓于水
生物学上对“利他（altruism）”的定义，跟常识略有不同。生物学里的“利他”不是指一个人（或牛羚，或旅鼠，或母鸡）做对别人好的事，而是一个人主动牺牲自己，帮助别人，牛羚出恭对青草有利，但出恭对牛羚本身也有好处，不能算是利他。

关键在于，利他的行为对自己不利。如果一只牛羚喜欢做对自己不利的事，比如用脑袋撞大树，或者在狮子面前一边跳舞一边大喊“吃我嘛”，它的未来大概不会很光明。

我们看不到在狮子面前跳霹雳的动物，然而利他的动物比比皆是。

麝牛（学名Ovibos moschatus，英文名Musk Ox）长相很像牦牛，其实它跟绵羊血缘关系更近，这种动物生活在北极圈附近，拥有所有哺乳动物中最长、最保暖的毛衣，遇到狼群，麝牛爸爸和妈妈会肩并肩围成一圈，扬角奋蹄向狼进攻，把他们的孩子牢牢保护住。水牛也有类似的本事，而且早就被我们所知，《抱朴子》有云“水牛结阵以却虎豹之暴”。

可怜天下父母心。父母之爱是最崇高，最纯洁的，是明显的舍己为人，但是它真是100%纯洁的吗？
县人事局王局长，今天是您58岁生日，您在县工行工作的大女儿、县法院工作的二女儿、在税务局工作的小儿子……共同为您点播一首《好大一棵树》，请欣赏。

但就是这种不纯洁，使得母爱可以解释……

我们已经知道，羚羊无法为大局着想，是因为庞大而笨拙的高尚群体，会被小而灵活的自私个人所战胜。然而身为个人，我们也不要太得意，因为还存在着比我们更小，更灵活的东西。

基因是生物体的配方，然而生物，即使是最简单的细菌，也是一部错综复杂的庞大机器，基因只是一些名为DNA的化学物质，上面记录着制造生命的信息。比起任何生物，即使是最简单的细菌，DNA的复制速度都快得多，而且体型也小得多。

人体的每个细胞都含有约5万个基因（其实是两套内容完整，细节略有不同的造人配方，叫做两“组”基因），就像一大群动物——5万头旅鼠或斑马——这些 DNA物质戮力同心，保证人体的正常运转，只有细胞分裂时才复制自己。如果有一个基因自私自利，随心所欲地复制自己，它就会像不肯绝育的自私旅鼠一样子嗣兴盛。

太科幻了。化学物质懂得自私自利？然而事实比科幻小说更奇妙。不懂事的基因比比皆是。它们不住在细胞里，而是四处漂流，袭击活细胞，强迫细胞里的基因复制机制造大量它们的复制品，它们通常裹着蛋白质的外衣，有的长得像水雷，有的像月球登陆舱——我们把这些流浪基因叫做“病毒”。

有些基因能够复制一份自己，然后把复制品硬塞到基因堆里去，这样就有了双份基因，双份再继续复制+粘贴，变成更多。这种小怪物有一个又长又拗口的名字，叫做反转录转座子（retrotransposon），你可以把它想象成“造人配方”程序里自带的病毒，或者那种“在15天内转发给7个朋友否则惨遭暴死” 的垃圾邮件。

就像卑鄙的旅鼠，高尚的基因会灭绝，只知复制自己的基因会兴旺，后面我们会看到，我们的基因貌合神离，其实是许多细小的逐利之徒。

准备好，下面我们就要从小东西的角度来看世界了。

麝牛（旅鼠和人类也一样）的精子和卵子都只包含全部基因的一半，这样精子和卵子结合，生出的小孩跟父母基因数量相同。假设你是母麝牛体内的一个基因，她把 50%的基因拿出来，和老公一起造一个孩子。如果你能让母麝牛出击保护孩子，对你是有好处的，小麝牛有50%的可能，也带有保护子女的基因——你自己的复制品。

复制自己不一定要用病毒的卑劣手段，高尚的母爱也可以。自私的基因不一定要只爱自身，母亲和孩子共享50%的基因，母亲爱孩子等于爱一半的自己。但要注意赌注不能押太大，毕竟你才是100%的自己。

这也许可以解释为什么牛羚在狮子面前不会结阵。会结阵的动物大都是孔武有力，能与捕食者抗衡的，如麝牛，水牛和非洲的大角斑羚（学名 Taurotragus oryx，英文名Common eland）。[顺便说一句，大角斑羚与生活在山地，身材小巧的斑羚（学名Naemorhedus goral，英文名Himalayan Goral）没有什么关系，前者是世界上最大的羚羊，体重超过半吨，和公牛一样壮硕]。如果牛羚为了自己的小孩挑战狮子…（血腥场面请自动屏蔽）…即使小孩因此得救，也是不值得的，毕竟，你只有50%的可能赢得大奖。

2：荔枝蜜
“血缘”的深层含义，就是相同的基因。血缘越近，共享基因也越多，帮助亲戚也就越值，这在生物学上称为亲选择（kin selection）。

母爱只是亲选择的一个例子。自然界亲属合作的例子比比皆是：以精诚合作而著称的狼群，一般是由父母儿女，或者兄弟姐妹组成的。雌狮姐妹经常合作捕食，雄狮兄弟则并肩保卫疆土。野火鸡兄弟结成同盟，一起为争夺雌火鸡而战，兄弟同盟也会爆发内战，最强的雄火鸡把全部佳丽纳为后宫。

很有趣的是，围绕此位兄台的小弟们，都对老大的霸道安排表示满意，就像抢不到最佳吃奶位置的小猪一样。面对比自己剽悍的亲兄弟忍气吞声，这不仅是亲选择，还是一种长治久安的ESS策略（复习上一章，Please）。

我没有给火鸡做过心理咨询，不过我可以打赌，小弟们现在心甘情愿当和尚，其实内心都想做老大。在自然界，丁克一族都是怪物，因为复制自己是基因最热衷的事。这世界上充满了对繁殖极度饥渴的疯狂生物：红背蜘蛛（学名Latrodectus hasselti，英文名Redback spider）先生会把自己送到太太嘴里，趁她津津有味吸吮他的体液时，注入更多的精液。桂竹（学名Phyllostachys bambusoides）一生只有一次繁殖的机会，它能活到120岁，长到18米高，然后开花，结子，死去。肌肉猛男能吸引佳人入怀，然而，我遗憾地说，雄激素能削弱免疫力。

然而有些怪物心甘情愿地自宫（是的，就是字面上的意思）。而且数目众多。根据保守估计，世界上的蚂蚁总数达1000000000000000只（15个零，别数了！），白蚁每年排出的二氧化碳量，跟人类燃烧石油和煤炭的总排放量相当，115种最重要的农作物中，有87种要依靠蜜蜂授粉。这些昆虫是世界的真正主人，但真正古怪的是它们的家庭结构。

社会化昆虫（social insect）包括蚂蚁、蜜蜂、黄蜂和白蚁。这个词有点陌生，但它们的特征你一定会感到熟悉：丰腴多产的女王一枚（有些蚂蚁有多只），终日忙碌的昆虫劳模（科学的叫法应该是职虫）一群，劳动者没有生育能力，专责照料女王产下的卵。

这些生物是羚羊的最大反面。他们勤劳（沙漠里的蚂蚁可以在40度高温下跑出500米，然后带着比自己重20倍的食物返回）、友善（黄蜂用昆虫肉喂小宝宝，而小宝宝分泌甜味的液体回报之）、勇敢（虽然自己蛰了人就会死，非洲蜜蜂会追逐来犯之敌一整天之久）、牺牲（可怕的火蚁入侵时，大头蚁的兵蚁会舍身迎上，用自己的血肉为工蚁和女王赢得逃跑时间），一直被人类誉为集体主义的典范。

养蜂员老梁小心地揭开一个木头蜂箱，箱里隔着一排板，每块板上满是蜜蜂，蠕蠕地爬着。蜂王是黑褐色的，身体特别细长，每只蜜蜂都愿意用采来的花精供养它。

老梁赞叹地说：”你瞧这群小东西，多听话。”
我问他：”像这样一窝蜂，一年能收多少蜜？”
老梁说：”能收几十公斤。蜜蜂最爱劳动。广东天气好，花又多，蜜蜂一年四季都不闲着。它酿的蜜多，自己吃得可有限。每回收蜜，给它们留一点点糖就行了。它们从来不争，也从来不计较什么，还是继续劳动。”
——杨朔《荔枝蜜》

最精妙的还是社会昆虫的分工机制。切叶蚁共有41种，分属于切叶蚁属（学名Atta）和尖蚁属（学名Acromyrmex），它们采集树叶，用树叶做肥料培育蘑菇为食。一个大蚁窠能容纳800万蚁口，每天消耗的树叶相当于一头牛的食量。这800万只蚂蚁里有细小的工蚁，负责把树叶嚼碎，做成蘑菇生长的温床，大一点的工蚁负责驱逐寄生虫，更大的工蚁外出采集新鲜树叶，庞大的兵蚁体重相当于最小工蚁的200倍，利颚能咬穿人的皮肤。蚁窠的核心是体积相当于一只幼鼠的女王，每天产下数千粒卵。

整个蚁窠合作无间，如同一只巨大的动物，兵蚁是免疫系统，工蚁是肌肉，女王是卵巢，蚂蚁们相互哺喂的流食是在庞大身体里流转的血液。这是一个超级生物体（英文superorganism），个人不过是一个细胞而已。

蜜蜂和蚂蚁表现得越高尚，生物学家越困惑。自打维多利亚时代起，社会性昆虫就是一个谜题，直到默默无闻的年轻学者汉密尔顿（William Donald Hamilton）找到答案。

1965年，哈佛大学研究蚂蚁的大牛威尔逊（Edward Osborne Wilson）坐长途火车无聊时翻开汉密尔顿的论文，看了一遍，大为冒火，这孩子的理论太简单，根本不可能是这个大谜题的谜底。为了挑汉密尔顿的刺，威尔逊像审范进的文章一样，把论文翻来覆去看了N遍，越看越觉得无可挑剔，火车到站时，威尔逊已经皈依在这孩子门下。

社会性昆虫大多属膜翅目（学名Hymenoptera，包括所有的蜂和蚂蚁），这些昆虫决定生男还是生女的方法很古怪，父精母卵孵出来都是女生，没有受精的卵孵出来的都是男生。换句话说就是处女生儿子。

这样的结果是，男生少了父亲一方的基因，基因量只有女生的一半。

如果雄蜂或雄蚁要生一个女儿，他和女王结合时，不是把自己一半的基因放在精子里，而是拿出全部。
==================听===晕===的===同===学===请===看===图==================


下面我们来做做简单的算术。
两个人或一对麝牛生的小孩，不管是男是女，都有爸爸的一半基因，妈妈的一半基因。你从爸爸那里继承到的每一个基因，爸爸都有50%的可能性给你的兄弟姐妹，妈妈的基因也是一样。所以，你的基因来自爸爸的那一半有50%的可能相同，50%×50%=25%；妈妈的那一半也有50%的可能相同，50%×50%=25%。25%+25%=50%，你和兄弟姐妹基因有50%的可能相同。

然而。一对蜜蜂或蚂蚁所生的姐妹女儿，来自爸爸的一半基因都是相同的（雄蜂/雄蚁的全部基因），50%×100%=50%，而来自妈妈的一半基因有50%的可能相同，50%×50%=25%。所以蜜蜂姐妹共有基因的概率是50%+25%=75%。

而蜜蜂姐弟或兄妹之间，只有来自妈妈的一半基因有50%的可能相同，50%×50%=25%。男孩是没有父亲的，没有爸爸的基因。姐弟之间共享基因的可能性，只有25%。

至于一只蜂女王的孩子，不论是儿子还是女儿，都继承有自己的一半基因，也就是跟我们的孩子一样，相同的基因是50%。
同窠的工蜂或工蚁都是雌的。她们是超级近亲——比我们的姐妹或母女都要近。如果有选择，工蜂宁可要个妹妹（75%的基因），也不要自己的女儿（50%），她们甘当石女来伺候女王，把女王当成了生产妹妹的机器。这就是她们团结得像一个人的原因，这帮妹控。

兄妹共享的基因只抵得上姐妹的1/3，她们对弟弟就不那么欢迎了。蜜蜂和蚂蚁的家族发展壮大之后（相当于超级生物的青春期），女王除了不育的工蜂/工蚁，还会定期产生可以生育的王子和公主，让他们相互配合（肥水不流外人田），然后去建立新的家族（相当于超级生物的生儿育女）。工蚁对公主们优待有加，导致她们增肥到体重是王子的三倍。工蜂在王子和公主完婚之后，就毫不空气地把王子们赶出门去，雄蜂不会采花，只能饿死在外面。欧洲的造纸胡蜂（学名 polistes dominulus，英文名European Paper-wasp，用嚼碎的木头做成纸浆筑窠，故名）是真正的重口味，王子们经常被又咬又抓，然后头朝里塞进空的蜂房，只差一条皮鞭了。

3：超级生物体
唯一不属膜翅目的社会昆虫是白蚁，它和蟑螂的关系更近，白蚁频繁近亲交配，所以不论兄弟还是姐妹，基因都很相似，它们就没有妹控，雌雄都参与工作，而且对弟弟和妹妹一视同仁。

汉密尔顿的亲选择关键在于血浓于水。亲缘关系越近，群体就越精诚团结，蜜蜂已经创造了一个合作的奇迹，如果是比蜜蜂亲缘关系更近的亲戚呢？

虽然都是全身透明在海里飘来飘去的动物，管水母其实不是水母，它也不是一只动物，而是一大群细小动物的集合。跟蜜蜂不同的是，它们是一堆连体多胞胎，彼此紧密相接，像一串葡萄一样。但管水母们跟社会昆虫还是很相似的。它们也有鲜明的分工，比方这只（群）长达三米的深海管水母（学名Marrus orthocanna），坛子状的是领航员，负责喷水推动管水母前进；布满橘黄色鳞片的长管子是厨师，把已经消化的食物送给同伴分享；细长的鞭子是战士，用毒刺捕获食物，驱赶敌人；当然它们中也有专责繁殖的“女王”。

管水母的合作比蜜蜂更亲密无间，它们之间的亲缘关系也更近，所有聚集在一起的都是由同一颗受精卵发育而来，它们的基因100%相同。管水母是很原始、简单的动物，但凭借精诚合作，它们各自扮演不同的器官，可以构造出精密复杂的集合体。类似的动物还有珊瑚，许多珊瑚虫都由一个受精卵发育而成，住在一起，身体相连，这样就不容易被海浪冲走。
管水母把我弄糊涂了。它们明明是一群怎么看怎么像一只完整的动物，也许蜜蜂窠并不像一只巨大的动物，而是动物的身体像一个巨大的蜂窠。我们包含60万亿细胞的身体，也是由同一颗受精卵发育而来，细胞彼此拥有相同的基因。

你可以把每个细胞想象成一个独立的生物，如同一只蚂蚁或一个管水母的“坛子”，这并不奇怪，许多生物如细菌和变形虫，都是只有一个细胞。像蚂蚁一样，它们也有鲜明的分工，职位不同的工人长相也是千奇百怪，淋巴细胞像变形虫，肌肉细胞又瘦又长，红血球像汽车轮胎，脑细胞呈电线状，脂肪细胞被油脂撑满，像个气球，人体总共有200多种细胞，分工之专业、细腻，足以让切叶蚁自惭形秽。

活过一定岁数的细菌不会老，它会分裂，然后再分裂，万世不竭。除非遭遇不测，否则细菌其实是不死的。但普通的人体细胞只能分裂40-50次，然后衰老，死亡。只有两种细胞还具备细菌的永生能力。一种是生殖细胞（精子和卵子，相当于细胞里的蚁王和女王），你来自父精母卵，而父母的精卵又是来自爷爷奶奶辈的的精卵，这样可以上溯到猿人的时代（甚至细菌的时代）。另外一类是癌细胞，癌细胞可以无休止地分裂下去，把营养和氧气消耗光，压迫周围的器官，最后整个人体像自私的羚羊群一样崩溃完蛋。

大概没有比自杀更彻底的牺牲了（放弃繁殖除外），蜜蜂蛰人后自己也会死，有些蚂蚁和白蚁会把自己的身体挤破，将体内的毒液喷到敌人身上。如果一个“自爆” 的蚂蚁基因，能拯救一大群有75%可能性拥有相同基因的姐妹，这样做就是值得的。人体细胞也有自杀程序，就像背在每个细胞肩上的炸药包。一个叫P53的基因，可以说是基因中最不自私的，如果细胞开始癌变，它就会拉响细胞自杀的引线，和叛乱分子同归于尽。许多癌症的成因都是这个基因出了问题。P53因而得到了“基因组守护天使”的绰号。

超级生物的利他精神，是严格建立在血缘基础上的。它们的规则是对内（姐妹）和谐，对外（素不相识的同类）侵略。食物不足时，一窝蜜蜂经常去抢另一窝的蜂蜜，称为“盗蜂”。蚂蚁是世界上最好战的动物，威尔逊有云“给蚂蚁核武器，它们会在一星期内毁灭世界。”人体的免疫系统也跟兵蚁一样好战，随时准备与病原体或毒素斗争到底。兵蚁识别异己靠气味，跟自己味道不一样的蚂蚁统统格杀。免疫系统则靠几个基因，它们有一个长得要死的中文名字，主要组织相容性复合体（英文major histocompatibility complex），简称MHC。如果免疫系统发现跟自己MHC不一样的人体细胞，比如一个移植进来的肾，就会像兵蚁一样将其消灭。病人必须移植跟自己 MHC相同，能让免疫系统认为是同类的脏器，否则就会触发著名的排异反应。问题是MHC基因几乎人人都不同，要找到可以移植的脏器非常难，许多病人就在等待一颗心脏或一个肾的漫长过程中死去了。

如果把整个蜂窝看作一只动物，你就会惊诧于它的穷凶极恶。说到这里，我们都应该回头去看看羚羊。如果高尚的牛羚团体，真能战胜一盘散沙的牛羚团体，事情会更好吗？自然界适者生存的规则不变，竞争的对手从一个对一个转为一群对一群（蜜蜂就是如此），不过是把个人倾轧变成党同伐异，小流氓变成希特勒，你死我活变成种族灭绝而已。

羚羊与蜜蜂(二)深谋远虑

羚羊与蜜蜂(一)羚羊

本文地址（转载请注明出处）： 复制
收藏、分享这篇文章：        更多...

2009是生物学家和天文学家的狂欢之年。达尔文诞生200周年、《物种起源》发表150周年、还有伽利略开创望远镜天文学400周年纪念从年初继续到年尾。

不过，生物学和天文学的“瓜葛”，从400年前就开始了。达尔文赖以观测生物微观结构的显微镜，最初就是伽利略发明的；400年后的今天，天文学家又告诉我们，其实生命，包括我们自己，也都是星星的孩子。

（图说：恒星的演化提供了生命的物质基础）

1.  19世纪关于太阳发光的讨论

在遥远的古代，太阳就被封为威力巨大的神灵，直到今天，幼儿园的小朋友都会念“万物生长靠太阳”。不过，科学地认识太阳的本质，却是晚近才发生的事情。

1833年，由音乐家转行的天文学家赫歇尔（Herschel，他发现了天王星）在他的著作《天文学》（Treatise on  Astronomy）中热情洋溢地表达了这个观点：

“阳光是地球表面几乎所有运动的最终根源。阳光带来的热量产生了风，由于阳光的“生气”，无机物转变成了植物，并进一步支持动物和人类的活动；在煤层中，阳光的动能效率沉积下来又能够为人类所用。”

歌颂归歌颂，对于阳光从哪里来，与赫歇尔同时代的科学家们始终不能肯定。追问太阳如何发光，其实也就是问太阳的年龄是多少，这两个问题其实是同一个。这个问题的难度，在于人们很难解释太阳发出的巨大能量。在一个平常的夏日，把边长为1厘米的冰块放在阳光下，大约40分钟就可以完全融化（这里是粗略的估算），让我们假想一下，假如有一个厚度为1厘米，半径为1.5亿公里（地球到太阳的距离）的冰壳，包裹在太阳周围，这个庞然大物也将在40分钟内瓦解冰消。什么样的物理机制能够散发如如此之多的热量？

19世纪的物理学家们最熟悉的，也是宏观上最常见的力就是伟大的牛顿爵士提出的引力作用。1855年德国柯尼斯堡大学的生理学教授亥姆霍兹（Helmholtz）在一次颇有影响的演讲中，提出太阳辐射的巨大能源来自巨大质量的引力收缩，引力能转化为热能，然后导致太阳发光。

同年，开尔文勋爵也提出了他的观点，他基本同意亥姆霍兹，只是在具体机制上略有不同，他认为阳光是由于不断地有彗星撞击到太阳上，这些彗星的引力能产生了太阳所必须的热能。

物理学家们很清楚，要想发光，就必须为太阳提供能源，这是19世纪热力学家们的共识，根据开尔文勋爵提出的热力学第二定律，热量会自发地从热的物体流向冷的物体，很显然，如果没有外来的能源供应，太阳、地球都会逐渐冷却，生命就无法继续在地球上生存。开尔文勋爵是热力学的主要奠基人之一，他的观点在科学界拥有举足轻重的地位。

与物理学家们关心太阳发光机制有所不同的是，生物学家和地理学家们关心的是太阳光的效应，他们所擅长的，是从各种生物、地理现象出发，推算这些现象所持续的时间，也就是地球以及太阳的年龄。

1859年，达尔文在他发表的《物种起源》第一版中对地球的年龄做了一个粗略的估算，他估算了一下由于腐蚀作用，要多长时间才能形成英格兰的威尔德峡谷（Weald），他算出的威尔德峡谷的“剥蚀时间”大约是3亿年，显然在这3亿年里，足以在地球上产生名目繁多的物种。正如赫歇尔说的，阳光是生命和地理现象进化的动力，达尔文估算为地球的年龄，也为太阳的年龄提供了一个下限。

不过达尔文的自然选择理论遭到了开尔文勋爵的坚决反对。虽然天文观测表明没有那么多的彗星来支持开尔文的理论，不过开尔文把他的理论修正为引力能量来自于太阳形成时所吸收的彗星。1862年，开尔文自信满满地宣称：

“彗星理论无疑是正确的，它对于太阳热能的解释是毋庸置疑的，其理由如下：（1）除了化学反应的理论之外，没有任何一种自然的解释值得考虑；（2）化学反应的效率比较低，即使最强的化学反应的能量也不足以解释太阳热能，太阳质量所能产生化学能只能让太阳发光3000年；（3）彗星理论支持太阳寿命为两千万年以上，这不存在什么困难。”

开尔文根据太阳的质量和直径，计算了这样一个物体所能够辐射出来的引力能，估计的太阳寿命约为三千万年，从而对达尔文对于地球寿命超过3亿年产生了怀疑，进而认为达尔文所谓的“自然选择”也是不太可能实现的。

19世纪许多科学家对地球和太阳的年龄进行了估算，理论物理学家们根据当时所知道的能量类型的估算，太阳寿命至多为千万年的量级，而地理学家和生物学家们则认为，为了产生地理学的变化和生物进化所需要的能量，太阳至少已经闪耀了几亿年。由于开尔文在科学界的巨大权威及其在理论物理学方面的造诣，达尔文对自己的估算结果产生了深深的怀疑，在他最后一版的《物种起源》中，他删去了所有对时间尺度的提法。在1869年写给自然选择理论的另一位发现者华莱士的信中，达尔文抱怨说，开尔文关于世界年龄的观点是他最烦恼的事情之一。

今天我们知道，实际上开尔文勋爵的观点是错误的，达尔文的想法更接近真实情况。根据对陨石的放射性测量，太阳的年龄约为46亿年。不过这也说明，在19世纪的时候，科学界已经达成了一种共识，任何领域的研究结果都必须要受制于基础物理学定律。开尔文所没有想到的是，当时人们对于物质结构的理解还仅限于原子-分子的层次，而支持太阳发光的能源恰恰来自更深层的结构，因此对于太阳发光理解，还必须有赖于基础物理学的进一步发展。

2.  放射性的短暂迷局

理论物理学家和地理学家、生物教学之间的争论在1896年出现了转机，在前一年，德国科学家伦琴发现了X射线，在这一年，法国科学家贝克勒尔在试图研究X射线的过程中发现了天然放射性——某些物质（比如铀盐）能够使照相底板感光，这种“放射性”来自原子核内的转变，1903年，皮埃尔·居里和他的年轻助手拉波尔德注意到，同样具有放射性的镭盐可以持续的产生热量，通过实验结果知道，每克纯镭每小时可以产生100卡的热量。这些发现让物理学家们逐渐明白了一个事实：一种此前没有注意到的能源被发现了。威廉·威尔逊和达尔文的第二个儿子乔治·达尔文（他是一位天文学家家兼生物学家）立刻提出来放射性可以作为太阳发光的能源。

正在蒙特利尔的麦克吉尔大学担任物理学家教授的卢瑟福也发现放射性元素伴随着α衰变也会放出大量的热量，在1904年，他宣称：

“能够释放大量热能的放射性元素的发现，延长了地球上可能存在生命的时间期限，使得地理学家和生物学家们所提出的进化过程所需要的时间可以得到满足。”

放射性元素的发现把理论物理学家不再纠缠引力能的计算，开始考虑来自原子核内部的能量。不过天文观测发现，在太阳的主要成分是最简单的氢、氦元素，中并不存在数量巨大的放射性物质。而且对于大量恒星的观测表明，恒星释放的能量与其温度直接相关，而放射性元素释放能量的多少和温度并没有任何关系。但理论学家们来不及为这个问题担忧，因为20世纪初迅猛发展的物理学让他们迅速找到了太阳发光的正确答案。

3. 爱丁顿的核聚变假说

1905年，正在苏黎世专利局工作的爱因斯坦从他的狭义相对论推导出了著名的质能关系E=mc2（E代表能量，m代表质量，c代表光速），这个简洁有力的公式至今无数人为之着迷。它将质量包括进了物理学最为“放之四海而皆准”原理——能量守恒原理之中。但它和太阳发光有什么关系呢？

1919年，理论天文学家罗素（这是个美国人，不是法国哲学家罗素）总结了天文学中关于恒星能源的研究线索，他指出，最重要的线索应该是恒星内部异常的高温。1920年英国的物理学家兼化学家阿斯顿（F.W.Aston）发现了解决这个问题最重要的实验线索，他在寻找氖元素的同位素时，对许多原子的质量做了最精密的测量，其中就包括氢和氦这两种太阳里最常见的元素。他发现含有两个中子两个质子的氦原子的质量要比四个只含有一个质子的氢原子质量要轻一点儿。

杰出的天文学家爱丁顿爵士立刻意识到了阿斯顿测量结果的重要性，就在同一年爱丁顿向英国科学促进会做了一个报告，指出基于阿斯顿的测量结果，通过将氢元素转变为氦元素，根据爱因斯坦的质能关系，这可以支持太阳发光。通过氢燃烧变成氦，损失大约0.7%的质量，原则上，太阳可以燃烧……1000亿年！（当代进一步的计算结果是100亿年）这是个令人惊异的结果，大大超出了此前关于太阳年龄的任何估计。

而爱丁顿以他同样令人惊异的预见，提出了这种“恒星能源”与将来人类社会的关系：

“既然恒星能够自由控制这种亚原子的能源保持长期有效运转，那么看来离人类能够控制这种潜在的能量以满足人类的福利又进了一步……”

这个“可控核聚变”之梦，在能源危机频发的今天显得更加可贵，目前正在法国建造的国际热核聚变实验堆（ITER）正是爱丁顿之梦的现实版，据乐观估计，30～50年后，人类可以用上这种“恒星能源”。

4. 我们都是星星的孩子

爱丁顿爵士提出“核聚变”的时候，这还仅仅是一个假说，究竟如何实现这种聚变还没有人知道。而且从经典物理来说，氢原子核（也就只质子）本身带有正电荷，同样的电荷靠近时，根据平方反比关系的库仑定律，两者之间的排斥力会趋向于无限大，“聚变”根本就不可能实现。不过这个“不可能”随着描述微观世界的量子力学的进展逐渐变成了“可能”。

1928年，在德国哥廷根大学工作的苏联乔治·伽莫夫（Gamow）提出了“伽莫夫因子”，指出当两个带同样电荷的粒子在靠得足够近的时候，存在一定的几率可以克服库仑势垒结合在一起，把它们拉在一起的是强作用力（一种不同于引力和电磁力的新作用力），用这个伽莫夫因子可以很好的解释放射性衰变的速率。十年之后，已经逃离苏联到美国定居的伽莫夫和他的学生泰勒又把伽莫夫因子应用到在恒星内部高温条件下可能存在核反应上，计算的结果让他们相信，恒星内部确实存在极其高的温度。

1938年，冯·魏扎克发现了一个核反应循环链，以碳元素为催化剂，通过碳-氮-氧的连续反应，可以把4个氢核合成为氦核（现在成为CNO循环），只可惜他没有能够计算出这个反应的产能速率，也没有得出这个反应所需要的温度。

太阳发光问题的最终解决是由贝特（Bethe）来完成的。贝特是一位资深的核物理学家，他所撰写的三篇关于当时已知的核物理知识的评论分析被他的同事们称之为“贝特圣经”。良好的核物理学训练为他解决恒星能源之谜奠定了坚实的基础。1938年4月伽莫夫在华盛顿组织了一个关于恒星内部结构的小型研讨会， 在这个会议上，天体物理学家们列出了他们已经知道的关于恒星的知识，贝特发现，尽管天文学家们还不知道恒星能源的具体知识，只是基于能源来自恒星中心（附近）的假设，他们已经得到非常好的结果。在这次会议之后仅仅过了6个月，贝特就完成了恒星内部氢元素燃烧成为氦元素的基本核物理过程。

贝特提出了“质子-质子链反应”，这种反应过程是太阳或者较小质量的恒星能量的主要来源，而冯·魏扎克所发现的“CNO循环”，则在比太阳更大质量的恒星中占据主导。第二次世界大战结束之后的二十年中，一批杰出的物理学家和天体物理学家如福勒、霍伊尔等，纷纷投入到恒星核反应的工作中，对贝特理论进行了完善。 

太阳如何发光——恒星核反应理论是现代天文学最重要的成就和基础之一，有了它，科学家们就可以出发解释更多的恒星、星系，以及整个宇宙的演化历史。在恒星这个核反应“熔炉”中，把最初的氢这两种简单的元素进行加工，锻造出来元素周期表中各种元素，才有了我们所看到的这个缤纷的五彩世界——我们都星星的孩子。

（图：猎户座星云（局部）。星云中的白色发亮处是新的恒星正在其中诞生。）

本文地址（转载请注明出处）： 复制
收藏、分享这篇文章：        更多...