说出来你可能不信(会讲故事的科普平台“SME科技故事”年度力作,42个趣味科学故事,掀起国内科普热潮!)(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)


发布时间:2021-03-11 20:12:09

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作者:SME

出版社:中国友谊出版公司

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说出来你可能不信(会讲故事的科普平台“SME科技故事”年度力作,42个趣味科学故事,掀起国内科普热潮!)

说出来你可能不信(会讲故事的科普平台“SME科技故事”年度力作,42个趣味科学故事,掀起国内科普热潮!)试读:

自序

你好,我是SME,准确地说,我们是SME。很多人第一次看到我们的名字都会感到疑惑,SME是何意?这三个字母可以有无数种解释,正如我们每个人接触科学的无数种理由一样。在我们这里,它有一种解释是Science Medium Entrepreneurship的首字母缩写。

有的人因为热衷于新颖的技术产品而开始了解科学技术,有的人因为对未知的好奇而开始探索宇宙,有的人因为对脆弱生命的怜惜而开始研究生命科学。但对于普通人而言,了解科学技术的方式往往是通过媒体以及书籍。

我们很早就已经察觉到了这条道路十分崎岖。随手打开那些门户网站的科技频道,满屏充斥着的是消费电子产品介绍、商业公司新闻、产业行业动态等等,我们曾思考:这与百年前报纸上的那些商业新闻有多大的差别?细细想来只不过是因为我们所处的时代给这些内容蒙上了一层名为“科技”的包装纸罢了。

就像来到一座完全陌生的古城,初涉科学的我们也并不知道去向何处,也会留恋于商业区灯红酒绿,也会错过深巷里破败却韵味无限的沧桑。我们和很多人一样在科学的世界里头晕目眩,但我们不愿意变得迷失。我们想要记下每条走过的路,写出我们心中最好的科学世界漫游指南,这也正是“DIZZY IN SCIENCE”诞生的初衷。科幻电影《银河系漫游指南》中,“42”被描述为宇宙的终极答案。恰巧,我们也精选了42个科技背后的故事,希望能给各位读者的科学漫游带来一些帮助。

起初大量写作的是受众最广的科学人物类,以一个人的视角去讲述科学技术的发展,这当中有励志、有感动、有愤懑、有惋惜,每个人的故事都是独一无二的,也是从那时候开始我们确信科学与传记这两个被认为是枯燥的元素结合在一起,也能产生美妙的反应。人物故事的写作实际上也带给了我们对科学史认知的原始积累,在那些光鲜亮丽的科学人物背后,我们逐渐发现了他们不为人知的一面,例如为化学研究而献出的无数生命。但是,我们总是把目光放在那些成功案例上面,忽略了很多科学发展史上被抛弃了的牺牲品,可往往就是这些没有人歌颂的事迹,反倒能带来不一样的感悟。同时我们也会逐渐发现那些广为流传的常识和说法中,有的也存在着许多谬误。也许很多人最早是通过那些“未解之谜”才接触到了这个泛科学领域,当我们长大成人再去回看这些曾经深信不疑的谜题,才发现那里面漏洞百出而又荒诞至极。

1924年,孙中山先生亲笔写下“博学、审问、慎思、明辨、笃行”作为当时“国立广东大学”的校训,被中山大学沿用至今。这择取自《礼记·中庸》的十字箴言,反映的正是我们认识和改造世界的历程。一切由好奇的涉猎开始,经过不懈地追问从理解中提出质疑,直至能明辨是非真伪,终能知行合一践履所学。这正是我们每一个故事里所要表达的,其中的精华,就在这些包罗中外的42个故事里,细细品味吧!第1章这么神秘,那么荒诞

曾经风靡中小学校园的各种“世界未解之谜”系列书籍,用尼斯湖水怪、麦田圆圈、金字塔与法老的诅咒、大脚怪、外星人与UFO、神农架野人、人体自燃等,引发了大家对未知事物的好奇心。这些事物,一个比一个神秘莫测,但又一个比一个言之凿凿,让我们那时无处安置的好奇心得到了莫大的满足。01 百慕大三角的弥天大谎

曾经风靡中小学校园的各种“世界未解之谜”系列书籍,用尼斯湖水怪、麦田圆圈、金字塔与法老的诅咒、大脚怪、外星人与UFO、神农架野人、人体自燃等,引发了大家对未知事物的好奇心。这些事物,一个比一个神秘莫测,但又一个比一个言之凿凿,让我们那时无处安置的好奇心得到了莫大的满足。

其中最神秘的莫过于,吞噬无数飞机和船只的“百慕大三角”。传说这片神秘海域屡次发生神秘莫测的失踪、海难事件,震惊世界。无数途经这里的货轮、军舰、潜艇、飞机等,都离奇消失不见。有的甚至连残骸、尸体都找不到,仿佛连人带船人间蒸发了一般。某些案例更加玄乎,说是失踪了几十年的飞机、轮船又突然出现,而且上面的乘客还一点儿都没变老。还有的说,飞过这片海域,驾驶员身上的表都像穿越了时空一样,比其他地方慢了几个小时。这些描述让年少的我们,冒着被老师批评的危险,势必要对这神秘现象一探究竟。

关于这个“死亡三角”,也有各种五花八门的理论和假说被提出,试图支撑和解释这些神秘的现象。例如“次声波振动说”“海地水桥说”“天然气水合物说”“金字塔磁场说”“磁偏角异常说”等等,它们各立门派,并尝试自圆其说。如果觉得分析不够深入,就把人们耳熟能详的爱因斯坦搬出来,用相对论、四维空间、黑洞吞噬、平行世界等概念和理论再解读一遍。再不济,还可以“甩锅”给外星人和别国政府,说消失是因为外星人把我们地球人绑架去做实验,或是其他国家在海底搞什么秘密武器。

各种理论和假说虽然听上去都不一样,但最终还是会殊途同归。因为它们的结尾都是同一个套路,“欲知后事,请看下回分解”,总是这样吊着读者的胃口,但就是讲不出个所以然。其实归根结底很简单,因为这一切都是假的。

所谓的百慕大三角,是指北起百慕大群岛,南到波多黎各岛,西至美国佛罗里达州,三个地方围成的三角地带,三角的每个边长约2000千米。然而,在真正的地理学上,并不存在什么“百慕大三角”这样的划分。给这片海域冠上魔鬼之名的,也不是什么科学家或政府机构,而是一群用笔说话的作家。这些人让原本好好的一个旅游胜地,在“地摊文学”的以讹传讹中,变成了人间的未解之谜。

爱德华·琼斯(Edward Jones),就是首次提到“百慕大三角”的作家。1950年,他在美联社的《迈阿密先驱报》中,第一次提到在百慕大附近的飞机神秘失踪事件,并把事故源头引向了那片海域。这就是百慕大神秘现象中,最为人津津乐道的空难事故——美国海军第19飞行中队失踪。百慕大三角

如果这第19飞行中队在飞行过程中安全返航,那么关于“百慕大三角”的概念也不会被创造出来。那些关于百慕大的所有文章、书籍、电影、纪录片也不复存在。所以,第一次把第19飞行中队失踪与“百慕大”联系到一起的琼斯,也被称为“百慕大三角”之父。

到了20世纪60年代,第19飞行中队的失踪在另一位作家文森特·盖迪斯(Vincent Gaddis)的笔下,变得更加神秘和流行起来。1964年他给自己发表的文章取了一个非常引人入胜的标题——《死亡百慕大三角(The Deadly Bermuda Triangle)》,赚足了眼球。但他在文中没有提供有效的数据,却好像已经对此彻查了一样,声称这个地区海难频发,远远超过其他的海域。

在这之后的十几年间,很多作家都沿袭盖迪斯的思路开始自由“创作”。基本套路就是多挖挖过去的海难事件,再加点个人解读,最后把灾难的帽子扣到“百慕大三角”头上,这就又是一篇热读文章。

那么关于百慕大最关键的神秘现象,第19飞行中队失踪又是怎么被炮制出来的?

整个案件的大致经过是:

1945年12月5日下午2时,美国海军第19飞行中队的5架“复仇者”轰炸机(共14名飞行员)在队长查尔斯·泰勒的带领下,计划从佛罗里达向东飞到巴哈马群岛,再折返基地,完成飞行训练。然而他们刚飞出两个小时后便迷失了方向,没有按原计划返回基地,反而向大西洋深处飞去。美国海军第19飞行中队的5架“复仇者”轰炸机

最后,这五架轰炸机因燃料耗尽,悉数坠入海中。随后美军便派出了大量飞机和船舰进行救援搜索。但是结果却更悲惨,不但没有搜救成功,机上14名飞行员无一生还,其中一架PBM-5水上飞机还在救援任务中出事。

关于此事的官方调查结果,都认为队长泰勒应该为这次事故负主要责任。泰勒虽然有近2000个小时的飞行经验,但他并不是一位优秀的飞行员,性格固执,且以马虎著称。“二战”期间,他就曾两次在海上迷航不得不弃机跳伞。在这次飞行训练中,泰勒居然还忘记带基本的导航仪和手表。

基地在发现泰勒迷航后,就要求他把指挥权交给其他人。但刚愎自用的泰勒却宁愿相信自己多年的飞行经验,拒绝指挥中心的提议,继续带队往错的方向飞去。通信记录中显示,有至少两位学生飞行员发觉泰勒的判断有误,并要求改变航向。但泰勒仍然一意孤行地带着学生飞行员们飞向死亡的深渊。

在飞行途中,天气状况也开始越来越糟糕。所以随后派出的救援飞机也因在恶劣天气下进行搜救行动,危险系数大大增加。而救援飞机的坠毁还有一个更重要的原因。海军基地的前飞行教练戴维·怀特说,统计已证实参加救援的PBM-5水上飞机,是历史上频繁出现油气外泄,且常因小火花导致过爆炸的机型,所以这种飞机也一直被称为“飞行中的油箱”。当时在该海域经过的游轮上的乘客表示,当晚就听到了爆炸声,还看到上空有闪光,海面上也拖着一条长长的油带。在水中的遇难飞机

将事实连在一起看,其实第19飞行中队和搜救飞机的悲剧只能归为人为的事故,而不是什么超自然的事件。一个迷航的固执队长,带着没有经验的学生在恶劣天气中飞行,遇难几乎是无可避免的。

原本是官方定论的事情,但泰勒的亲属却对这样的调查结果极度不满意,多次向美国海军高层上诉。所以当局只能满足泰勒亲属的要求,把原因归咎于糟糕的天气和“未知因素”。

也就是这个“未知因素”激起了阴谋论爱好者的翩翩联想。在他们层层添油加醋和有意忽略事实后,最终成了一个交织着各种超自然力量的不解之谜。

在这之后,几十年前的“独眼巨人”号失踪事件,也从沉睡的历史中被人们挖出来重新解读。1918年2月22日,满载货物的“独眼巨人”号,由巴西萨尔瓦多启航前往巴尔的摩(途经百慕大三角)。然而在航行中却完全与外界失去联系,不知所踪。

起初美军以为该船是被德军击沉,但是战后并未在德军档案中发现记录。所以,“独眼巨人”号的失踪也被蒙上了一层神秘的面纱。

在第19飞行中队的事件火了之后,好事者也把“独眼巨人”号的失踪归结于百慕大三角的神秘力量。然而,官方认为“独眼巨人”号的失踪,可以从它的两艘姐妹舰中得到更科学的解释。和“独眼巨人”号构造几乎一样的“涅柔斯”号和“普路提斯”号,虽平安地度过了“一战”岁月,但在“二战”期间都因为结构缺陷纷纷沉没。鉴于“独眼巨人”号当时的严重超载,所以失事原因也渐趋明了。…

而我们之所以能知晓关于百慕大三角的种种,都得归功于小时候读到的类似“解密百慕大三角”的系列书籍。这些书籍则源自另一位更有“想法”的作家伯利兹(Charles Berlitz)。他看准了商机,在1974年出版了《百慕大三角》(The Bermuda Triangle)一书,同时把“百慕大魔鬼三角”的概念广泛传播。这本书中不但搜集了许多官方或非官方消息,而且加入了各种对百慕大三角神秘现象的“合理”解读和理论,让原本不存在的“百慕大三角”,成了当时美国家喻户晓的神秘地带。

不过,在这本畅销书大卖的第二年,另一本专门反驳伯利兹的辟谣书籍就诞生了。

拉里·库什(Larry Kusche)搜集了“百慕大作家”们提到的五十多起事例的真相,出版了《百慕大三角之谜——已解》(The Bermuda Triangle Mystery-Solved)一书,详细地介绍了每一起事故的调查结果。

拉里·库什的硕士学位是图书管理学,毕业后在亚利桑那州立图书馆工作,有较强的搜索与调查能力。此外,他还是一个有经验的飞行员,他当过商业飞行员、飞行教练和飞行工程师等,累计飞行时间达到几千小时。

为寻求真相,他查阅了美国空军、海军、海岸警卫队、保险公司等的有关报告,事故发生时的报纸报道,甚至向有关人员进行信件、电话或当面访问。最后他得出的结论也被美国海岸警卫队等许多权威机构,认为是对百慕大三角现象的定论。

他的研究表明,在百慕大三角地区发生的飞机和船只的失事数量,与其他海域相比并不突出。其实这个问题用一个非常显浅的事实就可以解释,如果百慕大三角真的频繁发生神秘的海难、空难,最害怕的应该是海洋保险公司。

但是海洋保险公司并不认为百慕大三角是个特别危险的海域,也并没有收取比普通地区更高额的保险费用。

1975年,垄断海洋保险的劳埃德保险公司声明如下:“根据劳埃德记录,自1955年以来,在世界范围内有428艘船只被报失踪,而你们也许有兴趣知道,我们的情报部门未能发现任何证据支持百慕大三角比其他地方有更多失踪案的说法。美国海岸警卫队有关大西洋事故的计算机记录可以追溯到1958年,其结果也支持这个结论。”

许多事故发生的时候,人们并不认为有神秘之处,但是在多年后通过再加工,就开始神秘起来了。更重要的是当时许多作家根本没有自己做调查和研究,只是重写了以前的文章,导致越来越偏离事实。有的作家为了文章效果,甚至虚构了许多事故的各种细节,还有一些明显不是发生在该区域的也被当成是百慕大三角的事故。

然而,在库什这本辟谣书出版后,前面写《百慕大三角》一书的作者伯利兹又四处散播谣言,声称在百慕大海底发现一座金字塔。库什立马向伯利兹发出挑战,要求伯利兹提供海底金字塔的证据,并跟他打赌一万美金。结果在挑战截止的前一周,伯利兹才出来宣布不愿接受库什的挑战,承认了自己只是信口开河。

就这样,这出闹剧在20世纪70年代的美国,早已告一段落。然而,这百慕大三角之谜随后却跨过了大洋,在中国大地上愈演愈烈,至今未息。

说来讽刺,我们童年对科学的启蒙读本,竟来自这么一个欺世谣言!02 藐视人类“中心法则”的章鱼

不知道大家有没有发现,影视作品中,外星人大多被设置成章鱼的样子?比如我们非常熟悉的被称作《异形》前传的电影《普罗米修斯》中,异形的原生体就像极了章鱼,有八根腕足,中间还伸出一根骇人的口器。还有《异星觉醒》中“完虐”宇航员的卡尔文,《降临》中靠喷墨交流和能预知未来的七肢桶外星人。

那么外星人为什么要被设计成“章鱼”的形象呢?

有人提出章鱼在水中活动有种太空的失重悬浮感,而且它们超大的脑袋和发达的四肢也更符合“达尔文外星人”的特点。

但是除了这些,最重要的还是章鱼有着不寻常的高智商。由于章鱼的各方面特点都有点匪夷所思,所以许多科学家也喜欢称它们为“生活在地球的外星生物”。如果说海洋能进化出智慧生物,那么章鱼最有可能就是这样的物种。章鱼也一直被誉为“海洋中的灵长类”。

章鱼虽属于无脊椎动物,但就其智商而言,可以说就是无脊椎动物中的“叛徒”(科学家一般认为脊椎动物比无脊椎动物聪明得多)。一只普通的田螺体内只有约1万个神经细胞;龙虾有大约10万个;跳蛛也不超过60万个。而蜜蜂和蟑螂等,外神经系统丰富度能排前几的无脊椎动物,也仅有约100万个神经细胞。所以同为无脊椎动物,章鱼拥有5亿个神经细胞,高下立判。除此之外,不少脊椎动物还比不过章鱼呢。例如,章鱼的神经细胞数量就远超家鼠(8000万)和大鼠(2亿),几乎与家猫差不多。拥有极其复杂神经系统的章鱼

另外,神奇的章鱼竟还拥有两个记忆系统。其中一个是大脑记忆系统,另一个记忆系统则位于八根腕足,直接与吸盘相连。我们都知道,人类要想完成比较复杂的动作,得靠大脑控制具体的操作与步骤。但章鱼就不一样,它的八根腕足(俗称触手)内都有独立的神经索。大脑只要对腕足下达一个抽象的命令,章鱼的腕足就能自己“思考”,要哪些步骤才能完成任务。在这之后腕足就可以实行多线程同时作业,独自感知环境,快速做出反应,根本不需要大脑给予具体的指令。

毫无疑问,章鱼拥有极其复杂的神经系统,但我们并不能就此评判它们智商的高低。

因为即使在最有利的情况下,评估章鱼的智力水平都是件十分棘手的事情。就像我们经常把会使用工具设为衡量鸟类和哺乳类动物智力的标准。

但事实上这并不适用于章鱼,因为它的奇异的身体本来就是一个工具。

例如它们根本不需要借助外物,就能用坚硬的齿舌将牡蛎的壳钻开。之后,章鱼便会从钻开的孔向壳内注射某种毒素,迫使牡蛎打开,然后饱餐一顿。举这个例子并不是为了说明章鱼不会使用工具。因为它们用起工具来,还真的比谁都要厉害。

为了更方便地钻开牡蛎,章鱼会找来一块大石头垫在底下再开始操作。而当牡蛎被毒液逼得开口,章鱼还会扔一块石头进去,防止牡蛎把两片壳关上夹到自己。除此之外,懂得未雨绸缪的章鱼,有时吃完牡蛎肉后,还会将壳保留起来,建房子用。它们习惯收集各种贝壳、蟹壳和石头等,建起属于自己的“章鱼城堡”,保护自己柔软的身体。

除了使用工具外,章鱼还拥有近乎人类的记忆能力和学习能力。而学习能力的强弱恰恰是动物智力高低的一个重要表现。

科学家曾做过这么一个实验:将一只刚从海里捞上来的新手章鱼,放入一个结构复杂并装有食物的玻璃盒子,但是它不知道怎么找到入口并拿到食物。它的隔壁则是一只久经沙场的老手章鱼,它能够找到盒子的入口,并从中获取食物。新手章鱼就趴在玻璃上暗中观察老手章鱼是怎么做的,在看到老手章鱼的示范后,二话不说就立马采用相同的方法,钻进盒子饱餐一顿。

更让人咋舌的是,章鱼还是种会“察言观色”的动物,能够适应圈养有与人类交往的能力。一位叫Shelly Adamo的神经学家饲养的章鱼,就特别喜欢对着陌生访客喷水。但经常在它们周围出现的熟人,却不会受到如此粗鲁的对待。2010年有人在水族馆中做过一个实验,一个“友善”的饲养员经常给它们喂食,而另一位“小气”的饲养员则经常拿棍子骚扰它们。只要两周,水族馆中的所有章鱼,都对这两名饲养员表现出截然不同的态度。

除了会看人类的脸色,在海底生活的它们还有着高超的“伪装”本领。在自然界中,可根据环境改变自己“外表”来躲避天敌或捕获猎物的动物虽然有很多,但如果章鱼是第二的话,还真的没有哪个动物敢称第一。

而提到伪装,想必大部分人第一时间想起的是变色龙,它们能根据环境或多或少地改变体表颜色。然而,此变化不过是化学物质反应的结果,需要的时间略长。而章鱼变色的指挥系统是它的眼睛和脑髓,这种通过神经系统控制的方式也更加高级,几乎在瞬间即能完成。如果章鱼的一侧眼睛出了什么毛病,那么这一侧就会固定为一种不变的颜色,而另一侧还是可以随时变色。

章鱼的颜料储存在皮肤最表层的数以千计的墨囊中,紧闭时看上去就像一个个小斑点。但受到环境刺激时,章鱼就会将墨囊周围的肌肉收缩,让墨囊打开释放颜料。这样章鱼就可以依据环境,控制墨囊按照不同的组合打开或闭合,形成不同的形状,如带状、条状或点状等,并且颜色各异。

章鱼软软的身体还有利于它们改变外形。例如印度尼西亚的拟态章鱼,更是高手中的高手。海蛇、比目鱼、海星、狮子鱼、珊瑚、鳎鱼等超过15种动物,它都模仿得惟妙惟肖。有时候还能伪装成海螺,伸出两根腕足当脚逃之夭夭。更神奇的是,除了颜色和形状,章鱼还能根据自己要变形的物种,相应地改变皮肤的质地。通过控制特定部位的肌肉收缩,章鱼可将光滑的表皮变得粗糙和尖锐。

例如海藻章鱼(学名刺断腕蛸,Abdopus aculeatus)就能在短时间内,形成一缕一缕的结构,随着水流漂动常让人误以为是海藻。

如果你问章鱼,你们是如何练就如此高超的伪装术的?它们应该会回一句“还不是被逼的”。因为章鱼没有骨骼,在捕食者眼里它们完全就是一块“行走中的肥肉”。海洋中的各种鱼类,都对章鱼虎视眈眈,甚至包括不同种属的章鱼之间,也存在着敌意。

毫无疑问,越是擅长伪装自己,就越容易逃脱追捕和获得食物。所以现在如此机智的章鱼,也是经过漫长的自然选择和进化,才坐牢了“伪装大师”的名号。拥有模仿颜色、形态与皮肤质地三位一体的技能,章鱼玩起COSPLAY来可以说是所向披靡。

如果这种能力放在人类身上,就和影视作品中看到的“突然改变表皮硬度抵挡攻击”的超能力差不多。那么问题就来了,如此聪明强大的章鱼怎么还没组建军队,上演章鱼的“星球崛起”呢?其实这些长着两个脑袋、八根腕足的“外星人”,惨就惨在逃不过“做父母必死”的宿命。

本来章鱼的寿命就只有短短3—5年,但无论何时,只要章鱼一交配,就等于被判了死刑。章鱼有八根腕足,其中一根被称为交接腕(hectocoylus),这就是雄性章鱼的生殖器(对不起那些喜欢吃章鱼触手的朋友)。交配时,章鱼会将精包通过插入的方式,放入雌体的外套腔内。为了确保雌体受孕,雄性章鱼还会将这根“性触须”留在雌性章鱼体内。而失去生殖器的雄性章鱼,就会进入“贤者模式”,变得郁郁寡欢。不久后,行动迟缓、茶饭不思的雄性章鱼,就一命呜呼了。

另外,在产下数十万枚章鱼卵后,雌性章鱼守护幼卵孵化的时间也至少需要半年。在这期间,雌性章鱼也会因不进食,最终难逃一死。

很多时候,许多新生的小章鱼从未见过自己的父母。所以它们也无法从父辈那里学习到有关的生存法则,一切都只能靠自己摸索。正是因为这种生理层面的缺陷,导致了章鱼智力层面的不断割裂。如果这种断裂发生在靠传承发展优势和智慧的人类身上,我们或许还不一定比章鱼聪明。所以才有人说:“如果章鱼寿命不是只有几年,它们可能还真的有兴趣看看人类到底是个什么东西。”

或许未来有一天,外星人真的会攻陷地球,也会惊讶自己在地球怎么还有远方表亲。资料参考

◎ 子常.章鱼的智慧[J].科技潮,2010(9).

◎ 唐一尘. 章鱼具有强大的RNA编辑能力[J]. 前沿科学,2017(2).03 颜料,一部另类化工史

我们从小就向往颜色丰富的世界,就连形容仙境也常用五彩斑斓、绚丽多彩这样的词语。这种对色彩天然的热爱让许多父母将绘画作为自己孩子的重点培养爱好。虽然真正热爱绘画的孩子没有几个,但却鲜有孩子能抵抗一盒精美颜料带来的魅力。

柠檬黄、橘黄、大红、草绿、橄榄绿、熟褐、赭石、钴蓝、群青……

这些漂亮的颜色就像是一道可以触摸的彩虹,不知不觉就把孩子们的魂儿拐走了。敏感的人可能会发现,这些颜色的名称大多是形容性的词,例如草绿、玫瑰红。然而却还有一些像“赭石”这样让人摸不着头脑的。若是知道一些颜料的历史,你就会发现还有更多这样的颜色湮灭在时间的长河当中。每一种颜色的背后都是一段尘封的故事。…

人类的颜料在很长的一段时间里,根本无法描绘这个多彩的世界(哪怕是千百分之一)。每一种全新的颜料发现,其所展现的颜色才被赋予了全新的名字。最早的颜料都来自天然矿物,并且大多来自于特殊地区出产的土壤中。含铁量较高的赭石粉末很早就被当作一种颜料来使用,它所展现出的那种红褐色也就被叫作赭石色。在市场上出售的颜料

古埃及人早在公元前4世纪就已经掌握了一些制作颜料的方法。他们懂得使用孔雀石、石青与朱砂这类天然矿物,将其碾碎并通过水洗提高颜料的纯度。与此同时,古埃及人的植物染料技术也同样优秀,这使得古埃及人能够绘制出色彩丰富而明亮的大量壁画作品。

几千年来,人类的颜料发展都是依靠幸运的发现来推动的。为了提高这种幸运出现的概率,人们做了很多奇怪的尝试,也造就了一批奇葩的颜料和染料。大概在公元前48年,恺撒大帝在埃及见到了一种鬼魅的紫色,几乎是一瞬间,他就着了迷。他把这种称作骨螺紫的颜色带回了罗马,并钦定为罗马皇室的专属颜色。

从此,紫色成了一种高贵的象征,因此后人用“born in purple”这样一个短语来形容出身名门。但是这种骨螺紫染料的生产过程堪称奇葩。将腐烂的骨螺与木灰一起浸泡在盛满馊臭尿液的大桶当中,经过长时间的静置,骨螺鳃下腺的黏稠分泌物会发生变化,生成一种今天被称作紫脲酸铵的物质,呈现出一种蓝紫色。

这种方法的产量还特别少,每25万只骨螺才能生产出不到15毫升的染料,刚刚够染一件罗马长袍。除此之外,因为制作过程臭气熏天,这种染料只能在城外进行生产。就算是最终制好的成衣也都终年散发着一股说不上来的独特气息,也许就是“皇家味”吧。

类似骨螺紫这样的颜色其实并不少,还有一种同样与尿液结缘的颜料被发明出来。那是一种美丽而通透的黄色,风吹日晒经久不衰,名曰“印度黄”。顾名思义,这是一种来自印度的神秘颜料,据传提取自母牛的尿液。这些母牛只被喂食杧果树叶和水,导致其严重营养不良,尿液中才含有特殊的黄色物质。这些奇奇怪怪的颜料染料称霸了艺术界相当长的一段时间。它们不仅害人害畜,往往还产量低下价格高昂。例如在文艺复兴时期的群青色,因为由青金石的粉末制成,价格曾是同质量黄金的5倍。

随着人类科技大爆炸式的发展,颜料也亟须一次巨大的革命。然而,这次大革命留下的却是致命的伤痛。铅白是世界上少有的能在不同文明、不同地域都留下印记的一种颜色。

在公元前4世纪,古希腊人就已经掌握了加工铅白的方法。通常是把数根铅条堆放在醋或动物的粪便里,置于密闭空间中几个月,最终生成的碱式碳酸铅即是铅白。制作好的铅白呈现出一种完全不透明的厚重感,被认为是最好的颜料之一。

但铅白绝不仅仅在绘画作品当中大放异彩。罗马贵妇、日本艺伎、中国仕女等全都不约而同地使用铅白涂抹面部。在遮盖脸部瑕疵的同时,她们也获得了发黑的皮肤、腐坏的牙齿、熏天的口气。同时还会导致血管痉挛、肾脏损害、头痛、呕吐、腹泻、昏迷等症状。

类似的症状也同样出现在画家身上,人们常常把出现在画家身上的莫名疼痛称作“画家绞痛”。可好几个世纪过去了,人们都没有意识到这些怪现象其实就来自他们最爱的颜色。

铅白还在这场颜料革命中衍生出了更多的色彩。梵高最爱用的铬黄就是铅的另一种化合物——铬酸铅。这种黄色颜料比起印度黄显得更加明亮,但价格却更为便宜。其与铅白一样,其中含有的铅很容易进入人体并伪装成钙,导致神经系统紊乱等一系列疾病。喜爱铬黄,并厚涂颜料的梵高之所以长期受到精神疾病的困扰,很有可能离不开铬黄的“贡献”。

另一种颜料革命的产物就不像铅白、铬黄这样“默默无闻”了。事情可能要从拿破仑说起。滑铁卢一役后,拿破仑宣布退位,英国人把他流放到圣赫勒拿岛。在岛上度过了短短不到6年的时间,拿破仑就离奇去世,死因众说纷纭。英国人的尸检报告中称拿破仑死于严重的胃溃疡,但有研究发现拿破仑的头发当中含有大量的砷,几份不同年份的头发样本中检验出的砷含量是正常量的10倍至100倍。因此有人认为拿破仑是被人下毒陷害致死。

可事情的真相令人大跌眼镜,拿破仑身体里超量的砷竟是来自墙纸上的绿色颜料。200多年前,大名鼎鼎的瑞典科学家舍勒发明了一种颜色鲜亮的绿色颜料。那种绿色看过一眼就会令人不能忘记,远不是那些天然材料制成的绿色颜料可以匹敌的。这种“舍勒绿”因为成本低廉,一经投入市场就引起了轰动。不仅打败了许多其他的绿色颜料,甚至还一举攻占了食品市场。

据说有人用舍勒绿给宴会上的食物染色,结果直接导致了三位客人死亡。舍勒绿被商人们广泛用在了肥皂、糕点装饰、玩具、糖果和服装上,当然还有墙纸装饰。一时间,从艺术品到生活用品都被一片盎然的绿意包围,当然也包括拿破仑的卧室和浴室。可舍勒绿的成分是亚砷酸铜,其中的三价砷毒性剧烈。拿破仑的流放之地气候潮湿,使用了舍勒绿的墙纸因此释放出大量的砷。

传说绿色的房间里绝对不会有臭虫出现,大概也是因为这个原因吧。说来也巧,舍勒绿以及后来同样含砷的巴黎绿最后成了一种杀虫剂。除此之外,这类含砷的化学染料后来还被用来治疗梅毒,这在某种程度上启发了化学治疗的进程。舍勒绿被禁之后,另一种更为骇人的绿色却大行其道。

提起产生这种绿色的原料,现代人大概会立马联想到核弹和辐射,因为它就是铀。很多人想不到,其实铀矿的天然形态已经可以称得上是绚丽了,号称是矿石界的玫瑰花。人们最早开采铀矿也是将其作为一种调色剂添加到玻璃当中。这样制出来的玻璃透着幽幽的绿光,着实好看。而铀的氧化物又是明艳的橙红色,也同样作为调色剂添加到陶瓷制品当中。

在“二战”之前这些“能量满满”的含铀制品还随处可见。

直到核工业的兴起,美国才开始限制铀的民用。但在1958年,美国原子能委员会又放宽了限制,贫铀再次出现在陶瓷厂和玻璃厂中。从天然到提取,从制作到合成,颜料的发展史说到底也是人类化学工业的发展史。这段历史当中一点一滴的奇葩全都写在了那些颜色的名称里。

骨螺紫、印度黄、铅白、铬黄、舍勒绿、铀绿、铀橙。

每一种都是人类文明路上留下的脚印,有的踏实稳健,但有的却不知深浅。记住这些走过的弯路,我们才能找到更平坦的直道。资料参考

◎ 芬利V. 颜色的故事:调色板的自然史[M]. 姚芸竹,译. 上海:生活·读书·新知三联书店,2009.04 当大脑被寄生虫支配

在描绘寄生生物的科幻作品中,恐怕《寄生兽》是最有意思的一个。《寄生兽》中,来自宇宙的寄生生物大规模感染人类,它们蚕食人类的大脑,并寄生于人类头部,完全操控失去意识的躯体,继续捕食其他人类。这部作品确实给我们带来了巨大的冲击,但我们都清楚地知道,那不过是科幻作品,其中的某些逻辑甚至经不起推敲,随意变形的能力更是无稽之谈。

我们熟悉的寄生虫无非就是那些偷偷钻进体内,好吃懒做靠着宿主过活的低等小生物,虽然有些种类的寄生虫会对宿主的健康造成巨大的伤害,但最多也就是一个巨大的拖累,所以“啃老族”也被叫作“社会寄生虫”。

然而,寄生这件事并没有你想象的那么简单。这些寄生生物不仅窃取营养,还能控制宿主的行为,将它们变为自己的傀儡。

在非洲一些国家,以及巴西、泰国等热带雨林地区,存在着一种神奇的寄生真菌,这种真菌的孢子遍布在各种植物表面,树上的蚂蚁在外出寻找食物的过程中很容易接触到它们,并毫不知情地将其带回巢穴。当蚂蚁回到巢穴,会将这些真菌传染给自己的兄弟姐妹。孢子通过酶进入蚂蚁体内,蚂蚁被感染后,渐渐失去了自主能力,完全被真菌所操控,成了一只“僵尸蚂蚁”。

寄生真菌通过释放生物碱操控“僵尸蚂蚁”,它们会离开巢穴,离开蚁群,寻找高度合适的树叶。在“僵尸蚂蚁”生命的最后几个小时里,它会爬到树叶的背面,用下颚死死咬住树叶中央的叶脉,在叶脉上留下特殊的死亡印记,等待生命最终的绽放。

这种寄生真菌操控着蚂蚁为自己寻找到温度、湿度最合适的地方,完成了菌株的萌发,释放出孢子,生生不息地延续这一过程。这一循环已经持续了4800万年,有考古学家在树叶化石的背面发现了来自“僵尸蚂蚁”死亡前的咬痕。当人们以为僵尸真菌的寄生手段已经足够高明时,却发现,“僵尸蚂蚁”死亡后生长出来的真菌不止一种。

原来还有另一种真菌专门寄生于这种僵尸真菌,在蚂蚁死亡后会破坏绝大多数的僵尸真菌,“剧情”堪比谍战大片。也正因为这两种真菌的对抗,让被感染的蚂蚁处于一个正常的水平。

可怜的蚂蚁除了要遭受真菌的控制外,还会受到某些线虫的感染。蚂蚁感染了一种线虫之后,它的腹部会变得通红,而且还会主动抬高腹部,在远处看起来就像是成熟的小浆果。对红色颇为敏感的鸟类会误将被感染的蚂蚁吃下,那么这种线虫就找到了一个更美好的宿主。

既然讲到了线虫,自然不得不提起大名鼎鼎的铁线虫。很多小时候爱抓蟋蟀、螳螂的朋友可能比较清楚,这两种昆虫都是很多寄生虫的忠实宿主,铁线虫估计是最常见也最恐怖的一种。

螳螂感染铁线虫后,铁线虫先会在其体内生长,并逐渐控制它的行为。等到铁线虫长为成虫后,便会控制螳螂让它对水产生强烈的欲望,最终让螳螂跳入水中淹死,而铁线虫则进入了它自己的繁殖天堂。若是宿主在进入水源前发生了意外,失去了行动能力,就会发生恐怖的一幕,铁线虫会从宿主的腹部蠕动钻出,这就是韩国电影《铁线虫入侵》的灵感来源。

同样惊悚的还有一种双盘吸虫,它本寄生在鸟类的消化系统内,产出的虫卵通过鸟类的粪便排出,落到植物上能感染经过的蜗牛。在蜗牛体内这些虫卵孵化成尾蚴,数百只活跃的尾蚴寄生在蜗牛的消化系统,并形成一条带有花纹的管道,直通蜗牛的长眼睛。

此时的蜗牛已经变成了一具傀儡,不再有恐惧的感觉,而且爱爬上枝头,无所事事地游荡。双盘吸虫则会在蜗牛的眼柄中疯狂蠕动,闪烁着它的斑纹,吸引鸟类来捕食,以完成它生命的轮回。

说了这么多,似乎都是离生活比较遥远的,接下来的这个例子可能很多人在无意中都接触过。有人在从市场买回来的螃蟹中发现了一些异样,有些螃蟹的腹部长了一个大大的组织,不认真看的话还以为那是螃蟹的卵,奇怪的是不论公母似乎都会长有这样一个奇怪的部分。那其实是一种寄生虫爆出螃蟹体外的卵巢。

这种寄生虫专门寄生于螃蟹,因此得名蟹奴,它通体柔软,雌雄同体,几乎没有什么行动能力,只有极其发达的生殖腺。幼体的蟹奴只是漂浮在水中的小型软体动物,一旦它找到一只螃蟹,便会疯狂地寻找蟹壳上的缝隙,将自己的躯体全部钻入螃蟹体内,抛弃原本的表皮。进入螃蟹体内后,蟹奴会长出分支状的细管,逐渐蔓延到螃蟹的各个部分,包括肌肉、内脏甚至是神经系统,吸取螃蟹营养的同时,完全侵占螃蟹的大脑。此时的螃蟹不再蜕壳长大,不再发育生殖器,完全成为蟹奴的傀儡。

蟹奴不断生长,直到生殖腺发育,爆出螃蟹的体外,等待其他蟹奴幼虫赐予它宝贵的精子(雌雄同体)。螃蟹就在蟹奴的操控下,穷尽一生为蟹奴养儿育女,最终一同死去。

被蟹奴寄生的螃蟹由于体内已经不再是单纯的蟹肉,因此被煮熟后蟹肉会发臭,不能食用,认真想一想你是不是曾经吃过这样的螃蟹呢?除了这些简单生物能被寄生虫控制思想外,当然也有寄生虫能够控制高等动物,甚至是人类。

爱猫人士也许听说过弓形虫引起的疾病,但肯定不知道弓形虫的实力有多么强大。弓形虫是一种单细胞微生物,其最终宿主正是猫科动物。它寄生在猫的小肠内,产出囊合子(类似卵)随粪便排出,经过1—5天后才具有感染能力(清洁得当的话,感染概率较低),几乎能传染所有温血动物,常见的家畜都是弓形虫的宿主。

有意思的是,老鼠感染弓形虫后,弓形虫能劫持树突细胞,在老鼠体内来去自如,无视免疫系统,甚至能突破血脑屏障,改变老鼠的多巴胺分泌机制,增加多巴胺的提供,让老鼠对冒险充满欲望,失去对捕食者的恐惧,更容易被猫捕食,这样一来弓形虫就找到了最终宿主,完成使命。

世界充满了寄生现象,所谓控制思维与行为的寄生虫其实也并没有什么神秘的,其动机无非就是驱使宿主做出更利于寄生虫繁殖的行为。正如前面的那些例子,有许多都是让初级宿主主动暴露自己,吸引捕食者捕食,达到更换高级宿主的目的。05 挠痒痒的进化论

提到古代刑罚,大家能想到的大多是鞭刑、杖刑等。而让人想不到的是,在古代有一种奇葩的酷刑——笑刑。这种刑法不是针对人类的痛觉,而是针对人类的“痒”觉。

首先犯人会被五花大绑,动弹不得,就连他们的双脚也会被固定在木枷之中。接着行刑者就会用盐水或蜂蜜等涂满犯人双脚,再牵来一头贪吃的山羊,让它尽情地舔食脚底的美味。由于山羊舌头上充满倒刺,就算犯人天生不敏感,都会感到奇痒无比,痒不欲生,犯人会笑到窒息直至晕死过去。

因为笑刑对身体的伤害较轻,对比其他酷刑也不会留下伤痕,所以常常用于达官贵人的审讯和逼供。

如果可以选择的话,想必不少人宁可选择痛死,都不愿意被“痒”折磨。可以说,“痒”几乎是这么多种感觉中最难忍的存在。不过几个世纪以来,“痒”却一直被“痛”压制,关于“痒”的研究是少之又少。而且在过去,人们也一直把“痒”归类为一种极其轻微的痛觉。

而生活中的“以痛止痒”的经验,仿佛也在告诉我们“痒”是低级的痛觉。

就像我们被蚊子咬了,喜欢挠或者掐个“十字”,就是明显的用“痛”来抑制“痒”的做法。除此之外,临床观察也有不少支持痒和痛共用神经回路的依据。例如常年受慢性疼痛折磨的病人,在切断了痛觉神经中的一个部分(如脊髓丘脑束)后,不但没有了疼痛,就连痒痒感也一同消失了,所以才导致了有人认为“痒”和“痛”就是同一种感觉。

但是随着科技的进步,科学家才发现“痒”和“痛”完全是两码事。对于“痒”的研究极易被科研工作遗忘,它还是在科学家研究痛觉时才有了意外的突破。

2007年,美国华盛顿大学的陈宙峰团队在中枢脊髓中寻找与痛觉相关的基因时,无意间发现了一个控制胃泌素释放肽受体(gastrin-releasing peptide receptor,GRPR)表达的神奇基因。

他们发现,把胃泌素释放肽GRP(一种很小的生物活性多肽,可以与GRPR结合,激活GRPR来传递信息)注射到小鼠脊髓中,小鼠立刻全身抓起痒来。

除此之外,如果把小鼠脊髓中表达GRPR的神经元杀死,无论研究员在小鼠身上注射何种致痒物(如组胺和喹啉),小鼠都没有抓痒反应。这说明了失去GRPR神经元的小鼠,竟完全失去了感受痒觉的能力。而让人更惊讶的是,这些丧失了痒觉的小鼠,对各种疼痛的刺激反应则完全正常。通过这个“痒基因”的发现,人类第一次证明了“痒”和“痛”是可以在分子和细胞水平上分开的。

在陈宙峰团队的意外发现之后,越来越多的科学家开始投入到关于“痒”的研究中去,而他本人也成了关于“痒”研究的先驱与专家,并牵头建立了首个关于“痒”的研究所。要知道,在这之前全世界连专门研究“痒”的实验室都没有,而关于“痛”的研究则有不少。

不过虽然“痒”和“痛”的信息是分开的,但这两种感觉也没有生分到老死不相往来的程度。

因为在神经通路的某一段中,痒和痛还是有可能共用同一段通路的。例如前文提到的患慢性疼痛病的病人案例中,医生切断了痛觉神经的一部分,其实这个过程中痒觉也同样遭了殃。当“痒”的信息在传递的时候,“痛”的信息传输就会受到阻碍,反之,“痛”的信息在传递的时候,“痒”的信息传输也会受阻。科学家推测这也就是我们在一般情况下,不会同时感受到“痒”和“痛”的原因。

细心的人可能已经发现了,“痒”不但跟“痛”不一样,而且痒觉还可以分为两种。例如被蚊子咬和被别人挠胳肢窝,都用“痒”来表达,但实际上却是非常不一样的体验,分别被称为化学痒(chemical itch)和机械痒(mechanical itch)。顾名思义,化学痒是指由蚊虫叮咬后由化学物质(如组胺)引起的瘙痒。而机械痒,最直接的感受便是用一根羽毛,轻轻地扫一下自己的脚板底。那一阵阵难以忍受的痒,就是机械痒。但无论是哪一种痒,对人类来说都是必不可少的存在。

现在经过科学家的研究,大家才知道原来小小的蚊虫叮咬也可能会造成生命的危险。当我们大脑不知道这种潜在危险的时候,其实身体早已有了对应之策。

当一只蚊子在你的身上准备饱餐一顿,蚊子腿扫到你身上汗毛的时候就会触发你的机械痒,你便会察觉并把它赶走。如果你不幸被蚊子叮了一口,你的免疫系统分泌的组胺则会让你产生化学痒,让你知道你已经被咬了,需要做出相应的措施,比如涂药。毫无疑问,这种让人难以忍受的痒感使你在不知不觉中主动远离了这些昆虫。

有意思的是,不光是人类,在自然界中,就算是那些没有手的动物,也都在想尽各种办法来给自己挠痒痒。例如大象喜欢用鼻子,海狮喜欢贴着岩石,而熊习惯性地蹭树。就连海洋中最大的动物鲸鱼,自己挠不到痒也招来一群鸟类帮它剔掉身上的寄生虫。 准备在人身上饱餐一顿的蚊子

科学家还认为人类非常热衷的相互挠痒痒(机械痒),也是具有进化目的的。神经科学家罗伯特·R.普罗文(Robert R. Provine)在《笑声:科学调查》(Laughter: A Scientific Investigation)一书中就说道,我们之所以会笑,很有可能来源于挠痒痒。

他通过观察各种猿类之间的挠痒痒打闹后提出,人之所以会“哈哈”大笑,就是从打闹时所发出的喘气声进化来的。这种挠痒痒行为除了可以加强伙伴间的社会联系外,还可以提高他们的反应和自我防卫的技术。毕竟很多我们能够挠痒痒的地方,如肋骨、胳肢窝、脖子等,是搏斗时最薄弱的地方。

年幼的孩童们通过这项看似游戏的机制,可以达到训练的作用,保证这些敏感的部位在受到侵袭时能有更敏捷的反应。所以不少科学家认为,“痒”几乎是仅次于“痛”的一种自我防御机制。没有“痒”这种感觉,人类就很难在恶劣的原始森林中立足。

实际上,“痒”这种感觉远比大家想象的更加复杂。而且大多数时候,它与皮肤完全没有关系。作为一种大脑的感受,“痒”虽然涉及具体的神经通路,但也还受着许多因素的影响。例如有的人截肢后,在已经没有了手或脚的情况下,还是能感觉到手脚奇痒无比,这也称为“幻肢痒”。

在一项研究中,德国的一位医学教授还进行了一次关于“视觉痒”的演讲。演讲的前半部分内容通过幻灯片展示了各种虱子、跳蚤或正在抓痒的人等,可以被称为“发痒幻灯片”。而演讲的后半部分内容,则多由一些让人感到舒服的图片组成,如婴儿的皮肤、游泳者等。

在整个过程中,没有人告诉这些观众他们正在做一个跟“痒”相关的实验。但通过摄像机的记录可以明显看出,在演讲前半部分,观众们抓痒的频率明显增加。而在后半部分时,抓痒的频率急剧下降。所以说,不论是外部化学或机械刺激都能引起瘙痒,光是想一想,就能让人们浑身难受。

不信你现在想象一下,有一只小虫子在你脖子上爬行?

不过有得就必有失,“痒”在保护人类的同时,也带来了那些不愉快的体验。俗话说“痛可忍,痒不可忍”,而受慢性痒折磨的人对这句话的体会会更深刻。毕竟那已经不是挠一挠就能解决的问题了。据德国的一项统计调查,成年人中有17%的人经历过慢性痒的折磨。银屑病(牛皮癣)、湿疹、肝胆疾病、糖尿病、内分泌失调等,都会引起慢性瘙痒,它们换着花样来折磨人类。

曾有新闻报道过,一位患有带状疱疹(带状疱疹是由水痘-带状疱疹病毒引起,主要侵犯神经,导致神经鞘膜损伤)的病人,因为头部奇痒难忍就不停地抓挠。他当时只是想用“以痛止痒”这种“土疗法”来获取片刻安宁。岂知两个月下来,他的头皮已经被挠得鲜血淋漓。当医生为他检查时,他的头部已经完全失去了痛觉,但还是奇痒难耐。

这种“以痛止痒”的方法,顶多可用于一些急性痒如蚊子叮咬等,对慢性痒不但没用,反而可能会触发可怕的“痒-挠”恶性循环。所以法国作家蒙田说“挠痒是大自然中最美好的事情,而且随时随地都能享用,但随之而来的后悔则让人心烦不已”。

不少人还因为严重的瘙痒,发展到抑郁甚至是动了自杀的念头。更让人绝望的是,还有研究表明不良的情绪还可以加剧慢性瘙痒的程度,这真是一个恶性循环。

虽然“痒”这种感觉一直在陪伴着人类,但我们对“痒”的了解还知之甚少。就目前来说,科学家关于“痒”这种感觉的探索才刚刚开始,后面还有很长的路要走。

或许未来的某天,人类能靠科技克服这与生俱来的“不愉快感觉”。06 第23个发明电灯的人

托马斯·爱迪生,一个令人感到困惑的人。一个只上过三个月学却持有1093项专利的成功人士。一个几乎在所有中国孩子心中留下痕迹的地道美国人。毫不夸张地说,在中国的街头随便抓一个学生,十个里有九个都能生动地讲出爱迪生发明灯泡的故事来:

爱迪生很早就下定决心要发明一种比煤油灯更好的照明灯。于是他苦苦寻找能通电发光的材料,但这些做灯丝的材料效果都不理想。爱迪生为了发明灯泡尝试了6000多种材料,进行了7000多次实验。终于如愿以偿找到能持续发光45小时之久的灯丝材料,也标志着伟大的电灯被发明了出来!

这正印证了爱迪生的那句名言:“天才是百分之九十九的汗水加上百分之一的灵感。”托马斯·爱迪生(1847—1931)

但这故事最大的漏洞就是:小学没毕业的爱迪生怎么就知道电流能让导体发光呢?

这也是故事着重凸显爱迪生那百分之九十九的汗水而对前期那百分之一的灵感避而不谈的原因。事实的真相是爱迪生在电灯的发明中连那百分之一的灵感也没有,发明电灯的想法是他从英国人约瑟夫·斯万那里“顺”来的。

约瑟夫·斯万爵士是英国知名的化学家、物理学家和发明家。他早年在家乡的药店当学徒,跟随一位药剂师学习,出师后一直从事化学方面的工作。但斯万个人最感兴趣的研究还是电与光之间的神秘联系。早在1848年,20岁的斯万就开始着手研发电灯了,并在灯丝的材质选择上有重大突破。

在斯万之前已经有一些发明家尝试使用金属作为灯丝,比较常见的是铂丝。但铂丝成本非常高,并且1768℃的熔点导致其耐用性较差,并不是一种好的选择。斯万尝试用碳来替代铂丝,碳的熔点高达3500℃,不容易因为通电后的炽热而熔断。但碳也有一个很大的弱点——在空气中容易燃烧,需要与氧气隔离才能长时间工作。

斯万的真空碳丝电灯方案就这样敲定了。

他将一种硬纸板剪成马蹄铁那样的弧形,然后放在坩埚中烘烤制成碳化的碳阻丝。

把碳丝两头接上导线封闭在一个钟形玻璃罩内,并尽可能地抽出内部的空气。导线接上电池的两个电极,碳丝发出明亮的光芒,这便是最原始的白炽灯。

虽然斯万的灯泡只亮了13.5个小时就烧坏了,但这不妨碍它成为一项伟大的突破。那一年,爱迪生才1岁。

由于当时电灯的前置基础技术不成熟,用于供电的电池电压低耐久差,真空技术也没发展起来。斯万的电灯不仅没有什么实用价值,性能也相当差,糟糕的真空技术总是让碳丝很快就烧断。为此他一直在改进自己的这个发明,陆陆续续研究了12年之久。由于他始终无法突破耐用性这个瓶颈,在1860年彻底放下了实验工作。这一年,爱迪生已经是个13岁的小报童了。

停下电灯研究工作的斯万也没有闲着,他涉猎广泛已经成了当地学术圈内小有名气的人物。他从一家摄影底版制造公司的助手晋升为合伙人,还改进了当时的湿版火棉胶摄影法。斯万设计了一种干燥的摄影底版,用硝化纤维素塑料替代原先现场制备硝化纤维溶液的烦琐步骤。15年后,这项技术给美国的伊士曼带来了灵感,他后来成立了柯达公司。

直到1875年,斯万才又重新拾起最初的电灯研究。有两方面原因,一个是因为英国物理学家克鲁克斯为研究真空放电现象而改进了抽真空技术。另一个是比利时的工程师格拉姆和德国的西门子制造出了性能出众的直流发电机。这两项技术的完善让斯万看到希望,他只需要在制作灯丝的技术上努力就足够了。

斯万的电灯的确没有因为灯泡中残余的氧气而发生燃烧,但却暴露出了另一个问题。碳化灯丝的电阻太低,原先采用电池供电并没有过多地暴露出这个问题。如今采用直流发电机供电,碳丝在大电流的情况下就显得弱不禁风了。虽然研究结果还没有公开,但斯万平日关于白炽灯的谈论还是得到了圈内人的高度关注。

那一年,爱迪生在去怀俄明看日食的路上,闲谈中从物理学家巴克的口中得知了斯万的白炽灯。他顿时觉得白炽灯将来肯定会成为家家必备的照明设备,趁目前技术还不成熟赶紧加快研发抢占先机。

经过这些年,爱迪生可不再是个小报童了,他已经是发明了留声机、同步发报机的大发明家。虽然他自己科研水平不高,但他懂得用人之道,在他的实验室里不乏大学生和科学家,他立马指派手下的科学家乌普顿协助研发白炽灯的工作。另一方面,白炽灯的研发还远没到能应用的地步,爱迪生就已经成立了新的电灯公司,并且还登报宣传他已经解决了电灯的各种配套问题,吸引了不少投资者。这也逼得斯万不得不早早将自己还不算成熟的白炽灯拉上台面展示。

1878年,斯万在纽卡斯尔化学协会上公开展示了他的白炽灯,但最担心的事情还是发生了。灯丝还是由于过大的电流而被烧坏了,这个问题在次年的再次展示上才被解决。不过这并不妨碍斯万在英国申请碳丝真空玻璃罩白炽灯的专利。

而爱迪生投入的大量财力人力也没有白费,1879年他的实验室采用碳化棉丝制成了持久的白炽灯,并在年底公开展示了他的白炽灯。

斯万得知后心里很不爽快,他在《自然》杂志上刊文指出:“15年前,我就根据白炽灯原理将焦化纸和焦化纸板用于制造电灯,确切地说,我曾将它制成马蹄铁的形状来使用,正如爱迪生现在使用它的样子。”

谴责是徒劳的,发明最终还是要靠专利来说话。1880年末,斯万的白炽灯在英国获得了专利,成了英国第一个白炽灯专利。而爱迪生的专利就没那么顺利了,虽然申请日期比起斯万早了几个月,但在1883年被美国专利局判定是基于斯万发明的微创新,专利无效。

爱迪生上诉了6年之久终于在1889年拿到了白炽灯的专利。即使爱迪生的商业天赋再高,也无法撼动斯万白炽灯在英国的地位。

爱迪生公司的商业帝国触及英国市场,也不得不花高价购买斯万的专利授权,最终双方合作在英国成立“爱迪万”(EdiSwan)公司。

故事讲完,你一定会以为白炽灯是斯万发明的,那就未免错得有些离谱了。如果说电灯是英国人斯万发明的,那俄国人就肯定不愿意了。在他们的国家,前有洛德金于1872年发明的白炽灯,后有亚布罗契科夫于1875年发明的“蜡烛”碳棒电灯。

如果说电灯是俄国人发明的,那德国人又肯定不愿意了。德国人亨利·戈培尔1854年发明的碳化竹丝白炽灯当时就可持续照明400小时,那时他还没有加入美国国籍。爱迪生白炽灯专利书

如果说电灯是德国人发明的,那英国又会重新回到不愿意的行列。因为在1801年,大化学家、英国皇家学会会长戴维就通过实验让铂丝通电发光。8年之后,戴维和他的学生法拉第一起研制了碳棒弧光灯,但因为亮度太高损耗太快所以不适合家用。

电灯究竟是谁发明的?是把电灯推广到每家每户的第23个发明人爱迪生,还是更早制作出实用白炽灯的其他发明者?

都不是,没有人真正发明了电灯,电灯只是人类科技发展道路上一个必然的里程碑。

没有直流发电机技术,没有成熟的真空技术,没有电学理论的基础,就算带着现成的电灯回到那个年代也仿造不出合格的产品,斯万的经历就是最好的例证。

各国间关于电灯发明之争,无非只是为了显示国家科技的前沿而已,即使有一万个理由都不能把这全人类共创的成果贴上标签据为己有。资料参考

◎ 宋牧襄.《斯万对爱迪生——电灯发明的竞争及思想的交互》[J]. 中国工程师,1996(3).

◎ 黄飞英,黄建东.《发明电灯的专利权究竟属谁》[J]. 发明与革新,2001(4).

◎ 陈金波.《看爱迪生微创新造出了什么》[J]. 中国机电工业,2011(6).07 食人族与神秘病毒

传染病与人类可谓是相伴相随,千年万年来从未改变。我们对呕吐物、排泄物以及各种体液产生的“恶心”反应正是拜这些传染病所赐。凡是对这些充满病原体的物质堆无所畏惧的,在历史进程中都被大自然淘汰了。即便人类将这些防范措施写进本能里,但还是无法摆脱鼠疫、天花、梅毒这些恐怖的瘟疫。直到现代医学发展起来,情况才有所好转。可当我们认为我们的医学已经足够高明时,传染病还是一波又一波地袭来。

恐怖的埃博拉病毒就是最典型的例子。埃博拉病毒能导致严重的出血热,患者的症状包括发热、恶心、腹泻等,很容易被误诊为一般的流行性感冒,错过治疗的最佳时机。短短几天后,被忽视的患者开始周身疼痛,七窍流血不止。同时体内的各个器官开始变形坏死、慢慢分解。脏器的碎片与血水一起被患者呕出,甚至连肠子都吐出来,极其惨烈。最后患者全身布满出血的孔洞,输液扎下的小孔都会往外渗血。因此有人形容染上埃博拉的人是在你面前慢慢融化掉。 

试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]

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