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隐藏在常识中的科学谜团

2009-09-15 . 阅读: 3,713 views

我们身边常常有很多司空见惯的事情。我们把它们当作常识,却没有多少人能说清楚其中的道理,绝大多数人都只知其然而不知其所以然。美国《大众科学》杂志选取了二十多个这样的“常识之谜”,并作出了科学的解释。

1.边开车边打手机为什么有危险?

对于一个人来说,驾驶汽车是一项较为复杂的工作,而且他同时还要密切观察周边环境,这同样是需要全神贯注的复杂工作。人在开车的时候要同时进行 两项复杂工作,大脑已经满负荷运转了。如果在这个时候打电话,负责思维和控制语言系统的大脑额叶部分将“超载”,上述两项工作难免要出问题。

“多重任务处理系统”本来是一个计算机术语,指的是电脑在同一时间内处理几个不同的命令。有人认为人类大脑也有同样的功能,但研究表明,人类大脑不可能像电脑那样可以一边下载文件一边玩游戏。

(图1)边开车边打手机非常危险。

从理论上讲,大脑一旦同时处理两项任务,哪怕是非常简单的任务,大脑处理信息的效率都会严重下降,这在神经科学中称作“双任务干扰”。

美国“国家神经疾病与中风研究所”的研究员乔丹·格拉夫曼认为,人脑不具备“多重任务处理系统”源自额叶的生理特性。人在做不同事情的时候,脑 电波会在额叶的不同区域来回跳动,期间会有几百毫秒到几秒钟的停顿,在停顿期间人的反应能力会降低,如果开车的时候出现这种情况就可能发生车祸。

此外,美国犹他大学的一项研究显示,开车时候打电话会使追尾事故的发生率增加一倍,即便使用的是车载电话,危险程度也是一样的,因为这时人的大脑仍处于“双任务干扰”状态。

2.音乐会让孩子更聪明吗?

(图2)音乐对儿童智力发育有好处。

长期以来,人们都认为音乐教育对儿童的治理发育有好处,近年来的科学研究证实了这种说法。科学家已经发现,音乐教育对4岁到15岁孩子的大脑发育起到促进作用。

中国的香港大学和加拿大的多伦多大学都进行过类似的研究。香港大学跟踪研究了九十个年龄在六岁到十五岁之间的孩子,其中一半是学校乐团的成员, 另一半则很少接受音乐训练;多伦多大学则让144个六岁的儿童随机选择一年的兴趣课程,其中包括钢琴课以及其他非音乐课程。研究人员发现,接受音乐教育的 儿童在数学能力和智商方面都高于其他儿童。

最近加拿大的麦克马司特大学又进行了一项研究,科学家让一批四岁到六岁的儿童接受了一年的音乐教育,同时监控这些儿童的大脑活动情况。科学家发现,与没有学习音乐的儿童相比,这批儿童的大脑发育明显不同,例如这批儿童大脑内与注意力相关的部分变得非常活跃。

研究还表明,那些学音乐半途而废的人实际上也从中获得了好处,只要在儿童时代学点音乐,你就会受益终生。

3.为什么蚊子会挑人咬?

(图3)蚊子喜欢人体释放出的二氧化碳。

生活中经常会见到这样的现象,同一间屋子的两个人,一个备受蚊子肆虐,另一个却可以悠然自得。对于这一现象,科学界还没有一个确切的答案,但美 国佛罗里达大学的昆虫学家乔纳森·戴伊给出了一个解释,“蚊子最爱咬的是那些释放更多二氧化碳的人。”戴伊还指出,二氧化碳并不是蚊子喜欢的唯一因素,香 水、身体发出的热量以及人运动后体内分泌的乳酸都是蚊子喜欢的物质。

此外,人体内还有一种物质吸引蚊子,那就是雌性激素雌二醇,女性体内的雌二醇含量高于男人,但这并不意味着女人更容易被蚊子咬,因为男人一般体形较大,产生的二氧化碳也更多。一般来说,大块头更容易被蚊子咬。

此外,咬人的蚊子都是母蚊子,公蚊子的食物是植物汁液。

4.为什么石英手表走时准确?

(图4)石英手表走时准确。

现在,大部分复杂的机械手表都被石英手表取代,这是因为一只普通的石英电子表每日误差小于0.5秒,比大部分机械表精确得多。

石英表也可叫做“晶体振动式电子表”,当电流通过石英晶体时,晶体就会变形“发振”,石英表就是利用周期性持续“发振”的晶体,为我们带来准确的时间。

从1927年开始,石英被应用于大型实验用计时器,但直到上世纪后半段,石英手表才被引入商业领域。当时钟表匠们已经了解了石英的特性,他们的 最大挑战是制造出足够小而且振荡频率合适的石英晶体,因为高频晶体太耗电。最终研究人员选择了我们现在使用的振荡频率为32768赫兹的石英晶体。

而机械手表由于受地球引力作用,水平位置和竖直位置的偏移会产生位差,加之受外界温度、磁场、震动等影响,因此机械手表很难达到石英手表的精度。

5.思考消耗体力吗?

(图5)罗丹的雕塑《思想者》。

我们常常有这样的经验,当我们苦于思索某个难题的时候,即使没进行什么体力活动,也会感到疲劳。那么,坐着不动苦思冥想会消耗体力吗?答案是肯定的。

其实,人的大脑是一台24小时不间断工作的机器。当一个人思考的时候,他的大脑内的数百万个神经元就会相互传递信息,并把大脑的各种指令不停地 传递到身体的各个部位。这些神经元工作的时候当然需要“燃料”。据测算,它们每天消耗掉肝脏储存的血糖的75%,而耗氧量占全身耗氧量的20%。

神经元消耗能量有它独特的方式,首先大脑毛细血管壁附近的星形胶质细胞从血液中吸收能量丰富的葡萄糖,并将这些葡萄糖转换成神经元可以吸收的形式。神经元利用这些能量生产神经传递素,并最终形成“思想”。大脑思考得越多,其神经元需要的葡萄糖就越多。

除此之外,大脑为了生存,每分钟需要0.1卡路里的热量。当你集中精力进行填字游戏的时候,你的大脑每分钟消耗的能量则是1.5卡路里。相比之 下,人在行走的时候每分钟大约消耗4卡路里热量,而像跆拳道那样的激烈运动则每分钟消耗10卡路里。看来胖人们又多了一个减肥方法——做数学题。

6.为什么晒太阳有益健康?

(图6)晒太阳能补充维生素D3。

维生素D3是人和很多动物生长、繁育、维持生命必不可少的脂溶性维生素。如果人缺乏维生素D3,将会患上软骨病或者佝偻病。人类可以通过服用维生素片来补充维生素D3,但走出户外晒太阳则是人类最古老、最经济、最舒服的补充维生素D3的方式。

这一现象的科学原理是这样的:人体皮肤中的一种化合物在接触阳光中的紫外线之后,会形成维生素D的前体(维生素原),维生素原中的两个碳原子会 自动重新排列,形成维生素D3。这一化学过程发生的速度非常快,因此你只要在阳光下晒几分钟,身体吸收的光线就足以制造一个人每天所需的维生素D3。

7.风力发电会影响气候吗?

(图7)风力发电是清洁能源。

随着温室效应和能源紧缺的状况越来越突出,风力发电作为一种清洁能源越来越受到人们的推崇。但也有人担心,由于风力发电机的巨大叶片能够干扰气流的方向,那么它会不会对气候造成影响?

答案是不必担心。因为电脑模拟实验显示,只有超大型的风力发电厂(目前还不存在)才会影响天气,但也仅限于风力发电机的叶片附近区域。

根据《地球物理研究》杂志一篇文章的研究结果,在一个拥有1万台风力发电机的风力发电厂内,其地表温度会上升0.7摄氏度。发电机叶片的转动会 使空气中的潮气上升,而靠近地面的区域会变得温暖干燥。这对风力发电厂附近的农作物会造成不良影响,但对全球来说,这点影响可以忽略不计。

8.“太空电梯”会影响地球运转吗?

(图8)设想中的“太空电梯”。

在国际航天领域,一直有一批科学家在倡导“太空电梯”的概念,在他们的理论中,“太空电梯”是一种向太空运送货物的永久性装置。目前很多科学机构都在进行“太空电梯”的可行性研究。

不过有人担心,这样一架“太空电梯”伸向太空,并运载这么重的货物,会不会影响地球的正常运转?答案是无需担心。

根据科学家的测算,如果“太空电梯”将15吨的货物送上太空,这部分“伸出”地球的质量将使地球自转一次的时间(即一天)增加一毫微微秒,一毫 微微秒只有一秒的一千亿亿分之一。“太空电梯”的倡导者之一布拉德·爱德华兹博士认为,这点影响还比不上两极冰盖融化对地球造成的影响,因此可以忽略不 计。

9.普通人能把东西“寄”到太空吗?

可以,只不过“邮费”比较贵。过去十多年来,一些私人公司一直在开展太空“邮递”业务,而且由于发射火箭的成本在不断降低,这些公司的收费也在 不断下降。目前,位于美国加利福尼亚的轨道间系统公司对太空货物的收费是每磅五百美元,而俄罗斯的“静海-3A”型火箭的收费只有每磅二百美元。

如果你愿意再等一等,太空“邮费”可能更便宜。位于加利福尼亚州的马斯滕太空公司已经宣布,该公司的“太空汽水罐”计划将在2008年启动。届 时,你只需要花九十九美元,就可以把不超过一磅重的物品发射到离地球一百千米的太空轨道上。该公司要求,你的货物必须能够被装进一个汽水罐大小的容器里, 而且无毒、无放射性,也不能是爆炸物。该公司甚至可以运送有生命的东西,只要它能经受得了艰苦漫长的旅程,比如细菌。

10.自己可以在家里用水造雪吗?

(图9)雪花晶体。

既然雪是由水转化而来的,那么在不下雪的冬天,我们可以自己用水制造雪吗?答案是不可以。这个问题的关键是:尘埃。自然界的雪形成于大气上层, 当空气中微小的水滴遇到冰晶或尘埃等成核微粒的时候,它们就变成了雪。但你在家里造雪的时候,你并没有产生雪所必须的冰晶或尘埃微粒。康涅狄格州 一家人工造雪机公司的老板马修·皮特曼表示,“在寒冷的天气用家庭水管向院子里洒水,这些水只会在落地之后才变成冰。”

专业的造雪机在洒水的时候同时洒出大量成核微粒,而且它的洒水量非常大,这样才能造出大量的雪。

11.男人能分泌乳汁吗?

理论上可以,但很少见。人类分泌乳汁的指令来自脑垂体——大脑下部一个豌豆大小的器官。在正常情况下,脑垂体发出的信号使我们的身体根据需要制 造出各种激素,包括刺激乳汁分泌的催乳激素。但脑垂体也会出问题,明尼苏达州梅奥医院的内分泌专家查尔斯·阿布德表示,“像其他器官一样,脑垂体也会得 病。”

当脑垂体发生病变的时候,它的一个副作用就是会制造出导致乳汁分泌的催乳激素。对大多数男人来说,过量的催乳激素会影响他的生殖系统,限制其产生精子的能力。“在某些罕见的病例中,它会导致男性分泌乳汁。”阿布德说。

12.为什么有的花闻起来很臭?

(图10)能发出腐臭气味的腐尸花。

有一种原产于印尼的花叫巨魔芋,它是世界上最大的花,花开时直径可达1.6米,植株高达3米。但这种花还有另外的名字:魔鬼的舌头、腐尸花,因为这种花开放的时候发出腐烂南瓜加腐烂尸体的臭味,令人闻而生畏。

其实,这种臭味正是巨魔芋“传宗接代”的法宝,因为臭味能吸引一些昆虫到它的身上产卵,等幼虫发育成熟,就可以帮自己传播花粉了。在自然界,有很多植物和真菌都会散发出臭味,引诱喜欢食腐的昆虫来帮助它们授粉。

目前,科学家还没有研究出究竟是哪种化学成分制造了这种臭味,可以确定的是,制造臭味的主要成分是某种含硫分子,例如腐胺和尸胺。

13.为什么吃饭之后很多人会犯困?

(图11)吃饭后犯困的原因在于大脑分泌的食欲激素。

很多人都有这样的经历,在吃完一顿大餐之后立即出现昏昏欲睡的感觉。造成这种现象的原因在于我们大脑内分泌的一种激素——食欲激素。当一个人吃完饭之后,他摄取的大量葡萄糖会减少这种蛋白质类激素的分泌,从而让人感到困倦。

人体内的食欲激素是由大脑视丘下部的神经元细胞分泌出来的,因为它能影响机体的摄食行为,并参与血糖代谢,因此被称为食欲激素。后来科学家还发现,这种激素还有疼痛感知、调节心血管及自主神经系统的功能,此外它还参与人体睡眠-觉醒周期的调节。

去年六月,英国曼彻斯特大学的研究人员丹尼斯·博达科夫发布了一份研究报告,称人体内葡萄糖水平的轻微改变也会减少食欲激素的活动,并让人犯困。

根据博达科夫的研究,不同食物造成的瞌睡效果也不同,富含碳水化合物和脂肪的食物会大幅增加人体的葡萄糖水平,会使人更加疲倦嗜睡;而富含蛋白质的食物的效果则差得多。

14.别人可以用我的GPS追踪我吗?

(图12)GPS接收器不会发射信号。

GPS即全球定位系统。它可以为全球范围内的飞机、舰船、坦克、地面车辆、步兵、导弹以及航天飞机等提供全天候、连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和精确时间,具有极高的军用和民用价值。

现在,除了野外探险者喜欢的手持GPS接收器外,很多汽车、手机都配备了GPS接收器。不过也有些爱犯“疑心病”的人担心,既然GPS功能这么强大,它会不会成为别人追踪自己具体位置的工具?

答案是他们大可放心,因为GPS接收器只是一个接收装置,它通过接收卫星信号来定位,但本身并不会发射信号,因此也无法被追踪。要使 GPS接收器成为能被追踪的信号,它必须通过手机或者无线上网设备等通讯工具将定位信息发射出去。有专家建议,如果你真的担心隐私受到侵犯,就关掉手机中 的GPS功能。

15.普通的一次性打火机会污染环境吗?

很多吸烟者每天都在使用一次性打火机;在摇滚音乐会上,歌迷还喜欢在音乐会的高潮阶段同时点燃打火机。这些打火机会对环境造成污染吗?

这些打火机对环境的伤害并不大。一次性打火机的燃料主要是丁烷。这是一种碳氢化合物,丁烷燃烧时,与氧气结合后产生的是二氧化碳和水。据测算, 一个普通的一次性打火机在燃烧时每分钟释放约237毫克二氧化碳。以音乐会为例,如果1000名歌迷同时点燃打火机,五分钟后共释放1.2千克二氧化碳。 相比之下,一个中型发电厂每分钟排放12200千克二氧化碳,可见打火机的“危害”可谓微不足道。

16.人为什么会产生幻觉?

提起幻觉,人们一般会想到服食毒品者的表现以及疯子的怪异行为。但事实上,并非只有上述状况才会有幻觉,精神压力、高烧、疾病或者缺乏睡眠都可能让人产生幻觉。

幻觉也被称为“感觉欺骗”,当一个人看到、听到、感觉到、闻到或者品尝到并不存在的东西的时候,他就产生了幻觉。

幻觉产生的原因是大脑内的异常化学反应。这种异常反应刺激了大脑的特定区域,干扰了大脑的正常功能。而这种异常化学反应诱因主要有两个,一是麻醉性药物,二是大脑神经元发送了错误信号。

目前,人类对幻觉现象的了解还非常有限。关于视觉幻觉,我们只是知道,当不正常的化学物质(麻醉性药物或错误的神经传递物质)进入视神经附近的 神经连接处时,视神经通道中就产生了错误信号,错误信号被输送到大脑处理视觉信息的枕叶区域后,视觉幻觉就产生了。其他感官幻觉的形成过程也差不多,只是 受影响的大脑区域不同。

吸毒者产生幻觉是很普遍的现象,但对于普通人来说,很难亲身体会真正的幻觉。如果有人想体验幻觉,可以采用不睡觉的方式。美国乔治·华盛顿大学的神经学教授迈克尔·戈尔德表示:“一个人如果连续72小时不睡觉,他就会像服用了迷幻药一样产生幻觉。”

17.常吃清淡的食物就不会“烧心”?

(图13)咖啡通常被认为是能够引起胃灼热的饮料。

不少人在饭后都有“烧心”的症状,即胃部有烧灼样的疼痛感,同时伴有反酸的症状。其实,“烧心”是消化系统最常见的症状之一,它的正式医学名称 叫“胃灼热”。人体的食管末端有一个瓣膜,叫食管底部括约肌。在正常情况下,食物进入胃后它就关闭起来了。而当该瓣膜软弱无力关闭不全时,便可导致胃酸返 流,引起食道灼热,也就是平常所说的胃灼热现象,俗称烧心。

根据传统的观点,人只要常吃清淡的食物就不会出现胃灼热现象;但从科学的角度来看,这种说法并没有依据。

美国斯坦福大学医学中心的助理教授劳伦·吉尔森表示,人们在传统上认为限制一些刺激类食物——例如咖啡、巧克力、含咖啡因的饮料、酒以及柑橘类水果,就会缓解烧心的症状,但这种说法找不到科学依据。

胃灼热产生的原因是食管底部括约肌发生病变。在上世纪八十年代之前,状况严重的胃灼热患者只能依靠酸性中和剂甚至手术来解除痛苦,此后一种叫做 “质子泵抑制剂”的药物被科学家研究出来,成为治疗胃灼热的特效药。常见的奥美拉唑就属于这类药物。尽管有了特效药,但很多患者仍把清淡饮食作为防止胃灼 热的治疗手段。

不过,在吉尔森的医院里,很多胃灼热病人向她抱怨,饮食疗法并不管用。这一现象让吉尔森下决心去研究饮食疗法的科 学依据。她试图找到第一个发现 清淡饮食可以抑制胃灼热现象的科学家,但在查阅了两千多篇关于饮食与胃灼热之间关系的学术论文之后,她发现所谓的饮食疗法并没有真正的科学依据。尽管一些 食品(例如碳酸饮料)可能导致食道跟胃之间的肌肉放松(这是造成胃灼热的潜在原因),但吉尔森发现,没有一项研究可以证明食用这类食品会诱发胃灼热,或者 证明避免这类食物可以减轻烧心的症状。

虽然科学家没有找到饮食跟胃灼热之间的确切关系,但也有科学家认为,某些传统观念还是有可取之处。佛罗里达州马约医院肠胃科主任肯尼思·德瓦特表示,经验之谈还是有好处的,“如果病人发现某种食物会加重烧心的病情,那还是尽量避免这种食物为好。”

18.笑话真能把人逗笑吗?

(图14)笑是人类社交的辅助性表达工具。

人常常被一个笑话逗得哈哈大笑。但让人笑的真正原因是笑话吗?科学家解释说,让人觉得好笑的笑话实际上是不存在的,人之所以对某些话或事觉得好笑,其实是人在处于某种环境下的本能反应——笑实质是人类社交的辅助性表达工具。

◆好笑与否要看人与环境

有这样一则笑话,我们姑且称“面包的笑话”:两个松饼都在烤炉里被烘烤着,其中一个松饼喊道:“哎呀,热死了!”另一个松饼回应道:“天哪!松饼都会讲话了!”

上面的“笑话”,你觉得好笑吗?估计大部分人都不觉得好笑。但在不同实验环境下,心理专家可以让这个“笑话”产生不同的效果:让人轻声浅笑;或 让人哈哈大笑;甚至让人狂笑不止。去年,佛罗里达州立大学的社会心理学家做过一个实验,将该笑话“强加”给尚未毕业的女大学生,结果不同环境下产生了不同 的笑声。

在一个实验中,每名女生都被要求听一遍“面包的笑话”。这些女生被分为两组,一组把讲笑话的人假设为老板,听笑话的女生 被设置成他的下属;另一 组则把听笑话的女生当成老板的角色,而讲笑话的是下属。实验表明,被认定为老板的女生听笑话时,对“面包的笑话”不觉得好笑;但当被看作下属时,她对“面 包的笑话”就觉得好笑。

◆笑是人的本能反应

社会心理学家发现,之前的柏拉图、亚里士多德、霍布斯、叔本华 以及弗洛伊德等哲学家,都曾试图对笑进行阐释,但他们的理论却建立于错误的逻辑 上,将阐释的重点放在解释幽默上面。表面上看,对所谓有趣的人或事,我们会不由自主地觉得好笑。但实际上,多数情况下的笑声都与幽默无关,笑不过是社会性 动物一种本能的生存工具。因此,笑本身不是笑话引发的。

里兰大学的神经生物学和心理学教授罗伯特·普洛文发现,目前还没有一位科 学家认真关注过“笑”这种神秘的、难以自控的、人类独有的生理现象。普 洛文认为,笑是社会性的,毫无来由、没有目的的笑,几乎是不存在的;笑不仅可传递信息,更可作为攻守兼备的武器。有一个统计数字可以支持他的理论:人在与 他人交往的“社会场合”中,笑的次数是他独处时的三十倍。俗语“老板一笑,众人皆笑”,就形象地阐释了这一道理。

◆笑话不是引发笑的源泉

后来,普洛文做过一个实验:他邀请一部分人进入实验室,让他们观看美国一个著名搞笑电视节目的片断。结果,走进实验室的人都不觉得该片段好笑。普洛文解释说,这是因为“以说笑话为主的喜剧”处于不恰当的环境(实验室)中,因此很难让人发笑。

普洛文还走进生活的社会环境中——人行道或购物商场——记录了数千起“笑的片段”。研究发现,80%~90%的笑声,都来自类似“我知道了”或 “我们以后见”等对话之后。让人笑的所谓俏皮话,都很少产生类似笑的效果。他的研究还发现,很多女性演讲者,比台下的听众更多笑,这是因为女性演讲者在用 笑强化自己的阐述。

19.雪花大如盘,你见过吗?

(图15)由于雪花易碎,“巨大雪花”一直没有实物证据。图为节日期间商场里的“雪花”装饰。

至少从十九世纪开始,就经常有人宣称,他们看见过从天空飘落下来的巨大雪花——有人称雪花大如茶碟,有人称大如飞盘。但可惜的是,也许是由于大 雪花本身重量大、落地速度快、落地后很快消失等原因,“雪花大如盘”的说法一直没有直接证据来证实。为此,喜欢雪花的科学家进行了有关研究,认 为巨大雪花的形成虽然较难,但实际是可能的。

◆“巨大雪花”一直缺证据

据有关气象记录的书籍记载,有些巨大雪花的长度在七至十五厘米之间。另外,吉尼斯世界纪录中有这样的记载:1881年1月美国蒙大纳的一场暴雪中,有位农场主称,他看到的巨大雪花大如“装牛奶的盘子”,雪花长度达三十八厘米。

但因雪花的易碎性与短暂性,“雪花大如盘”的说法一直缺乏图片等直接证据。也有人认为这是有些爱好者对大雪花的夸大之词。

目前,很多雪花爱好者一直都为记录到最大雪花而准备。多年从事雪花研究的肯尼思·利布雷希特的身份是美国加利福尼亚州理工学院物理系教授。但除了物理研究之外,利布雷希特也着迷于雪花。借助自己改装的摄影机,他拍摄了各式雪花晶体的照片,还曾出过一本书。

◆“雪花大如盘”理论上存在

利布雷希特教授说:“有谁见过大如篮球的冰雹呢?但很显然,科学家已经证明它们是存在的。那么类似篮球大的雪花呢?谁也不清楚它是否存在,但并 非没有可能。”利布雷希特表示,物理学相关的定律并无明显限制雪片的大小。但在现实世界中,风力会摧毁雪片的脆弱结构,让雪片只能以较小的尺寸从空中飘 下。

英国皇家气候协会的气候专家威廉姆·派克曾在《气象杂志》上刊文表示,他曾找到过十一篇有关巨大雪花方面的报道,这些报道对 巨大雪花的直径描述 在五至十五厘米之间。他说:“在北美、亚洲的海域或者欧洲的某些地方的冬天里,有足够的理由支持类似尺寸的巨大雪花存在。它们可能存在于冬季的每一天,不 过类似巨大雪花很少被记录下来。”

在接受采访时,派克称,他之所以这么自信,是因为他在北美洲、英国等地都曾观察到巨大雪花,直 径也都在五至七厘米之间。他说:“我相信自然界存 在巨大雪花,因为我曾亲眼见过这样的雪花。”他还表示:“一个拿着尺子与照相机的孩子,就足以对历史作出贡献。如果他们碰到类似的特殊东西,这值得记录下 来。”

◆科学家开始寻找大雪花

最近几年来,有科学家试图用激光探针来记录飘落的巨大雪花。在加拿大的暴风 雪天气中,还曾有两支探险队试图从飞机上观测这样的雪花。另外,专门 用于测量天气变化、尤其是观测暴风雪的人造卫星,将于2013年发射。阿拉巴马州立大学的科学家沃尔特·彼得斯说:“届时,人类将第一次对降雪的频率、雪 花的大小进行分析与评估。”彼得斯表示,搞清楚雪花的大小与形状是非常重要的,尤其在全球还没有证据证实巨大雪花存在的情况下。

对巨大雪花的各种报告进行综合研究后,派克总结说,大雪花或雪片的形成,需要大气温度在0℃以上,这样雪花就变得又湿又粘,有时适当的风力也有助于避免大雪花破碎。另外,巨大雪花在高层大气空间形成的几率更大,雪在降落时的碰撞与融合会形成更大的雪花。

◆树枝状更易形成大雪花

日常生活中,人们最常见的是六边形单晶体雪花。当然,雪花的广泛定义,还包括其他不规则形状的单晶体或单晶体混合体。尽管科学家对显微镜下规则 六边形的雪花构图赞叹不已,但实际上雪花形状非常复杂:有的像袖扣,有的像刺猬,有的像盘状,有的像针状。据利布雷希特的观察,他所见到的大雪花更多是树 枝状晶体结构——就像树枝长满叶子一样。

科学家称,数百或数千个单晶体雪花,在一定条件下就会聚集在一起,形成巨大雪花。科学家发现,相比其他结构来说,树枝状晶体雪花更容易快速聚在一起,其复杂的边更容易附着其他雪花,进而形成更大的雪花。彼得斯说:“一旦树枝状雪花互锁后,巨大雪花自然就形成了。”

20.同样是狗,为什么体型差异巨大?

(图16)大丹犬(右)与吉娃娃(左)。

狗是狼的后代。它们在大约1.5万年前由狼演化而来。人类从1.5万年前至1.2万年前开始驯养狗。狗是人类最早驯养的动物,因此被称为“人类 的好朋友”。到现在,狗已经分为数百种,体型小的狗比如吉娃娃只有十几厘米高,体型大的狗比如大丹犬身高(背高)都在七十厘米以上,体重在六十公斤左右 (图16)。在“吉尼斯世界纪录”中记载的世界上最高的狗是美国加利福尼亚州的一条大丹犬吉布森,它直立时身高竟然高达2.18米。此外,狗的毛色也千差 万别,从白色到黑色、红色、灰色或棕色都有。

在动物学分类里面,狗属于脊索动物门,哺乳纲,食肉目,犬科,犬属,狼种,家犬亚种。因此,不管现代狗的外表差别有多大,它们都是“兄弟姐妹”。但狗却是哺乳动物中体型变化跨度最大的种类。为了解释其中的原因,一个国际研究小组对狗进行了长期的研究。

在最新出版的《科学》杂志上,这个研究小组发布报告称,狗的体型变化跨度如此之大,是由特定的DNA片断决定的。

◆DNA决定狗的体型大小

美国国家人类基因组研究所首席癌症遗传学家伊莱恩·奥斯特兰德是这个科研小组的负责人,该论文的作者一共包括国家人类基因组研究所、康奈尔大学、犹他大学等多家机构的二十一名科学家。

这项研究最先开始于论文作者之一,犹他大学的戈登·拉克教授。几年前,他家的一条葡萄牙水 犬“乔基”死了。当他想再领养一条新葡萄牙水犬的时候,他了解到这种狗的体型差异非常大,大的可以重达七十五磅,而小的只有二十五磅。作为遗传学家,他对 这一现象发生了兴趣,因此他启动了“乔基计划”,开始研究葡萄牙水犬的基因。

随后,奥斯特兰德等科学家陆续参与进这项研究,并把 研究范围扩大到了所有的狗。他们对 143个品种的总共3241只狗进行了DNA分析,其中包括卷毛比雄犬、吉娃娃犬、马耳他犬、波美罗尼亚犬、玩具贵宾犬、八哥犬、北京犬等小型犬种,以及 圣伯纳德犬、纽芬兰犬、藏獒、大丹犬、爱尔兰猎狼犬和贵宾犬等大型犬种。结果发现,所有小型狗中都存在一种特殊的遗传标记,而这一遗传标记鲜见于大型狗品 种中。论文因此得出结论称:“这一遗传标记是决定小型狗个头的主要因素。”

这一遗传标记位于小型狗的第十五号染色体上,包括一段特殊的DNA调控序列和胰岛素样生长因子1(IGF1)基因。此前科研人员在以人、老鼠等为对象的研究中发现,胰岛素样生长因子1与哺乳动物的体型大小以及生长发育有关。

◆小型犬出现较晚

研究人员介绍说,这一特定组合的遗传标记在基因研究中被称作一个“单倍型”。在小型狗的生 长发育中,单倍型中的DNA调控序列会使狗的IGF1基因活动减弱,造就了小型狗的较小个头。而对于中型或大型狗来说,它们体内虽然也有IGF1基因,但 不像小型狗那样还要受到“配套”的调控基因管制,因此长个儿时更加“自由”。

狗在大约1.5万年前从狼中演化而来,人类大概从 1.5万年前至1.2万年前开始驯养狗。 由于人类在养狗的时候进行了选择性育种,因此在一万多年间形成了数百个品种的狗。拉克教授还特别指出,小型犬是近几百年才出现的犬种。研究小组说,接下来 他们将继续进行狗的DNA分析,找出决定狗的其他特点的基因,比如狗的行为、狗的疾病等是由哪些特定基因掌控的。

◆影响:研究狗对人类有益

奥斯特兰德在接受采访时还表示,他们研究的意义不仅在于发现狗的进化秘密,了解特定基因怎 样控制动物生长,还能够帮助科学家发现癌症等疾病细胞的生长原因,因为这些疾病细胞也是由于基因变异而生成的。她还指出,人类在外表、体型、肤色上也是千 差万别,该研究也有助于解释其中的奥秘。

拉克教授则表示,有二三百种疾病是人和狗都会患上的,包括高血压、自身免疫性疾病以及癌症等。“狗的生活环境也跟人类基本相同,因此对狗的研究也会对人类有很大帮助。”拉克说。

美国犬类健康协会的专家杰夫·索萨曼也表示,“犬科动物有85%的基因与人类相同,因此对狗的研究肯定对人类有益。”

左岸

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12 Comments On 隐藏在常识中的科学谜团

  1. 呵呵,长见识了。
    很多东西我都不知道答案,只知道那样做就好了。
    大部分人也都如此吧。

    • @贺西楼 @贺西楼, 所以这个可以拿来说服别人,因为只讲大道理很多人是听不进去的,但你给分析之后,说服力会增加50%。

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  3. 啊,的确很长见识啊

  4. 原来都是母蚊子在咬我 哦哈哈

  5. 这些大多数以前都不知道。。
    真的长见识了。

  6. 绝了这都被你发现了,不过我一直不知道大狗和小狗能不能交配呀?尤其是公大狗和小母狗。嘿嘿。

  7. 原来如此。:-)

  8. 其实生活中很多细节一直是我们快乐的源泉,认真发现这些细节会带给我们真实的快乐。

    无论隐藏在我们身边的是美好事物还是丑陋东西,在我们没有发现之前,一切都归于未知。

    但是我想更重要的是,我们在发现之后的态度。

    不管是开车打手机还是停车打手机,这其实已经是一个常识,但现在的情况是面对这些常识,我们采取什么样的态度。

    • @了了 @了了, 就像“吸烟有害健康”这一常识,其实吸烟危害最大的是家人,或身边的人,因为他们吸的是二手烟~

  9. 好奇妙啊!

  10. 这篇文章不错,内容比较新。学到很多知识,收藏了。

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