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一本有趣又有料的科学书

2019-01-14 00:20:42 来源:亮剑军事网

  内容简介
《一本有趣又有料的科学书》是大象公会的科普类文章合集,以“真问真答”栏目内容为主,多篇热点人气文章阅读、转发量超过百万,涉及天文、地理、生物、医学等众多知识领域。全书精选的近50篇科普文章,文风鲜明,用数千字的篇幅介绍某一个关乎时下热点却包含大众不熟知的知识点,将其写全、写深、写透,大到宇宙的规律,小到人体的细胞,内容包罗万象,千奇百怪。

一本有趣又有料的科学书


 作者简介
大象公会
她不是传统媒体,亦非正流行的新媒体,她是一个以原创内容丰盈我们知识、见识和见闻的产品。为你提供最好的饭桌谈资。
 目  录
“一天”到底有多长?...001
为betway88冥王星不是行星?...006
为betway88欧洲国家的国旗大多是三色旗?...011
金属光泽从哪儿来?...015
旋涡和地球自转有没有关系?...020
iPad会让你的孩子近视吗?...024
进化论如何解释生物的拟态?...028
向日葵是怎样转头的?...035
为betway88绝大多数海螺都向右旋转?...040
猫和狗的味觉怎样?...046
为betway88哺乳动物很少有毒?...054
蛤蟆真的能冬眠一百万年吗?...061
真的有“脸盲症”这种病吗?...066
男人为betway88长乳头?...073
为betway88男人没有“阴道”?...077
人为betway88要换牙?...081
人的正常体温为betway88是37℃?...086
为betway88年龄越大感觉时间过得越快?...091
恐龙是怎么分类的?...096
为betway88同寝室女生的月经周期会趋同?...101
为betway88游泳学会了不会忘?...106
为betway88有的人一定要午睡?...113
为betway88男人到中年容易脱发?...117
为betway88大型草食动物要比大型肉食动物大?...121吹多了空调真的容易感冒吗?...125晒被子的味道是不是烤螨虫的味道?...130
卫生巾发明前,来例假怎么办?...135
为betway88用黄色来表示色情?...140
为betway88没有绿色的哺乳动物?...144
胎教是哪国发明的?...149
人为betway88要穿内裤?...153
各国供电的电压和频率为betway88不一样?...157
尼古拉·特斯拉真有那么神奇吗?...161
为betway88鸡可以天天下蛋,而别的鸟不行?...165地图为betway88总是上北下南?...169为betway88火箭发射时要倒计时?...175
大象这么大,排便会不会很辛苦?...181
为betway88大型动物的排便速度能够遥遥领先?...184为betway88近几年发现的大钻石那么多?...187鞋带为何总会自己松开?...193
眼睛是怎么进化出来的?...198
舌头真的用不同部位负责不同味觉吗?...204
为betway88会有疾病?...208
静脉血管为betway88是蓝色的?...213
为何昆虫的成虫和幼虫完全不像?...220
为betway88台风都有个名字?...226
大象的鼻子为betway88这么长?...231
为betway88没有绿色的哺乳动物
我们身边有很多哺乳动物,比如喵星人、汪星人。可是留神观察一下不难发现,没有绿色的哺乳动物。而事实上不光绿色,除了鲜血的红色和毛发的金黄色,哺乳动物缺乏所有鲜艳的颜色——相比其他脊椎动物,这的确有些例外。
脊椎动物界可以说是色彩斑斓,有各种颜色的动物。例如,花斑连鳍?俗称七彩麒麟,它是广受欢迎的海水水族箱观赏;红犁足蛙,俗称马达加斯加彩虹蟾蜍,因为太鲜艳而陷入宠物贸易的深渊,已经濒临灭绝;豹变色龙俗称七彩变色龙,通常是绿色,但在繁殖期间会变成鲜艳的彩虹色;七彩文雀俗称胡锦鸟,是优派(ViewSonic)显示器的商标图案,因为宠物贸易已在野外濒危;印度巨松鼠身上红紫相间,在哺乳动物的色彩上已经堪称极致。
为betway88没有绿色的哺乳动物,对于这个问题的回答包括两个方面,一方面与生理结构有关,另一方面与适应性有关。
首先我们要大致明白动物的鲜艳颜色来自哪里。通常来说,动物身上鲜艳的暖色调几乎都来自类胡萝卜素和蝶酸等色素,它们能吸收较短波长的可见光,表现出红橙黄色。尤其是类胡萝卜素,它原本是植物在光合作用中的辅助色素,动物本身缺乏合成它们的能力,但可以通过食物链大量富集。所以如果用缺乏类胡萝卜素的饲料喂它们,它们就会褪色。
詹姆斯火烈鸟是动物通过食物链富集类胡萝卜素最经典的例子:甲壳动物滤食藻类,将类胡萝卜素转化为虾青素;火烈鸟又滤食甲壳动物,虾青素从结合蛋白中分离出来,富集在羽毛中,显出鲜艳的红色。蓝紫色则通常不是色素,而来自各种各样的光学结构,典型的比如鸟类羽毛上细小结构产生的衍射光栅,或者某些细胞里嘌呤结晶产生的光子晶体。
白腹紫椋鸟的羽毛能衍射出强烈的蓝紫色,并与少许类胡萝卜混合成非常艳丽的紫色。鱼类鲜艳的蓝色与它们表皮细胞内的鸟嘌呤晶体有关,这种蓝色常有金属光泽。而绿色有些特殊,仅就脊椎动物来说,它们通常会综合两种显色方案,在体表用色素显出黄色,再用光学结构显出蓝色,二者叠加,就成了绿色——比如青蛙就是这样。
华莱士飞蛙是一种运动能力非常强的青蛙,几乎终生不落地,而且能在树冠中滑翔。但它们和所有绿色青蛙一样,都有三层色素细胞,即下层是黑色素细胞、中间是黄色素细胞,最上层是富含鸟嘌呤晶体的虹彩细胞,通过反射和干涉产生明亮的蓝色,三种颜色最终混合成有深浅变化的绿色。
在哺乳动物身上,产生绿色最大的难度在光学色的部分上:相比鳞片、羽毛,或者裸露的表皮细胞,哺乳动物的角蛋白毛发虽然非常适合保温,但也缺乏精细的微观结构,表面只有一层粗糙的毛鳞片,很难让可见光发生规律的干涉和衍射,这让我们失去了制造蓝色和紫色能力。
但仍有极少数脊椎动物能合成绿色素积累在体表,比如焦鹃科的鸟类,但哺乳动物同样没有开发出类似的代谢途径,甚至不像其他脊椎动物那样通过食物链富集类胡萝卜素,连唾手可得的红橙色也放弃了——这就涉及到了适应性的问题。
焦鹃是唯一一种能合成绿色色素的鸟,这种绿色的焦鹃素是一种铜的尿卟啉螯合物,而卟啉类物质在脊椎动物身上极其多见,比如血红素就是二价铁的卟啉螯合物。简单地说,无论警戒、婚姻还是伪装,动物体表的鲜艳颜色都是一种信息,采用多大的信号宽度取决于接受者的识别能力,如果接受者看不到鲜艳的颜色,那就不值得煞费精力进化出鲜艳的颜色。而鸟类、爬行类、两栖类、各种鱼类乃至昆虫都有良好的色觉,它们之间的生态关系也就促成了色彩上的军备竞赛。
天蓝丛蛙是一种箭毒蛙,它们失去了黄色素细胞,露出了鲜艳的蓝色,用来警示鸟类和爬行类捕食者:我有毒。可哺乳动物有所不同。在中生代,我们的共同的祖先经历了一段穴居和夜行的日子,而感受颜色的视锥细胞需要很多光子才能激活,所以控制色觉的基因在黑暗中不再受到强烈的自然选择压力,无法剔除有害的突变。到新生代早期,我们的视锥细胞已经只剩下绿和蓝两种,根本看不见鲜艳的红橙色。缤纷世界在我们眼中只有深浅不同的黄色和和蓝色。因此,哺乳动物不需要为了吸引异性制造鲜艳的婚姻色,甚至不需要鲜艳的警戒色和绿色的伪装色,因为哺乳动物的天敌通常也是哺乳动物,猎物也通常是哺乳动物,只需要棕黄色就能蒙混过关——比如老虎黄黑相间的条纹,在鹿的眼里就和大森林一个样,所以鹿通常都很难发现老虎。
当然,这个规律也有例外,比如灵长动物是一个完全树栖,并以嫩叶和果实为生的热带哺乳动物类群,识别不同状态的植物非常重要,所以旧大陆的灵长动物,以及新大陆的雌性灵长动物,就分别通过基因重复和等位基因多态获得了红色视觉,建立了三原色——我们既然能看见红色和绿色,就能进化出一些红色和绿色信息。
然而这段进化历史还不够长,尚未出现给毛发染上绿色的门道,只出现了很多裸露青绿色皮肤,这主要通过血液的瑞利散射和丁达尔效应,叠加一小部分黑色素构成,原理类似人的青筋,典型的比如山魈的脸。山魈是世界上最大的猴,因为出现在《狮子王》里而著名,它们的雄性头领会在鼻翼附近长出鲜艳的红色、蓝色、青绿色皮肤。另一个典型是非洲的绿猴,它们的雄性有绿色的阴囊和红色的阴茎,它们喜欢时常摆弄,炫耀给雌性。
最后,平心而论,人类从来没有跳出进化的掌握,如果树懒因为身上长满绿藻也算作绿色的哺乳动物,那么因为文化而变得缤纷的人类当然要在“最鲜艳的动物”里占有一席之地。毫无疑问,人类的婚姻色是动物界最鲜艳的——即便我们比鸽子少看到一两种颜色。
大象这么大,排便会不会很辛苦
有这么一个笑话:小白兔和长颈鹿一起去河边喝水,小白兔看着长颈鹿,羡慕地说:“喝水的时候,那清凉甘甜的水流过你的长脖子,感觉一定很舒服。”长颈鹿看了小白兔一眼,慢悠悠地说:“你吐过吗?”
看完这个笑话,有些为动物操碎了心的人又想到了这样一个问题:像大象这样的动物,体积这么大,排便的时候会不会很辛苦呢?其实,拉得多的问题,靠拉得快来解决。
为了满足能量的消耗,体形越大的动物往往进食量也越大。一只成年大象每天可以吃掉30~60kg的食物,其中有 60%左右会成为粪便被排出体外。大象每天产生的粪便约有20 升,是狗的上千倍。作为地球上最大的草食动物,大象每天要花费十几个小时进食,除了吃和睡,留给大象拉屎的时间并不多。
为了研究哺乳动物的排便机制,一个由流体动力学家和结直肠外科医生组成的团队从流体力学的角度研究了动物的排便。
美国乔治亚理工学院的机械工程和生物学副教授戴维胡、机械工程博士 帕特里夏扬、结直肠外科医生丹尼尔楚以及两位本科生坎迪斯·卡明斯基和摩根·拉玛克,为亚特兰大动物园的 34 种哺乳动物建立了排便数学模型。
研究表明,这些小至老鼠、大至大象的哺乳动物,排便时间相差无几:12 秒(±7 秒),约三分之二的动物排便时间为5~19秒。与悬殊的体形和粪便体积相比,排便时间的差异小得令人不可思议。
即使考虑到更大的动物拥有更大的直肠,在相差更悬殊的粪便量面前,直肠直径仍不足以解释近似的时间内大型动物为何能排出如此可观的粪便量。
要赶上“小动物”的排便时间,大型动物还得拉得更快。笨重的大象在排便时非常敏捷:人类的排便速度大约是 2cm/s,而大象的排便速度则达到了 6cm/s。因此,我们完全不用担心大象排便会辛苦。
为betway88火箭发射时要倒计时
每次在电视里看到火箭发射,都十分激动人心,尤其是发射之前的倒计时,更是牵动着每一个人的心。那么,火箭发射的时候为betway88要倒计时呢?实际上,火箭发射时使用倒计时并非科学家的发明,而是源自科幻电影的创举。
1929 年,德国电影大师弗里茨·朗在其执导的科幻影片《月里嫦娥》中,向观众首次呈现了一枚登月火箭发射升空的全过程。
由于电影中火箭发射前运送至发射平台的过程过于冗长,为吸引观众的注意力,营造“时间紧迫”的戏剧性气氛,电影特别安排了主人公在为火箭点火之前,读秒倒数的情节:随着屏幕上的数字越来越小,其字体越来越大,直至巨大的“JETZT”(现在)出现,火箭腾空而起,升入云霄。
倒计时这一设置,此后逐渐成为各类电影中制造紧张氛围的有力工具,甚至可与定时炸弹这一电影传统道具相媲美。但当真实的火箭发射也使用倒计时,并不是单纯向电影致敬,而是具有其实用意义。
火箭发射时使用倒计时,真正的作用在于确认火箭发射的时间零点。如果把从火箭固定上发射架到任务完成的整个任务过程,以时间轴为数轴的话,那么发射的时刻就可以作为数轴的零点,或被命名为T0。T0 时刻对于轨道计算十分重要,当火箭发射时,T0 时刻就会自动传输到所有的测控站。
而在火箭发射前的任务规划中,在发射窗口(任务最佳发射时间)内确认 T0,并确定发射前(用 T-xx 时间表示)、发射后(用 T xx 时间表示)的程序设置,是整个规划的重中之重。
在规划完成后,负责火箭发射的所有部门就从 T0 倒推各项工序和部件的完结时间,并按各部门各自的归结时间继续前推。随后,火箭发射的各个部门在完成其任务时从数月、数周、数天开始不断归结,到发射前的数小时、一小时、半小时、一刻钟、五分钟、一分钟……直至指令员宣读T0 之前的最后十个数,将全体工作人员的任务归结以最极端、最为具象的方式表现出来,这才是火箭发射倒计时的最完整体现。
各国在火箭发射倒计时的具体设置上也是有差别的。比如,中国的火箭倒计时是点火倒计时,以火箭点火时刻作为 T0;而美国的火箭倒计时都是采用起飞倒计时,以火箭起飞时刻作为T0。
造成这种差别的原因是,中国并未采用在美国普遍使用的牵制释放装置,火箭起飞的成功与否全凭发动机的推力;而各个发动机的动作也不完全同步,因为作为结果的火箭起飞时间无法人为控制,所以只能采用倒计时点火,然后测量起飞时间。
与之相对的,采用牵制释放装置的美国火箭起飞前被“锁”在发射台上,在起飞前的几秒点火,牵制释放装置会在火箭达到额定推力时解锁放飞火箭,火箭起飞的时间即为T0。牵制释放装置允许各个发动机在火箭静止状态下工作一小段时间,可以消除不同发动机间推力不同步的影响,从而更精确地控制时间。
牵引释放装置示意图
值得一提的是,在发射窗口设立时间零点,并以此规划整个发射进程的制度设计,也是由科幻作品首先创造的。在凡尔纳最具预见性的科幻小说《从地球到月球》中,美国大炮俱乐部向麻省剑桥天文台咨询向月球发射炮弹并命中的可能性时,得到的答复如下:
一、大炮应设在南纬或者北纬零度至二十八度之间的地方。
二、炮口应瞄准天顶点。
三、炮弹应具有每秒一万二千码的初速。
四、应于第二年的十二月一日下午十点四十六分四十秒发射炮弹。
五、它将在射出后四天,即十二月四日半夜正,月球穿过天顶点时到达。
以第二年的“十二月一日下午十点四十六分四十秒”为 T0,大炮俱乐部在全球募集资金,在美国佛罗里达州南部选定发射地点,铸造了前所未有的“哥伦比亚”大炮,并在开炮前一切准备就绪;唯一不同的是令员并未使用倒计时,而是按自然时间进行顺数计时:
“三十五!三十六!三十七!三十八!三十九!四十!开炮!!!”
莫奇生突然用手指揿着电闸,接通电流,把电火送到哥伦比亚炮炮底。
立时传来一阵从未听过的、不可思议的、可怕的爆炸声,不论是雷声,火山爆发,还是其他的声音都不能给这个声音一个概念。像火山喷发一样,一道火光把大地的内脏喷上天空,大地仿佛突然站起来了,在这一刹那间,只有有限的几个人仿佛看见了炮弹从浓烟烈火之中胜利地劈开天空。
有意思的是,影片《月里嫦娥》的科学顾问,与俄国人齐奥尔科夫斯基、美国人戈达德并称为火箭设计先驱的,出生于罗马尼亚的德国人赫尔曼·奥伯特,少年时代的科学启蒙书籍恰恰就是凡尔纳的《从地球到月球》。奥伯特为《月里嫦娥》设计的火箭模型,其外形与内部构造均对凡尔纳小说中的锥形圆柱体“炮弹车厢”有所借鉴。
奥伯特为电影设计的火箭不仅造型前卫,理念也与后来的真实火箭颇为接近:它使用液体燃料,并且是分级点火。不过这倒不算奥伯特的创举,他的同乡康拉德·哈斯在他出生400 年前就已经用火药爆竹实现了这一设定。正因为如此,齐奥塞斯库时代的罗马尼亚政府将哈斯钦定为“现代火箭的先驱”。
胎教是哪国发明的
所谓胎教大概从独生子女政策实施以来,就是中国孕产保健市场的重头戏了,几乎每本写给孕妇的国产图书都会介绍它,从未尝试胎教的孕妇也是凤毛麟角。而且,绝大多数胎教产品都喜欢自称是西方科学研究的产物。
被胎教文化大力推崇的莫过于莫扎特的音乐,但实际上,西方却鲜有“胎教”这个概念,英语里表示“胎教”的词汇是“taegyo”,直接从韩语音译而来。而韩国虽然有自己的传统胎教理念,并于 1800 年由师朱堂李氏写成《胎教新记》一书,但它的主要思想均是由中国传过去的,也就是说胎教实际是古代中国人发明的。
早在汉代,《大戴礼记》就曾引用《青史子》(汉代失传文献)的记载,阐述了周王室的“胎教”理念:“古者胎教,王后腹之七月而就宴室,太义持铜而御户左,太宰持斗而御户右,太卜持蓍龟而御堂下,诸官皆以其职御于门内。比及三月者,王后所求音声非礼乐,则太师抚乐而称不习;所求滋味者非正味,则太宰倚斗而不敢煎调,而言曰不敢以待王太子。”这段话的意思是:要求朝臣必须用最正统的礼仪侍奉怀孕的王后,因为此时侍奉王后就相当于侍奉太子。在汉代刘向的《列女传》亦有载:“大任者,文王之母,挚任氏中女也。王季娶为妃。大任之性,端一诚庄,惟德之行。及其有娠,目不视恶色,耳不听滢声,口不出敖言,能以胎教。溲于豕牢,而生文王。文王生而明圣,大任教之,以一而识百,卒为周宗。君子谓大任为能胎教。”认为文王之所以贤明,就是因为其母在怀孕期间端正了自己的举止,实施了正确的胎教。
上述关于周朝的历史记录是否属实权且不论,起码说明胎教文化的成型时间不会晚于汉代。在古人看来,外界的礼乐声光都能影响到胎儿未来的智力品行,孕妇必须严格控制自己的见闻、情绪、言行甚至思想才能保证胎儿的健康成长。这种观念和现代西医理论显然没betway88联系,但却深深影响了中医相关理论的确立。
在中国古代社会,政、礼、巫、医在学术上使用的往往是同一套理论体系。1973 年湖南长沙马王堆汉墓出土的中医著作《胎产书》,就表达了与前文提及的胎教文化相类似的观点。该书提出,要提高胎儿出生后的素质,就必须施以严格的胎教。妇女在怀孕期间应尽量与君公大人接触,不能观看侏儒和猕猴。否则胎儿会由于“见物而化”,导致外貌、智力、人格等受到负面影响。后世的中医学者基本上都继承了先代的胎教理论。例如,唐代名医孙思邈就在其《千金方》中论述道:“旧说凡受胎三月,逐物变化,禀质未定。故妊娠三月,欲得观犀象猛兽珠玉宝物,欲得见贤人君子盛德大师,观礼乐、钟鼓、俎豆、军旅、陈设。焚烧名香,口诵诗书,古今箴诚,居处简静。割不正不食,席不正不坐。弹琴瑟调心神,和情性节嗜欲。庶事清净,生子皆良。长寿、忠孝、仁义、聪惠、无疾,斯盖文王胎教者也。”
由此不难看出,现代的“音乐胎教”和“语言胎教”等思想,和此时的中医胎教理论几无二致。不可否认,上世纪现代医学的一些实验结果的确证明胎儿能“听到”外界播放的音乐,甚至能“看到”微弱的外界光照。然而并没有直接证据证明这些声光效果能对胎儿的智力发育起到良性作用,也没有类似的胎教观点得到过现代医学的权威认可。在脂肪、羊水甚至内脏的隔离下,对胎儿而言,一段莫扎特的优美音乐或者一段激情澎湃的诗词朗诵恐怕只是一阵嗡嗡的噪音。

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