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 科学松鼠会

在转载文章之前,我很落伍滴才注意到科学松鼠会这个组织,虽然很早就收藏在我的鲜果里了。专业、好看、活泼、有容,如果科学类文章都这样写,我不会像以前那样觉得这个板块太严肃。

【愿景】

科学松鼠会的愿景是:让科学流行起来。我们认为,对许多人来说,科学就像一枚枚难以开启的坚果,虽味美却不易入口;我们希望自己能够像松鼠一样,打开科学的坚硬外壳,将有营养的果仁剥出来,帮助人们领略科学之美妙。
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发现松鼠会原因是发现看到鸟类点头的研究的最后一段,可爱的松鼠们。

我知道,此时,在加州的阳光海岸,有一位松鼠正在海滩上观察海鸥;在纽约的水泥森林,有一位松鼠正在阳台上赶着鸽子;在已渐渐入秋的新西兰,有一位松鼠正在沙滩上研究天鹅;在春意逐渐弥漫的法国,有一位松鼠正在端详盘中的烤鹅;这个美好的三月里,有许多松鼠会的读者正在电脑前,书桌边,田野里,溪流上,思考行走鸟类为何在“点头”。
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想想这么多人不在一个地方,但却在用不同的方法研究着一个问题,各种专业非专业活泼可爱的想法和试验聚集在一起,就算还是不能解答疑问,光看看过程也都很想加入他们,我们,可以与遍布地球的科学家一样,一起努力理解这个奇妙的世界。
[ 此贴被不似荇菜在2009-07-19 23:37重新编辑 ]
东风夜放花千树,更吹落,星如雨
Posted: 2009-03-29 17:41 | [楼 主]
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 Re:鸟类行走的点头问题

by Fujia, 八爪鱼, seren

一切都要从科学松鼠会的Dr You栏目开始。

小鸡,鸽子,甚至一些会游泳的鸭子,为什么走路的时候要点头?当Dr Who抛出这个问题,江湖上便不平静了。有人说是为了保持身体平衡,有人说是为了使看东西更仔细,有人说是进化里的最优解,有人说是本性难移。后来又有人开始吵,Dr You是不是有科学性,思考科学思路重要还是方向重要…风云变幻,众说纷纭。

春风已欣欣然地吹绿了一河水。在每个阳光明媚的清晨,我都抱着paper去遍开黄水仙的河边喂鸭子。当各种五颜六色的鸭子(或不是鸭子),头一点一点或一点不点地围在我身边啄面包时,我猜是不是也曾有人,也从喂鸭子开始做科学。

于是当我看到奈克教授(Prof. Dr. Reinhold Necker),一位非常有爱的大胡子德国爷爷,在2007年发表的综述论文时,忍不住莞尔,小鸡小鸭也有大科学。奈克爷爷也许天生就是研究脖子的(Necker),他甚至还写了篇精彩纷呈的科普,告诉我们这个“点头yes摇头no”的故事。

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小鸟走路真的在“点头”吗?回答是否定的。

1930年,中子刚被发现,中微子与暗物质的假说正在被提出,美国约翰霍普金斯大学(John Hopkins University)的生物学家邓拉普(Knight Dunlap)和莫瑞尔(O.H.Mowrer)却在喂鸽子。他们找了个房间,在房间的一头放了些食物,然后在另一头放出鸽子,由其去追寻食物,同时用一个简陋得甚至不如现今许多手机的相机,拍摄得了鸽子们的行走图片。邓老师和莫老师,通过这个简单无比的实验与模糊不清的照片告诉我们,鸽子走路时,头部并不是有规律地前后移动,而是一直在往前伸。在行走时,鸽子脖子往前一顶,头先行。然后,头部静止在先前位置,等待着身体和脚跟进。只是因为身子往前移,头对身体的相对位置挪后,造成了先往前点头、再向后缩脖子的假象。



为什么鸽子走路不能如天鹅一般优雅娴静,而非得一顿一顿吃力地伸脖子?邓老师们提出了个假想:在等待身体跟进的阶段,暂时静止的头部有利于鸽子获得稳定的视野,使鸽子看清周围的事物。可是,他并没有提出证据,四十多年间,像我们今天的读者一样,科学家们为这个问题深深困扰,各自提出了不同的假设。

大体来说,江湖上分为三大门派:平衡说,运动说和视觉说。平衡说的大侠们认为是身体速度的变化,刺激内耳里面控制平衡的前庭器官,造成点头;运动说的高手们则强调小鸟行走时一举翅一投足,都可能造成脖子和脑袋的肌肉自然反射,所以头部不断运动;视觉说的好汉自然高举邓老师和莫老师的大旗,把“点头摇头,看得清楚才是好头”的理论发扬光大。

大家一吵就是四十五年,小鸡和鸽子依然还在一顿一顿地走路。嗷嗷待哺的婴儿变为哺育后代的母亲,活泼的少女成为老妪,意气风发的青年已被生活磨砺为沉默的老者,而这个问题始终悬而未决,谁都不知道答案。

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在1975年的《自然》(Nature)杂志上,弗莱得曼(Mark B.Friedman)教授发表了论文,有力地支持了“视觉系”。从苏格兰的爱丁堡大学(University of Edinburgh)到美利坚的卡内基梅隆大学(Carnegie-Mellon University),弗老师一直在研究视觉控制的问题,可说是视觉派里的大牛。

弗老师设计了一组精妙的实验。他首先单挑平衡派,设计了一个四面封闭的箱子,将鸽子放置其中,推着箱子模仿鸽子的步行速度前进。此时,静坐在箱子中的鸽子没有迈步,不存在行走时的肌肉骨骼运动;鸽子与笼子一起被推行,鸽子也看不到周围环境有任何变化,即没有视觉上的刺激。但由于鸽子被推动了,速度的变化足以造成前庭器官的反应。而这只鸽子纹丝不动,完全没有点头的意思(图a)。由此证明,前庭系统不足以引发鸽子点头。

平衡派被放倒,弗老师接下来锁定了运动派。他在箱子底部开洞,将其置于一个轻巧的滑板上,鸽子站在箱底的洞里,滑板之上。当鸽子在箱子中自由前进时,滑板自动往后滑,造成箱子与鸽子的相对位置不变。此时,虽然鸽子在走路,但它看到的世界(箱子)没有任何区别(图b)。走路的鸽子,居然,不伸脖子了!

接下来,他把有破洞的箱子重新放到一个固定的台子上,鸽子依然站在洞里,弗老师自己来推着箱子缓慢运动。这时台上的鸽子没有行走,但它眼前的世界(箱子)却在弗老师的推动之下发生变化(图c)。此时,不走路的鸽子,脑袋居然又开始动了!弗老师发现,当箱子推动距离在20厘米以上,鸽子的头就会往前伸一些。在推动箱子的过程中,鸽子头部会时不时地动一下。

弗老师大展拳脚,给出了视觉派昂首期待的漂亮的结论:平衡和行走不足以让鸽子点头,而鸽子“点头”与保持视野稳定有很大关系。此实验自出山以来,三十多年来无人得以推翻。这样具有想象力且严谨论证的实验,如今读来依然让人拍案称绝。



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差不多同时,在冰天雪地的加拿大皇后大学(Queen’s University)里,弗洛斯特教授(B.J.Frost)也在做着同样的事情。也许这位弗老师二号喜欢健身保持身材,他很有创意地把鸽子放上了跑步机。相同的结论在诞生。当跑步机轨带往后退的速度与鸽子走路速度一定时,鸽子虽然在迈步,相对周围环境却没有改变位置,此时,鸽子的头部并不移动。

弗老师二号还在他发表于1978年的论文描述了一个乌龙实验。某次当实验结束后,他突然发现正襟危坐在跑步机上的鸽子脖子不断地往前伸,直到最后失去平衡,“啪”一声摔倒在跑步机上。

弗老师二号很是惊奇:难道鸽子走路多了,连神经都被影响了?为了不背负上虐待动物的罪名,他遍查原因,最后突然发现,是自己忘了关掉跑步机,轨带依然在以十分缓慢的速度移动。由于速度不足以促使鸽子行走,为了保持视野的稳定,鸽子头部不移动,身体随着跑步机往后运动,脖子只得越伸越长,直到狼狈地摔个鸽啃屎。

沐浴在河边宜人的阳光下,冷不丁读到这么一段,我忍不住爆笑。身边正安静觅食的鸭子们惊起,点着头或展起翅膀跳入河里,打散了粼粼树影。

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光阴的故事进入了21世纪。日本东京大学(University of Tokyo)的富田同学(Masaki Fujita)在研究,为什么鸽子走路时,伸头与伸脚是几乎同时发生?

日本人做事就是认真。为了找出鸽子重心的位置所在,他捉了七只鸽子,每只都用绳子吊起来十四次(七的倍数是不是他的幸运数字?),用相机记录并计算出了鸽子的平均重心,眼部到胸部的距离,合起翅膀的长度等等。然后用一高速索尼相机(科技终于进步了),记录了鸽子行走的步骤,再计算出其头部,脚部与重心运动的时间差。

他得到了详细的鸽子运动过程。当鸽子抬起后脚往前走,重心随着身体紧跟着前移。脖子前伸,短暂停顿后,后脚着地,变为前脚,脖子缩短,继续短暂静止。随后原为前脚的后脚起,身体重心紧跟着前行,重复以上步骤。无论头部与脚如何移动,鸽子的重心相对于身体基本不偏移。



富田同学于是在2002年发表的论文广而告之:头部的伸长与重心移动无关,仅用以影响视觉。但视觉的变化对于运动时控制身体的平衡有很大作用。这个结论极好地呼应了三十多年前,两位弗同学对于视野,平衡与鸽子“点头”之间的充分必要条件的分析。

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似乎鸟类因视力而点头的现象自此变得越来越清晰,点头的故事,就如此走到了尾声?实际上,这个故事正等待着浓墨重彩的又一章。

弗老师雄辩的实验研究,将其后大量此类研究的方向指向了视觉因素。随着科学家们对鸟类研究的愈加深入,鸟类视觉系统的机制也渐渐变得清晰:视动反馈、视网膜感光细胞分布、视神经传导通路、中枢视动信号处理机制……种种发现,似乎让点头现象的机理变得越来越清晰。

事实上,点头问题正愈发地纠结迷离。

尽管在弗老师的研究中,平衡派与运动派已经被否定了,工作于加拿大萨斯喀彻温大学(University of Saskatchewan)的科学家缪尔(Gillian D. Muir)却并没有因此而放弃对步态和点头现象之联系的探索。他另辟蹊径,从点头现象的生理发展入手,对视觉派后人的理论形成了猛烈冲击。2005年他发表的实验结果表明,在雏鸟步态发育时,如果剥夺其某种决定性的视动反馈能力,点头受到的影响并不大;而如果雏鸟步态受到限制,功能发育不够完善,成鸟的步伐变小,脖子伸缩幅度则会随之降低。

富田同学也在2004年更进一步证明了,步伐大的鸟类,伸脖子的幅度也远比步伐小的鸟类要大。尽管他们的研究多少显得局限甚至片面,不争的事实暗示我们,这个问题的答案并不只是视觉,而且视觉因素在点头现象中的地位还需要重新评估。

同时,尽管生物力学因素被证明和鸟类点头现象无直接关联,但其对“点头”机制的形成,以及在成鸟“点头”中发挥的作用,得到越来越多的注意。

答案变得越来越扑朔迷离。德国大胡子奈克爷爷在2007年的综述里说:“尽管头脚的合作,不是维持平衡的必须条件,但的确让鸟走的更稳;尽管视觉似乎是点头作用的主要方面,至今仍然没有清晰的解释,来为我们确切解释鸟类点头的作用。”

*******************************************************************************
这个故事还远远没有结束。

世界各地许许多多科学家,带着不同肤色,说着不同语言,用着不同鸟类,继续勤奋地探索这个问题的所有未知。种种看似矛盾冲突的结论,广泛分布于科学家所研究的多达三百多种鸟类之中。此起彼伏的各类假说似乎预示着,这个现象的研究仍然会继续下去。

为此项研究所辛劳的,有无数的硕士,博士,研究员,教授,有他们背后所有默默或不默默支持的朋友家人,以及三百多种的鸟类参与者;更有在数十年间对这项研究不吝投入的支持科学探索的纳税人和政府。

我试着抛了颗果仁给水里一只点头的鸭子。这只红嘴的小黑鸭开心地咬着,嘴里格崩格崩地响。

(完)
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Posted: 2009-03-29 17:45 | 1 楼
bbsriver
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这个松树会成立之后,我先是订了他们的RSS,然后更有兴趣的看到连岳和他们和方舟子之间的大论战。因为连岳的缘故,搞得我对他们的印象也不太好。搞科普就踏踏实实搞科普吧,何必和连岳这类人搅到一起,卷进乱七八糟的互联网派系斗系里面去~
Posted: 2009-03-29 19:41 | 2 楼
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不知道这些事儿,只不过看了这篇以后很想自己也变成松鼠,呵呵,好像21就是做类似的。

刚才继续翻,其实写的这么好看的仍然很少,不是松鼠会都是这类的。
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Posted: 2009-03-29 20:15 | 3 楼
galilette
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Posted: 2009-03-30 02:13 | 4 楼
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这几天看了那一争的前因后果,原来连岳和方舟子都是福建的呀呵呵

说实话目前我更喜欢连岳,虽然他的科学水平也许只有高中,但他的序言合我的心意,和杜甫读诗给老太太听一个理儿,方舟子就是挑刺嘛,不可否认他的科学知识强过连岳,但是道理不是高高在上的,是要让人家明白的,所以我觉得他木科学道理。

话说当初当年明月和X连伯伯在天涯掐架,我也围观了一下下,同样感觉,刷点击之类的是非撇开不说,伯伯同志也是高高在上指责明月不懂历史,水分大,胡说八道;还以为他自己的书多厉害呢,结果整出一本什么历史,书名看上去像色情小说以博人眼球,真是贻笑大方。方舟子大概还不至于这样,不过这样的掐架真的很乌烟瘴气,为什么不能对别人宽容点,都要按自己的标准来呢?无非是看人家红得不合自己心意,但这个时代李宇春都那么红,连岳可取之处也很多啊,他又没说自己是完人。
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Posted: 2009-03-31 15:59 | 5 楼
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 “色”专题:胜利的红色

不知你是否注意过,也许是由于红色在中国象征吉祥,也许是因为我们国旗的颜色是红色,我们的体育国家队队服总是喜欢用红色。然而,恐怕连队服的设计者都没有想到,红色的队服有利于运动队的胜利!这不是什么封建迷信,而是英国达勒姆大学的科学家拉塞尔·希尔(Russell Hill)与罗伯特·巴顿(Robert Barton)发表在《自然》上的研究成果。

他们对2004年雅典奥运会拳击,跆拳道,古典式摔跤和自由式摔跤四个项目的数据进行了详细研究和比较,结果发现穿红色运动服的那一方总是占有优势。这些项目的运动员总是被随机的分配穿着红色或者蓝色的服装。按理说,两种颜色的运动员的获胜几率应该是各自参半的,可他们却发现,穿红色衣服的运动员有六成取得了胜利!

虽然红色利于取胜的原因尚不清楚,但这两位科学家对这有趣现象自有一些大胆的猜测。他们认为红色与睾丸激素的水平密切相关,红色往往象征着雄性的优势地位和竞争能力。穿着红色,就能够让自己激素增强,同时能对对手造成心理压力,从而一举取胜。在动物世界里,这种现象也比较普遍。剑桥大学的研究非洲猴子的动物学家乔安娜·瑟特查(Joanna Setchell)的研究显示,红色能为非洲猴在求偶及交配过程中带来优势,所以占有统治地位的雄性猴的面部及臀部都有较多的红色。她还半开玩笑地说,你看,在美国总统的这次竞选中,不是选择红色的一方多数能取胜么?(2004年布什获胜,其所在的共和党就是红色。)

不仅如此,他们对2004年欧洲杯的比赛也做了仔细的分析和研究。并且惊讶地发现,一共有五支在比赛中曾穿着两种颜色队服比赛的球队,而他们穿红色时的成绩明显比穿其他任何颜色时都要强。作为利物浦球队的球迷,希尔开心地说,利物浦名帅香克利40年前决定把球衣改成全红色,真是英明的决定啊!

颜色的选择和搭配和人的生活紧密联系,服饰,家居,人和颜色无时不刻不在打着交道。对颜色的喜爱,以及人们感觉各种颜色代表的含义和心情,不光和天生的生理因素有关,也都和一个地方的文化风俗习惯有很大关联。



据统计,在欧洲,蓝色是人们最喜爱的颜色,有约40%的男性和36%的女性表示,蓝色是他们的钟爱,只有2%的男性和1%的女性选蓝色为“最不喜爱的颜色”。这是因为在中部欧洲,蓝色染料取自于菘蓝。中世纪时期,人们大量地种植菘蓝,产生了一些著名的菘蓝城市,菘蓝从这些城市售往整个欧洲。由此蓝色广泛散开。而紫色的染料却相对很是稀少,所以在欧洲,只有宫廷的贵族才能穿得起紫色的衣服。于是后来,紫色就成了高贵的象征。而在中国清朝,明黄色的衣服只有皇子才有资格穿,也就慢慢的成了高贵的颜色。

嗯,说不定这本命年要穿红色不光是为了图个吉利,还真能有点儿什么科学依据呢。


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Posted: 2009-07-19 23:38 | 6 楼
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 “色”专题:哪种颜色味道好


把奶油、糖、水、香精之类的东西混在一起,经过一番诸如搅拌冷冻之类的操作,做出来的东西叫做冰激凌。如果在冰激凌里加点颜色,堆出一些形状,再弄点风花雪月鸳鸯蝴蝶的图案,就超越了冰激凌,而叫做“情调”,或者更高级一点,叫“文化”。冰激凌几块钱一桶,“情调”则要几十块钱才有一勺。

在从“冰激淋”到“情调”的升华中,颜色起了至关重要的作用。虽然每个人都知道“情调”与“冰激淋”吃到了肚子里都一样,但是花前月下的青年男女还是心甘情愿地为“情调”买单。所以才有了那句流行语:如果你爱她,就带她去被忽悠——颜色的诱惑,可见一斑。

在评价中餐的时候,人们总是说“色、香、味”,或者更“文化”一些,加上“形、意”——“色”总是在第一位的。而在西方饮食评估(sensory evaluation)里,“color”也是很重要的一个方面。看起来,对于饮食中色彩的追求,东西方文化并没有大的差异。所以,在现代食品中,对“色”的研究,也就相当重要——从科研、生产到销售,许多人都靠它谋着生。

我们经常听到语重心长的忠告:食品饮料中的颜色除了增加视觉刺激,没有任何别的意义,倒是外加的色素可能有害健康,千万要小心。不过,至少对于很多人来说,食品中的颜色还真不是没有别的作用。许多折腾颜色谋生的科学家告诉我们:食品中的颜色,会改变我们尝到的味道。

一个早期的经典实验是在1939年发表的。那个时候白巧克力还不常见,测试者弄了些常规的牛奶巧克力和白巧克力让人品尝。先是把测试者的眼睛蒙上,结果所有的测试者都说两种巧克力的味道是一样的。然后又让他们看着品尝,结果以前没有吃过白巧克力六个测试者都认为两种巧克力味道不同,其中有四个认为白巧克力“奶味更浓”,其它两人认为白巧克力“巧克力味更淡”。只有一个以前吃过白巧克力的测试者在两种情况下都认为味道没有区别。从科学研究的角度来说,这个实验多少有点“山寨”。不过后来许多人做了许多规模更大,设计更精细的实验来考察颜色对味道的影响,结果表明:至少有相当大的一部分人,对于味道的感知会受到颜色的影响。

这个结果会产生一个猜想:如果某种颜色让我们觉得同样糖浓度的东西“更甜”,或者同样盐浓度的东西“更咸”……是不是就可以利用色彩来减少这些东西的使用,而依然获得相同的口福?

如果你有足够的好奇心又愿意动手,我可以帮你设计一个相当专业的“山寨实验”方案:配2%、5%、7.5%和10%的蔗糖水,作为甜度分别为2、5、7.5和10 的标准,然后在同一浓度的蔗糖水中加入不同的食品色素,这样你就有了不同浓度的糖水,每个浓度的糖水又有不同的颜色。在蒙上眼晴的前提下,让别人尝,然后跟标准比较,评定一个甜度,看看不同颜色相同糖浓度的水尝到的甜度是不是相同。然后,睁开眼晴,再来一遍,就可以知道每个人的味觉如何受到色彩的影响了。同样的实验还可以针对盐、醋、黄莲甚至具体的食物东西来做,不过要注意浓度,比如说你要是尝5%的盐水,咸着了可别找我——对盐水而言,0.2%和1%的咸度就可以分别定为2和10了。

因为颜色对于消费者对食品的接受程度有相当大的影响,所以食品染色就不可避免地成为食品加工中不可避免的方面。很多食品色素是天然的,大家不会有安全方面的担心,主管部门也不去较真,只是真正的天然色素比较贵。合成色素总有安全方面的疑虑,也是社会关注的焦点。在美国,食品色素的管理有一个独立于其它食品添加剂的法案。开始的时候,只有几种基本色素可以用在食品中,后来因为发现有一些是混进革命队伍的反动分子,就被踢出去了,而有一些通过了重重考验的先进分子又被批准加入。到现在,被批准使用的基本色素也还是只有几种。不过,这几种基本色素已经足可以搭配出各种各样的颜色来了。

大家最关心的问题还是:这些食品色素是否安全?答案颇有点外交部的风格:如果是合法生产的食品色素在合法的范围内使用,可以认为对人体没有危害。但是,跟其它的食品添加剂一样,技术意义上的无害不代表着你家楼下小卖部里经过染色的食品就是安全的,问题在于:它使用的色素是否合法?它的用量是否合法?它染色的食品是否合格?——如果用染色来掩盖了食品的劣质,那么色素是没问题的,有问题的是食品本身。色素,只是所托非人、代人受过而已。


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Posted: 2009-07-19 23:44 | 7 楼
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 “色”专题:你看你看,色彩的表情

色彩在物理学家脑中不过是一团团能量,在艺术家眼中是源源不断的灵感,在文学家笔下成了某种象征。当这一小团能量打在你的视网膜上,扣动你的视觉中枢,瞬间看到的就是色彩的“表情”。

这个不经意的过程如此短暂,以至于很难觉察。就好像迎面走来一个美女正冲你笑,你的嘴角已经偷偷向耳根靠拢五毫米,自己却浑然不知。但它又是那么有效,早被运用到了方方面面,所以医院最早都选用白色,给人一种干净的感觉,而现在又加入一点粉色,看起来更贴心;不管是马路上还是足球场上,人们都知道看到黄色就要小心,看到红色就该停止;而现在的人们似乎格外偏爱蓝色和绿色这些象征着自然的色彩。

我们这种能读懂色彩的表情的“超能力”有的是从祖先那里继承过来的,有的是后来自己创造或学习来的。很多动物都知道果子生的时候是青的,熟了就渐渐发红,所以看到红色就格外激动。不仅如此,某些动物求爱时某些部位也会变红,以增加对异性的吸引力。这一点在人类身上也保留了下来:给男士看同样的女士照片,只不过背景有白有红。男士们普遍反应红色背景的女士更具有性吸引力。

色彩的表情不是固定不变的,还要具体情况具体分析。就拿红色来说吧,虽然情侣们都用红色的心代表自己的热情,但是判卷老师还是会用红色打上一个冷酷的大叉子或者大鸭蛋。这时红色就一点儿也不吸引人了。风水大师相信红色有驱除煞气的能力,外国也有红彤彤的屋子会把人变疯的说法,据说有一个心理学家还就不信这个邪,他把自己的房子全部粉刷成红色,窗帘、家具也都换成红的,可是他感到非常舒服。

那么红色到底是副什么样的表情呢?是吸引人还是吓人?有科学家说红色促进人的发挥,因为奥运会上很多穿红色赛服的运动员都赢得了比赛。但是,看到红色的是对手啊,为什么没有促进对手发挥?于是又有心理学家做了实验。他们请大学生来做智力测验,悄悄地把他们的考生编号或者试题封面换成红色或者其他颜色。尽管考生只扫了一眼这些奇怪的颜色,但是他们记住了这个颜色。这些颜色也影响了他们的成绩,其中红色组的学生成绩明显更低一些,其他颜色差别不大。心理学家认为,红色代表危险,学生看到红色就产生了想要逃避的念头,所以影响了成绩。

如果说对红色的判断是与生俱来的。那么黑色呢?和红色相比,黑色总是出演反面角色。我们喜欢大红花,讨厌背黑锅;喜欢上红榜,不愿上黑名单;喜欢收红包,生怕被别人给黑了……在黑夜中,我们总盼望冉冉红日。一说起黑色,总是将它与黑暗、神秘、邪恶和死亡联系起来。你是不是觉得穿黑衣服的人比穿其他颜色衣服的人显得更强壮、更具有攻击性呢?一群对橄榄球和冰球一无所知的人在仅仅看了联赛队服后就断定这些黑色队服的球队更具有攻击性。在分析了几十年的官方数据后,科学家发现黑队服的球队被判犯规的次数明显多于其他球队。有趣的是,当一个球队从其他颜色队服换成黑色时,他们的犯规次数会在短期内迅速上升。我们并不能因为这些事实就断言邪恶的黑色让人更容易犯规,因为事实很可能是反过来的——攻击性比较强的人往往偏爱黑色,还可能是因为裁判也无法摆脱正常人对黑色的偏见,认为黑色更邪恶,对他们严加防范,造成一些“黑哨”。

色彩对于人的影响是自动而迅速的,早在你判断出它甚至意识到它的存在之前它就已经开始影响你了。为了精确地表达。我们给颜色起了不同的名字:玫瑰红、宝石蓝、柠檬黄……其实比起色彩的长相,更影响我们心情的是色彩的表情。总的来说,长波颜色(比如红色、黄色)可以振奋精神,而短波颜色(比如绿色、蓝色)可以使人安静。不信你试着仔细体味一下这样命名颜色的效果:邪恶黑、机警红、微笑绿、美味黄……

参考文献

Andrew J. Elliot, Markus A. Maier, Martin J. Binser, Ron Friedman and Reinhard Pekrun, (2009).The Effect of Red on Avoidance Behavior in Achievement Contexts. Personality and Social Psychology Bulletin, 35, 365.
Elliot, A. J., & Maier, M. A. (2007). Color and psychological functioning.Current Diretions in Psychological Science, 16, 250-254.
Elliot, A. J., Maier, M. A., Moller, A., Friedman, R., & Meinhardt, J.(2007). Color and psychological functioning: The effect of red onperformance in achievement contexts. Journal of ExperimentalPsychology: General, 136, 154-168.
Hill, R. A., & Barton, R. A. (2005). Red enhances human peformancein contests. Nature, 435, 293.
Mark G. Frank and Thomas Gilovich, (1988).The Dark Side of Self- and Social Perception: Black Uniforms and Aggression in Professional. Journal of Pereonality and Social Psychology, 54, 74-85.
Birren, Faber (1961). Color Psychology and Color Therapy: A Factual Study of the Influence of Color on Human Life. University Books: New Hyde Park, NY.
东风夜放花千树,更吹落,星如雨
Posted: 2009-07-19 23:47 | 8 楼
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 神秘中国色

庄 发表于 2008-07-21 23:59
(已刊登于《新发现》)
紫色,象征神秘和高雅,也代表权威和声望。在西方文化中,从罗马时代以来,它就和皇室紧密相连,中世纪时期,由于紫颜色是最贵的染料,只能为贵族和有钱人所用,在很多国家甚至禁止皇室之外的任何人或机构使用。中国传统文化里,由于紫色来自于红和蓝的揉合,并非正色,早在《论语·阳货》便得到过“恶紫之夺朱也”的描述。

而一段来自兵马俑的“中国紫”之谜,更是将我们带到了2000多年前的扑朔迷离。

1974年,几位临潼农民挖井时发现了后来被称为“世界第八大奇迹”的秦始皇兵马俑,这群表情各异的士兵初初看起来颇为狼狈——他们从秦朝末年被埋下之后,先后遭受自然界大水和人为放火的破坏,表面的色彩或剥落或褪去,只留下一些残余。显微镜下的表层分析显示,在陶和真正的颜料之间,有一种生漆作为底色。虽然秦朝的能工巧匠借助这层生漆方能够将色彩赋予陶俑,令其生动,可经历了2200年沧桑,这层物质却成为保存颜色的一道败笔:由于其一直处于地下的潮湿环境中,挖掘出来会脱水,半个小时之内即出现应力增加,导致裂纹、变形,附着在上边的颜色随即脱落,变得灰溜溜。由于还没有找到合适的保护措施,考古人员决定停止对剩下那些兵马俑的挖掘。




疑点:时间和配方

目前在兵马俑身上发现的五彩斑斓的颜色中,几乎所有颜料都与古代欧洲人提取的天然色料相同,只有一种紫颜色是大自然中没有的,那就是硅酸铜钡(BaCuSi2O6)。美国科学家、史密森尼博物馆的伊丽莎白·菲兹胡(Elisabeth West FitzHugh)等人1992年第一次从汉朝的俑器上发现了硅酸铜钡,便称之为“汉紫”。而后又发现其在秦兵马俑身上被大量使用,所以现在人们普遍认为,称作“中国紫”可能更为合适。

非天然颜料在古代并不多见,特别是蓝紫色,堪称稀罕。迄今为止只有三种人造蓝紫色被确认是出现于工业社会以前,分别是埃及蓝、中国蓝和中国紫、玛雅蓝,但它们的化学成分却不尽相同。由于前两者都是二价碱土金属+铜硅酸盐结构,2000年,苏黎世大学配位化学研究所教授海因茨·伯克(Heinz Berke)发表文章提出中国蓝或中国紫源自于埃及蓝,认为这是中西方文化交流的最早证据之一。

这个结论在几年后遭到了质疑,来自斯坦福线性加速器中心(stanford linear accelerator center)的博士后刘志认为该说法中一些细节经不起推敲。刘志并不是搞化学分析的,研究方向主要还是无机材料,和中国紫结缘纯属偶然。他在2003年回国探亲期间,抽空去西安游览了一番,从兵马俑的“裤子”上看到的紫色粉末状物引起其极大兴趣,就找到博物馆负责人要了一些带回去作分析。期间也查阅了海因茨·伯克等人的文献。

一个炎热的中午,我们约在北京大学附近的一个咖啡馆见面。坐在对面、身高1米87的刘志告诉我,最初让他迷惑不解的是“时间上存在问题”。“因为最早的丝绸之路出现在汉代张骞通西域时期(公元前125年左右),而考古得到中国蓝和中国紫的最早记录却可以追溯到战国时期(公元前479~221年),比丝绸之路早了几百年。”众所周知,丝绸之路是古代中西方文明互通有无的最为重要也是最早的通道。

此外,埃及蓝传入不仅仅涉及到一种颜料本身的传入,还涉及到了工艺的引进。更重要的一点,埃及蓝的主要成分是硅酸铜钙(CaCuSi2O6)。以当时的自然知识水平,中国古代的工匠们如何能想到用钡取代钙?迄今也没有在中国地区出土的文物上发现任何和埃及蓝成分一致的颜料。而且,这种成分上的改变绝非简简单单换一下配方就可以做到,需要更高的制造温度——因为钡的分子量大于钙,所以含钡化合物的熔点也远远高于含钙化合物。

钡很可能来自于重晶石,主要成分为硫酸钡,在中国中部地区非常常见。



嘎然而止的命运

回到美国,刘志先后在性加速器中心和劳伦斯—伯克利国家实验室(Lawrence-Berkley National Lab)就中国蓝和中国紫做了一系列X射线分析。发现它和埃及蓝在微形态结构上也十分不同,这成为了两种人造颜料工艺不可能同源的最大证据。中国蓝和中国紫中发现了含铅成分,铅元素的分布和颗粒生长形态显示,这些20μm~50μm大颗粒微晶是在流体中而非固态中形成;而埃及蓝中含有中国蓝和中国紫所没有的钠钾等碱金属成分,却找不到铅。出现以上差异,正由于两者使用了不同的助熔剂所致。

埃及蓝的形成温度在800~900℃,是在正常的固态煅烧中或者使用碱金属化合物作为助熔剂得到的;中国紫的形成温度在900~1100℃,而中国蓝的形成温度甚至还要更高,达到了1100℃,必然涉及到了氧化铅的引入,它能够将硫酸钡的熔点由1560℃降至1000℃。

分析过程中刘志倒是发现,这些兵马俑身上的颜料块和中国古代的含钡玻璃无论就形态还是相分布而言,都十分相似,由此他提出了一种自己的观点:它很有可能是秦代道士们制作玻璃假玉时得到的一种“副产品”。

中国蓝和中国紫当中用到的大多数原材料,如石英、钡和铅化合物,都曾经被用于制造古代玻璃。美国康宁玻璃博物馆(Corning Museum of Glass)的玻璃研究专家罗伯特·布里尔(Robert Brill)等人曾于上个世纪80年代在中国古代玻璃中发现了氧化铅和氧化钡。一直到19世纪,除了中国以外,都没有其他地区出现过这种配方的玻璃体系。

玉在道教文化中有着相当重要的地位,道教把宇宙最高统治者称之为“玉皇大帝”,至高无上即所谓“奉之为圭臬”,圭臬其实就是玉石。炼丹术兴起后试炼珠玉(玻璃)就成为了炼丹家们的活动之一。东汉王充《论衡·率性篇》便提到:道人消烁五石,作五色之玉,比之真玉,光不殊别。罗伯特·布里尔认为“钡在玻璃中能产生一定混浊度,因此钡可能是中国玻璃制造者为获得像玉一样的玻璃而引入的”。关于此,中国科学院自然科学史研究所研究员周嘉华教授等人有不同看法,他们认为中国的方铅矿多与含有大量硫酸钡的重晶石伴生,引入钡乃是无意之举,并非道士们有意而为。虽然中西学者的解释在孰为因孰为果上有一定出入,但钡可以提高玻璃的折射率和色散,这一点确实为道士们所熟知并加以应用。

刘志还提出,中国蓝和中国紫得以出现,得益于两项杰出的古代工艺:注入熔铅使得熔点降低,这是一种来自青铜铸炼的技巧——早在商代,青铜器制作中就已经发现了铅的踪影;而高温陶窑也功不可没,有研究显示,秦代烧制兵马俑的窑,温度可以达到950~1050 ℃。俑坯在上色之后即被以800~1000℃煅烧,这正好是中国紫能够形成的临界温度。

并且,铅钡玻璃的兴衰和中国蓝、中国紫的兴衰在时间上非常一致。尽管铅钡玻璃为何没落的原因还一直在争议之中,不过两者几乎同时退出历史舞台却并不像是巧合。“我相信这和道教的衰落有关。”刘志告诉我,在开始这个课题的研究之后他翻阅了大量中国古代的历史文献,并为这两种盛极一时的玻璃和颜料嘎然而止的命运找到了解释,当然,他强调这只是一种个人的观点。

“秦朝灭亡之后,汉王朝‘罢黜百家,独尊儒术’的做法使得道教文化受到了非常大的打击,很有可能,颜料的配方因此而失传。”儒家重“道”“体”、轻“器”“用”,这一点正好和道教大相径庭。英国学者李约瑟于其名著中称炼丹术为近代化学实验的先驱,几乎是不知不觉中,炼丹的道士们在《中国科学技术史》留下了辉煌一笔,而对自然科学没有多大兴趣的儒士们,想来却再也不会去摆弄那些炼丹炉。





一些背景资料

埃及蓝

1814年在意大利壁画中发现的蓝色颜料,其成分为硅酸钙铜,曾被认为是最早的合成颜料。但后来考古学家发现,古埃及人早在公元前2600年左右即以其绘制装饰物,作为青金石的仿制品。这项颜料制作技术约于公元700年在原产地失传了,却被传到地中海国家后在意大利被制造出来,也被命名为庞贝蓝,另有亚历山大蓝、波佐利蓝、意大利蓝、威尼斯蓝等多种别名。与埃及蓝同时出现的,还有呈孔雀石青绿色调的埃及绿,它有相同元素组成,通常用来装饰叶片。法国卢浮宫研究实验室的S. Pagès-Camagna、I.Reiche等研究人员曾采用X光吸收精细结构分析揭示出埃及蓝、埃及绿和现代埃及绿之所以呈色有异,主要原因在于铜离子的化学环境不同。





玛雅蓝

在西班牙人统治中南美洲之前的,这种颜料广泛见诸于玛雅人的壁画、陶器和雕像,其也在16世纪经历了神秘衰落,不过在古巴地区19世纪30年代仍有使用记录,1931年在奇成伊札(Chichen Itza)地区的庙宇中被重新发现。玛雅蓝为人所称道的是它超强的耐腐蚀性。沸水、高浓度的酸或碱和各种有机溶剂都无法破坏其结构,经年累月的气温变化和潮湿的空气也无法使它褪色。最初人们认为它是一种纯的矿物质,后来有人提出是无色的凹凸棒石粘土混合了一种来自植物的靛青成分,这个猜测被研究者以X射线衍射实验所证实。通过电子显微镜观察玛雅蓝的原子排列,墨西哥大学的材料科学家Miguel José-Yacamán发现了板状、犹如笼子般的结构,正好可以“藏进”有机颜料分子,保护其不受侵蚀,这可能就是玛雅蓝历经千年而依然鲜亮的原因。它或许还可以称作为世界上最早的纳米材料之一,靛青本身的蓝色看上去并不十分明亮,但纳米级别的矿土颗粒却弥补了这一缺憾,因为特别小的颗粒正好反射了光谱中的一段蓝光。





铅钡玻璃为何消失?

玻璃在中国有着极为悠久的发展历史,按照化学成分不同,主要可以分为三大类。第一类是最早的以氧化铅为基本助熔剂的铅基玻璃,在战国和西汉时期的古墓中已大量出现,其中就有铅钡玻璃;之后才有了以氧化钾为基本助熔剂的钾基玻璃和氧化钠—氧化钙体系以基本助熔剂的钙钠玻璃。铅钡玻璃为中国古人独立所发明,具有绚丽多彩、晶莹璀璨的优点,但易碎、透明度差,只适合加工成各种装饰品、礼器和随葬品,比起陶瓷、青铜、玉石器来发展并不充分。及至东汉时期出现了无钡PbO-SiO体系的玻璃,而且自此以后铅钡玻璃就消失了。周嘉华等人认为这种情况只能有一个解释,即制造玻璃的原料发生了改变,从原始的用铅矿锻灰进步为利用金属铅,从而断绝了矿石中钡进入玻璃的可能性。

据史料,当时用金属铅制造黄丹与铅丹已经有两种工艺。较早的一种是用金属铅先制成铅粉,再在低温下焙烧;另一种是在铁锅中直接煎炒金属铅。
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Posted: 2009-07-20 00:09 | 9 楼
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 土摩托:冬眠的松鼠

既然三大流氓门户都看不得,我只好去看民间独立人士的博客,于是我看到一篇文章,题目叫做《关注全球变暖不如关注全球变脏》,还有一篇《人不应比牛有更大的屁权》。

必须承认,学文的人就是比学理的会写字,你看看人家这标题起的,没有最煽,只有更煽,不煽白不煽,煽你没商量。

可内容呢?前面一篇文章质疑人类操纵地球温度的能力:“作为一个旁观者和普通老百姓,我十分好奇,大家是如何有这个自信,说把地球气温控制多少就多少呢?你认为你是谁,上帝吗?”

如果这位作者好好读读IPCC的报告,就会知道科学界并没有这个自信,所谓2°C,只是一个“价值判断”,不是科学评估。那个450ppm,更是有个很大的误差范围。准确地说,如果温室气体浓度控制在450ppm,那么地球温度只有50%左右的可能性会控制在2°C以下。这就是为什么中国政府承认2°C,但从来没有承认450ppm,因为承认后者就意味着中国必须做出更大的牺牲。

后面一篇文章里提到了人和牛的放屁权,顿时引来了很多人权粉丝。可惜的是,人屁和牛屁是不一样的。气候领域所说的牛屁,更多是指牛胃里排出的甲烷气,这是一种比二氧化碳更可怕的温室气体,冻土层存在的大量甲烷是地球的一刻定时炸弹。因为牛胃的特殊结构,使得牛排放了非常多的甲烷气,人屁就没这个功能了。而且,关于素食的号召,只是某些人提出的主张而已,从来没有进入过联合国的谈判议程。

所以,我建议上述两位还是把精力更多地放在自己的领域里吧。比如第二篇文章的作者是个很有影响力的经济学家,我建议你不妨去研究一下,现在开始减排,是否比再等几年再减花费更少?少多少?这个问题才是目前经济学界在气候变化领域所能做的最大贡献,请你别再不务正业,去研究什么牛放屁了。

我前面的说法都来自科学界的主流意见,也就是IPCC的4份报告。这些报告都是有简略版的,也都有中文版,其中第四份报告AR4的中文版在这里可以看到。

报告里面有很多图表,我只贴一张,就是影响地球温度的各个因素所作的贡献:



必须承认,这些图表对于普通人来说不那么容易懂,另外中国读者经过多年的锻炼,已经不太相信主流意见了,所以要想让读者相信这些数据,必须让他们从道理上明白这些数字背后的含义,这就需要科普作者做出自己的贡献。

可惜的是,到现在为止我没有看到科学松鼠会的影子,他们都去冬眠了吗?有位松鼠会高层私下里对我说,她本人对气候变化这个问题持怀疑态度,更关心气候门事件。哈哈,这句话不打自招了。

其实我和她一样也不懂气候问题,但我认为,对于自己不懂的东西,更应该相信主流意见,而不是小道消息。这才是科学的态度。尤其是写科学的人,更应该坚持这一点,否则你就不配从事这个职业。

再贴一张图,这是世界银行统计的各国老百姓对待气候变化的态度,其中相信这是个严重问题的人的比例,中国最少:



造成这一结果的主要原因,就是中国的科普界做的远远不够。松鼠会在这个节骨眼上选择集体冬眠,是非常让人失望的。如果再这样下去,这只小松鼠永远长不大。


土摩托:三联生活周刊独立撰稿人,生物工程学博士。我认为他和方舟子,是中国目前最好的两个有独立思考能力的科普作者。——bbsriver
Posted: 2009-12-19 15:38 | 10 楼
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