2017年11月24日 星期五

導師386_筆記《八堂極簡科學課》



八堂極簡科學課(簡體書)



同樣是《百度閱讀》的免費電子書,太划算了!國內網購要260元。 且不提價錢,沒翻過的實體書,敢買嗎? 如果先翻過就敢買的話,去哪家店SO剛好可以遇上這本?結論:非常感謝百度這個平台~

這回偷個懶,不再自行筆記,改試「劃線部份匯出」方式。還是稍微記個粗略重點吧。。。
===== 經過一晚分隔線 =====
吼!昨天直接寫在部落格裡的東西,沒儲存好,全沒了!!!! 可惡,移來google drive寫,看你還遺失?


1、趣味科學初體驗
  • 作者曾是位博士生,後來因緣際會跑去主持節目,終未能忘情於物理,故寫這本。物理紮實度 + 綜藝敏感度 = 好看。


2、量子物理世界的奧祕
  • 【上帝粒子】,亦稱為「希格斯玻色子」,為統一強核力、弱核力、電磁力、引力這四種宇宙基本力而提出一個「標準模型」,若須自圓其說,必須引進這種粒子。  - 強力= 在質子中,黏住各種夸克;弱力= 引起輻射現象的力。  - 最先合併的是弱力和電磁力,其後強力也加入,就剩引力了。  
  • 萬有理論】,把引力也納入的是這個理論,那標準模型是怎樣?只納另3種吧
  • 強子對撞機】,就是為了找上帝粒子,設計成半徑?公里的圓形跑道,極限加速後、粒子對撞!  - 危險嗎?其實40億年前,「宇宙射線」就常以這種力道撞地球了。
  • 宇宙射線】,90%是質子,速度最大者,其能量是靜止質子的100億倍!
  • 20世紀初的單純世界,已一去不返。當時自然界還是以質子、中子、電子組成。
  • 弦論】,把力粒子和物質粒子視為同源,皆由弦的振動而來。欲自圓其說,須假設高維高間、超對稱粒子。  - 依此,引力會這麼小,可能是跑去其他維度而被稀釋了。

3、廣義相對論的宇宙和時空
  • 星期幾的英文,其語源是維京語,木火土金水星、對應到各神祇。
  • 地球在軸線上緩緩搖動(像轉陀螺般),一個完整循環要2.6萬年。從地球角度看,2千年來,星座們已向後移動一個宮位。如果你生日在獅子座,其實或許已經是巨蟹座了。
  • 整個太陽系都繞著銀河系中心運行,一圈要2.5億年。 銀河系中心是個大黑洞,質量是太陽的400萬倍。
  • 【哈勃】2次改變人們對宇宙的看法 - 哈勃高帥硬朗英俊運動強 1).此前人們認為銀河系即宇宙,哈勃觀察到,從前以為的氣團雲其實是不輸銀河系的其它星系。 2).觀察到星球的紅移現象> 表示星星向外跑> 宇宙在擴張> 大爆炸。
  • 【廣義相對論】想像太空中有部電梯,向某方向加速度,感受很像引力呢!也許引力正是某種怪異的加速度。


4、生命源起和進化論
  • 【演化論】地球上複雜而多樣的生命形式,竟然能用這麼簡單的理論完美解釋。
  • 成書之後,有15年都不敢發表,因忌憚宗教界。直到年輕的華萊士欲發表類似的理論,才終於逼它出來。
  • 地球組成:地核(固態鐵)> 液態鐵> 地幔> 地殼。 【板塊運動】正是地殼浮在地幔上滑來滑去。 - 岩石們的生命週期是1.5億年。 那些更老的岩石怎麼來的?
  • 【花崗岩】熔岩噴發時,堵在地殼下,慢慢結晶,輕、亮、密度小; 如果噴出,快速冷卻,即成【玄武岩】。  - 於是,兩層板塊互擠PK時,輕著上浮,免去被回收到地底熔掉的命運。


5、揭開DNA的造物密碼
  • 人體內有2百萬種蛋白質,全由20種氨基酸組成。
  • 基因內的鹼基,每3個一組,對應至20種氨基酸;基因段的順序即蛋白質內氨基酸的排序。
  • 【粒線體】為細胞提供能量,精子中沒有,因而可以此追溯女性祖先的源頭。
  • 【北歐人消化牛奶】只變了一個基因,只在數千年內即達成。


6、美味祕奧--美拉德反應
  • 作者以男女交往比喻分子化學反應,很傳神。
  • 【酶】讓食物分解、氧化的燃燒反應,其溫度大幅降低。 
  • 【熟食】先破壞蛋白質與澱粉中的結構,可讓酶的效率最大化、讓咀嚼和呑嚥更容易,也許正是人們腦容量變大的原因。  - 身體中的酶,無法消化許多生食中的蛋白質與醣類。 - 它還附贈許多易揮發的香氣分子。  - 【閱讀】耗能佔大腦25%。
  • 【味蕾】喜歡糖(提供能量)、排斥苦(中毒可能性高)。
  • 【焦糖化反應】乾燥環境下(烤箱、煎鍋),到160度就會發生。
  • 【美拉德反應】也要乾燥,140度即可,糖和蛋白質間的反應,黃、香。比如蛋黃酥上刷蛋液,促進反應。  - 煮肉:先煎表面使>140度,再久煮(肉類>40度就熟了)。


7、氣候變遷
  • 【地球四宙】自46億年前起,冥古、太古(氧)、元古(真核生命)、顯生宙。
  • 我們正生活在一個冰河期的間冰期中。
  • 【地球軌道】10萬年為週期,從圓變橢圓又變回。  - 【自轉角度】每4.1萬年變化幾度後又變回。
  • 【大氣層】提供33度的升溫,使地球均溫由-18> +15度。 溫室氣體中,CO2佔10度責任,水蒸氣佔21度,似乎還好? 問題是:CO2的量只有水蒸氣的1/100,亦即它很敏感。
  • 假設地球升溫不由溫室氣體負責,那該誰負責?
  • 【太陽黑子】太陽赤道運速高於其它> 磁場扭曲> 承受不住時、以黑子形態釋放能量> 變熱。 but近30年,太陽是變冷了。
  • 【火山噴發】噴出的SO2與空氣中水反應生成硫酸霧> 反射陽光> 地球變冷 (你直覺火山噴發會變熱是吧?) 而近年火山活動頻繁,應變冷啊!
  • 【洋流與氣流】略。


8、探索外星文明
  • 在牛頓以前,科學沒有如此明確、簡潔的公式,都是些敘述而已。
  • 估算宇宙是否有生命的式子,略。


【以下是我在本書的重點劃記】
这本书想要达到的是一般科普书很难达到的:我们只想吃比萨上面的馅儿,却不吃下面的面饼


2017-11-6 22:15


第一课 趣味科学初体验


我则非常幸运地遇到了一位最棒的自然科学老师。我们叫他巴利老师


2017-11-7 10:11


维拉斯顿县小学的课堂非常与众不同,而这全都要归功于我们那位不落陈套的副校长。


2017-11-7 10:12


“本·米勒,签名如下,经由菲利普·巴利测试并证明,已经精通乘法表1到13,从今以后可随意使用它们,直到永远。”


2017-11-7 10:13


原本是基于天赋的数学、科学或其他任何学科上的能力,有多少成分其实是取决于我们在小学时期是否遇到了一个很有教学天分的老师?


2017-11-7 10:14


现在的考试甚至把公式直接印刷在试卷上,这就让你临考前不用费工夫把它们偷偷刻到塑料尺子上。


2017-11-7 10:14


通过与量子力学的结合,他正为广义相对论带来新发现;


2017-11-7 10:16


事实上,你不能申请学习任何单一的学科。所有考生申请的都是包括各类学科,统称为自然科学。校方这样做的理由是说你需要先广泛地在数个科学领域打下基础,然后在最后一年专攻其中一科。


2017-11-7 10:17


我们不是都应该公平竞争吗? “我得坦白才行。”我听见自己的心声。一阵沉默过后,我眨了眨眼。“我们上课的时候没学,”我直勾勾地盯着保罗·拉丝比的眼睛说,“尽管我很想试试回答这个问题。”


2017-11-7 13:24


就课程安排而言,我们是直接被带进了深水区的。


2017-11-7 13:26


换句话说,在物理学领域我就相当于音乐界的录音师:技术上可能很有能力,但出现在专辑封面上的那个人永远不会是我


2017-11-7 13:29


我心一横,把这个坏消息告诉了佩珀教授:我要离开半导体物理小组,去喜剧的世界里试试身手。


2017-11-7 13:31


抛开基础知识,从有趣的科学讲起


2017-11-7 13:32


那些真正好玩儿的东西(弦理论、多维空间、夸克和胶子等)就在前方,


2017-11-7 14:08


这就是这本书的目标:把你直接丢入科学最深处,让你用心感受许多成熟而令人惊叹的科学知识,从而让你专心读下去


2017-11-7 14:08


第二课 量子物理世界的奥秘


仅次于电子的最小东西是什么呢?这就说来话长了。因为这个东西非常独特,它叫作夸克。


2017-11-7 14:10


我们已经发现了六种夸克,但是你只需要知道其中两种—顶夸克和底夸克就可以了


2017-11-7 14:10


大型强子对撞机(LHC)的方法就是让两个质子高速对撞后,看看残骸中都有些什么……


2017-11-7 14:10


建造大型强子对撞机(LHC)可是一个非常复杂而浩大的工程,组织者在20年间聘请了约1万名世界顶级科学家,共花费了44亿英镑才建造


2017-11-7 14:11


希格斯玻色子


2017-11-7 14:11


希格斯”这个名字是从英格兰堡的一位叫彼得·希格斯的数学家的姓中得来的,因为他是最先用最适宜的数学模型来描述这种粒子的


2017-11-7 14:12


玻色子”则是另一种粒子的名字。我会很愿意向你介绍它极高的重要性—重要到它的昵称居然叫“上帝粒子”


2017-11-7 14:12


对撞会产生极高的能量,以至于除了希格斯玻色子之外,另一个不受欢迎的东西—黑洞,也会被制造出来。


2017-11-7 14:12


欧洲核子研究理事会(CERN)对于物理学的意义,跟梵蒂冈对于罗马天主教的意义是一样的。


2017-11-7 15:55


蒂姆·伯纳斯-李(Tim Berners-Lee)就是在这里工作时发明了万维网(WWW),用以共享研究信息,后来则发展成为了现代互联网。下次有人问你纯学术研究到底有什么用处时,你可以给他举这个例子。


2017-11-7 15:55


大型强子对撞机(LHC)就是大型圆形地下赛道,可以让质子在里面飞奔。它真的非常之大:这个赛道的周长是27公里。


2017-11-7 15:56


强作用力是作用于夸克之间的力;弱作用力是引起辐射现象的力。


2017-11-7 16:25


证实了电磁力和弱作用力其实是一种力。


2017-11-7 16:36


他们还提出了一些激进的想法想让大家接受:所有基本粒子本身都没有固有质量。没错,没有质量


2017-11-7 16:40


宇宙中有另一种尚未发现的场,它和所有普通场一样,也有媒介粒子。有些基本粒子,比如光子,可以从这个场中未经允许就飞快穿过,所以它们似乎是没有质量的。按照这个理论的说法,其他的粒子,就没有这么幸运了,它们被这个场拖慢了很多


2017-11-7 17:02


这种新场引的数学推演是一个叫彼得·希格斯的英国佬发展的,所以用他的名字来命名,称为希格斯场。很自然地,传递这个场的媒介粒子很快就被称为希格斯玻色子。


2017-11-7 16:41


20世纪70年代初期通过科学家的共同努力,强作用力也跟格拉肖、温伯格和萨拉姆的弱电力整合在一起了


2017-11-7 17:03


这个理论的许多观点都完全超越常理,但它真的可以解决很多问题。事实上,把标准模型称为有史以来最成功的理论也毫不为过。


2017-11-7 16:43


弱作用力应该有两种媒介粒子—W粒子和Z粒子(W是弱的意思,而Z我就不知道这个名字是从何而来的了),并很精准地预测了它们的质量:W粒子有86个质子质量,Z有98个


2017-11-7 16:44


标准模型就像十分高明的牌术,它把电磁力跟强、弱作用力统一了起来,是有史以来最成功的科学理论之一。然而想要让它真的奏效,物理学家们必须假设一种新粒子的存在,即希格斯玻色子(Higgs Boson)


2017-11-7 17:04


投到长崎的原子弹里大概有1000克钚发生了裂变,就是大概有一包糖那么重的物质转化成了能量,然后就摧毁了那里。


2017-11-7 16:45


对撞的能量越高,你可能制造出来的新粒子就越大。


2017-11-7 16:46


希格斯粒子的质量是质子质量的125倍左右


2017-11-7 16:46


我们不能直接观察到它:因为我们没有希格斯粒子的探测器。


2017-11-7 17:06


但是会有一个跟希格斯粒子质量一样大的“遗失能量”


2017-11-7 17:06


你或许会问,如果探测器出问题怎么办呢


2017-11-7 16:47


。夏威夷这边控告宣称,大型强子对撞机(LHC)里的对撞除了可能制造出比如磁单极和奇异夸克这类可怕的东西之外,还可能制造出微小的黑洞,吞噬掉这个星球。


2017-11-7 17:14


在整个黑洞舆论风暴中最讽刺的是:真正的科学原理,其实比质疑它的伪科学更为令人困惑。


2017-11-7 16:49


就怪异程度来说,宇宙射线比黑洞要高出很多。


2017-11-7 16:49


大多数的宇宙射线,大概90%左右都是质子


2017-11-7 16:50


移动速度最快的宇宙射线,拥有的能量大约是质子静止质量的100亿倍。


2017-11-7 16:50


当宇宙粒子到达大气层的最外层时,会跟空气分子相撞,生成雨点般散开的新粒子,就跟大型强子对撞机(LHC)里质子对撞时发生的状况一样。换句话说,你可以把地球想象成一个巨大的粒子对撞实验装置,而这个实验持续地进行了约46亿年了


2017-11-7 17:17


。大型强子对撞机(LHC)根本就不是一个反自然的怪胎。相反地,它不过是模仿了宇宙中一种最基本的粒子创造过程而已。


2017-11-7 16:51


你能想象到的宇宙中所有物体—中子星,白矮星,黑洞,星系,恒星,行星,足球运动员,足球,气体分子,质子,电子—都是从宇宙形成以来就一直在被高能粒子轰击着,但它们依然存在着。


2017-11-7 16:52


很难想象一位全国性报纸的编辑没听说过莎士比亚,但是却很容易找到一个没听说过宇宙射线的报纸编辑


2017-11-7 16:54


太阳表面的物质受到的向内的引力非常巨大。太阳没有坍缩的唯一原因就是,太阳的内核中发生的核反应,产生的外向的压力也很大。


2017-11-7 16:56


因为它们无法承受自身巨大的重量,于是会被压缩到不及一个电子大。


2017-11-7 16:56


。史蒂芬·霍金是黑洞数学模型的领军人物之一,他预测黑洞会通过一个被称为“霍金辐射”的过程蒸发。黑洞越小,蒸发速度越快;像大型强子对撞机(LHC)里的微型黑洞,基本上瞬间就蒸发掉了,而且看起来就像是突然有各种粒子朝各种方向突然消失


2017-11-7 16:59


我们的努力换来了标准模型,将强作用力、弱作用力和电磁力合并成了一个力,但是代价是一个新场,叫作希格斯场,这个新场可以给予其他基本粒子质量。


2017-11-7 17:21


从60年代标准模型出现以来,他们就倾全力尝试各种接枝法,想要得到一种新理论,把引力也纳入进来。这个数学之圣杯被叫作万有理论(Theory of Everything),简称为TOE


2017-11-7 17:22


。20世纪初期的日子已经一去不复返了,那时,自然界只由电子、质子和中子构成;自从第一台云室粒子探测器被物理学家制造出来,各种非预期的东西不断出现,从那以后,物理学一直都在打持久战,想要把所有这些新东西放入一个统一的框架中。


2017-11-7 17:38


美国物理学家威利斯·兰姆(Willis Lamb)因帮助世人对电子有更进一步的理解而被认可,在他获诺贝尔奖那年的获奖感言中,他开了一个物理学中最精彩的玩笑:“以前发现一个基本粒子的人可以获得诺贝尔奖,但是现在,发现新粒子的人应该被罚款一万美元。”


2017-11-7 17:38


在规范场理论的强大威力之下,所有这一堆复杂的粒子都被化解成了简单的物质粒子和力粒子,这也是规范场理论的高超之处。但是,就如我们之前看到的,这里有一个问题:引力是不包括在内的。


2017-11-7 17:39


另一方面,弦理论选择了一个异曲同工的方法。弦理论不把物质粒子和力粒子看成两种不同的东西。它的基本观点是:物理世界有一种更根本的,称为“弦”的物体,而力粒子和物质粒子只是这种弦的不同振动模式


2017-11-7 17:39


这种观点的一个有趣的副作用是,跟规范场必须发明希格斯玻色子以符合数学推演一样,弦理论也需要发明点东西来让公式成立:比如更高的空间维度和超对称粒子


2017-11-7 17:39


。根据这个理论,引力不仅仅在你我所钟爱的四维空间之间传递;也许,不像其他三种力被禁锢在四维的世界里,引力则可以自由地渗透到其他空间维度里去—所以它的强度被稀释了。


2017-11-7 17:40


在宇宙物理学里有一个重要的谜题,就是我们完全不确定宇宙主要是由什么东西构成的。我们把这些神秘的东西叫作“暗物质”,而超对称粒子就是暗物质的可能候选者之一。


2017-11-7 17:41


弦理论的最大优点,以及虽然它有点不太能让人接受,但是仍然如此成功的原因就是它提供了一个可以把包括引力在内的四种力,合并到一个框架中的模型。这就是为什么它虽然没有任何实验上的支持,却还可以如此成功的原因之一。


2017-11-7 17:41


大型强子对撞机(LHC)就像是一个威力超级强大的显微镜,帮我们看到量子世界里非常微小的细节。


2017-11-7 18:34


在世纪之交的时候一个小插曲出现了,当时在大型电子正子加速器(LEP)工作的物理学家确信,他们发现了希格斯粒子存在的迹象,其质量大约相当于122个质子的质量。然而官僚主义最后占了上风,大型电子正子加速器(LEP)被拆掉了,腾出地方给大型强子对撞机(LHC)。最后,122个质子质量被规定为希格斯玻色子质量的下限。


2017-11-7 18:36


为什么自然界中的反物质这么少?我们相信在宇宙大爆炸中,同样多的物质和反物质被创造出来,那么为什么当我们环视宇宙时,反物质看起来这么稀缺呢?


2017-11-7 18:36


在每十亿个夸克与反夸克彼此消减的过程中,就会有一个夸克安然无恙地存活下来,这些夸克就构成了我们今天在宇宙中可以看到的物质


2017-11-7 18:37


大型离子撞击实验(ALICE)要做的事情非常不同:将它所能捕捉的最大离子—事实上是铅离子—加速到相对论等级的速度然后让它们进行对撞,尝试重新再创造出大爆炸之后几分之一秒内的物质形态。


2017-11-7 18:38


,在高能铅离子相撞之后,会有一团这种状态的东西形成,其温度会是太阳温度的近十万倍。研究这团气体有助于我们了解粒子物理学中的各种问题,同时也能给我们不少关于宇宙物理学的暗示,因为它在很多方面跟婴儿期宇宙非常像。


2017-11-7 18:39


正如阿波罗计划带我们飞出了自己的星球,进入太阳系一样,大型强子对撞机会把我们带到一个我们从未到过的世界:微小物体的世界


2017-11-7 18:41


第三课 广义相对论的宇宙和时空


明白了这些道理,你就会理解为什么世界上最好的望远镜都架设在夏威夷、智利和加那利群岛。不单是因为那里天气好,那里还有的是山地,可以把机器架在尽可能高的地方,尽可能减少大气层对星光清晰度造成的影响


2017-11-7 18:43


距离太阳比我们更远的那三颗—火星、木星和土星—一般在晚上我们最容易看到。另外两颗,水星和金星,离太阳更近一些,所以在早晨和黄昏最容易看到。


2017-11-7 19:47


星期二的英文Tuesday从Tyrsday演变而来,Tyr是类似火星(Mars)的北欧战神。奥丁是北欧神话中跟商业道路之神(水星)有点关系的北欧神,他为我们带来了Odinsday这个词,演变为现在的星期三。北欧的神Thor,跟木星朱庇特一模一样,最后变成了Thursday(星期四)。Freya,是北欧生育女神,相当于维纳斯,是Friday(星期五)的来源。看出来了吗?如果不是维京人的语言搅局,这些能说得更通一些。


2017-11-7 19:48


要找到冥王星,需要一个高功率的天文望远镜和专业天文学家的协助,而且不久之前它已经从原本的行星身份被降级为“矮行星”。听起来挺残酷的,但是我们马上就会知道这其实是必需的一步,因为在和它大约相同的轨道上,正陆续发现着各种各样和冥王星差不多大小的岩石,而罗马诸神的名字可没有这么多。


2017-11-7 19:49


通信卫星,比如为你转播电视信号的人造卫星,离我们太远了,无法用肉眼观察到,它们在离地球36000公里的地方绕稳定的轨道运行


2017-11-7 19:50


导航卫星,也近不了多少,离地球20000公里


2017-11-7 19:51


彗星则可以连续好几个月都能看到,它们是半径达好几公里的巨大脏雪球,当它们接近太阳时被加热,变成一个巨大的火球,拖着长长的由气体和尘埃组成的


2017-11-8 12:50


。这是所有行星公转方向与太阳自转方向一致的原因


2017-11-8 12:50


所有的陨石坑都是在一个相对狭窄的时间段内形成的,大约是40亿年前,也就是太阳系形成后6亿年前后。


2017-11-8 12:51


大概40亿年前,由含水小行星所带来的“晚期大撞击”让地球表面新形成的岩石表面全部熔化,创造出巨大的水蒸气云,这些蒸汽被地球的引力吸引而无法逃脱,最终形成了海洋。换句话说,你杯子中的水很可能来自火星之外的太空。


2017-11-8 15:10


天津四(即天鹅座α星)是你用肉眼能看到的最远的恒星之一,它发出的光需要1600年才能到达地球。


2017-11-8 16:34


就像我们就要在第七课谈论地球科学中所看到的那样,地球在其轴线上缓慢地摇动着,一个完整的循环需要2.6万年。这就意味着,从地球的角度来看,这些星座在过去的2000年里,已经向后移动了大约一个宫位。换句话说,如果所有人都跟你说,你是狮子座的典型人物,那么实际上你是个害羞而内敛的巨蟹座。


2017-11-8 16:36


你可能想不到,你和你的猫以及整个太阳系都被束缚于一个更大的轨道中,必须围绕一个比太阳系更大的怪物运行,且每绕一整圈需要2.5亿年才能完成。


2017-11-8 20:58


必须得认识一下爱德温·哈勃(Edwin Hubble,1889-1953)。他可以说是继伽利略之后最伟大的天文学家,并且也是一位英俊硬朗的运动员,可以在拳击赛中把精于拳击的海明威给打趴下。更重要的是,他在科学领域中也功不可没,因为他不是一次,而是两次改变了我们对整个宇宙的看法。


2017-11-8 20:59


实际上,他家里祖上好几代都是密苏里的农民,是非常普通的美国人。爱德温·哈勃很喜欢聊一些关于上流社会的决斗和重量级拳击赛的话题,而且他几乎是自学成为实验天文学家的,他在很多方面都可谓白手起家。


2017-11-8 21:04


当时的观点是银河系就是整个宇宙。哈勃在南加州威尔逊山上,与新建不久的2.5米胡克望远镜一起度过了许多漫长的寒夜,最后他终于证明了天文学家们的观点是错误的。他证明了有一些星云,不仅仅只是我们附近的一些明亮的气体团,它们是一个个的星系,就跟银河系一样,而且这些星系离我们至少有百万光年之远。爱德温·哈勃发现了宇宙。


2017-11-8 21:06


哈勃意识到,原来我们的宇宙不是静态的。不仅仅说所有的星系都在远离彼此,离我们越远的星系移动速度越快。如果让这种影像倒过来看的话,那么所有的东西都应该从一个单一的点而来。宇宙一定有一个开始。于是,哈勃证实了宇宙大爆炸。


2017-11-8 21:07


后来他在苏黎世理工学院受训当教师,作为他读研究生课程的资金来源。但是他没能如愿任教,于是,他很理智地在瑞士专利局找了一份全职工作——做职员


2017-11-8 21:09


1905年拿到博士学位之后,爱因斯坦开启了他的“成就”之年。仿佛腾空而出一样,他一连发表了四篇惊世骇俗的论文,其中任意一篇都是诺贝尔奖级的成果。其中的两篇为量子力学提供了理论基础,一篇证明了原子的存在,另一篇则证明光是由光子所组成的。另外两篇提出了可能是现代最知名的物理学理论:广义相对论。


2017-11-8 21:10


想象一下,你的电梯位于太空中,你身旁的引力场强度为零。如果电梯以恰当加速度做运动的话,你会从实验中得到和之前相同的结果。你会感觉到一个向下拉的力,就和电梯停在地面上的感觉一样。但这时的拉力,是因为电梯的加速度而产生的,而不是地球的引力,但是你无法区分这两者有什么不同


2017-11-8 21:14


很难用合乎逻辑的方法让你分辨你是在引力场中还是在毫无引力的太空中做着加速运动。爱因斯坦只需要这样的线索就可以进行这种飞跃式的想象:没准引力并不是我们一般理解的力;可能它是由某一种怪异的加速动作而产生的。


2017-11-8 21:14


当你缓慢地运动时,时间以最快的速度流逝着,时间和空间似乎没有混合。这就是我们人类看世界的方式。当你接近光速时,二者的混合度会增加,你就会更多地体验到空间。


2017-11-8 21:15


让我们再看一下爱因斯坦的另一个简单想法吧,它可能可以让你跨入一个奇妙的世界。只需要你稍稍集中一下注意力,但是只要你能坚持下来,你就会真正对所谓的时空有概念了。


2017-11-8 21:16


你有点感觉了吗?一个无聊的公职人员静止地坐在时钟前面,看着它以正常的速度走着。而能量充沛、以光速飞离大钟的公职人员,则在这个过程中看到时间已经完全停止了。这样不难推断出,我们如果相对于一个时钟运动的速度越快,则时间看起来就变得越慢。


2017-11-8 21:17


远处的星系并不会完全被挡住,黑洞周围弯曲的时空会像某种透镜一样,产生一种类似哈哈镜的效应,让远处的星系看起来像是一个圆环、一道弧甚至是多个影像。


2017-11-8 21:24


原来,星系并没有往外炸开;而是空间自身正在扩张,携带着物质与它一起扩张。事实上,宇宙并不像是一个正在爆炸的炸弹,而更像是一个正在烘烤的水果蛋糕,蛋糕上的葡萄干就是各种星系。当水果蛋糕在烤箱中膨胀的时候,葡萄干相互之间的距离就会越来越大。如果不去看蛋糕,只看葡萄干的话就会觉得它们在炸开一样;但若是看整个蛋糕,你就能看到葡萄干实际上是跟随着蛋糕一起膨胀的。我们发现,空间完全不是空无一物的,它是所有创造背后的无形之力。


2017-11-8 21:26


我们的星系—银河系,看起来就像夜空中的一条光带,因为它是一个相对扁平的旋涡星系,而我们是从银河系的内部往外看的。我们的太阳系位于银河系中心到边缘约一半距离的地方


2017-11-8 21:28


太阳系也围绕着银河系中央一个超大型的、拥有太阳质量的400万倍的黑洞旋转着。


2017-11-8 21:28


位于银河系中央的这个怪物般的黑洞,把它周围的时空扭曲成了一个深井,而我们,以及我们身边的恒星、气体、尘埃和旋转臂,都在这个弯曲的四维时空中做自由落体运动,就像浴缸中的水旋转地涌向下水管一样,我们也在加速靠近这个黑洞


2017-11-8 21:28


第四课 生命源起和进化论


。虽然听起来很难以置信,但是进化论可以全面完整地解释地球上如此多样而复杂的生命形式,而这一切的源头只需要几个生长过度的糖类分子就可以了


2017-11-9 10:04


变;比月亮大不了多少的水星因为质量太小、引力太弱,无法把气体吸住,因此它的火山直接把气体喷射进了太空。


2017-11-9 10:05


过了10亿年。当你回过头来,你看到地球的表面已经完全冷却,除了一些火山岛以外,地表已经被富含铁质的绿色水所覆盖了


2017-11-9 10:06


当时单细胞生物以细菌的形式存在着,托你的福,它们过得很好,吸收着氢气和二氧化碳,释放出甲烷。


2017-11-9 10:08


。金星荒芜一片,它离太阳太近,而无法形成液态水。但是在火星上,水似乎来了又走了,只留下了著名的干涸的运河。


2017-11-9 10:08


此时地球已经形成了20亿年。变化仍然不大,但是却非常重要。陆地变多了,可能已经达到了我们现在的四分之一,水面已经是大片大片单细胞蓝绿藻的家,它们畅快地吸收着二氧化碳,然后制造出地球上第一口氧气。然而这时候的氧气绝大部分都到不了大气中。它们正在积极地与一切可以接触到的东西发生反应,比如让海洋中的铁生锈成为氧化铁,或者与大气层中的甲烷反应,生成地球上最早的臭氧层。


2017-11-9 10:08


就在地球45亿年历史中的最后5亿年中它们都来到了这个世界上,而且大多数又离开了这个世界。而且,它们中的一种生物—人类—还发展出了语言、文化和科技,而且极为明智地去书店买了你手上这本书


2017-11-9 10:14


伟大、大胆、美丽的进化论—表面上看起来很简单,但是却有着巨大的能量,可以解释我们身边生命是怎么发展而来的。它就像神奇的魔法绳一样,稍稍一拉,就把来自地质学、古生物学和遗传学的所有线索都收拢成一个连贯且闪亮的整体


2017-11-9 12:11


祖父是著名的外科医生和博物学家伊拉斯谟·达尔文(Erasmus Darwin,1731-1802)


2017-11-9 22:01


他在1794出版的《生物生命之法则》(Laws of Organic Life)中有着如此有远见的阐述:“我们是否可以猜想,所有生物生命的起源是来自同一条生命细丝,而且向来就是如此?”


2017-11-9 22:01


勤奋的达尔文,在这个旅程中搜集了近5500种新植物和动物样本,而他的旅行日记既建立了他博物学家的声誉,又成了一本畅销书。


2017-11-9 22:02


他可能害怕面对宗教界人士的震怒,而把接下来的20多年花在了做别的事上,并没有就自然选择发表任何东西。


2017-11-9 22:03


转眼15年又过去了,仍然没有任何消息。直到1858年,一个年轻的英国博物学家阿尔弗雷德·罗素·华莱士(Alfred Russel Wallace,1823-1913)的信寄到达尔文的住所,里面附有一篇由他独自发展出来的自然选择进化论的科学论文时,你可以想象年迈的达尔文心情有多糟


2017-11-9 22:03


我们马上要看到,达尔文把他的地质学家工作当作正职并不是偶然的,因为我们身边的那些坚硬的岩块就是绝佳的研究对象,我们可以透过它们看到地球早期生物如何蹒跚踏出最早几步。现在,就让我们聊一聊板块运动、岩石循环和化石记录吧。


2017-11-9 22:04


地球基本上是由四种地层组成的:地核是坚实的铁,外面包着一层液态铁,然后是一层固态的地幔,最上层是固态的地壳。地核非常烫,估计温度在5000℃以上。因为铁在1500℃左右就融化了,你可能会想,为什么地核会保持固态呢?


2017-11-9 22:07


正是这高温、固态又具有塑性的地幔和低温、固态的地壳,一起构成了岩石循环。


2017-11-9 22:07


现在,你明白为什么地球的板块会移动了:它们被地幔中巨大而缓慢流动的热对流推来推去


2017-11-9 22:08


我们在学校里学到的世界地图,在我们的心中看似是永恒不变的,但是实际上它只是一幅快照而已。你所谓的祖国,承载它的大陆,甚至你居住的山地,都只是这1.5亿年一次的岩石循环的短时形态而已。


2017-11-9 22:10


如果岩石循环持续1.5亿年的话,那么地球上就应该不存在比这年代更老的岩石,也就不能发现任何侏罗纪以前关于地球及其生命形式的证据了。你说的没错,但是有一种奇妙的东西例外:花岗岩。


2017-11-9 22:11


当从地幔来的熔岩快速冷却的时候,例如当熔岩从海床上两个扩张的板块交汇处涌出时,你就会得到黑褐色的、细粒的、密度很大的玄武岩。当熔岩慢慢冷却时,你就会得到亮色、较轻、粗粒、密度比较小的花岗岩。换句话说,热岩浆从地幔上升到地壳,但是没有办法到达地表时,通常就会形成花岗岩。


2017-11-9 22:12


花岗岩比玄武岩轻得多。当两个板块相遇时会相互挤压,如果一个是花岗岩一个是玄武岩的话,玄武岩通常会被挤到花岗岩下面去,就好像在一场车祸中,较重的车通常会跑到超轻的车下面去一样。换句话说,玄武岩就会被再次强行压入地幔,以熔岩的形式回收。而花岗岩非常轻,所以最后就会浮在上面,就像一个气垫床浮在游泳池里一样。花岗岩非常聪明,经常可以躲过岩石循环中的毁灭阶段。


2017-11-9 22:13


恐龙最后一次出现是在6500万年前,属于白垩纪末期。恐龙确实“统治地球”长达1.6亿年,但是你可能记得上一课谈到黑洞的时候,恐龙的好运气在一颗小行星撞击地球并制造了墨西哥的希克苏鲁伯陨石坑之时灰飞烟灭。


2017-11-10 12:42


哺乳动物和鸟类很快就补了恐龙的空缺。然而,灵长类却要到5800万年前才开始从它们像松鼠、鼩鼱一般的祖先进化而来;直到1500万年前才大致进化成类人猿或者人科动物。


2017-11-10 12:44


人类和黑猩猩的最后一个共同祖先大概要到600万年前才出现


2017-11-10 12:45


是什么样的生存压力让脑容量更大的原始人脱颖而出了呢?我们从尼罗河沉积岩中深色、浅色相间的纹路中可以看出,大概在300万年前,非洲的气候在干燥周期和湿润周期之间来回摇摆;事实上,整个原始人的历史都伴随着气候变化逐渐推进,在280万年前来到关键点:我们的冰河时期开始了。


2017-11-10 23:15


在12000年前,也就是现在的温暖时期刚开始的时候,我们的人口总数约为600万。


2017-11-10 23:21


人类的另一个伟大发明出现了:农业。农耕似乎是于1万年前在许多地方同时出现的,它促使科技、文化、艺术和社会以前所未有的速度发展


2017-11-10 23:21


我们似乎对于10万年前发生的细节含糊不清,而对于从彼时至今的所有事情都一清二楚。


2017-11-10 23:27


我们对智人在非洲的崛起也所知甚少。但是,我们似乎知道每一个在10万年前离开非洲的智人的名字、住址和邮编,以及他们到达那里的详细路线。我们是怎么知道的呢?有人发现了一条用手斧砍出来的小路吗?还是有人发现了尼安德特少年留下的日记?


2017-11-10 23:27


因为对于智人迁徙的证据,我们不仅可以从化石中得到,还可以从身体细胞中得到。我们下一段旅程前往的是DNA的神奇世界。DNA是一种神奇的糖类分子,它记载着生命的蓝图,而更神奇的是我们有办法阅读这个蓝图


2017-11-10 23:27


第五课 揭开DNA的造物密码


一种特殊的分子,可以携带信息,相当于某个特定生命体的蓝图。DNA存在于细胞核中,在这里它被切成称为染色体的小段。染色体成对出现,人类一共有23对。


2017-11-11 17:29


把植物和动物说成是一袋袋蛋白质,袋子里充满水,一点也不夸张。


2017-11-11 17:31


现在据估计人体里有数十万甚至上百万种不同的蛋白质,但是它们由仅仅20种不同的氨基酸组成。


2017-11-11 17:32


对于你身上的每一种蛋白质,都有对应的密码在你的某条染色体的某个区域上,告诉身体要用哪些氨基酸。以及要用什么样的顺序连接氨基酸,从而制造出这个蛋白质


2017-11-11 17:33


每个糖类分子会与一个碱基连接,共有4种不同的碱基:腺嘌呤(adenine)、胸腺嘧啶(thymine)、鸟嘌呤(guanine)、胞嘧啶(cytosine)


2017-11-11 17:35


接下来是最令人惊奇的部分:这些碱基构成了一种密码,而我们的身体可以像拉拉链一样将一个DNA分子从中间拉开,阅读密码并且用它来制造蛋白质。而且,这个密码极为简单。在基因里,这些碱基组成许多个单字,每个单字由三个字母组成。这些由三个字母组合的单字,正好对应了建构我们身体的20种氨基酸。换句话说,基因基本上是制造特定蛋白质的食谱;它简单地告诉身体,哪些氨基酸需要按什么次序放在一起,来制造出某个蛋白质。


2017-11-10 23:36


线粒体(英文mitochondrion,来自希腊文,意思是“线型颗粒”)就是其中的小玩意之一,它为细胞提供能量。线粒体有着自己的DNA,而且下面这一点很重要:它只存在于女性的卵细胞中,而男性精子中没有。所以你从母亲那里遗传了线粒体DNA,而这个DNA并没有经过重组


2017-11-10 23:38


歧:我们都是20万年前生活在非洲的一个女人的后代。她被称为最近共同祖先(MRCA),但是我更喜欢另外一个富有诗意的名字:“线粒体夏娃”。


2017-11-10 23:39


X染色体是第八大的染色体,但是Y染色体却很小且不起眼。Y染色体非常精简,它有着6000万个碱基对,大约只含有86个基因。而X染色体有着多达1.53亿个碱基对,基因数可达到2000个。而且,X染色体和Y染色体的关系并不好;它们如此地不般配以至于在有性繁殖中,它们是不会混合、重组的。
泰:6千萬個鹼基,才分組成86個基因!?

2017-11-10 23:41


当然,有个小情况需要注意。线粒体夏娃可能是人类历史上最强的老牛吃嫩草之人;毕竟,她比亚当大6万多岁。不用说,他们肯定不是一对


2017-11-10 23:44


DNA神奇的奥秘就在于,这四种字母会形成密码,一个密码就是以三字母构成的单字对应一种氨基酸。这样,DNA其实很像烹调蛋白质的食谱;它记录着需要以什么样的顺序把哪些氨基酸组合成蛋白质。


2017-11-10 23:45


DNA的“编码”区域—与氨基酸对应的碱基—在基因里面是不连续的。带编码的区域叫作外显子,外显子之间的区域叫内含子。


2017-11-11 21:09


在基因组的全部30亿个碱基中,大概只有1000万个位置是可发生变异的,也就是说,平均而言,每300个左右碱基才会出现一个变异


2017-11-11 21:11


当我们把这些变异碱基列成一个表时,我们就给某个人的DNA制作了一份独特的标志,这叫作单体型


2017-11-11 21:12


给地球上不同地方不同种族的人进行单体型取样,我们可以把他们分成几个家族,又叫单倍群


2017-11-11 21:12


你要想一想,不管重组或混合在有性繁殖过程中多么激烈,如果你看到很多人的染色体中都出现了同样变异碱基序列,那么这样的序列就好像是一个不断闪烁着的霓虹招牌,上面写着“这部分DNA担负着某件重要的工作”。


2017-11-10 23:47


你即将听到一个交织着牛的驯化和印欧语言的成功传播的历史故事:由于一个基因突变,人类的文明广为流传。如果你曾经怀疑过人类进化是否就发生在你身边,那么你就必须听一听这个可变碱基的故事,这个变异就是发生在人类第二号染色体MCM6基因内含子上。


2017-11-10 23:48


世界上可能有65%-75%的人在成人后都不能消化牛奶。他们都是科学家所谓的“乳糖不耐受者”。


2017-11-11 21:14


一万年前发展而来的),当时人类就像其他哺乳动物一样,婴儿是用母乳喂养的,当他们成人时就再也不会喝到一滴奶了。那时候,每一个人都是乳糖不耐受的。


2017-11-11 21:14


如果你在森林里碰巧看到一群松鼠在挤一只不幸的獾的奶的话,你一定会觉得很恶心,但是我的朋友,这就是我们人类正在做的事,而且我们居然有办法说服自己,这样很正常!


2017-11-10 23:50


人体非常复杂,仅仅一个C变成了T,如何能改变你消化牛奶的能力,是一个相当棘手的问题。


2017-11-11 21:18


我们测试过在大概7000年前北欧新石器时代人类骨骼的DNA,当时奶牛养殖还没有开始,结果发现没有半具骸骨有LCT-13910 T突变,也就是说奶牛养殖先出现,基因变异才跟着发生。再次,大约3000年前青铜时代晚期的北欧人类骸骨显示,大约一半人口已经有上述的突变。


2017-11-10 23:53


因为我们的染色体在传宗接代时经过了重组,因此大家所共有的单体型越长,那就说明它包含的有益突变出现的时间就越短


2017-11-11 21:19


我们还经常把自然选择看成是需要几百万年且毫不起眼的变化堆积,但是我们这里却看到一种在几千年内就迅速扩展到一个难以置信的高频率的突变。最后的高潮在于,让我们中的许多人变成喝牛奶的突变体,这种驱动力是以乳品业的出现,才产生的文化上的改变


2017-11-11 21:28


我们中那些不能用HTML编程的人,是不是正在被那些会的人所取代?是否因为人口规模的急剧膨胀,导致人类进化加速,进而促进良性突变概率的提升?这些很难不让你头晕目眩!


2017-11-11 21:28


就在成年智人消化牛乳这个例子中,我们只看到了一个碱基的变化,而这个碱基并不存在于相关基因的编码DNA中,而在负责控制这个基因的非编码DNA中。


2017-11-11 21:31


食谱是离不开大厨的,而RNA就是DNA和蛋白质的中介,但是它并不像DNA那样被深锁在细胞核中,RNA可以在细胞内外穿梭自如


2017-11-11 21:32


现在的一些研究暗示着RNA比DNA更为古老:它是一种原型,可以自我复制的,单股的分子,缺乏化学稳定性,随后才出现了双螺旋DNA。也就是说,有可能我们最早的祖先是一个很不稳定、很活跃的糖类分子。把它的照片也放入你的家族相簿里去吧。


2017-11-10 23:57


第六课 美味奥秘——美拉德反应


“他不擅于烘焙。”这是丁布尔比给我的结论,这是从他直击拉姆齐帝国心脏的隐秘调查之后得出的。“这些大厨师都不擅长烘焙。他们很擅长气场强大的美味主菜,但是却认为烘焙是女孩子的玩意儿。”


2017-11-12 10:31


我们能存在于世界上,并能制作和享用它们,是归结于原子之间那无与伦比的依赖性。它们无法忍受独自存在,于是不断发展各种关系,不管是合适还是不合适,它们经常会跟身边任何原子发生关系。这些由原子组成的东西就是分子(molecule),其名字来自拉丁语mole(微小质量)。


2017-11-12 10:31


对于其他行星上是否存在类似地球的生命,宇宙学家的首要判断标准就是:水在该行星表面是不是液体。我认为,他们的基本想法应该是,度为1400℃而不是15℃,我们早就变成气体飘到太空中了。


2017-11-12 10:32


分子越大,在室温下就越可能成为固态;越小则越可能成为气态。我们吃的许多种食物,比如碳水化合物和蛋白质,在地球温度下是非常坚实的固体


2017-11-12 10:32


比如说,原子A和原子B,可能刚刚以分子AB的形式喜结连理,但是一看到原子C,A就抛弃了B,然后形成新的分子AC,B就被舍弃了。这种荒唐的乱交在化学世界中被称为反应。


2017-11-12 10:33


原子不需要一点理由就离开它们现有的组合关系,因为新的关系比旧关系更加稳定


2017-11-12 10:33


有时候这样的交换不会立刻发生,而是需要一点鼓动。比如说,它们可能需要一点热能的鼓励,或者需要一个“红娘”分子在场,它鼓励交换同伴,但是


2017-11-12 10:40


吃东西时,我们的身体面对着两个巨大的任务:如何把碳水化合物和脂肪分解成可以为身体提供能量的糖和脂肪酸,以及如何把蛋白质分解成氨基酸,再用氨基酸来制造新的蛋白质


2017-11-12 11:06


多亏我们消化道中的酶,它可以促使提供身体能量的燃烧反应,在比其他情况更低的温度之下发生。


2017-11-12 11:07


乳糖酶只是编码在我们DNA中一大群类似的蛋白质中的一种,它们的任务都是尝试把脂肪、蛋白质和碳水化合物分解成更小的分子,这样它们就可以进入血液中被传送到身体各处


2017-11-12 11:08


与其他动物不同,我们人类当然发现了一种方法,可以最大化酶的效率,这个伟大的发明就是烹饪。


2017-11-12 11:08


就算你坐在你最喜欢的围椅上,除了阅读一本教育性和娱乐性相结合的科普书籍以外什么都不做,在这个过程中你的大脑就会用到你从食物中获得能量的25%那么多。


2017-11-11 23:20


。烹饪可以让食物变软,让它们咀嚼和吞咽起来更容易,而且有证据证明烹饪的发明是使早期人类大脑容量变大的关键因素之一。


2017-11-12 11:08


我们并没有酶来消化许多生食中的蛋白质和碳水化合物。所以就算你能把它们咀嚼成小块,你的身体也无法对它们做什么


2017-11-12 11:13


烹调,换句话说,已经破坏了蛋白质和淀粉中的关键结构和联结,把它们转化成你的消化酶可以处理的形态。这就意味着有更多的食物选择,对于生存而言这是一个巨大的进化优势。


2017-11-12 11:14


我们味蕾的进化让它可以引导我们靠近任何优秀能量来源的东西(比如糖类),而让我们远离那些含有毒素的食物(比如大黄中富含的草酸,可用作工业清洁剂)。对于我们祖先来说,提供能量的食物是极为重要的,所以我们的味觉也是这样进


2017-11-12 11:14


不要把巧克力棒怪罪到你软弱的意志上;你应该去怪罪我们祖先那个缺乏提供能量的糖类食物的世界。


2017-11-12 11:14


当食物进入我们的嘴巴的时候,我们基本上只需要知道是该吞还是该吐,而我们的味蕾就告诉我们说糖、水果、氨基酸和盐是可以吞的,但是可能有毒的东西就吐了吧


2017-11-12 11:15


舌头上可能有2000到8000个味蕾,每一个大概有100个味觉感受器细胞,当它们遇到5种味道中的一种时就会被激活;我们的鼻子则有500万到1000万个嗅觉细胞,


2017-11-12 11:17


这又是烹调美好的作用之一:当我们把蛋白质变成更简单、更易消化的形式时,我们也会制造出一大堆更小、更易挥发、更具香气的分子,它们可以刺激我们的鼻子和我们的味觉


2017-11-12 11:18


焦糖化反应。当我们在一个干燥的环境—比如烤箱、烧烤架子或者有油的煎锅里—烹调食物到160℃,反应就会发生,结果导致糖变成棕褐色,并且释放出各种焦糖香味的气味分子。


2017-11-12 11:23


美拉德反应,发生在比焦糖化更低的温度下,一般是140℃左右。注意,不管怎么样,这仍然高于水的沸点,而跟焦糖化一样,它也需要干燥的热环境。它本质上是蛋白质和糖类之间的反应,将其变成棕黄色,释放出各种各样极为有味的香气分子。记得那种新鲜出炉的面包的气味,或者是锅里滋滋作响的培根的香气吗?那些绝赞的香气分子都来自美拉德反应


2017-11-12 11:24


温度高于130℃,美拉德反应就会在蛋糕糕体的表面发生,生成熟悉的一层金黄色硬皮。这就是为什么给饼干外面刷一点蛋白会帮助它变黄:你只是给碳水化合物—以面粉和糖的形式存在—提供了一点额外蛋白质好让反应可以进行


2017-11-12 11:30


温度越高,产生的分子就越不讨人喜欢。大部分苦味的致癌物质都在200℃以上生成,


2017-11-12 11:30


肌肉蛋白质在40℃左右就开始变性(分解)了,所以烹调上好的肘子的挑战就是加热内部的肉到40℃,然后保持足够长的时间让其变熟,但是又不能太长以致里面变干,同时把外面的肉的温度提高到美拉德反应可以开始的高度。


2017-11-12 11:31


一种被验证过的技术就是先在热烤箱或者煎锅中猛火煎烤一下,然后再把温度调低直至熟透。你可能听到很多厨师跟你说这样的焦皮是为了在烹调它时锁住水分。事实则是有没有焦皮对肉里面能保住多少水分无关。水分子是被肉里的蛋白质所锁住的
泰:怎麼鎖?

2017-11-12 11:32


慢慢地我的狂傲凝固成了羞愧。我注定要失败了。


2017-11-12 11:33


最后,在练习了几百个小时以后,几乎是一夜之间我掌握了诀窍。我知道需要往注射器里放多少液体,在旋转之前我需要等待几分之一秒。单从防腐蚀膜的颜色上,我就能知道它最接近于千分之几毫米,知道它是不是值得去刻个图样,或者是不是可以直接洗掉重来了。我成为实验室里金质图样的专家,而其他更有经验的研究生开始找我帮他们来做这些小装置


2017-11-12 11:34


我的烤盘,她说,完全不符合要求,这个又厚又方,是做水果蛋糕用的;我需要的是圆形的薄金属盘子来做海绵蛋糕,这样才能把烤箱的热量快速而均匀地传导到蛋糕上


2017-11-12 11:36


搅和黄油和糖的时间完全不够


2017-11-12 11:36


我不能在如此高的温度下烘焙蛋糕。“又慢又低”是普塔克的方法,低的意思是140℃。这就意味着烘烤的时间长到令人感伤,一般需要45分钟


2017-11-12 11:37


海绵蛋糕已经烤好了的征兆之一就是当你用手指戳它的时候,它应该会“记得自己原来的样


2017-11-12 11:37


烘焙的基本技巧都是把水加入面粉中制作出面团或者面糊,然后再加入某种加热就会释放出二氧化碳的物质;二氧化碳就会形成小气泡,气泡扩张并使面包或蛋糕膨胀开来。对面包来说,我们经常使用的是酵母;而蛋糕我们更喜欢使用泡打粉。


2017-11-12 11:39


面包粉是高筋面粉,而揉搓是一种让包裹淀粉粒的蛋白质互相反应,从而形成一种你一定听说过的新物质—面筋的方法。烘烤面包会促使酵母制造二氧化碳气泡,使面筋伸展开,于是就让面包膨胀了起来


2017-11-12 11:41


但是一个又好又轻的海绵蛋糕含有越少的面筋就越好。这就是为什么海绵蛋糕需要用低筋面粉来代替高筋面粉


2017-11-12 11:42


我并没有对搅拌黄油和糖花太多的心思。事实上,就像普塔克教我的一样,这是非常关键的一步,因为它的目的就是在脂肪里困住大量的微小气泡,在烤箱中加热时这些气泡也能膨胀


2017-11-12 11:46


你有没有用过食品包装后面的信息来计算过卡路里呢?有没有想过那些值是怎么算出来的?你可能会惊奇地发现,计算方法就是把食物干燥以后燃烧它,看它能释放出多少热量来


2017-11-12 11:46


我们一般说的“坏”食品—比如蛋糕、汉堡包和含糖饮料—其实只是那些可以被我们身体高效转成能量的食品。它们可能吃起来味道很好,但是不好的地方就是我们不需要吃太多就可以消化得到足够多的能量来支持一天的活动


2017-11-12 11:48


生食膳食有用是因为你当然不可能像消化熟食一样高效地消化生食


2017-11-12 11:50


不管膳食体系是怎么样的—我也真的不关心它们究竟是怎么样的—如果它有效,那么它就是通过降低你身体得到的热量所起效的。就是这样。没了。


2017-11-12 11:50


所以我的膳食体系如下:少吃点


2017-11-12 11:50


请千万不要只吃青豌豆,或者停止脂肪、碳水化合物、蛋白质、维生素、矿物质或纤维的摄入,我们需要这些才能生存下去。比如说,没有脂肪,你就不能制造大脑组织;没有碳水化合物,你就不能为肌肉提供能量;而没有蛋白质,你就不会有任何肌肉了。


2017-11-12 11:52


第七课 气候变迁


你可能不知道,但是你确实生活 在一个冰河世纪中。具体地说,它的名字是第四纪冰河世纪


2017-11-15 20:19


显生宙新生代第四纪全新世


2017-11-15 20:20


从46亿年前地球形成到现在一共只有4个宙,每一个宙大概有10亿年长:第一个是冥古宙,包括了最初的岩石形成的时间;第二个叫太古宙,蓝藻细菌出现了,合成了第一批氧气;然后是元古宙,真核生命出现了;第四个则是我们属于的显生宙,地球上点缀着所有你可以想象到的植物和动物种类


2017-11-15 20:20


地球的历史中至少有5个冰河世纪。第一个冰期叫休伦冰期,发生于元古宙开始之前,持续了大概3亿年;第二个叫作雪球地球或者是成冰纪冰河时期,发生于元古宙快结束的时候,持续了大概1亿年。其他三个都发生在我们的显生宙之内:安第斯-撒哈拉冰河时期首先降临,但是却是最短的,只持续了3000万年。第二个叫卡鲁冰河时期,在持续了1亿年的统治以后在2.6亿年前结束。我们的冰河时期第四纪冰河时期开始于仅仅260万年前


2017-11-15 20:21


冰河时期并不是从头到尾地球一直保持冰封状态:它又分为若干次寒冷时期,又叫冰期,这个时期冰盖会增长;以及温暖时期,又叫间冰期,这个时期冰盖会后退。


2017-11-15 20:22


冰期持续时间一般都在9万年,而间冰期1万年。而令人恐怖的事实是:我们正生活在一次间冰期中。更令人恐怖的是,最近一次冰期在1.2万年前就结束了。


2017-11-15 20:22


他完全靠自学提出了一个激进的且在当时完全不可证实的理论:冰期是由于地球的轨道和倾角的极缓慢变化所造成的。


2017-11-15 20:23


拿地球轨道的形状来说,在10万年的周期内,它会慢慢地从一个圆形变成类似椭圆形然后又变回来。地球也会晃动,就好像一个逐渐变慢的陀螺一样


2017-11-15 20:24


每4.1万年地球的倾角会变化几度然后又回到原处


2017-11-15 20:24


就冰河时期来说,我们无比幸运:我们在过去100万年中最长的间冰期之一开始了我们的文明。


2017-11-15 20:26


没有它,地球的平均温度会在-18℃左右。现在地表温度平均是15℃左右,也就是说,大气层提供了本来没有的33℃的升温。有意思的是,主要的温室气体不是二氧化碳,而是水蒸气;在33℃中大概有21℃是由水蒸气提供的。而剩下的部分,大约有10℃是由二氧化碳提供的。


2017-11-15 20:27


二氧化碳的含量大约只有水蒸气的百分之一,虽然整体来说二氧化碳导致了33℃变暖中的近三分之一。这是什么意思?我的意思是这个星球的温度对大气中二氧化碳的含量非常敏感,就是这样。


2017-11-15 20:27


通过钻入格陵兰岛和南极洲古代的冰层,然后检查困在不同层里的气泡内容,科学家就可得到随时间变化的大气组成成分变化。这样的“冰芯”中的一个从南极洲的东方站取得,而它显示了大气二氧化碳的浓度在冰期的百万分之一百八十到间冰期的百万分之三百之间发生变化


2017-11-15 20:28


在当前的全新世间冰期,二氧化碳水平一直都保持在百万分之二百八十,直到19世纪50年代水平开始向上飙升。结论就是:因为燃烧化石燃料的缘故,现在大气中的二氧化碳水平是几亿年以来的最高值。


2017-11-15 20:29


因为我们只讨论异常,而不是绝对值,所以我们就排除了所有测量身高的方法所具有的自身问题。


2017-11-15 20:30


我甚至会说不管你对全球变暖抱有什么怀疑态度,全球平均温度升高都不应该是你怀疑的对象。虽然这些值都是通过各种各样的仪器在各个时间和地区得到的,但是它们都在述说同一个故事:从1850年开始地球表面的平均温度一直在升高。


2017-11-15 20:30


英格兰中部温度是那种让你感到作为科学家的骄傲的记录之一。测量区域大致覆盖了一个三角形区域,以布里斯托、兰开夏郡和伦敦为顶点,它持续3个半世纪的记录是一首测量学的颂歌


2017-11-15 21:48


雕刻于1814年2月4日的路克·克雷内尔的现代版画现存于大英博物馆,上面刻有大批闲人在滑冰、荡秋千、跑着跳着不干正事,更让人紧张的是这些娱乐活动第二天就结束了,也就是说可能冰的融化可能早就开始了


2017-11-15 21:49


北欧人在1400年左右放弃了越来越冷的格陵兰岛,而也有报道说亨利八世在16世纪中期,利用冰冻的泰晤士河作为从伦敦到格林尼治的近道


2017-11-15 22:58


从大面上来说,北欧的所谓中世纪温暖时期以人口增加为特点,养活他们的粮食产量也增加了,于是,他们就把多余的人力和财富拿去建造了几栋极为震撼的大教堂


2017-11-15 23:03


所有这些温度变化并不是由温室气体所引起的。那么它们是由什么引起的呢?现在我们就要真正地深入真相来讨论一下地球气候的另外两个主要推动力:太阳黑子和火山。


2017-11-15 23:03


直到20世纪80年代,我们都假设太阳辐射出的能量是恒定的,


2017-11-15 23:09


事实上,太阳这颗恒星以约11年的周期进行着微弱的冷热变化循环,幅度变化大约是0.1%


2017-11-15 23:10


卫星数据显示太阳辐射强度与它表面的太阳黑子数量有很大的关系。多亏了一位特别狂热的业余天文学家海因里希·舒瓦比的努力,我们现在可以重构出太阳从1825年起的亮度循环。


2017-11-15 23:10


由于他相信能够通过发现一个新行星而以天文学家的称号成名,他开始观测起太阳来,希望能看到某些可以带来职业突破的东西横穿太阳表面


2017-11-15 23:11


他的热情越来越高涨,到1829年的时候,他把家族生意整个都卖掉了,以便能够把自己所有的时间都拿来做观测。10年过去了,虽然新行星的影子都没看到,但是他的狂热并没减退,而就在此时他做出了一个伟大的发现,这个发现改变了我们对于太阳的一切认识。他发现太阳黑子的模式开始重复了


2017-11-15 23:12


他发现太阳黑子的模式开始重复了。


2017-11-15 23:12


他又花了10年时间,继续做着痛苦难耐的测量工作以证明他的理论是正确的


2017-11-15 23:12


太阳的赤道比两极旋转得更快。速度的不同导致了太阳磁场的逐渐扭曲,当它扭曲到极限的时候它就会以表面活动骤增的形式爆发出来,释放出巨大的耀斑、光斑和黑子。舒瓦比的成果为他赢得了尊贵的皇家天文学会金质奖章。


2017-11-15 23:13


太阳黑子的数量比平时要少:我们把它们叫作蒙德极小期和道尔顿极小期,它们出现在小冰期中最冷的时间段。


2017-11-15 23:14


虽然太阳毫无疑问地在最近1000年内扮演了气候变化的重要影响角色,比如中世纪温暖时期和小冰期,但是最近30年的气候变暖你就不能怪它了。在这段时间里,太阳变冷了


2017-11-15 23:15


火山是气候变化的万能牌,对气候能够产生剧烈的影响。它们释放出的二氧化硫气体与空气中的水反应生成硫酸的气溶胶,也就是由小液滴形成的薄雾,它在大气层顶部反射太阳光,造成地球气候变冷的效果


2017-11-15 23:16


最近30年大概0.5℃的升温吧。在这一段时间内,太阳一直都在微微地变暗中,火山也有着冷却效果,而大量的二氧化碳被排放到大气中。那就是这个了,对吗?就是二氧化碳了!让我们开着电动汽车回家吧!我们还是不能那么确定。我们需要掌握地球那壮观莫测的天气系统


2017-11-15 23:18


。波斯特发现了喷射气流。


2017-11-15 23:18


飞机在上升的时候会有点颠簸,而那些讨厌鬼们也不会把安全带灯关掉。科学家们将其称为对流层,名字来源于希腊语“混合


2017-11-15 23:19


飞机开始平飞,一切都平静得奇怪。你到达了平流层,来源于希腊语“层次”,而从它的外观和感觉来说,它确实非常不同寻常。比如首先,它几乎没有风,而且云也很少,


2017-11-15 23:19


极地喷射气流环绕着极地,而亚热带气流环绕着水手所谓的亚热带无风带(马纬度),也就是赤道南北30°的地方。令人惊奇的是,就像天气所有的特性一样,它们形成的最核心的原因就是赤道比两极要热


2017-11-15 23:21


太阳加热赤道附近的陆地和海洋,但是在极地却没有这么明显,于是就导致了两者之间的温差,然后大气和海洋就会通过天气的方式消除这个温差


2017-11-15 23:22


喷射气流本身是由低压的温暖热带空气与高压的寒冷寒带空气相遇造成的,而它们吹自西方的原因是地球的自转。


2017-11-15 23:23


说到转移温水和凉水,改变表面温度,只有一个海洋是真正的统治者——有着宽广蓝色水域的太平洋。


2017-11-15 23:24


每5年左右,洪保德寒流都会被东太平洋的一股暖流所打乱,给捕鱼业带来毁灭性的后果,也会影响到整个地球的天气。这种现象就叫作厄尔尼诺现象。


2017-11-15 23:25


厄尔尼诺现象是不是可以解释我们最近30年所见的变暖效应呢?答案可能是不可以。厄尔尼诺是一种内部效应,是一种有上必有下的循环效果。在一段时间内,厄尔尼诺的次数跟拉尼娜的次数是一样多的,两种效果相互抵消。


2017-11-15 23:26


多亏了计算能力极为夸张的进步以及从卫星和观测站获得的越来越精确的真实气候信息,我们已经可以完成一件非常不可思议的事情了:我们可以建造一个模拟地球模型来获取数据。


2017-11-15 23:27


第八课 探索外星文明


牛顿的成就跟另外一个科学天才阿尔伯特·爱因斯坦相比,绝不差,甚至超越了他


2017-11-15 23:34


牛顿在著作《自然哲学之数学原理》(简称为《原理》)中这样写道:“一切物体在没有受到力的作用时,总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种运动状态。”


2017-11-15 23:36


牛顿在这里有个令人屏息的思想跳跃,他意识到,让行星按各自轨道运行的力,跟苹果从树上掉下来的力是同一个力。


2017-11-15 23:37


当它的速度接近光速时,它的质量就会接近无限大


2017-11-15 23:41


牛顿第一定律告诉我们,物体,如果不去管它的话,会保持静止或匀速直线运动状态。第二定律告诉我们想要物体加速,我们就需要推力。第三定律告诉我们推物体的时候,我们也一定会被物体推,


2017-11-15 23:42


你知道一个星球移动的速度和方向,以及它离太阳的距离,就可以精确计算出它的轨道形状,精确预测它在任意时间的位置,以及它进入这个位置的速度和方向。你可能猜到了,当我们要向月球发射飞船时,这些都派上了大用场。


2017-11-15 23:44


多级设计是火箭设计中的一项重要创新,一部分因为,它意味着你可以丢弃一些无用的重量;另一部分因为,最后几级的燃料抽取系统中可以设计成专门在真空状态下运作,而不是在大气压下。


2017-11-15 23:48


要打败相对论,你不需要100个科学家的话语,而只需要1个事实。”


2017-11-15 23:51


有时候地球磁场会受到干扰,带电粒子会被甩出范艾伦辐射带然后被抛向两极。当它们到达上层大气的时候,它们会碰撞气体分子使其发光,导致北极光和南极光的出现。


2017-11-15 23:52


在物理学的世界里,费米以另外一个原因而闻名:他强大的估算能力。


2017-11-16 18:56


费米在阿拉莫斯给爱德华·泰勒的问题,已经成了寻找外星文明的里程碑之一,以至于它以“费米悖论”的名字臭名远扬。简单地说,这个悖论是这样的:假设地球和人类没什么特别的,智慧生命在宇宙中应该是常态。但是证据在哪儿呢?


2017-11-16 18:59


想要让理论成立,他给自己提了以下这个费米问题:用我的无线电望远镜,我预期能接收到多少个外星人信号呢?


2017-11-16 19:00


我们先要知道星系中有多少恒星,N*。嗯,为了得到德雷克方程的解,我采用的是比较保守的数字1000亿。目前的估计数字从1000亿到4000亿不等


2017-11-16 19:02


这1000亿恒星中有百分之多少—fp—有行星呢?


2017-11-16 19:02


而我们的最佳预测是,我们银河系中看到的恒星,50%有行星。目前为止,我们有了N*=1000亿以及fp=0.5。


2017-11-16 19:03


第一颗宜居的外行星在2011年12月才被发现。它围绕着一颗以发现它的Kepler-22太空望远镜命名的名字为Kepler-22的恒星运转,离地球约600光年


2017-11-16 19:04


我取的是ne=2:平均而言,对每一个有行星的恒星系来说,有两个星球可以支持生命的存在。


2017-11-16 19:05


生物学家基本上一致同意认为确切的生命的最初证据发现于西澳大利亚皮尔巴拉山的岩石中,在这里35亿年前蓝藻细菌大量存在于浅浅的海洋。


2017-11-16 19:06


看到生命在地球上如此迅速地发展起来了,我会说在宜居星球上发展出生命的概率接近100%。所以我给fl的赋值,也就是宜居行星上产生生命的概率,是1


2017-11-16 19:07


我必须给它定个数,所以我就定个数,不是那么可能,但是也不是不可能的:fi=0.001,或者换句话说,在有生命的星球上发展出智慧生命的概率是0.1%。


2017-11-16 19:07


在这些有智慧生命的星球中,它们的百分之几—fc—会发展出一个可以通过无线电进行通讯的文明来呢?


2017-11-16 19:08


猜一下fL,也就是发射无线电信号的文明持续时间在星系生命周期中占的比例。在这点上我是很乐观的。总有人宣称人类马上要毁灭,但是对我来说,一旦你达到了我们目前所在的程度的话,你就已经有了足够的科技和创造力来撑过几乎任何灾难。


2017-11-16 19:09


算上星系的年龄大概是130亿年,而文明的平均寿命是1万年,那么外星文明发射信号的时间所占比例就是1万/130亿。


2017-11-16 19:24


问题在于,星系数量是很大的。就算你相信在银河系中有上万个正在发送广播的文明,你还得从1000亿颗星星中找出它们来


2017-11-16 19:25


外星人广播的频率也是个问题,更别提他们究竟是不是用无线电,还是比如说用激光或者伽马射线发送广播的。可能信号其实到处都是,但是我们找的地方是不对的。


2017-11-16 19:25


如果他们完全不是生物学上的生命体呢?可能不可能他们先进到如此的程度,他们已经不再居住在物质宇宙中,而是喜欢把自己上传到一个自建的虚拟世界中然后整天玩卡丁车?


2017-11-16 19:26


进化并不关心你是不是可以完成《泰晤士报》上的填字游戏,它只关心你是不是


2017-11-16 19:27


中国打算于2020年前登月;


2017-11-16 19:29


致谢


卡尔·萨根的《宇宙》,雅格布·布洛诺夫斯基的《科学进化史》,史蒂芬·霍金的《时间简史》都点燃了我那幼小的想象力,


2017-11-16 19:34


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