作为一个吃了好多年洋奶粉的人,我这次终于在牛津见到了几头洋奶牛:
从左到右分别是《卫报》、《BBC》、《金融时报》和《太阳报》的资深环境记者,他们四位是应邀来牛津大学环境学院和师生交流报道气候变化心得体会的。你们看,这四位的模样和他们服务的媒体是多么地像啊,《卫报》是新锐左派报纸,《卫报》记者则是一身休闲打扮的帅哥;BBC是老牌资深媒体,BBC记者则是一个大肚秃顶中年大叔;《金融时报》是一份准确性很高可读性很差的严肃刊物,记者则是一个一口伦敦口音的眼镜女;《太阳报》是英国最有名的娱乐八卦报纸,以裸体三版女郎闻名,其记者也是一个一身西装的猥琐男。
身份介绍的时候,BBC记者调侃说:“我们三家都是国际知名媒体,但不知《太阳报》在外国有没有名啊?”那个西装猥琐男倒是一点也不生气,看来他也知道自己报纸是什么德性。不过,《太阳报》居然也专设了一位环境记者,可见环保这件事有多么重要。况且《太阳报》的发行量是《卫报》和《金融时报》的好几倍,这位西装猥琐男的影响力恐怕是这4人里最大的也未可知哦。
这个研讨会完全是为了“气候门事件”而来。很多科学家抱怨媒体误导读者,但他们四人异口同声地说,“媒体不必承担教育公众的责任,我们只负责报道事实真相。”可BBC记者一不小心说漏了嘴:“但是你们要知道,英国的媒体都是商业机构,我们这些做记者的只对老板负责,不对事实负责。我记得伊拉克战争刚开始的时候,《每日镜报》致力于报道真相,但读者不喜欢,销量直线下降,于是报纸只好修正了报道口径,这才挽回了损失。”
然后《卫报》记者就对台下的一帮研究气候的科学家建议到:“你们要想上头版,就得把事情搞大,比如搞个集体签名什么的,让这个故事继续发展下去。虽然我也不喜欢这样的方式,但不幸的是英国媒体就是这么工作的。”
最后一个科学家终于急了,说:“如果科学只能以这种方式面对公众,这难道不是民主的悲哀吗?”我当时就坐在第一排,听到这里笑死了,心想,您这就不满意啦?来试试我们中国的民主吧。
参加这种研讨会挺好的,能增加自信心。你看,外国科学记者多么难当啊,既要准确,又要煽情,这姿势好难拿。还是我们中国的科学记者好,尤其是党媒的,可以不管销量,埋头做学问。
你也想增加一点自信心吗?那就请看本周出版的《三联生活周刊》,里面有我写的关于这次大会的详细报道。
每日一歌:再贴一首Jack Savoretti的歌《Northern Sky》:
《中国日报》资深记者熊蕾在报纸上写了一篇文章,叫做《转基因水稻的核心问题是什么?》。她认为转基因水稻的核心问题不在于它是否安全,而在于政府是否能保证老百姓的选择权、知情权和发言权。这个说法很民主很强大,但我有不同意见。
熊蕾所说的三种权力最核心的就是知情权,但这是一种建立在平等和公正基础上的权力,稍不留意就会走向歧视。这方面最典型的例子就是乙肝。中国直到去年才终于不再强行检查乙肝,不再拒绝乙肝病毒携带者从事餐饮业,这么多年来有多少乙肝病人遭到了歧视啊?!这是中国卫生部的耻辱,也是中国老百姓的耻辱。有人会说,即使现在科学家能够证明乙肝不会通过接触传染,不等于将来不会推翻这个结论,为了保险起见还是应该继续检测乙肝。当然他们会很“公平”地允许乙肝病毒携带者从事餐饮业,只是让大厨们挂个胸牌就可以了嘛,保证让消费者有知情权和选择权,没错吧?
这种说法背后的逻辑和现在的转基因水稻有什么不同吗?请告诉我。
再举一个例子。有一种牛生长激素(BST)能够提高牛奶产量10-20%,以前奶农们只能从屠宰场死牛的脑垂体中提取BST,后来孟山都公司采用转基因的方法把BST基因导入细菌,让细菌生产“重组牛生长激素”,并取了个商品名叫做Posilac。1993年,美国FDA不顾消费者组织的反对,批准了Posilac。于是美国有不少消费者组织灵机一动,转而要求奶农在产品标签上注明是否采用了生长激素,以及采用的到底是天然生长激素还是Posilac。怎么样,这个要求很合理吧?于是不少牛奶在包装上注明“本品不含生长激素”……
2003年,FDA发文指出,第一,所谓“不含生长激素”是不可能的,哪有奶牛(以及牛奶)不含激素的呢?第二,天然和人工生长激素完全一样,根本没有区别,因此也就没有必要用标签来区分。第三,如果硬要区分,就会有厂商造假,因为用天然和人工重组生长激素生产出来的牛奶根本检测不出区别,因此也就没法公正地执行。这三个说法都是有大量实验数据做保证的,即使蒋高明老师再高明也推翻不了(当然这不妨碍蒋老师硬要推翻)。
2008年,美国宾夕法尼亚州政府发文,禁止牛奶厂家贴“本品不含重组牛生长激素”这样的标签,理由是这种标签貌似给了公众知情权,但却暗示“重组牛生长激素”是有害的,这是一种变相歧视。
这里必须插一句,欧盟、加拿大和日本直到今天仍然禁止使用任何形式的牛生长激素,这里面有三个原因。第一,这些国家不缺牛奶。二,这些国家的民众对“天然食品”的要求比美国更强烈。三,使用了生长激素的奶牛患乳腺炎的风险会增加,也就是说,这个决定更多地是基于奶牛福利方面的考虑,而不是因为生长激素有害。事实上,主流科学界对牛生长激素研究了很多年,一致认为这种激素会被人肠道消化掉,即使有少量进入人的循环系统,其含量也是微乎其微,不会造成不良影响。
这件事和转基因农作物的情况非常相似。
接着说宾州。按照宾州的法律,政府提出的任何法令法规都必须交由公民讨论,果然遭到了很多人的反对。最终宾州政府顺应民意,依然允许牛奶厂商贴标签。这件事上貌似民众胜利了。
我觉得这个“牛奶标签风波”很有意思,曾经根据这件事在三联上写过一个《生命八卦》。有人也许会说,这件事正好体现了民主不好的一面,但我觉得事情没那么简单。民主制度是经过多年检验的,不能因为一个牛奶标签问题就被轻易地推翻。我认为现在中国民众对于转基因的怀疑,更多地是基于对政府的不信任。最近一段时间以来,关于食品安全的问题政府已经出过好多次问题了,难怪公众不愿把信任票投给政府。
这件事最佳的解决方法就是大力促进科普教育,让老百姓真正理解生长激素是怎么回事,转基因是怎么回事,从心里支持政府的做法。否则的话,即使强行推行新的法律,也必将造成很多难以预料的后果。所以,我觉得熊蕾提出的第三个要求,即发言权,是应该的。
但是,科普教育说起来容易,做起来很难。首先科学家应该站出来说话,向公众作出解释。其次,媒体应该公正,不应该被少数人所利用,尤其是一些NGO,他们有自己的目的,并不都是中立的,可惜很多媒体记者看不到这一点,或者因为偷懒,完全照搬这些NGO的说法,这是非常不负责任的。
第三,公众也得擦亮眼睛,提高自身的素质,用好自己的发言权。如果一个国家的老百姓不相信专家,对所有自己不懂的新生事物都不分青红皂白地加以否定,那这个国家还怎么进步呢?
如果公众总是落后于时代的发展,就等于逼着政府出面,用法律的手段强制推行新政。乙肝就是一个好例子。另一个例子就是现在闹得沸沸扬扬的“局长日记”事件,公众打着“知情权”的幌子满足了自己的窥淫欲,这不逼着政府出面控制互联网的言论自由吗?
最近很多人在说“蚁族”,有人觉得这些人自找苦吃,但我觉得他们才不傻呢,因为如果不这么干,就只有回老家种地或者去中小城市打工,这辈子要想发财就更难了,这就是为什么“蚁族”概念的提出者反而会被“蚁族”和唐家岭村民排斥的原因。
每个人在决定自身命运的时候都会左思右想,考虑一下如果不这么干的后果。为什么不把这种思考方式运用到大事情上呢?好比说前一段举国上下都在反对垃圾焚烧,可大家想过没有,在现阶段的中国,垃圾如果不烧将会如何处理?是否会比焚烧更环保?还有很多“环保人士”反对水电站和核电站,可他们想过没有,如果不发展这两种发电技术,在现阶段就得大力发展煤电,烧煤排放出来的放射性物质比核电站多多了,酸雨对江河造成的危害也比水电站多多了,只不过这些污染更加隐蔽,缺乏轰动效应,“环保人士”们便假装看不到。这样的“环保”,往好了说是技术含量低,往坏了说是哗众取宠。这样的“环保人士”,其实就是一群以道德说教为武器的“精英”而已,支撑他们这么做下去的动力其实就是传说中的“精英意识”,只是他们没有意识到罢了。
他们也许会反驳说,只要严格实行垃圾分类不就行了?这话没错,可垃圾分类需要全体民众的共同参与才有可能成功,假如政府出台新政策,垃圾不分类丢弃的话就罚款,老百姓会同意吗?又有人说了,大力发展风电和太阳能不就行了?这两种发电方式当然很干净,可惜现在还是太贵了,如果硬逼老百姓买单,老百姓会同意吗?如果老百姓不同意,开始“散步”,不知道连岳们会不会再去直播呢?
接着说。不发展可持续能源的话还能怎么办?无非就是多烧煤呗,其结果就是温室气体浓度上升,“很可能”带来全球气候变化。牛博上的一批经济学家们又说了,气候变化还是个未被证明的假说,凭什么让我们从现在就开始勒紧裤腰带?其实还有一批经济学家比他们想得更远。我采访过前世界银行首席经济学家尼古拉斯•斯特恩爵士(Lord Nicholas Stern),他主持撰写的《斯特恩报告》正是从经济的角度计算了“如果现在不花钱减排的话,将来会不会花钱更多”这个纯经济学问题。他计算的结果是,现在减排可以把成本控制在GDP的1-2%,但如果等到出了问题再花钱解决,那么将要花费5-20%的GDP。所以说,气候问题完全可以转化成经济问题,但必须把眼光放远点,否则现在占小便宜,将来吃大亏,这可不是一个好的经济学家做出来的事情。
最后说说转基因。首先,“有机农业”本身就是个很模糊的概念,因为“农业”就是人类干涉大自然的过程,再“有机”也不行。其次,转基因只是农业的一种改良而已,要想评估它的好坏,必须和其它耕作方式放在一起全面衡量。英国在2001年开始进行一项为期4年的“农场规模评估试验”(FSE),对4种转了抗除草剂基因的农作物进行大规模田间试验。2005年,英国政府挑选了一批专家成立了“环境释放顾问委员会”(ACRE),ACRE委托下属的一个子机构对那次“农场规模评估试验”的结果进行了分析研究,最终于2006年公布了调查报告,全名叫做《管理农业足迹:针对新农业体系的风险和利益建立一个比较性评估标准》。这份报告我仔细读过,里面提出了三个要点,分别介绍如下:
一,风险和利益。ACRE认为,欧盟自2001年开始实行的针对转基因农作物的评估标准只强调了对风险性的评估,忽略了转基因将会带来的好处。就拿已经了解得比较透彻的抗除草剂转基因作物来说,这种作物将会改变除草剂的种类以及喷洒方式,减少农民的工作量和接触有毒除草剂的机会。再比如,抗虫害转基因作物可以降低杀虫剂的使用,减少杀虫剂生产,从而降低二氧化碳排放,等等。一句话,人类应该重新考量转基因技术带来的利益,而不是只在转基因可能带来的危害上面做文章。(绿色和平请注意)
二,比较性评估。按照欧盟法律的规定,要想评价转基因农作物是否会对环境造成影响,只需比较一下转基因作物和对应的传统(非转基因)作物就行了。但是,这次“农场规模评估试验”表明,转基因作物和传统农作物之间的区别远不如公众想象的那样大。事实上,即使不种转基因作物,而只是换一种作物来种,其对环境造成的影响就足以和转基因作物相比了。ACRE建议欧盟修改相关政策,取消对转基因技术的“特殊待遇”,对所有新引进的物种一视同仁。(袁隆平教授请注意)
三,新农业体系。“农业的足迹”是一个很宽泛的概念,能够对环境产生影响的绝对不只是转基因这一项,还有很多新技术的运用能够带来很多预料不到的结果。比如,引进外来农作物,改春天播种为秋天播种,用青储饲料代替割草,等等。要想减少农业足迹对环境带来的副作用,决不能把眼光只盯在转基因上,而应该全盘考虑,对每一项新技术都进行严格的科学评估。(有机农业请注意)
报告的最后,ACRE对英国政府提出建议,今后在考虑引进任何一种农业新技术的时候,一定要从科学的角度进行评估。这包括同时考虑风险和利益;注重证据(而不是道听途说的理论);将新技术和老技术进行对比;不迷信传统技术;鼓励农业技术革新,等等。(中国政府请注意)
这才是负责任的态度。
我是在2006年去伦敦访问的时候意外发现这份报告的。伦敦有个“科学传媒中心”(SMC),每周举办两次记者发布会,请专家向记者们通报最新的研究进展。那天我去旁听,正好遇到这份报告的发布会,顺便采访了有关专家,在《三联》上写了一篇《农业的足迹》,不知有谁看过没有?
我明天又要去伦敦啦!我太喜欢伦敦了,争取多采访几个好玩的人。
每日一歌:Cafe Americaine-《l Amour》:
Xin Ding来信如下:
土摩托老师
看了右木木同学的来函,我觉得无论是右木木还是方舟子都有物理学概念问题。
右木木同学对热力学第二定律的公式做了很好的推演,但是由于一些概念上错误,导致推论有很多问题。
地球不是一个单纯的热力学系统。在物理学研究里面,可以把研究对象简化成一个热力学系统,但是需要适当得选取边界。
右木木认为:如果认为在几百年的尺度内,物质交换(陨石,大气层逃逸等)相对地球本体可以忽略的话,那么地球就成为一个只和外界有热量交换而没有物质交换的体系。这一体系,科学上叫做封闭体系(closed system)。
这种假设过于简化的, 封闭系统不单单是说同外界没有热量和物质交换。由于热力学第二定律只考虑热循环和做功,如果系统中存在这两种作用以外的能量演化,比如右木木同学研究的化学反应,还有核反应都可能导致外界能量输入增加(注意:我这里没有使用传统的表述 内能增加。)而熵减。
如果把这些非热力学系统的奇点从系统中剔除出去(注意这些奇点,physically处于地球上),地球才可以被认为是一个封闭的,传统热力学研究对象。而如果我们在地球上着力建设这样的奇点就可以避免系统的持续熵升, 比如说光合作用或者太阳能电站。
简单来说,如果你可以在地球上捕获来自外界的能量而以非热力学的方式储存(化学能和核能),熵未必增加。
另一位pubb@163.com来信如下:
您好,
我看了您博客上相关的帖子和文章,我觉得似乎还有两点各位大牛讨论中没有提到,可能对熵增与垃圾增的关系也有影响。
一是熵分布的不均匀性。即使地球整体的熵增是绝对的,也可能会因为某些因素导致局部熵值降低。反过来说,在垃圾处理上,人类似乎可以在这一空间或时间上的“局部”扩大其无序性,从而为人类社会主体的有序性提供理论上的上升空间。在短时间内无法将增加的熵排出地球的情况下,或许这也是一条挽救地球的办法。
其二是能量输入后熵增形式的多样性。因为地球并不是一个由不变的、原子的载热粒子构成的系统,之所以亿万年间不断的能量输入并没有导致地球温度不断攀升,看起来地球也并没有变得比亿万年前更加无序(至少在人类眼中是如此,既然宏观的熵值测量似乎还没什么办法),是因为大量能量被植物光合作用或其他方式转化成了固化的化学能。我不知道这种光合作用算是熵增还是熵减,也许在木炭之外感觉是熵减,而在木炭内部则是熵增吧。所以,我认为即使能量导入在不引起升温的前提下必定引起熵增,也不一定就导致垃圾增加,因为所增加的熵的存在形式并不一定就是垃圾。
以我粗浅的物理学知识的一点妄言,希望得到您的指正。在论点上我是坚定站在您这一边的,即使人类目前正处在下降通道上,也会因科学继续发展而得救。
土摩托 你好,
我是美国匹兹堡大学(University of Pittsburgh)化学系的一名研究生。看过方舟子和田松的关于垃圾的争论后,认为两人对热力学第二定律的理解和应用都不够准确。当然,这个不准确,也只是基于我对这一概念的理解。
首先,对于地球属于什么体系的说法。严格来说,地球和外界既有物质也有热量交换,应该属于敞开体系(open system)。但是敞开体系下,热力学定律用起来很麻烦,因为变量太多。那么可以对于地球做近似。如果认为在几百年的尺度内,物质交换(陨石,大气层逃逸等)相对地球本体可以忽略的话,那么地球就成为一个只和外界有热量交换而没有物质交换的体系。这一体系,科学上叫做封闭体系(closed system)。并不存在什么半开放体系的说法。
其次是关于热力学第二定律的应用。封闭体系中,达到平衡的时候(相对的动态平衡),如果是在压力不变的情况下(这个比较符合地球的例子),关于热功的计算,可以应用方程
ΔG= ΔH-T ΔS (吉布斯自由能变化 ΔG由焓变化 ΔH、温度T、熵变化 Δ S决定) 平衡时候的 ΔG=0, 其中 ΔH= ΔU+W (焓变由内能变化和功来决定)
于是有:
ΔG= ΔU+W-T ΔS
平衡的时候,
ΔU+W-T ΔS=0
并且有ΔS=(ΔU+W)/T
如果假定,外界跟地球基本没有功交换的话,那么有
ΔS=ΔU/T
(我知道,科普文章出现一个公式,读者就少一半。但讨论科学问题,不进行严格推理,得出的结论还有几分可靠性呢?)
热力学第二定律说,体系的熵 ΔS会一直增加。这个表述没有错。就这里来说,只要体系的内能增加,在温度不变的情况下,熵就会增加。但内能的增加,并非以完以熵增来表现,它同时也可以使体系的温度升高。
因此田松的第一个错误是 ,认为能量的注入只能导致熵值的增加,而忽略了体系温度的改变的可能性;第二个错误是,垃圾的产生是熵增的变现,但不是熵增加的唯一表现。液态水变成气态水,熵也是增加的。
这里同时引出来方舟子的错误,那就是说外界进来的能量,可以帮助体系内的熵值减小。根据ΔS=ΔU/T这个公式,如果温度不变的情况下,熵减小,要求地球的内能减小。可以认为,要求地球的散热效率大于吸热效率。也就是说,熵如果要减少,一定是需要能量的输出(到地球以外)为代价的。虽然,方舟子说地球是个开放体系(术语其实是敞开体系,open system),但没有合适的渠道散热,能量的摄入要么引起体系温度升高,要么引起熵升高,无法两全其美。
所以,观点总结一下,有点儿接近于,如果你要减少垃圾,你就必须排热升高地球温度;如果你要降低地球温度,就必须多产生垃圾。当然,这里认为只有温度和垃圾两种作用因素。
右木木
【收到这封来信后,我回信请右木木同学对地球散热的情况作出解释,下面是他的回信:】
具体的散热形式,我不是很懂。我只能从最基本的原理,和我认为合理的一些假设开始推论。
理论上,地球完全可以把多余的热量散发出去,但就考虑技术、成本,也就是可行性的话,目前很难做到。
热量传递通过三种方式进行:热传导、对流和热辐射。
热传导,和对流,其实都是通过物质(原子分子及以上级别)本身携带热量,进行接触式的热量传递。这两种方式地球无法做到。地球以外的真空,近距离没有接受热量的载体,也没有温度更冷的物质和地球高温物质做交换。我们也不可能单纯的向地球大气层以外释放高温物质。
现在来说辐射。辐射本身是电磁波,这种东西按照虽然也属于物质范畴(波粒二象性),但却是能轻松来回穿越物质与真空的能量形式。所以我认为,在一段比较短的时期内(相对于地质时期的亿年单位来说,比如万年时间内)地表温度的主要影响因素就是太阳辐射和地球自身的散热。这两种因素的平衡,导致地球恒温。
地球通过吸收太阳辐射,使地球温度升高;通过向外辐射能量,使地球温度降低。如果向外辐射的水平保持不变,那么对太阳辐射吸收的增加,就会导致额外热量的摄入,也就使地球温度升高;而如果保持吸收太阳辐射的水平不变,地球向外辐射的水平降低,导致额外热量的积累,也会使地球温度升高。
接下来的问题就是,什么东西影响地球对于辐射的吸收水平,什么东西影响地球自身向外的辐射水平。
除去地表本身的结构以外(设想黑色衣服比白色衣服更容易吸收热量——这也是为啥黑衣服是黑色的,白衣服是白色的),目前一个很重要的认识就是在地球大气层的构成上,也就是温室气体含量。
二氧化碳,甲烷这些分子,所谓的温室气体,具有非常强的将辐射转化为分子动能(表现形式就是热)的能力。这些分子只要对特定波长的辐射都照单全收,不管是来自太阳的,还是来自地表向外反射的。高水平的温室气体含量,导致地球的吸收太阳辐射水平升高,同时导致向外辐射的水平下降,其结果都是使得地球温度升高——拥有更多的热量。通俗的说,就是吃的更多,拉的更少,那么就只能长肉了。
所以,理论上来说,地球可以把多余热量散发出去,但目前却没有一个可行的途径。
我给三联写的关于塑料垃圾回收的报道,取名《废塑料的罗生门》,因为我发现这个行业里的人说什么的都有,经常互相矛盾,我的两个采访对象甚至互相掐起来了,一方声称只要另一方的名字出现在我文章里,他就要求我把他名字拿掉,乖乖,掐得不轻哦!
大概是因为全球变暖吧,我觉得大家的火气越来越大了。从某种意义上讲这说明各种观点都有了表达的机会,是民主意识渐强的体现,算是好事吧。但如果双方都只会自说自话,所有的讨论都集中在攻击对方的人品上,那这种民主不要也罢。
说到全球变暖,最近媒体爆料很猛,但很多文章都只顾指责对方有政治目的,拿不出半点可靠的事实。这种文章没啥营养,不看也罢。我真纳闷,明明是一个科学问题,怎么就非得上纲上线呢?
其实垃圾问题也是如此。前一段某环保组织邀请北师大哲学系老师田松去讲座,题目叫做“垃圾前方五十米是悬崖”。田松老师的观点很另类,他认为科技越发展,环境问题就越难解决。“即使能源问题可以解决,垃圾问题仍无法解决,相反,会导致垃圾问题更加严重,因为能量输入越多,产生的垃圾也就越多。”这段引文最有趣的是最后一句话,田松老师认为地球是个半开放系统,能量虽有输入,但物质总量恒定,而物质的转化是不能依靠输入能量来解决的,这违背了热力学第二定律。各位看官,这个第二定律可是大名鼎鼎,至今仍被认为是物理学的支柱定律之一,不可能违反。也就是说,田老师给人类判了死刑。
我非常想去旁听田松老师的讲座,可惜因为出差错过了。幸好有场记,详细描述了讲座的情景。田松老师讲道理的那部分比较长,有兴趣的可以去看他在《博览群书》杂志发表的一篇文章,《第三类永动机》,我就不多说了。场记中的这段话引起了我的注意:【参加讲座的很多人感到沮丧,有一位带着儿子一同参加讲座的父亲当场提出,如果垃圾问题最终不能解决,为什么还要让大家充满罪恶感的生活?这一观点的传播有何意义?田松回应, “悲观”而有良知地生活,胜于乐观而罪恶地生活,经历了垃圾的围攻,人类才会开始反思这个世界现有的运行规则,反思以浪费为基础的经济发展,一切的改观就存在可能。】
我觉得这位父亲的感触不是孤立的。环保问题向来是公说公有理,这不稀奇,但如果有人用科学定律做基础,信誓旦旦地宣告人类没救了,那谁能不悲观呢?问题在于,田松老师依靠的这个科学定律真的是这样吗?科学讲究真刀真枪,大家用事实说话,没有罗生门。
针对这个定律,方舟子在中国青年报“冰点”周刊上发表了一篇文章,题目叫做《以热力学定律的名义》,质疑了田松老师对该定律的理解。方舟子认为:【问题是物理学上并不存在里夫金表述的那个“热力学第二定律”。那是没有学过普通物理学的里夫金杜撰出来的,和神创论者一样,是对热力学第二定律的第三种表述“孤立系统熵增原理”的歪曲。如前所述,地球并不是一个孤立系统,而是一个开放系统,从外界(太阳)吸取了大量的能量。而只要有外界能量的输入,就可以使整个系统的熵值减小,让垃圾转变成可用的物质。所谓“输入越强大的能量,会产生越多的垃圾”的说法,不仅不是依据热力学第二定律得出的,而是从根本上违背热力学第二定律的。】
方舟子这篇文章出来后,田松老师立刻在博客里做了回应。可惜的是,这篇回应除了指责方舟子的人品之外,没有正面回应方舟子的疑问,那就是这个热力学第二定律到底是怎么回事?我觉得这才是问题的关键,如果田松老师是正确的,那就意味着现在全世界的所有经济和能源政策都必须改写,人类必须去潘多拉星球采矿,否则就是死路一条了。这可是天大的事情啊!!!!!!
既然田松老师立志要“悲观而有良知地活着”,那么请有良知的田松老师出面解释一下这个问题,否则大家都悲观地不想活了,你可要负责哦。
刚看到一篇文章,提到了关于克雷伯定律的最新研究进展,正好我写过一篇关于这个定律的生命八卦,贴在下面以供大家参考。
我当时认为一个城市依靠“自组织”来建设是最好的办法,这也是自由派最喜欢的论调。可是,当科学家们把一个城市的效率问题研究得如此透彻之后,干嘛不借助政府的力量更快地达到最理想的状态呢?
我越来越觉得环保是一件很复杂的事情,任何单一理论都不一定正确。比如我当时认为“越大越环保”,可我还看到《卫报》写过一篇文章,质疑这个提法。
越大越环保
导言
一群没有领导者的乌合之众,能否进化出一个复杂有效的组织结构?
正文
住在大城市里的人总喜欢抱怨市区的生活环境不如中小城市好,但如果从地球的角度考虑,仔细计算一下不同规模的城市对环境的影响,你会发现大城市反而是最环保的。
有人曾经对世界上大多数城市所拥有的加油站的数量进行过统计,发现加油站总数的增长和人口总数的增长之间不是简单的线性关系,前者是后者的0.77次方。具体来说,人口总数增加10倍的话,加油站总数并不会相应地增加10倍,而是只增加到10的0.77次方,也就是5.9倍。如果人口总数增加100倍的话,那么加油站总数就会增加到100的0.77次方,也就是34.7倍。
如果我们来计算一下平均多少人拥有一座加油站,并把它做为一个城市是否环保的评判标准,其结果就变得很有趣了。假定一座拥有1万人口的城市有10个加油站,平均每1000个人有一个,那么一座10万人口的城市会有59个加油站,平均每1700个人有一个。一座100万人口的城市会有347个加油站,平均2881人才会分到一个!
也就是说,城市越大越环保。
那么,这个奇特的规律是不是城市规划部门事先计算好的呢?恰恰相反。这些城市都是严格按照市场规律运作的,加油站的数量完全由投资方和本地居民说了算。一座100万人口的城市之所以只建了347个加油站,是因为大家都认为347个就足够了,没必要多建。
不仅是加油站的数量存在上述比例,其它诸如道路、水管、电线和电话线的总长度等等城市公共设施都存在类似的比例,只不过具体的数字不都是0.77,而是在0.7和0.9之间变化。但无论如何,这个系数都不会超过1。也就是说,城市规模越大,平均每个人耗费的资源也就越少。
当这项研究成果被公布后,很快就有人联想到瑞士生物学家马克斯•克雷伯(Max Kleiber)于1930年代发现的一个定律,后人尊称其为“克雷伯定律”(Kleiber’s law)。克雷伯擅长研究动物的代谢,他用测量耗氧量的办法测量了很多动物的基础代谢率,发现其总量和动物的重量不成正比,前者是后者的3/4(0.75)次方。
所谓“基础代谢”指的是动物在不进食、不活动时的代谢总量,可以近似看成是动物维持生命所需消耗的最低能量。如果把代谢率比做加油站,体重比做人口总数的话,我们不难发现两者非常相似。也就是说,克雷伯定律预示着一个动物的重量越大,单位重量的耗能量也就越小。
究竟是什么原因造成了这一结果呢?曾经有人提出,动物的基础代谢大部分消耗在维持体温上,而热量主要是通过表皮散发出去的。动物的表面积和身高是2次方的关系,体积和身高则是3次方的关系,所以体积越大的动物,单位体积所对应的表面积也就越小,因此就越容易保温,消耗的能量自然也就越小了。但是,数学家告诉我们,如果真是这样的话,那么基础代谢和体重之间的那个系数就应该是2/3,而不是3/4。
还有人怀疑这是基因决定的,体积大的动物其体细胞的代谢速率天生就低。但是,当生物学家把小鼠和大象的细胞取出来单独放在培养箱中培养时,发现它们之间的代谢速率几乎没有差别。
1997年,美国圣塔菲学院(Santa Fe Institute)的理论物理学家吉奥福莱•维斯特(Geoffrey West)及其同事在《科学》杂志上发表了一篇论文,提出了一个崭新的理论。这个理论认为,假如我们从能量分配的角度计算代谢速率的话,那么要想最大限度地提高分配效率和传递速度,3/4这个系数就是数学计算得出的最佳选择。
动物体内的能量分配是由血液循环系统来完成的,纵横交错的动脉、静脉和毛细血管看上去像极了城市里的各种道路,两者行使的功能也很类似,这就是两者为什么都不约而同地选择了近似于3/4这个数字作为系数的原因。
世界上不存在造物主,动物体内的循环系统不是被某个超自然力量设计出来的,而是进化的产物。自然选择最终的结果一定会是3/4,因为这样做能耗最小,最符合动物自身的利益。同样,世界上的大部分城市也没有一个总设计师,而是交由全体居民和基层单位共同管理。当他们想要最大限度地发挥每项公共设施的作用的时候,其结果总是恰好符合数学的要求,也就是3/4。
无论是城市还是动物,都可以被看做是一个没有领导者的自组织系统。对这类系统的研究是近来科学界的热点之一,因为它不但能够解释生物进化的规律,还能从很多看似杂乱无章的系统中找出内在的逻辑。就拿环保来说,事实证明,人类社会之所以进化出城市,与城市的环保功能比农村强有着很大的关系。只要市场给出正确的信号(比如提高能源价格),那么民众就会自发地采取环保措施,其效果一点也不亚于政府的强硬政策,而后者往往会遇到来自民众的阻力,效果反而不见得好。
城市的环保问题只是自组织系统研究成果的一项应用,这项研究在社会经济学领域也曾经起到过很大的作用。去年诺贝尔经济学奖得主保罗•克鲁格曼(Paul Krugman)就曾经研究过自组织系统,他说过这样一句话:“很多人抱怨经济学总是用过于简单化的公式来描述现实社会复杂的经济现象,但实际的情况正相反,经济学的公式实在是太过复杂繁琐了,现实社会反倒是惊人的简单。”
本文选自《生命八卦》:
吃海鲜有讲究
戴维•尤因•邓肯(David Ewing Duncan)是美国著名的健康记者,他经常拿自己做实验,以亲身经历为素材,报道食品中的健康问题。不久前,他又拿自己做了一个实验,目的是想看看海鲜对人体血液中的汞含量有何影响。他先是拿一条刚刚从旧金山海湾里钓上来的大比目鱼当午饭,晚饭又吃了一条同样来自这一海域的剑鱼,结果他血液中的汞含量从前一天的4微克/升上升至13微克/升!要知道,美国环保署(EPA)建议的安全值为5.6微克/升,两顿海鲜饭就让邓肯大大超标了。
汞是臭名昭著的有毒金属,但在半个世纪前人们对汞的危害还一无所知,竟然拿它来制作温度计。1956年日本爆发了著名的水俣病事件,后来被证明就是汞惹的祸。水俣镇靠近日本南部一个名叫“不知火海”的渔场,上个世纪初期很多日本化工企业进驻水俣镇,向“不知火海”里排放了大量甲基汞(Methylmercury)。村民们吃了从这个海里捞上来的海鲜,终于酿成惨祸。
汞在大自然中无处不在,火山喷发和化石燃料(尤其是煤)的燃烧不断把汞释放到大气和土壤中。但通常情况下人们从环境中接触到的无机汞含量非常低,再加上人体对无机汞的吸收能力有限,尚不至于造成危害。目前人类最大的汞污染源就是海鲜,因为海洋中的厌氧菌会把自然界的无机汞变成甲基汞。甲基汞是有机汞,能够和半胱氨酸(Cysteine)牢固地结合,形成所谓的“螯合体”。半胱氨酸是组成蛋白质的20种氨基酸之一,甲基汞因此也就和蛋白质牢固地结合在了一起,很难被排出体外。据估算,甲基汞在海洋生物体内的半衰期平均高达72天,这就为甲基汞的富集提供了条件。含有甲基汞的细菌被海藻吃掉,海藻被小鱼吃掉,小鱼再被大鱼吃掉……也就是说,越是位于食物链顶端的鱼,或者体积越大(寿命越长)的鱼,其体内的汞含量也就越高。邓肯那次实验吃掉的大比目鱼和剑鱼都是体积巨大的食肉鱼,它们往往肉味鲜美,正是海鲜爱好者们最喜欢吃的鱼类。
不用说,人类位于这条食物链的最顶端,吃掉的甲基汞也就最多。邓肯的例子生动地告诉我们,两顿海鲜大餐就能把血液中的汞含量提高3倍之多。但是,到底多高的汞含量会对邓肯的健康造成影响呢?这就不好说了。水俣病事件发生后的调查表明,甲基汞造成的危害因人而异,人体对甲基汞毒性的耐受程度在很大程度上是受基因控制的。
如前所述,当甲基汞进入人体后会迅速地和半胱氨酸结合,形成螯合物。这种螯合物和蛋氨酸(Methionine)非常相似,因此得以被人体内的蛋白质运输系统误以为是蛋氨酸,顺利地通过血脑屏障和脐带屏障进入大脑和婴儿体内,危害脑神经和婴儿的正常发育。人体内负责清除重金属污染的主力部队名叫谷胱甘肽(Glutathione),顾名思义,这是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸结合而成的三肽,能够从半胱氨酸手里把汞离子抢夺过来,消除它的毒性。不同的人体内的谷胱甘肽含量不同,排毒效果也就很不一样。正常人能够在30-40天内把甲基汞排出体外,但有的人则需要高达190天才能做到这一点。
瑞典隆德大学(Lund University)的分子生物学家凯伦•布隆伯格(Karin Broberg)博士去年进行过一项基因学调查,她找来365名志愿者,通过对他们排毒能力和基因组差异的对照研究,发现两种分别叫做GCLM和GSTP1的基因能够影响甲基汞的代谢速度。这两种基因能够促进“谷胱甘肽硫转移酶”(Glutathione-S-Transferase)的合成,这种酶能够保持谷胱甘肽在血液中的含量,从而影响排毒的效率。
这项研究的目的是想找到一种简便的基因诊断法,以便医生们能够迅速准确地判断出每个人的排毒能力。这是一门新兴的学科,名叫“环境基因组学”(Envirogenomics)。这个领域的研究者需要在生理学、环境科学和基因组学等多个学科之间进行广泛的合作,去年哈佛大学就曾拨出专款,委任3个研究小组在这一领域开始探索性研究。
“这个领域的研究还处于初级阶段,我们还没有能力对每个人的抗毒能力做出准确的判断。”布隆伯格博士警告说:“像汞这类重金属在人体内的代谢途径非常复杂,必须对更多的基因位点进行统计学研究才能得出相对准确的结论。”
在此之前我们应该如何吃海鲜呢?美国FDA以及很多专家都建议,尽量吃食物链底层的、体型较小的低龄鱼,它们体内的汞含量相对较低。即使这样也不能多吃,汞毕竟是一种非常危险的重金属,很低的剂量就能造成严重后果。
当然了,人人都去吃小鱼肯定是不现实的。如果你舍不得鱼的营养又不想患上汞中毒,还有一种办法就是吃鱼肝油。最近一家独立研究机构调查分析了41种市面上流行的鱼肝油产品,没有发现任何一种含有汞元素。鱼肝油的制作工艺决定了其中的汞元素含量肯定是非常低的,不必担心。
我在三联上写的专栏《生命八卦》集结成册,由三联出版社出版了。目前还只有卓越有货,地址点这里。谢谢柴静为这本书写了序,我估计想看她的序的人比想看正文的人多,所以就不贴啦,想看的去买一本吧,嘿嘿。
后记
整理完目录,连我自己都吃了一惊,居然已经写了这么多了。
我是2005年9月正式来三联工作的。在此之前我只写过乐评,可三联已经有了专写音乐的王晓峰,我不知道自己适合写些什么。苗炜建议我开个科技专栏,利用我在生命科学领域的知识背景,向读者介绍科学新知。他给这个专栏起了个名字-生命八卦,并让我一定要写得通俗易懂。
“八卦”这两个字给了我很大的写作空间,我以为从此我就可以海阔天空,想到哪说到哪了。谁知才写了几期,主编朱伟就枪毙了一篇,说这篇文章有太多的议论,却没有足够的论据支持。他给我提出了一个新要求,必须写国际上最尖端的科学发展,但一定要少议论,多证据。
两位主编的话都很有道理。他俩给这个专栏的提出了两条标准:一,内容上要有科学根据;二,写法上要通俗易懂。后来王晓峰给我杜撰了一个口头禅:你有什么科学根据?我必须借此机会澄清一下:这句话不是我的发明,版权属于主编朱伟。
科学根据来自哪里呢?主要来自国外的科学杂志和主流媒体。通常情况下,我每天都会浏览一遍国际顶尖的几个科学杂志的网站,比如《科学》和《自然》,以及我信得过的几个科普网站,比如《新科学家》和《发现》,还有国外主流综合性媒体的科学板块,比如《纽约时报》、《时代周刊》、《泰晤士报》和《卫报》的科学版等,从中寻找与生命科学有关的最新报道。一旦发现感兴趣的话题,我便动用维基和谷歌等搜索引擎,寻找一切可能找到的相关素材,再结合自己以前的积累,把科学家们的新成果通过一个自成体系的小故事介绍给读者。
这样做是非常累人的。当我把自己熟悉的领域写完后,就只能开始涉足以前不太熟悉的领域,这就等于每周新学一门知识,虽然累,但自己也很有收获。
在写作过程中,除了两位主编定下的两条标准外,我还给自己提出了一个标准。古人早就说过:与其授人以鱼,不如授人以渔。我觉得一篇好的科学文章不但要传播科学知识,更应该传播科学的思维方式。我在写作的时候会有意识地在科学思维方式和研究思路上多下笔墨,为的就是向读者介绍科学家的思维过程,启发读者在日常生活中借鉴科学家的思路,依靠自己的力量解决生活中遇到的问题。
希望我的这些文字能对读者提高生活质量有所帮助。
我在很多场合读到过很多人总结的“2009年度图书”榜单,却从来没有看到过一本科普书的影子。今天我要“逆市”推荐一本去年9月份出版的小书,只有209页,原书名叫做《Your Inner Fish》,作者名叫Neil Shubin(舒宾),中文翻作《你是怎么来的》。当当价17.3元,卓越价17元。
松鼠会曾经推荐过这本书,扉页上印着姬十三写的推荐语:打嗝、疝气、痔疮。这些讨厌的毛病,不过因为人类曾经是鱼。古生物学家这么说。看完本书,你会觉得“挖化石”这个职业实在很酷。这么说呢,这就好比你在一本写给外国人看的《中国通史》上看到一条推荐语:想知道宫保鸡丁是怎么回事吗?请看此书!这类推荐语打的都是“好奇心”牌,效果也许不坏,但境界差之千里。
这本书其实就是一本通俗版《人类通史》,讲的人类的起源。舒宾是个热衷于研究化石的博物学家,他最有名的贡献是发现了从鱼到陆生动物之间的过渡动物化石Tiktaalik。这本书的第一章讲的就是化石的故事,包括如何去找化石,如何去鉴定化石的年代,如何研究化石,等等。在我看来,仅此一章就值回书价了。
接着,舒宾从Tiktaalik化石讲起,逐一分析了人的四肢、脊柱、牙齿、骨骼、耳朵、眼睛和耳朵等器官都是怎么进化来的,并从化石和基因这两个层面揭示出一个道理–地球上所有生物都来自同一个祖先。这个道理对我本人而言不是什么新鲜事,但舒宾提供的很多细节我以前并不知道,读起来还是蛮有收获的。而对于那些缺乏生物学知识的读者而言,这本书所讲述的故事将是震撼性的,舒宾颠覆了人类的很多传统偏见,打破了人类对于自身地位的盲目自信,为我们重新认识自身提供了一个全新的视角。相比之下,关于打嗝、疝气、痔疮等等小毛病的解释只是该书最后一章中的小花絮而已,完全可以省略。
这本书的译者名叫李晓洁,据说是在纽约住了很多年的一个理科生,是他/她最先向中信出版社推荐了这本书,并主动把它翻了出来,功德无量。但是我必须说,这本书翻译得不是太好,很多句子非常绕口,感觉他/她一味强调忠实原著,却没有足够强大的中文基础把原文的意思用通顺的中文表达出来。还有一个失误就是没有附上外国科学家的英文原名,如果读者想要追踪某个人的工作,非常困难。
如果附上原名的话,读者便会发现一个更重要的事实,那就是所有那些为探索人类起源做出突出贡献的科学家没有一个中国人!
这几年我不断地听到有人盛赞中华文化的博大精深,对不起,我一点都没有看到它到底精深在哪里。相反,我所看到的中华文化最大的特点就是扼守传统,固步自封,培养出来的国民要么严重缺乏好奇心,要么只关心眼前那点小事,无视人类前进的方向。在这种环境下,难怪姬十三会写出那样的推荐语了。先用小恩小惠把读者吸引来呗,否则怎么办?
但是,如果中文科普书如果总是围绕着打嗝、疝气和痔疮打转,中国读者的好奇心如果一直停留在生活知识小百科的水平,那么这个民族永远不会进步。
(Neil Shubin,桌子上放着的就是Tiktaalik化石和复原模型。)
让我们来看看舒宾的境界吧。他在写眼睛的那一章的结尾写下了这么一段话:当你再凝视一个生命的眼睛的时候,请忘记那是浪漫、活力和灵魂的窗口。眼睛的分子、基因和组织来自于微生物、水母、蠕虫和飞蝇,你看到的是一个全部的生命世界。
每日一歌:Kings of Leon -< Use somebody>(此歌获得了2009年格莱美最佳制作奖。我读到一篇乐评说,这首歌没有“新意”,不值得获奖。读到这里我就笑了,请问什么是“新意”?您从2009年的所有歌曲中找出一首有“新意”的来给我听听?)