中科院格致论道讲坛

自古以来，长生不老一直是人类孜孜以求的目标。科学家们通过实验已经证明，通过基因调控可以让“长生”在动物身上得以实现，可以说，我们离“长生”的距离已经越来越近。然而，长生不等于不老，假如我们在延长寿命的同时，却不能解决诸如老年痴呆这样的退行性疾病，延长寿命一定程度上等于延长了肌体衰老带来的痛苦，这样的长生是我们想要的么？我们离真正的长生不老有多远？

蔡时青

中国科学院神经科学研究所研究员

离子通道调控研究组组长

收听完整演讲，欢迎回顾—让我们优雅地老去（上）、（中）。

自古以来，长生不老一直是人类孜孜以求的目标。科学家们通过实验已经证明，通过基因调控可以让“长生”在动物身上得以实现，可以说，我们离“长生”的距离已经越来越近。然而，长生不等于不老，假如我们在延长寿命的同时，却不能解决诸如老年痴呆这样的退行性疾病，延长寿命一定程度上等于延长了肌体衰老带来的痛苦，这样的长生是我们想要的么？我们离真正的长生不老有多远？

蔡时青

中国科学院神经科学研究所研究员

离子通道调控研究组组长

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自古以来，长生不老一直是人类孜孜以求的目标。科学家们通过实验已经证明，通过基因调控可以让“长生”在动物身上得以实现，可以说，我们离“长生”的距离已经越来越近。然而，长生不等于不老，假如我们在延长寿命的同时，却不能解决诸如老年痴呆这样的退行性疾病，延长寿命一定程度上等于延长了肌体衰老带来的痛苦，这样的长生是我们想要的么？我们离真正的长生不老有多远？

蔡时青
中国科学院神经科学研究所研究员
离子通道调控研究组组长

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2008年奥运会期间，中国高铁正式投入运营，经过十年的发展，中国高铁已超过2.5万公里，3千多辆高速列车日日夜夜在路上来回跑，穿梭于全中国50万人口以上的大城市。为何十年间高铁变化如此之快？目前到底处于什么样的水平？未来将走向何方？中科院力学所研究员、高铁设计专家杨国伟将为大家分享他和高铁的故事。

杨国伟

中科院力学所研究员

973项目首席科学家

“高速列车自主创新联合行动计划”总体专家组成员

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祝各位听众新春快乐！

2008年奥运会期间，中国高铁正式投入运营，经过十年的发展，中国高铁已超过2.5万公里，3千多辆高速列车日日夜夜在路上来回跑，穿梭于全中国50万人口以上的大城市。为何十年间高铁变化如此之快？目前到底处于什么样的水平？未来将走向何方？中科院力学所研究员、高铁设计专家杨国伟将为大家分享他和高铁的故事。

杨国伟

中科院力学所研究员

973项目首席科学家

“高速列车自主创新联合行动计划”总体专家组成员

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预祝各位听众新年快乐！

遥远的南极是许多科学家研究的重点区域，成果甚多，难寻突破。孙立广教授另辟蹊径，率领弟子下南极，上北极，赴南海。

孙立广 

中科大地球空间科学学院教授 

生态学家

音频中的风铃音效为提问处 

    1.问：去南极这两次的体验有什么不一样，对大众来说可能都觉得会比较冷，南极和北极到底会有什么不一样的体验呢？

    孙立广：这个体验差别太大了。在北极我是到了北纬80度，斯瓦尔巴德群岛。在南极我还没有到南极圈，就是在长城站是在南极半岛上面，还没进入南极圈。但是南极圈里面就在长城站气侯极端恶劣，一年大概有1/3以上的天数是在风雪当中，而北极接近80度那个天气里面，相对来讲我们夏天去的风和日丽，零度左右的气温。所以并不像想象的那么的严寒，但是在南极是艰苦的、严酷的。这是一个很大的差别。

    2.问：所以说科学家现在更多的可能都是去南极科考，因为南极它更恶劣，所以它的科考价值更高吗，比起北极来说。可以这么理解吗？

    孙立广：整个南极对于大陆来讲、对中国来讲，它的国家意义可能非常重大，眼下还不清楚，将来会非常重要，所以现在我们国家特别的开始重视去南北极科学考察一个很重要的原因。从80年代开始，我们就去了在南极建立长城站，现在在南极已经建立四个站，马上要开始建第五个站，在罗斯湾的难言岛上面要建第五个站，为什么建这么多站呢？我们不仅仅是占地方，我们还要了解、探索自然领域的奥秘，考虑到我们的未来气侯变化是什么，你就必须要了解气侯变化的历史，所以从历史来考证未来，所以它的这个方面的意义是很重大的。

    3.问：您刚刚也提到说我们是南极考察和北极考察的迟到者，我们现在在这方面追赶国际步伐的过程中，中国的国际地位怎么样？

    孙立广：这个问题问的很好。我们说如果开始我们一穷二白什么都不知道，完全在一片未知的条件下去开展工作的话，前面的15年，我是第15次去的，在那之前主要是为了建站做准备，在开始从建站为主到转入科考为主，所以仅仅的也只是这个将近不到二十年的时间里面，中国的科学研究在南极的科学研究成果已经逐步的发展起来。实际开始从第二个梯队里面往前走了，走到第一个梯队里面来了，所以这个是一个非常可喜的局面。

    4.问：最后一个问题想问问您，是去南极北极跟衣食住行生活有关的。去之前要做哪些准备？要带哪些特殊的装备？怎么吃怎么住？

    孙立广：其实现在要去的话，衣食住行问题都不用考虑了。不像我之前去的时候，我几乎把所有该带的东西全部带过去了，甚至连铁丝我都带过去了，榔头我都带过去了。但是现在什么都不用准备了，那边的条件非常齐全。吃饭的问题也非常简单，长城站里面有餐厅，食品库里面储备的可好了。其实到冬天到极夜的时候，冰箱都不需要了，已经很冷了。所以储存食品储存了很多，有得吃，有得喝，日子过得很好，这是一个方面。  

　　另外一个方面是什么？他们经常要吃一年以上的甚至于两年的食品，没有青菜吃。如果到冬天的时候偶尔可以吃一点那个脱水的菜。还有就是你要到野外去，像我那个时候去考察，每天中午我都要带着饭上山，带什么饭呢？两个馒头，五六个五香鸡蛋，水喝完了就喝雪水，把那个雪塞到嘴里去。但是不要觉得苦，那个雪进入你的喉咙里以后很热，就像一条线一样下去，就像喝高度酒一样，冰凉地下去，也很有意思。所以在那个地方也有苦有乐，我去的地方是长城站，不能说非常辛苦，只是我们野外考察的时候辛苦。但如果你到昆仑站去的话那就不得了，昆仑站那个地方是南极洲的最高峰，就相当于青藏高原的高峰一样，所以那个地方吃饭喝水都非常困难。人家讲挥汗如雨，在那里挥汗就是冰，喷出来的气接着就要马上变成冰，那种生活太艰难了，很不容易。

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每周三、周五下午五点，与您畅聊科学之美。

被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜FAST，于2016年9月落成启用，历时22年，它是由中科院国家天文台主导建设的、具有国家自主知识产权的世界最大单口径射电望远镜。如今，它已经聆听到了来自遥远的脉冲星婴儿心跳般的声音，“FAST具有超高的灵敏度和大覆盖天区，它是宇宙最精确的灯塔，然而它的造价只相当于一公里的高铁”，中国科学院国家天文台研究员、FAST调试组组长姜鹏如是说。

姜鹏

中国科学院国家天文台研究员

FAST调试组组长

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被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜FAST，于2016年9月落成启用，历时22年，它是由中科院国家天文台主导建设的、具有国家自主知识产权的世界最大单口径射电望远镜。如今，它已经聆听到了来自遥远的脉冲星婴儿心跳般的声音，“FAST具有超高的灵敏度和大覆盖天区，它是宇宙最精确的灯塔，然而它的造价只相当于一公里的高铁”，中国科学院国家天文台研究员、FAST调试组组长姜鹏如是说。

姜鹏

中国科学院国家天文台研究员

FAST调试组组长

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被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜FAST，于2016年9月落成启用，历时22年，它是由中科院国家天文台主导建设的、具有国家自主知识产权的世界最大单口径射电望远镜。如今，它已经聆听到了来自遥远的脉冲星婴儿心跳般的声音，“FAST具有超高的灵敏度和大覆盖天区，它是宇宙最精确的灯塔，然而它的造价只相当于一公里的高铁”，中国科学院国家天文台研究员、FAST调试组组长姜鹏如是说。

姜鹏

中国科学院国家天文台研究员

FAST调试组组长

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出品：中国科普博览 SELF格致论道讲坛   

导语：遥远的南极是许多科学家研究的重点区域，科研成果甚多，难寻突破。孙立广教授另辟蹊径，独创“企鹅考古法”——研究企鹅粪和企鹅毛里存留的人类活动痕迹，开拓了“全新世南极无冰区生态地质学”这一新的研究领域。在“探索者”年度创新大会上，孙立广给我们讲述南极探险的历程。

---嘉宾介绍---

孙立广

中科大地球空间科学学院教授 

生态学家

以下为孙立广演讲实录：

1998年以前，我曾经多次做梦，梦到自己像鸟儿一样，在天空中自由地飞翔，但我从来没有梦到过去南极。有一天，我突然接到一个电话：“孙老师，你愿意去南极吗？”这个时候我的感觉是什么？喜出望外！天上掉下一块馅饼！

我想问问在座的各位，如果天上给你们掉这样一块馅饼，邀请你们今年冬天去南极昆仑站，有不愿意去的吗？ 愿意去的，是因为你们不知天高地厚，你们敢上九天揽月，敢下五洋捉鳖，别说南极了，深海太空你们都敢去。

但是，我的一位研究生，我要派他到南极去的时候，他很严肃地告诉我：“孙老师，你要知道，我父母亲只有我这么一个儿子！”他是胆小吗？不是，是他知道不少关于南极的探险故事。

去南极是有风险的，你现在看到的雪龙号，那么的安详、稳重、壮观，进去也感到很舒服，但是我告诉大家，它到了太平洋就是一叶扁舟，过了赤道、进入环南极、进入西风带的时候，你五脏六腑都可能吐出来，晕到天翻地覆，眼看着冰山过来了，死神就在不远处。

等到这个时候，有人就发誓——我再也不来了！我有一个校友就是这样，他去南极吐得不得了，回来以后就向我发誓他再也不去了，他总共向我发过两次誓，但是他去过三次南极。

这还没完，到南极大陆周边海冰过来的时候，就要卸货了，这时候就要坐上雪地车。当雪地车在冰面上走的时候，那感觉真的是如履薄冰、如临深渊。雪龙船员下船的时候，他们就处在这两种状态之中。

我给大家讲一个真实的小故事，有一位雪地车的船员，装了货物开始走的时候，几米厚的冰裂开了，车体往下降，他自己从天窗上爬出来，扑到冰面上逃生了，接着那个雪地车就掉下去了！深度多少？一两千米！你说惊险不惊险？

到了冰面上，裂缝就像一个个陷阱，表面上都是雪盖着的，一不小心人和车就掉下去了。为什么我们没有掉下去？我们有很好的保护，车和车之间有铁链拉着，人和人之间有绳子拉着，你掉下去了再拉上来。

到了南极，如果你碰到乳白色的天空，那就更可怕了。你们可能看到过沙尘暴，但是可能没有看到过冰尘暴。在南极如果碰到冰尘暴，你可能就完了。因为它一吹起来不是几个小时，而是几天！

冰尘暴是怎么回事？强烈的下降风把冰吹成粉末状飞向天空。有个韩国炊事员在管食品的过程中就被吹下去了。为什么我要说得那么惊险那么恐怖，因为事实就是这样。

但是，我们的科考队员还要去，每年去几百个人，为什么要去？他们为什么两次发誓三次去南极？有的人去了十几次，为什么？第一这是国家的需求，第二每个人去南极的想法都是不一样的。我不能代表他们，我只能讲讲我自己。

我去南极，第一我对南极充满了好奇心。毛主席有一句诗：已是悬崖百丈冰，我想去南极看看这样的百丈冰。第二，我有强烈的求知欲望，南极大陆是给拓荒者、探索者去的，那里有很多的奥秘。前人给了我们那么多知识，不能老是享受别人的知识，我们还应该有自己的知识，自己去创造知识，让后人去享受，这才是科学工作者的本分。

这就是我的想法，但是谈何容易？你看看照片里的脚印，是我们的科考队员留下来的，整齐的一行脚印，后人跟着前人的脚印在走，为什么？避免危险，每一步都可能是有危险的。

这给了我一个启示，沿着前人的脚印走，永远走不出自己的脚印，所以你必须要另开新路。我去南极，地质、环境、空间，什么都有人做了，我只能做别人没有做过的工作，谈何容易！

别人没做的工作，只有三种情况：一、没意义；二、硬骨头；三、没想到。我们要做的是别人没想到的。于是我坐在阳台上想了七个晚上，终于想到一招——第一，在边界上去做，在人家的边界上去做；第二，我要寻找到别人以前没有做过的东西，企鹅粪。

企鹅是一个边界动物，它是鸟类，但是又在陆地上生活繁衍，在海洋里取食，实际上是把海洋里的食物消化了，以粪便的形式出现在陆地上。这样就完成了一个海洋——大气——陆地的大尺度的循环，这样的循环保存了海洋的信息、生物的信息，同时也保存了湖泊的信息。

研究企鹅粪，可以了解历史的变化。粪便流入一个湖泊、一个积水区的时候，可以看到，最底部的是最老的，最上面的是最新的，如果这个沉积物有一千年的话就有一千年的历史，有三千年的话就有三千年的历史。

粪里面有很多信息，有元素、有同位素，还有企鹅的毛、企鹅的骨，植物的残积等等，它就是历史的文字。我们再用碳十四（C14）、铅、锶这些传统经典的定年方法，来测这些粪便的年龄，这些年龄就是历史的页码。

所以，我可以通过企鹅粪来了解历史的变化，我还可以了解海豹的历史变化，甚至可以研究出来南极海洋里磷虾的数量变化。这是一个非常需要思想、非常有技术的工作。

因为企鹅吃的是磷虾，海豹也吃磷虾，鲸鱼也吃磷虾。磷虾很可怜，处于食物链底端，但是它很伟大，如果磷虾的数量减少了，其他生物的也要减少，所以它在食物链里起一个非常重要的作用。

所以我选择了企鹅、磷虾、海豹，这三个作为我的研究的支撑，把南大洋的食物链给搞清楚，这是非常有意思的事情。研究企鹅粪，可以得到两个东西：一个可以了解企鹅的生态历史；一个在企鹅粪和企鹅毛里面，可能保存着几千年，甚至上万年前人类的活动信息。

说实在的，这是一个大胆的想法，这两个想法以前没有人想过的，我自己也不知道它能不能验证我的想法。但我相信，人类完全有可能把自己的活动痕迹留在这里。我们经常讲，头上三尺有神明，其实地下三尺一定也有人类活动的信息，我们做的好事歹事都会在那里留下记录。后来，我的想法确实被证实了。

人类有冶金文明，冶炼黄金就需要汞，汞是挥发的，它通过大气和海洋这两个流体，把汞元素从大陆移动到海洋上去，移动到南极洲上去。而且通过食物链，把它富集起来，保存在企鹅粪和企鹅毛骨里面去。这样，我们就可以追寻人类明文的历史、追寻那些丢失的文明。

后来这个想法，在一段67.6厘米厚的湖泊沉积里实现了。这个企鹅粪里，我们测了27种元素，其中锶、氟、硫、磷、硒、钡、钙、铜、锌这9中元素是高度统一的，非常吻合，波形是完全一致的。这里面磷的含量特别高，达到5%到15%，其中氟的含量也很高，高出背景值30倍到100倍。这是什么意思呢？

企鹅吃的是磷虾，磷虾里面氟的含量非常高。这样一来，磷和氟这两个元素就证明了，这27种元素里面的这9种元素是企鹅粪的标形元素，用它们来指示企鹅粪的多少。多了，就说明那时候企鹅多，少了就说明企鹅少了。如果今天在浦东这个地方发现了老虎粪，那我们就可以肯定老虎到了浦东了，是一个道理。

我们以此来研究三千年来企鹅数量的变化。在距今1800年到2300年的时候，气候锐减，企鹅数量也锐减，就是说它和气候变化之间存在着密切的关系。

这是第一次用企鹅粪的方法考证了企鹅的历史变化。因为企鹅和人不一样，它没有给我们留下秦砖汉瓦、也没有留下金字塔、也没有留下文字记录，只有通过这个不成器的、腐朽的粪便了解历史之间的变化。

后来我们发现了8500年前企鹅的变化、1300年海豹的变化、8500年磷虾数量的变化——磷虾是没有粪便的，但是我们通过企鹅和海豹的尸骨考证了磷虾历史上的数量变化。

这些东西非常有意思，这个文章在Nature上发表的时候，Nature给我们一个评论：这是一种研究湖泊集水区的一种新颖的生物的进化学方法，相信在不久的将来它可能形成一个活跃的研究领域。

果然从这里开始，我们推出了一个生态地质学的研究方向，也就是我们用地质学、地球化学、有机地球化学等各种方法研究生态的历史，研究过去没法研究的，过去一万年以来的生物的历史。

我们已经发现气候变化、温度变化影响企鹅的数量，后来又发现区域气候变化同样影响了企鹅的数量变化。这个文章我们很快也要发表，就是低气压降低，导致底流的上升，导致营养液的增加，导致磷虾数量增加，导致企鹅数量增加。所以冷的时候企鹅也会增加，这也是我们的一个新的发现。

追寻失落的文明。海豹毛里面的汞，果然和我们想象的完全一样——汞可以在海豹毛里聚集起来，人类活动在海豹毛里留下了痕迹。距今250年的时候，海豹毛里的汞含量数量大增，比现在还高，但过了几十年以后，它又降低，降到比过去还要低，这似乎是不可能的，最后证明了什么问题呢？

在250多年以前，南美大陆新发现了很多金矿。炼金就必须要有汞，当时冶炼出24万吨的汞，汞挥发出来以后，影响到南极大气，影响到生物，最后影响到海豹毛，所以那段时间海豹毛里汞含量就高了。后来南北独立战争打响了，金矿关闭，汞消失了，海豹毛里汞含量就降低了，所以人类所谓的文明的活动，实际上对生态产生了很大的影响。

实际上，我们每个人都在地球上留下了痕迹。这个痕迹就是我们排放的气体，它已经在南极存在了，也许是十亿分之一，也许百亿分之一，但是存在那儿了。

大家还记得不记得，2008年整个南方都被大冰雪覆盖，气候变暖过程中可以产生突然变冷的这种状态，这是非常可怕的，在历史上发生过多次。

距今一万八千年的时候，末次冰期开始结束，慢慢变暖，变到一万一千年左右的时候，又开始一个冰冻的过程，叫新仙女木事件。暖了以后又突然变冷，冷了以后又慢慢变暖，变暖了以后又是一个突然的变冷。

在北极我们也开展了研究工作，在那里我们发现了距今11200年的鸟飞过来了，那时候冰退去了，到9400年的时候，一次暖期里面的冷冻事情发生了，当时海洋里的钝贝一下子就绝灭了。为什么产生这样的现象？为什么暖期会产生这样的情况？

看这个图，上面红的是热的洋流，底下是冷的洋流。洋流相当于大海里的河，它在运动着，当暖洋在大西洋上空过去到顶的时候，温度特别高，北冰洋的冰融化了，水变成淡水，盐度变低了，洋流北边那个头就下不去了，下不去就往后退，热流的温度就上不去，上不去怎么办，就突然变冷了。

美国有一个电影《后天》，就讲述了全球变暖过程中的变冷事件。所以我们都在关心全球变暖，没有想到在变暖的时候也需要少量的人去研究变暖里面的冷事件的发生。

250年前，库克船长到了南极留了脚印，100年前两个英国人在南极点留下了脚印。昨天，新华社发布新闻，中国雪龙船第一次穿越了北冰洋，穿过中间通道经过了北极点，它把东亚经济带和欧洲经济带连起来了，这是一个史无前例的、里程碑式的重大的事件。北极留下了中国人的脚印，我感到非常自豪。

另外，我们在黄海、南海都留下了脚印。我跟年轻人要说一句，那些伟大的人，那些伟大的天才，“上帝”总是给他们准备了非常好的礼物，但是前人总是要给后人留下一些东西，让后人去研究。世界上所有的事情都有值得去研究，所以大家要跟着前人的路去创新，这是非常重要的。

最后，一首词，送给我的战友，照片里这个人是我的学生，不是我本人。

冰海同舟兄弟，

雪山一行足迹，

展臂揽青云，

回眸汗洒南极，

南极，南极，

走遍天涯无极。

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