中科院格致论道讲坛

出品：中国科普博览 SELF格致论道讲坛   

导语：2016年，举世瞩目的世界最大单口径射电望远镜“FAST”在贵州平塘大窝凼(dang)洼地完工，这意味着中国未来在天文观测上承载了新的使命。然而，FAST背后的艰辛却鲜为人知。

古有十年磨一剑,今有二十年铸“天镜”,南仁东、聂跃平这些名字已然与FAST紧密联系在一起，他们成就了FAST,FAST也成就了他们。在过去的十多年里，聂跃平带领团队寻寻觅觅，终于给FAST找到了一个“安稳”的家，这是怎样一段令人心折的故事？

---嘉宾介绍---

聂跃平

 FAST系统总工程师

中国科学院遥感与数字地球研究所非再生资源遥感应用研究室主任，

中科院、教育部、国家文物局遥感考古联合实验室副主任

以下内容为聂跃平演讲实录：

大家好，很高兴能跟大家一起聊聊FAST。

大家看这个大锅，直径500米，接收面积有32个足球场那么大，它的探测能力是137亿光年以远，大家算一下就知道这有多遥远。我是怎么和这个大家伙结缘的呢？这得从我的生长、学习、工作环境说起。

这是我生长的地方，贵州独山县，一个喀斯特地貌发育的美丽地方。在（上个世纪）五六十年代，河里有野生的大鱼，天上飞有各种飞鸟，山里都有豺狼虎豹，这一点也不夸张。

我生在上个世纪的1958年，小时候很调皮，经常背着家人跑出去玩。看到河流和山川，特别是山洞，就总在想，这些地下暗河是怎么形成的？有些河，流着流着就下去了，可一会儿又从那边冒出来，这让我感觉很奇怪。

带着这些疑惑，我读完了高中。那时候高中毕业要下乡当知青，很艰苦。我16岁下乡当知青的时候，干的活跟大人是一样的。我估计现在的16岁孩子，大多还离不开父母。1977年我考上大学，带着这些疑惑挑了一个水文地质、工程地质的专业。到了大学才知道，贵州是一个喀斯特面积占了70%的省份，所以它的风景很美丽，但是土地很贫瘠。

因为喀斯特的岩性是碳酸盐，它可以被水溶解，贵州水又多，所以地表水下来以后就往地下走了，地表没有水，地下水很丰富，但是你取不到。

大学毕业以后，我被分到贵州地矿局工作。可能与喀斯特有缘，我分过去的时候，当时正好单位接受了国家项目黔南岩溶研究，研究它到底怎么发育的，怎么来治理它。出于这个目的，当时项目划了一块七万平方公里——一个贵州岩溶发育最好的地方进行研究。

出品：中国科普博览 SELF格致论道讲坛   

导语：神奇又美丽的化学反应，是元素们合奏出来的一首赞美诗。化学不仅是一门科学，更是一场无与伦比的视觉盛宴。在SELF讲坛上，化学家、搞笑诺贝尔奖获得者、风靡全球的《视觉之旅：神奇的化学元素》、《疯狂科学》畅销书作者西奥多·格雷将为我们呈现万物皆化学的奇幻与美妙。

---嘉宾介绍---

西奥多·格雷（Theodore Gray）

“搞笑诺贝尔奖”获得者

《视觉之旅：神奇的化学元素》作者

Popular Science 专栏作者

以下为西奥多·格雷（Theodore Gray）的演讲实录：

Hello! So today I’m going to talk about my favorite subject chemistry, and how everything in the world is made of elements, which are assembled into molecules, and then set in motion by chemical reactions.

大家好! 今天我想跟大家谈谈我最喜欢的科目——化学，以及组成分子的元素如何通过化学反应构成世界万物。

Elements are the pure substances, from which everything else is built. You can’t divide an element into anything simpler, and when you put them together, you get everything. Every element is unique. Every element has its own story .But first a little bit of my story.

元素是最纯粹的物质形态，世间万物都由它构成。我们无法将一个元素分成更简单的东西，而当我们将它们组合到一起时，我们就有了一切。每一种元素都是独特的，都有它自己的故事，不过首先我想讲讲我自己的故事。

I first became interested in elements about 15 years ago for a completely silly reason.

We needed a table for my office. In English you can make a joke about the periodic table, because in English the word “table” means both the thing that you sat at maybe you have dinner, and it also means when you write a bunch of numbers together on paper. So you see “periodic table”, that is funny in English, not in Chinese, but, you know.

我最开始对化学元素感兴趣是在大概15年前，出于一个有点傻的原因，我们办公室需要一张桌子。在英语中有个关于化学元素周期表的玩笑。因为在英语中，“table”一词，既可以指吃饭的桌子，也可以指纸上的一堆数字。所以“周期表”用英语表达就很有意思，不过在中文里就没这个意思了。

So it was a joke, I made a “periodic table” table. And then I thought, well, you know, I have a periodic table table, I should put elements on it. So I started collecting elements and I just kept going.

就是这样一个玩笑，我做了一张有化学元素周期表的桌子。于是我就在想，既然我有了一张有化学元素周期表的桌子，那我应该放点元素进去，于是我开始收集元素。

And it became unreasonable. I had too many elements, I didn’t know what to do with them all. So I thought I’d better take a picture of everyone, and I should write a little bit about a little story about where these elements come from, because otherwise I’ll forget what they are.

接着问题来了，因为有太多元素了，我不知道该如何处理这么多的元素。于是我又想，最好能给每个元素都拍张照，再写下一些关于它们从哪来的小故事,这样我就不会忘记哪个元素是哪个了。

So I wrote all these descriptions to the pictures and I made a website, where I put up all the pictures and all the stories. And then just a month or two later I got a phone call from the editor ofPopular Science，Magazine which is the largest circulation science magazine in the US.

于是我就给这些照片写了描述性的文字，然后建了个网站，把所有的照片和故事都放上去。几个月后我接到了《大众科学》杂志编辑的电话，这本杂志是美国发行量最大的科普杂志。

And they said, “Do you want to write a column every month about elements?” I thought, “I don’t know. I’ve never done that before.” I have no idea, but you know, whatever.”

他们问我：“你想开个关于化学元素的专栏吗？”我想我从没干过这种事啊，我也不知道能否干好，但是管他呢！

So I spent the next ten years every month writing something about some element or something to do with chemistry. Basically because we needed a table in my office, that was the only reason. So that became two books,Mad Science, Mad ScienceⅡ, Both which are available in Chinese, which is very nice.

于是我在往后的十年里，每个月都会写些元素或者与化学有关的其他东西，这一切仅仅是因为我的办公室里需要一张桌子。长此以往，我的专栏就出了书：《疯狂科学》和《疯狂科学Ⅱ》，这两本书也被译成了中文，挺好的。

Then I made a better website, periodictable.com, and it looks nicer and better URL. Eventually I wrote a book about elements, because I figure out that I have enough stuff now, I’ve written enough about different elements and I could make a book. That was 8 years ago? So that book has now been translated into 25 languages, which I just can’t believe that! It’s amazing!

自那以后，我建立了一个更加完善的科学网站，最后出了一本有关元素的书。因为我发现已经有足够多的素材来把它们出成书，那大概是八年前。现在这本书已经有25种语言的译本，我都不敢相信这是真的，太神奇了！

Including Chinese, something like 6 years ago. When you write a book, you are forced to learn a lot about many things. So I learnt a lot about elements in the process of writing this book. And I also learnt a lot about myself.

中文版大概是六年前出的。其实，当你写一本书的时候，你首先要学习很多东西。在我写这本书的过程中，我也学到了很多，学到了很多关于我自身的东西。

For example, iron. You know, there’s not that much to learn about iron. Iron rusts. Everybody knows that. You don’t have to study it. But what took me a long time to realize is why iron makes me so sad all the time. I don’t like iron. The reason is because of rust.

举个例子，铁元素。众所周知，这个元素没什么可讲的，每个人都知道铁会生锈，也不用深入去研究什么。但是我花了很长一段时间，去发掘这个元素让我这么哀伤的原因——我不喜欢铁，因为它会生锈。

Rust is death, and dying, and decaying, and the end of things. Every car, every bridge, every iron fence … everything made of iron is dying slowly, is rusting away. And this is very sad.

生锈就是死亡，是衰竭，是腐烂，是一切事物的终结。一切由铁制成的东西，诸如汽车、桥梁、铁栅栏等等，都无法逃脱这个缓慢锈烂的过程，这让人感觉很悲伤。

Actually there is a very nice song by a popular folk singer in America named Arlo Guthrie that has beautiful line about iron in it, about iron rusting. So I’m gonna play you a little bit of that song. So there is “the graveyards of rusted automobiles” exactly like in the song, Very sad.

有位名为Arlo Guthrie的美国流行歌手唱过这样一首歌，歌词里有关于铁生锈的描写，华丽而哀伤。事实上歌里唱的那个地方确实就像歌词写的，有着“堆着生锈汽车的废旧垃圾场”，这让人觉得很哀伤。

I love that song because it is a song about the train, and the name of the train is City of New Orleans. That train goes right about mile away from my house. That train goes right about mile away from my house. You really can get on that train and it will take you a thousand miles south to New Orleans, and the whole time you will see rust everywhere.

我喜欢这首歌，还因为它是一首关于火车的歌。那列火车通往新奥尔良市，它就从我家几英里以外经过，离我们家房子只有两公里。你甚至真的可以跳上那列火车，然后任它带着你南下千里，去往新奥尔良。旅途所见，皆是锈烂的情景。

So a rusty hammer, this to me is a sad thing. A titanium hammer, on the other hand, that is a wonderful thing. Titanium is a beautiful element, it’s strong, it never rusts. It will last forever. And it will be beautiful forever. These are crystals of 99.999% pure titanium, grown from the gas. I mean, just look at it! There’s no more beautiful element!

一个生锈的铁锤，于我而言不是什么好事。然而一把钛锤，那就另当别论了。钛是一种美丽的元素，它很稳定，从不生锈，可以一直保持最初的状态，也就是说它会一直这么美丽。看这些纯度高达百分之99.999纯钛结晶，它们从气体里炼出来。看！没什么能比它更美的了！

In fact people often ask me, what is my favorite element? I don’t really like this question, but everyone wants to know. Sometimes I just say, “well, titanium, because it doesn’t rust. And it’s beautiful, it’s shiny and it’s strong.”

事实上，人们经常问我：什么是你最喜欢的元素？其实我并不喜欢这个问题，但是既然大家都想知道。我有时就会说，“嗯，钛吧”。因为它从来不生锈，而且好看，闪闪发光，又这么稳定。

But really, the fact is that every element has some reasons why it’s nice and good and beautiful. So for example, sodium. Sodium also is shiny, right here, but that’s not why sodium is interesting. What’s really cool about sodium is that you can throw it in the lake.

但真正的事实是，每一种元素都有它之所以如此美丽的原因。比如说，钠元素，钠也是闪闪发光的，看这儿，但是它最有意思的地方不在这儿。当你把它扔进湖里，那才是它最酷的时候。

This is some video from a sodium party that I had a few years ago, where basically I invited a bunch of people, sometimes there is sound. And basically when you throw sodium in the lake and it explodes, and that’s great.

这是我几年前举办过的一个“钠派对”，我邀请了一帮朋友，派对上会发出一些声音。特别是当我们把钠扔进湖里，它爆炸的情景，太壮观了。

One thing is nice about it is that it is a way of sort of bringing people together and showing them the power of chemistry. What you can do if you know a little bit about the chemistry. And that’s fine. So I like sodium because it is a way of bringing people together and which brings us to the next part of my talk, which is bringing elements together to the next part of my talk, which is bringing elements together.

有时候，一件事物之所以美好，是因为它是一种将人们聚集起来，并向人们展示化学魅力的存在。尤其是当你在其中贡献力量的时候，非常美妙。我之所以喜欢钠，也是因为它是一种将人们聚集起来的方式。当然它也将我们带入了我演讲的第二个部分，那就是元素的集合。

Let’s say we start with four elements. We have Hydrogen, which is an explosive gas, burns very fast. We have Carbon, which is diamonds or graphite. We have Oxygen, which is another gas that we need to breathe, we die without oxygen. And we have Chlorine, which is a gas that will kill you painfully and quickly, very dangerous stuff.

我们从四个元素说起，有氢元素，这是一种易爆气体，可以快速燃烧；有碳元素，也就是钻石和石墨；也有氧元素，这是另一种我们呼吸所必须的气体，没有氧气我们就会死。还有氯元素，这是一种会快速痛苦致死的气体，非常危险。

What do you think we get if we combine all four of these elements together? Well, you get a molecule. That is what’s called when you make chemical bounds between elements. There’re millions of different molecules that you could get by combining those four elements. Some of those are poisonous molecules and some are very boring and good for anything. Some of them are harmless. Some of them taste good.

大家想想，如果我们把这四种元素结合起来会有什么效果？那我们会得到某种化学分子。这就是元素之间所谓的化学键。这四种元素的组合可以让我们得到成千上万种化学分子。有些是有毒的，有些很无趣，有些很友好，有些是无害的，有些尝起来很美味。

This happens one of them taste good. It’s sucralose. Sucralose is an artificial sweetener, a synthetic chemical. That tastes sweet to us. It’s used in many baked goods, in chocolates as an artificial sweetener. It’s interesting because it is completely synthetic and doesn’t exist in nature, yet it tastes very good to us.

下面我们就来说说尝起来很不错的那一部分。这是三氯蔗糖。它是一种人造化学甜味剂。尝起来是甜的，所以它常被用于烘焙食物中、或是巧克力以及其他甜品里。这种东西很有趣，因为它完全是人造的，但是吃起来很美味。

Here’s another example that chemical tastes good to us. This is sugar. Ordinary table sugar that comes from sugarcane, sugar beets. It’s a natural chemical, and it’s sweet. But actually it is not very sweet by standards. This is about 45 kilograms of sugar. And it’s 170000 calories, 14000％ofyour recommended daily energy in take.

另一种尝起来不错的化学制品就是糖。普通的蔗糖来源于甘蔗、甜菜，这是一种天然的化学物质，并且是甜的。这是45千克的白糖，它含17万卡路里，是我们日常所需能量的14000倍。

But you see the little thing on the very top. The tiny little dish up there in the yellow zone. So this is four and a half grams of neotame, which is another synthetic chemical. It is the most intensely sweet, commercially available artificial sweetener. That four and a half grams is as much sweetness as the entire 45 kilograms of sugar. How intense is that！

但我们再来看顶上黄色方框里有个小碟子，碟子里放的是4.5克纽甜，它是另一种人造化学物质。它的甜度极高，是一种可作商用的人造甜味剂。那4.5克就跟整整45千克的白糖一样甜。知道它的甜度有多高了吧！

Here’s a comparison that I really love. Suppose the neotame were as poisonous as the most poisonous-known synthetic chemical, which is VX nerve gas, a chemical specifically designed to be as poisonous as we could possibly make it. If you were to use that, you know, incredibly poisonous version of neotame, and sweeten a cup of coffee with it to a reasonable level of sweetness, and drink it, you will probably be fine.

我个人有一个非常喜欢的对照说法，假设钮甜是一种毒性最高的化学物质，比如VX神经毒气，是人类能力范围内可以造出的毒性最大的化学物质，如果你把这种毒性剧烈的物质，加在一杯咖啡里，让咖啡达到一个比较合理的甜度，然后喝掉，那你可能没什么事。

It’s well below the lethal dose, because even it’s as poisonous as the most poisonous-known synthetic chemical, poisonous-known synthetic chemical, you still don’t need enough of it to be sweet enough that it will actually be likely to kill you.

这种甜度，也就是我们假设的毒性，还远达不到致昏的程度，因为就算它的毒性堪比剧毒化学物质，我们摄入的量并不足以致死。

I think that’s amazing and one reason I don’t worry about artificial sweeteners because they are so little used when you put them in your food, that it actually will be difficult to design one that will be harmful. So that’s the example to molecule.

我觉得这种对比的说法特别神奇，这也是我并不担心人造甜味剂用量的原因之一，因为我们在食物中能用到的量微乎其微，事实上要想让它达到一个对人体有害的程度还是比较困难的。以上就是关于化学分子的例子。

I find molecules very interesting, and I think something is interesting, apparently I will write a book about it. So I’ve written a book about molecules, which is also available in Chinese. I’m going to talk about a couple of molecules, here’s one of my favorites, because how useful it is in my other projects. And because it helps understand how molecules work in the world.

我觉得分子是一种非常有趣的东西，一旦发现什么有意思的，我就会把它写一本书。于是我写了一本关于分子的书，也出了中译本。接下来我想讲几个我特别喜欢的化学分子，因为在我其他的研究中它们也十分有用。而且它也能帮助我们理解分子是如何作用的。

This is cotton. If you pull a fiber off a piece of cotton off a cotton plant, it’s about 2 or 3 centimeters’ long. It’s very short. This is five kilometers of cotton thread on a commercial spool. All the fibers in there are still only 2 or 3 centimeters long. This is five kilometers of cotton thread on a commercial spool. All the fibers in there are still only 2 or 3 centimeters long. They are not glued or knotted or tied or anything like that, they are just twisted around each other.

这是棉花。如果你从一株棉花上拉出其中一丝纤维，大概两到三厘米长，它很短。这是一卷五千米的商用棉线，棉线的纤维也只有两三厘米长，这些纤维并不是粘在一起或是绑在一起的，而是紧紧缠绕，拧在一起。

And if you untwist cotton fibers, you can actually take it apart, without breaking any of the fibers. You just untwist them and they come apart. This turns out actually to be quite a good way of thinking about the way certain polymers a certain kind of plastics work. Plastics are made out of long thin molecules. Just like cotton fibers that are made out of long thin fibers. You can actually sort of understand how plastic behaves by thinking about the way that thread behaves.

如果你把棉花抽丝剥茧，在不破坏任何一丝纤维的情况下将其分开，像这样轻易地把它们分开，你可以看到聚合物是怎么组合的。聚合物是一种塑料，塑料是由细长的分子组成的，就像棉花由细长的棉纤维组成一样。我们可以通过思考棉线的组合方式，来研究塑料的组合方式。

So this is an ordinary grocery bag, like you get from the store. You can pull it apart pretty easily. It just separates. And when you do this, you’re probably not breaking very many of the molecules. Just like when you untwist the cotton thread, you are not breaking the fibers. You’re just separating them from each other. But if you instead pull it and sort of stretch it until it gets longer, it kind of becomes like a fiber almost, you will feel, you should try this at home sometime, you will feel a certain point, that’s the point of which molecules all become elongated and line up with each other.

这是一个很普通的塑料袋，商店里就有。你可以轻易地把它撕烂，像这样变成碎片。当你撕扯它的时候，其实没有破坏其中任何一个分子。就像你把棉线扯开，没有破坏其中的任何纤维一样，你只是将它们分开了而已，因为它们结合得太紧密了。但如果你去拉扯塑料袋，把它拉到一个特定的长度，比如拉到一个纤维那么长，你会感到有一个特定的点。在这个特定点上，塑料袋拉不动了，它变得很结实。再使劲拉，你的手就会被割伤，因为在那个点上很难将它拉长，而这个特定点，就是分子伸展拉伸构成特定排列组合的点。

And they are sort of twisted around each other and they can’t slide any more. When you reach that point, you actually feel a bounce. It’s sort of a little bounciness to it. That’s the carbon-carbon backbone of those long molecules pushing back at. Those bounds are very very strong. They are much stronger than the bounds, the forces, that are holding together the polymer molecules. So it is a very nice way of seeing a sort of molecular level of thing that you can actually feel.

这个点使分子们缠绕在一起，保证它们不会轻易被分开。当你达到那个点的时候，你可以感受到这种结合的力量，绷紧的感觉。这就是化学长分子式中的碳碳键在将分子往回拉，这种结合非常稳定，他们远强于那些让高分子聚合在一起的相互作用力。这是一种认识分子级力量的很好的方法，因为我们可以真实地感受到它。

So cotton again, cotton, it’s made of molecules called Cellulose. Like all polymers, there’s many units repeated over and over again. This is one unit there. So what is the molecule that repeated many many times in cellulose? Well, we’ve seen that before, just a minute ago. The unit is actually Glucose, it’s sugar. Cotton is made of 100% sugar. So why doesn’t cotton taste sweet? Why don’t we eat cotton?

我们回到棉花，它是由一种叫做纤维素的分子构成的。像所有的聚合物一样，棉花分子中有很多重复的小单元，这是其中一个单元，那纤维素中重复了很多次的分子到底是什么呢？其实我们几分钟前才见过它，实际上这种单元就是葡萄糖，也就是糖。棉花是由百分之百的糖分子构成的。那为什么棉花吃起来不甜呢？为什么我们不吃棉花呢？

Because if you want to get the sugar energy out of it, you have to break it up into individual sugars. We don’t have any way of doing that. We don’t have any enzymes in our stomach that can break up cotton. Only certain bacteria can do that.

因为如果我们想从棉花中得到糖分，就必须把棉花分子分解成极小的糖分子，我们没办法做到，人类的胃也没有可以消化棉花的酶，只有一种特定的细菌能做到。

So if you want to get food energy from cotton, you have to feed it to cows. And then eat the cows. This form of chemical processing is that we called cattle ranching .So now you’ve learn something. This is two kinds of cotton. One is regular cotton. The other is cotton candy. They are both made of 100% sugar. It’s just that sugar is bounded together in a different way between the two .So back to sweet things.

所以如果你想从棉花中得到糖分，可以把棉花喂给牛，然后你再把牛吃掉。我们称这种化学过程为——养牛。现在明白了吗，这是两种棉花，一种是普通的棉花，一种是棉花糖。它们俩都是由百分之百的糖构成的。只是糖分子在二者中的结合方式不同罢了。我们再说回甜的东西。

These are four examples of non-sugar sweeteners of high intensity sweeteners. Two of them are natural products from plants. And two of them, the two smaller molecules are synthetic chemicals. They taste better than the plant extracts.

这里有四种高甜度的无糖甜味剂，其中两个是天然的，从植物中提取的，另外两个是人造化学物质，是两种很小的化学分子。人们总是会问人造甜味剂是不是不健康，我们该不该吃人造甜味剂。事实上大多数人更喜欢人造化学物质的味道，因为它们吃起来比植物提取物味道更好。

But what people usually worry about is whether they are healthy or not. Should I eat them? And I think this is really the wrong question. It’s not a question of synthetic verses artificial you should be asking. You should really be asking is that is this a good chemical or bad chemical, not where did they come from.

那为什么人们还总是担心人造甜味剂健不健康、该不该吃它呢？其实在我看来这根本就是个错误的问题，人们该关注的不应该是甜味剂是人造的还是天然的问题，而是这是一种好的还是坏的化学物质，而非这些物质是怎么来的。

The fact is that there are good and bad synthetic chemicals, and there are good and bad natural chemicals. This is an example of bad synthetic chemicals, lead acetate. It’s terrible, poisonous. It was used as an artificial sweetener by the Romans. And it poisoned them with lead. It was not a good idea.

其实人造化学物质有好有坏，天然化学物质亦然。比如说这种不好的人造化学物质，醋酸铅，它很可怕，毒性极强，以前常古罗马人把它用作人造甜味剂，而这会让他们铅中毒，这并不是一种明智的做法。

This is an example of bad natural chemical. It’s Gycyrrhizin. Apparently black licorice is not popular in Chinese. But this is a very popular candy in the US. The taste of licorice is gycyrrhizin. And it’s very poisonous.

下面是一个关于不好的天然化学物质的例子：甘草甜素。黑甘草在中国并不流行，

但在美国它是一种很流行的甜味剂。黑甘草的味道主要来源于甘草甜素，然而它毒性很强。

If you eat 100 grams of black licorice a day, which is a lot, but not impossible, for a few months, you can have irreversible liver and kidney damage, heart damage. It’s very poisonous. If it were synthetic, it will never be allowed. But because it is natural, there’s no regulation and people can put as much as they want in their food. Because natural verses artificial is the wrong question and what we should be looking at was poisonous or not poisonous.

如果你一天食用100克黑甘草，这已经很多了。虽然现实中你吃不了那么多，当你持续这样吃了几个月，就会造成不可逆的肝、胃、心脏损伤，这就是黑甘草的毒性。如果黑甘草是人造化学物质，那肯定要被禁用，但正因为它是天然的，没有相应的限制标准，人们就可以在食物里面想放多少放多少。所以与其去争论是天然的还是人造的，更应当关注的是这种物质有没有毒。

The fact is that of the four most poisonous-known chemicals, three of them are natural. It’s only the fourth-most poisonous VX nerve gas, that’s synthetic. Nature is much better at making poisonous chemicals than we are. The other thing to remember is that all of us like the taste of chemicals. The other thing to remember is that all of us like the taste of chemicals.

事实上，这四种众所周知毒性很强的化学物质中，三种都是天然的。只有第四种，VX神经毒气是人造的。大自然显然比我们更擅长制造有毒物质。另一点我们应该记住的是，其实所有人都喜欢化学物质的味道，大家都喜欢。

If you like asparagus, that is favorite of mine, I really love asparagus. And if you like asparagus, those are the chemicals that you like the taste of, and that you enjoy eating. All food is made of many many many chemicals. Some of these are poisonous, some of them are not. Some have flavor, some are for killing bacteria, or fungi, whatever.

我很喜欢吃芦笋，如果你也喜欢，其实你喜欢的是其中的化学物质，这些化学物质的味道。所有的食物都由许许多多的化学物质构成，这些物质有些有毒，有些无毒，有些有味道，有些可以用于杀菌，或者其他功能。

You know, we really want to evaluate each chemical in its own right as a good or bad thing without really worry about where they came from. So at the beginning of this talk, I promised you the whole story of chemical, of chemistry. So we have elements, we talked about molecules, now it’s time for reactions.

我们希望能够按照每种化学物质性质的标准，衡量它们的好坏而非去担心它们的来源。所以在我在演讲开头就已经向各位保证，我演讲的所有东西都跟化学有关，我们身边处处皆化学。刚才我们讨论了元素和分子，现在该说说化学反应了。

I’m gonna show you a somewhat random collection of different reactions. This is one of my favorite reactions of all. We start with two main ingredients, aluminum powder, which is a pure element, and iron oxide, which is a compound of iron and oxygen. You mix these things together, you pour them in a concrete pot, and you light it, and then this happens.

我给大家展示一些不同的化学反应。这是我最喜欢的化学反应之一。我们需要一些铝粉，它是一种纯粹的元素。还需要一些氧化铁，这是一种常见的铁氧化粉末。我们把这两样东西混合在一起，然后放入混凝土罐中，然后点燃，反应就开始了。

So what’s happening here is that the aluminum atoms are stealing oxygen away from the iron atoms. You are getting a lot of heat released, a lot of heat released. At the end the result of this reaction is aluminum oxide because the oxygen is moved over to aluminum from iron, but not just any iron, what you get is white hot liquid iron. And just in a few seconds if you watch the bottom down there, you’re gonna see the iron come out.

这是铝原子它正在将铁原子中的氧偷走。于是大量的热量释放出来，最后我们就得到了氧化铝，因为氧元素转移到了铝元素上，反应得到白色的、温度极高的液态铁。过几秒再看罐子底部，铁流了出来。

That’s liquid iron. It was produced by the reaction and is now pouring out the bottom of that pot and here it’s going into the mold ,So why are we doing this?

这就是铝和氧化铁的反应。然后我们将铁水从底部倒入模具，我们为什么要这么做？

It’s fairly elaborate procedure and a lot of energy is released. The answer is…so this is what that looks like after the mold has been removed. The thing you see in the left and right side there are two ends of train track. This is what it looks like after it’s cooled down and it’s been ground and polished. This is actually how high speed train tracks are joined to each other.

这是一个相当精密的过程，期间释放了大量能量。我们移走模具后，就能知道答案了，这是火车的两条铁轨，这是当它冷却下来打磨抛光之后的样子。高铁轨道就是这样连接在一起的。

All around the world, they use this chemical reaction as a way of creating enough liquid iron to fuse, not just weld together, but actually melt together two ends of train tracks. When you go on a high-speed train, and it’s very smooth when you’re going on. You don’t feel any bumping. It’s because all the tracks has been melted together into one continuous piece. So it’s a very useful chemical reaction.

在世界上，人们用这种化学反应去生产液态铁，使它们熔化，使铁轨的两端熔合在一起。这就是为什么坐在高速上你会觉得非常平稳，不会感觉到颠簸的原因。一段一段的轨道都熔合成一整条连贯的轨道。所以这个化学反应是多么实用啊。

But really the reason that I like it is because it is the exact chemical opposite of rusting. Rusting is iron combing with oxygen to form iron oxide. Thermite is iron oxide being pushed back into iron. So it’s unrusting the iron, which is cool.

不过我喜欢这个反应的真正原因，是因为它是一种与生锈相反的化学反应，生锈是指铁与氧气相结合，形成氧化铁，而这种反应使得氧化铁重新变回铁，也就是“反生锈”作用。这太酷了。

This is another example of metal burning, rusting very fast. In this case, lithium metal combines with oxygen, the same kind of reaction as rusting, but faster. You can actually make iron rust that fast. This is just an ordinary steel wool, you can buy it in the store .If you light it, it will burn!

这是一个金属燃烧的反应，它生锈得很快，在这个案例中，锂金属与氧气结合，就像生锈反应一样，但是更快。其实我们可以让铁也锈得那么快，这就是一件很普通的钢丝绒，从商店就能买到，如果将其点燃，它就会剧烈燃烧。

And the reaction that happens is exact the same reaction slightly different mechanism but same reaction as rusting. It’s happening so fast that the heat makes the blow up like a glow like that. The key to burning is always oxygen. So you can do fun things with liquid oxygen that this is just ordinary charcoal with drops of liquid oxygen dropping into it until it flares up. A particularly beautiful demonstration of that is if you drop charcoal powder, this is a glass that’s filled with pure oxygen gas, so when the charcoal falls into it, suddenly it will brighten up because it is getting more oxygen.

这种化学反应其实就跟生锈的反应同理，只是反应机理略有不同。它之所以反应得这么快，就是因为热量高使得其快速爆炸，爆炸的关键在于氧气。于是液氧就可以用来做很多有趣的事，比如说在普通的木炭粉中加上几滴液氧，持续滴入，直到它爆炸。如果往纯氧气瓶中加入木炭粉，也是一个无与伦比的化学实验。当木炭粉掉入氧气瓶中时，粉末会因为得到了足够的氧而突然发出剧烈的光。

But even the oxygen in the air is plenty to burn rapidly like that, if you have very very fine powder. The powder that we’re seeing here, is lycopodium powder. It was the favorite of the alchemists, the ancient magicians, that you will have a handfull of it, throw it in the fire, and there is big fire balls. And the emperor will be very impressed and think you are powerful wizard.

即使是空气中的氧气也足以快速爆炸，前提是粉末要足够纯。这是石松粉，是炼金师最喜欢的粉末。炼金师就像古代的魔术师，他们总把手伸进火里，拿出一个大火球，皇帝会觉得他们有神奇的力量。

And really it is just actually the spores of club moss, it’s a moss spore. But it’s so fine that it makes beautiful fire balls. I like this particular sequence because we got several very nice photographs to use in the Reactions book.

不过那就是一堆孢子。它确实很神奇，毕竟火球非常漂亮。我喜欢这种特定的结果，在新书《化学反应》里面，就有大量的关于这种反应的照片。

I’m showing you a bunch of them because lycopodium is my favorite powder, and the kid was great in the photo should also…Beautiful powder, very much recommended.

我先给大家看一些照片，因为石松粉是我最钟爱的粉末之一，相信在图片中的孩子也是这么想的。看啊！这种神奇的粉末。

So here is an example of a beautiful chemical reaction that it looks like burning but there’s no oxygen involved. It’s a reaction of aluminum and bromine to form aluminum bromide. But really I’m showing you because I think it is the most beautiful reaction that I’ve ever filmed.

还有一个非常漂亮的化学反应，它看上去像是燃烧但其实没有氧元素在里面。这是铝溴反应，也就是把铝溴反应成溴化物。不过我真的很想让大家看看这个实验，这是我见过最美丽的化学反应了。

It’s not really that interesting as a reaction, but it is very pretty. Here’s another very beautiful reaction, which is not burning. Your chemistry teacher may have done this for you students, that it’s a reaction between potassium iodide and lead nitrate. The result is lead iodide which is a beautiful gold color. This demonstration is sometimes is called the golden rain demonstration.

它也不是那么有意思，就单纯是个很美丽的化学反应而已。下面我要给大家看另一个漂亮的，但并非燃烧的化学反应，相信你们的化学老师肯定也做过这种实验，将碘化钾和硝酸铅溶于水，这个反应的结果就是生成金色的碘化铅沉淀，因此这种化学反应也常被叫做金戒指反应。

If you do in the beaker, because it looks like golden rain drops falling down. But it will be a very bad idea if that sort of “rain” would have fall on your farm, for example. Because it’s lead iodide, it will poison your farm field for generations.

如果你在烧杯中做这个实验，那就像把金戒指扔进去一样，但是如果把这种“金戒指”滴到田地里，将会有非常可怕的后果。因为碘化铅有毒，会长时间污染土壤。

So, really, when I think about chemistry, what I think about is fire, and that’s mainly because fire is so interesting. And human have always be drawn to fire. It’s everywhere. It’s even in an orange peel.

因此，每当我想到化学，想到这种火光，其实是因为这种反应真的很美丽。人类总会被火光所吸引。它无处不在，甚至在橙子皮里面都有。

Look at that. I mean, you get an orange peel and squeeze it and you get a beautiful fire ball. The best fire, of course, the best chemical fire, is what in my Reactions book, I refer to as the ancient Chinese art of chemical arranging, which is of course, fireworks.

看，如果你把橙子皮团在一起，你会得到一个很漂亮的火球。当然了，最美的火光，在我《化学反应》的书中有提到，我是指那种古代中国艺术里的化学技术，也就是烟花。

Fireworks are just different chemicals, gun powder, flash powder, stars, with different elements, for color, arrange just right carefully by a master. You get things like this. And you know, this is chemistry.

烟花其实就是不同的化学物质，诸如火药、闪光粉、火星的混合物，不同的元素、不同的颜色构成了这种神奇的反应。你就会看到这样一种景象，并且知道，这就是化学。

This is what chemistry is about. This is beautiful explosion of fire and beauty, which we see everywhere around us, but quite literally in the art of fireworks. So thank you very much for coming to see what I have to say, Thank you.

就是化学之所在，这种火光与美的爆炸，其实随处可见，但只有烟花能将其完美表达。谢谢大家!

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出品：中国科普博览 SELF格致论道讲坛   

导语：在很多人眼中，物理学是一门难懂又神秘的学科，但在物理学家曹则贤的眼里，物理学有更深层次的含义。他用浅显又深刻的语言，为我们诠释了什么是物理学。他认为，物理学家是思想者、实践者、语言学家和美的创造者，物理学塑造了物理学家的人格，谱写了人类社会的历史改革，更改变了我们的生活。

---嘉宾介绍---

曹则贤 中国科学院物理研究所研究员 著名物理学家

以下是曹则贤的演讲实录：

大家好，非常荣幸有机会跟大家聊聊一个也许不是那么轻松的话题——什么是物理学。

我本人是1978年读初二的时候，第一次接触到物理这个概念。四年以后进了大学，因为我的高考物理成绩最低，所以我就去了中国科技大学的物理系。大家可以想象一下，接下来的物理学习对我来说，不是一件轻松的事情。

直到我读了博士，做了物理学教授，我一直都没有想过这样的一个问题：什么叫物理学？直到有一天，我遇到一本书，叫 What is Mathematics ，作者是一位叫库朗的数学家，他当年是德国哥廷根大学的讲师，后来去了美国，应该说他是美国现代数学的奠基人之一。

这位先生在这本书里，从来没有试图回答什么是数学。但是他用最浅显也最深刻的语言——请大家注意，要最浅显又要最深刻——把他当时掌握的现代数学几乎全讲了一遍。他说，如果一个人能够坚持读完这本书的话，应该对什么是数学有他自己的答案。我想，我们学习任何一门学问，如果有一天能够构造出自己的答案，这多少都是一件不容易的事情，也是一件让人从心底里感到喜悦的事情。

受到这本书的启发，我突然想到，我是物理系毕业的，又在物理研究所工作，怎么也应该想一想什么是物理学吧。结果在网上找，没发现有《什么是物理》这样的书。但是我注意到有别的“什么是什么”的书，比方说有一本法语书就叫《什么是电影》。我想各位可能都看过电影，大概没想过还有一本专著叫《什么是电影》。

直到有一天，我在网上看到了一个定义，叫“什么是医学”，我觉得它的定义很好，它说“医学是一门什么都不确定的科学和什么都可能的艺术”，我觉得这个定义非常到位。医学确实是一门什么都不确定的科学，如果你生病了去医院，很少会有医生会说你到底得的什么病，这个病的病理到底是什么——什么都不确定。

仿照这个非常俏皮，也非常中肯的定义，我思考了一下我学的那些物理，于是我给物理学下了一个定义：物理学是一种什么都想理解的渴望，或者是一种野心——物理学家在理解的基础上，还要创造。

今天我们生活在一个用技术支撑起来的高度发达的社会，而支撑我们这个社会的高度发达的技术，如果仔细检查一下，你会发现，它们的基础差不多都是物理学。

为了认识什么是物理学，我们稍微看一下它的历史。这是美剧《生活大爆炸》中的一段，Sheldon博士跟大家讲，物理学开始于公元前600前的某一个仲夏夜。在公元前600年到底发生了什么事情呢？我猜大概指这样一件事情。

在古希腊的弥勒斯岛上有一位智者叫泰尔斯，这位老先生有一天突然明白了，我们生活在其中的这个世界，竟然是可以理解的。从那时候起，人类开始对我们所处的世界有了理解，经过2600年无数聪明才智的积累，千辛万苦努力走到今天，物理学才成为一门多少有那么一点科学味道的学科。我说的这句话请大家记住，就是经过了2600年的努力，物理学才多多少少有一点点科学的味道。

物理学是一门怎样的事业？物理这个词到底指的是什么？在西方的语言里，physical或者来自于希腊语的φυσις，都是自然的意思，也就是说，物理学是关于自然的学科。我们中国的小学里也有自然课，这个自然课就可以理解为物理课。我们的老祖宗唐朝的杜甫老师也有一个清楚的定义，“物理即自然”。

物理学起源于我们对周围世界理解的努力，从物理学的野心角度看，它和别的学科都不一样。比方说，物理的研究对象是什么？可以说，物理学研究的对象是everything，你能想起来的事情大概都是物理学的研究对象。

如果是从空间尺度上来说，你也能注意到它的野心。它研究大到整个宇宙，小到世界上最小的存在——中子和质子里面的夸克结构。我们当前能实现的空间分辨率是10^-11（十的负十一次方）米左右。前些年有人说我们探测到了引力波，他们能够达到的空间分辨率竟然号称高达10^-21（十的负二十一次方）米——这个概念我不是太懂，但是至少物理学界有这样的宣称——就是说我们对空间的感知能力，可以小到10^-21（十的负二十一次方）米。

在时间尺度上，物理学既研究宇宙的整个历史，也研究发生在很短时间内的事件。比如说生成一个氯化氢分子，是氯原子把氢原子一个电子夺走了。这个事件发生的典型时间，应该在10^-15（十的负十五次方）秒，或者叫飞秒，你能不能拍个视频给大家看？这个工作，物理学家现在是能够做到的。从激光的角度来说，我们可以很轻松地实现飞秒脉冲的激光，也会在实验上力图去做10^-18（十的负十八次方）秒的一个脉冲。

当然，理论物理学家会走得更远，他们把时间最小的尺度又延伸10^-21（十的负二十一次方）秒。甚至我们还认为，我们研究的宇宙最宏大尺度上的物理，与我们研究的最小尺度的上物理，竟然成为一体的了。这就是为什么关于物理学的一个描述，有这样的一个所谓贪吃蛇的模型。贪吃蛇的蛇头，就是宇宙层面上的物理问题；蛇尾，是基本粒子层面上的物理。

物理学它到底厉害在哪儿？它提供我们对宇宙的认知。但是，对已经存在的、看得见、摸得着的东西进行认知，这不算本事，物理学还有一个非常重要的能耐，就是能够预测。比方说，英国有一位狄拉克先生，写出了相对论量子力学方程。他引入了反粒子的概念，就是正电子的概念。有了正电子的概念，人们才在对宇宙射线的观测中发现这个世界上真的有反粒子。

另外一位奥地利的物理学家泡利，他研究中子裂变成一个质子加上一个电子的过程，凭借着对动量守恒和能量守恒两个定律的信念，他大胆预测这个世界上存在着中微子。

当然，仅仅是凭借这样一些理论去做预测，还不能反映物理学的能耐，有些物理学甚至仅凭借一个大的原则就能构造出一门严谨的学问，并且给我们带来一场工业革命。我们知道，以热机为代表的第一次工业革命，相关联的学问就是热力学，而热力学的出发点竟然就是法国人萨迪卡诺总结出的一个简单原理，叫“任何不以做功为目的的传热都是浪费”，就是这么一个简单原理，就构造了一门严谨的学问。

物理学到底是一门怎样的事业？我们考察一个人，可以先考察他周围的人。物理学的兄弟有哪些？当年人们把亚里士多德关于自然的思考攒成了一本书，名字叫 Physics，也就是关于自然的学问。然后把亚里士多德关于自然的一些不着调的思考，比如世界的真实性，所使用公理的存在合理性等，放到这本书的后面。因为是放在物理书的后面，所以它就有一个名字叫 Metaphysics，或者叫后物理学。

这个词在西方慢慢成了一门学问，在中国被翻译成形而上学。形而上学到了康德手里，被康德教授抽去了形而上学理念中那些神学的东西，把它转化成了一个接近自然科学的一门学问，就是今天所谓的Philosophy，哲学。

我们可以看到，物理学和哲学本身有多么亲近，应该说物理学本身就是一门哲学，好的物理学家本身就应该是哲学家。当我们谈论哲学和谈论哲学家的时候，请大家千万不要忘记，康德首先是一位数学物理教授。

物理有另外一个表兄弟，就是数学Mathematics。Mathematics并不是我们汉语翻译的数学，因为Mathematics不仅研究数，也研究形，也研究逻辑，它的本意是聪明人干的事情。

数学对于物理学家意味着什么？数学是物理学家的语言，也是物理学家赖以思考的工具。物理与数学之间应该有交互作用或者interplay。物理的表述、物理的思考都离不开数学。但是相当多的时候，是物理学的研究给数学提出问题；并且相当多的时候，物理学家会亲自操刀解决他遇到的数学问题。

当然，一个物理学家不管在数学方面怎么努力，他都不可能像专业数学家那样，掌握那么多高深的数学。著名的数学家哥廷根大学教授David Hilbert，他觉得物理学家好可怜，他说了一句很有名的话，“物理对于物理学家来说，实在是太难了。”因为物理学家确实理解不了物理学遇到的那么多数学问题。

但是反过来我也要说，对于数学公式中蕴含的美，如果你不去研究数学所表征的实在世界的话，那些美也不是你能够理解的。所以，我们也可以对数学家说一句：“数学之美还真不是数学家能够理解的。” 

物理学家是能够用公式唱歌的人。这就是我们在日常生活中、我们的课本里、我们的工作中遇到的那些对象，他们长成这个模样。懂得这些数学公式——从普通物理到广义相对论，大约你可以跟人说我学过物理了。

物理学家本身要学好数学。有一个重要的例子，大物理学家詹姆斯·麦克斯韦，这位先生天生就有非常强的数学思考能力。他很小的时候，父母送他去上画画课，课程竟然是画蛋。画蛋很难，画不好，于是他就想，如果我能先写出鸡蛋的方程，是不是就能画好了？先从和鸡蛋长得差不多的东西着手，从椭圆开始。

椭圆的方程是两点的距离之和等于常数。他就想，椭圆和鸡蛋的差别，不过就是椭圆两头一般大，鸡蛋是一头大一头小,只要我把到两点的距离给它加上不同的因子，也就是变成了距离L1加上距离L2，乘上某个因子等于常数，于是就能画出鸡蛋了——这是他13岁时做出的成就。

这样一个人，当他成年进入物理学研究的时候，你就知道他杰出的数学能力对他研究物理有多么重要了。人们都知道的电磁感应定律，四个定律都是左边一项右边一项，但是当麦克斯韦把这四个方程写在一起的时候，他就知道这个方程从数学本质上来说是有些缺陷的。

于是他在第四个方程的右边，加上了一项，就是所谓的位移电流。我们的高中老师和大学老师讲位移电流的时候，都讲不清楚道理在哪儿，即使是了不起的杨振宁先生，在前年也专门写出了一篇文章，探讨麦克斯韦到底怎么想到要方程的右侧加上这么一项的。

麦克斯韦改造的这个方程，是一个波动方程，让他认识到电磁还可以产生电磁波的现象。这个方程能计算出波的传播速度，这个传播速度竟然和光的速度差不多，于是麦克斯韦想，“老天啊！难道光就是电磁波？”

刚才我们说物理学家的任务是理解这个世界，可是理解了这个世界，你还要把你的理解要传达给别人，所以物理学家天然的还应该是语言学家。

我们知道有一个物理学家，他解释了水波或者光波通过两个狭缝，在后面的屏上得到差不多等间距的明暗相间条纹的现象，就是所谓的波的双缝干涉现象。这位物理学家就是英国的托马斯·杨，他同时还是大英百科全书这个条目的撰写人，他撰写语言这个条目的时候，差不多使用了四百种语言。

当法国人在埃及挖出一块黑色石碑，发现上面有三段谁也不认识的文字的时候，他们自然而然地知道，要想认出这些文字，一定要去找物理学家。在英国的物理学家里面，还有一个数学和物理知识我甚至觉得比牛顿还要强的一个人，就是William Rowan Hamilton。为什么大家对这个人知道得少呢？就是因为他的学问太大，我们不好介绍——他是整个经典力学、经典光学的奠基人之一。

他差不多在13岁的时候就学完了欧洲的所有语言，并且把它所学的语言延伸到了小亚细亚，再一直往南学阿拉伯语、波斯语，最后去学印度语。学完了这么多以后，他突然明白了一点，原来欧洲语言的源头在印度！于是乎他提出了语言学上的一个关键概念，叫印欧语系。想一想，得学完多少（语言）以后，在多高的层面上，你才能看到印欧语系这个概念！

物理学家是思想者。我们都知道，写出量子力学电极性方程、薛定谔方程的，当然是一个叫薛定谔的人。薛定谔在1943年或1944年间的一个讲座，讲到我们和外面的时空有什么差别的时候，提出生命里存在着专门用来存储信息和表达信息的结构，并且这是一个准周期的结构。这个信息载体的概念让别人获得了1957年的诺贝尔生理奖；这个准周期的结构1984年被发现，让别人获得了2011年的诺贝尔化学奖。

物理学是思想者，他不仅要回答问题而且还要去制造问题。比如这一位美国的诺贝尔物理学奖得主提出一个问题，“如果我们看到的这个宇宙是答案的话，谁告诉我关于这个宇宙的问题是什么？”大家想一下，能提出这样的问题，对这个世界得有多深的理解？

当然，物理学家如果仅仅是思想家的话，他就沦落成了哲学家，物理学家还应该是实践者。比方说，我们都知道电磁学存在着屏蔽现象，可是你敢不敢穿着金属做的衣服，让人把你放到50万高压下面浑身冒出火花？

物理学给我们创造了很多意想不到的东西，人类需要光明，所以我们学会点灯，直到有一天发明了电灯。可是白炽灯只忙着发热，很少发光，于是我们不得不研究它发热发光的机理，从而有了黑体辐射。

有了黑体辐射，我们要研究黑体辐射的发光规律。直到有一天，有人提出了这样的一个公式，而这个公式的基础是说，光的能量具有量子——这开启了量子力学的研究。

1950年代量子力学用到了固体，让我们理解了什么是导体，什么是绝缘体。理解了导体、绝缘体就带入了半导体的概念，这让我们有一天终于做出了一个几乎只发光不发热的冷光源——发光二极管。当我们的物理学家能够做出蓝光发光二极管的时候，我们就有能力用蓝光二极管调配出各种波长的光，可以为特别的植物提供特别的光照，将来也许就有了城市农业的概念。

物理学改变我们的生活。从伦琴一开始观察到的这个不知名的射线，X射线就迅速转换成了医疗器械。今天我们在医院里见到的核磁共振、CT扫描，都是从物理实验室搬出去的。

物理改变生活的另一个侧面是通讯。早先人们只能通过嗓子喊或者信鸽来维持通讯，当我们有了直线电路，就有了电话；而当我们会用电感、电容和线圈去玩振荡电路的时候，就有了无线电；有了无线电，我们发现无线电传输信息也不是太好，通量不够，会有干涉；我们又发现光是好的信息载体，于是就研制出了好的光纤，把光导到很远的地方，我们就有了光纤通讯。

为了把粒子物理实验每天产生的大量数据送给理论物理学家处理，物理实验室的工程师们开发出了用电信号传递数据并能自动解码的信息，这给我们带来了Email，带来了网络。而网络的大量应用，彻底改变了我们的世界。今天你看到满街各种颜色的自行车，它的首要技术不是自行车技术，而是网络技术。

物理学让我们知道远方。我们都知道，感官里面让我们接触远方的唯一器官是眼睛，而眼睛响应的是光。通过对光的研究、对光的探测，人类才能够知道远方物质的存在、远方物质的构成——光学才让我们真正意义上知道什么是远方。

当然，物理学也有另外一个侧面，它可能使得魔鬼和天使没有区别。大家知道，通过对狭义相对论的理解，我们获得了质能方程E=mc^2。从这个方程得到了一个对能量应用的巨大潜能。如果在核裂变、核聚变的过程中有大质量损失，我们就会获得大的能量。这个能量既可以做成毁灭人类的核武器，也能够做成造福人类的核电厂。

许多人提起物理学觉得很头疼，我想那是因为没遇着好老师，没人告诉我们物理学到底是什么样的框架。物理学是有其组织原则的，物理学里面的参数或者物理量，是按照共轭的原则组织的。

什么叫共轭？就是这种东西，套在牛脖子上的叫轭。当两头牛被同样一个轭套在一起的时候，它们的用力就能够往一个方向去，它们俩之间也就有了内在的、比较强硬的关系，这就是共轭。

物理学除了关注一些具体物质的、具体存在的细节以外，它还给我们提供定律law、原则，以及更多普世性的内容来提升我们对世界认识的水平。

比如对称性原则，我们看这张人脸很漂亮，因为比较对称，理解这样的一张脸我们需要的参数很少。如果一张脸长的像我的脸似的，上面不仅有坑有点，还有一些不同颜色的分布，要想记住这样一张脸，就需要大量的信息，这会让你烦，于是乎匆匆忙忙地下了一个结论：这叫丑。

对于这张脸来说，对称性也许仅仅是美的问题，但对于蜻蜓来说，两侧翅膀对不对称就攸关性命，所以对称性是非常重要的原则。

有些人会到处谈论，说物理学里有这样或那样的革命，奥地利维也纳大学一位著名的哲学家马赫教授说过：“如果你在物理学里面看到了革命，那只是因为你知道的少。”

物理学是一条绵密细致的思想河流，它的每一个想法在前面一定有它产生的基础，有它思想的前躯体。所以大家学物理的时候，不妨去追逐一下它产生的时代背景和历史渊源。

物理学是美的发现者，我们还会用掌握的物理的知识去赞美它，最重要的是我们还会再现它。

比如关于晶体的研究。我们从大自然里找到一些非常漂亮的石头，有一天我们知道它是宝石。从对它的外形观察，我们注意到它有保持夹角不变的特性，然后我们构造出晶体理论，并试图生长晶体。其实今天在实验室里面生长的晶体，比天然的晶体质量其实高得多，所以物理学家不仅是美的发现者，也是美的再现者。

物理学研究作为一种文化事业，最后塑造的一定是物理学家的人格。物理学如同哲学一样，它是一门能够把你的境界提高到别人不能理解的层面上的学科。我们经常说仰望星空，丹麦的科学家第谷是一个把自己奉献给宇宙、自然的真正的物理学家。他怀着造福人类的梦想，努力探索自然奥秘，他的内心必然抱着仰望苍穹的心态。

爱因斯坦对于学物理的人来说是神一样的存在，可当他五六十岁的时候，真的就像一个小孩一样，始终保持着童心。

再看这张照片，右边的这位是量子力学第三种表述（提出者）、曾经被认为最聪明人之一的费曼教授，对面是一个比他还大牌的英国人狄拉克教授。我们看看这样两位物理学诺贝尔奖得主谈话的画面，诠释了什么叫“不以物喜不以己悲”，他们脸上那种平静，真的不是我们一般人通过所谓的修行能够得到的。

物理学是造物主的诗篇。这位Sheldon教授在给这位女邻居解释什么是物理学的时候，他说：“当你掌握了物理学的时候，anything is possible。” 当你理解了物理学的真谛以后，anything is possible。

物理学是用数学方程写成的一门学问，很不幸它也是一门其80%以上的从业者都弄不懂的学问。所以大家学物理的时候，如果遇到了困难，千万不要气馁。因为作为我这个层面上的物理学家，我们也不懂物理。

但是人类今天已经进入21世纪，哪怕是量子力学、相对论这样在上世纪被大家看作是革命性头脑风暴的学问，在21世纪的今天，也应该成为我们的常识。所以说在21世纪，物理学知识应该是一个自称受过教育的人的标配，所以你怎么可以不懂物理。

据说唐朝的李白和杜甫是一对好基友，李白曾经跟杜甫开玩笑说过一句诗，“总为从前作诗苦”。这句话我觉得很有深意，我想在写这句话的时候，李白和杜甫两位老兄应该在写诗方面有着别人无法企及的高度了，他们已经感受到了作诗的快乐，所以才有总为从前作诗苦的感觉。我想物理学包括数学、哲学也是，当你学到一定程度的时候，这门学问是能够给你带来内心欢乐的。

所以我上大学的时候，虽然我的高考成绩物理最差，我也是选了物理系，当然了这造成的局面是我一直不能够理解物理是什么，但是如果有来生，我还会毫不犹豫地选择物理系，因为我觉得物理确实带给我带来了快乐。

就像《生活大爆炸》的Sheldon有一句很有名的台词，“Quantum mechanics makes me happy，量子力学让我很高兴”。所以这些年我在努力学习物理，我也希望把我学习物理的这些体会带给大家。希望大家在未来学习物理的过程中，千万不要把学物理当作一件苦差事。

这是我在过去写的一些书，有《物理学咬文嚼字》三卷，从每一个字词的角度，去给大家讲清楚物理学的概念。

我们中国人用一些别人或我们的前辈相当不负责任地随手翻译也不能正确传达的概念去学物理，对于我们绝大部分人来说，学物理实在是太苦了。

我希望大家在未来学习物理的过程中，千万不要把学物理当作一件苦差事。另外也希望大家尽可能地去读物理学创造者们的作品，也许学物理会更轻松一点。谢谢大家。

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导语：来自上古传说的音乐狂想，插上幻想的翅膀，从过去飞往未来。作为瑞鸣音乐的创始人，他致力于用音乐反映中国传统文化的精髓，《神话-山海经·上古传说》正是其中之一。他如何用音乐来诠释奇幻的山海经神话故事？在SELF讲坛中，叶云川将讲述他的音乐狂想之路。

---嘉宾介绍---

以下是叶云川在SELF讲坛上的演讲实录：

刚才前面的科学家讲的时候，我特别感动。因为我们人类永远要往前走，可是往前走的时候，我们还要往后看历史。 

历史的意义是什么？音乐的意义是什么？似乎是没有用的东西。我今天跟大家分享的，也是没有用的东西，却更加有意义。

从小开始说起，曾经有媒体问过我，什么时候开始想做这个作品的？是十岁以前。十几岁的时候我看过一本书，是弗洛伊德的一本书——《梦的解析》。有一句话我一直记得，就是“一切源于童年。”

我在十岁以前看到一本小儿书，因为小时候从来不认真读书，最喜欢的就是小人书，其中有一本《山海经》。

2003年，我做音乐的时候仍然没有忘记它。到了2009年，终于有机会去做这件事情，一直做了七年多。

做这样的事情有意义吗？有什么用？看起来好像没什么用。历史就是这样的，看起来它已经过去了。但是过去的就完全过去了吗？人类几千年不就这么过来的吗？为什么我们今天对于过往的东西，历史、艺术的东西那么在意？意义何在？

今天的中国社会，每一个人讨论特别多的是今天。不想说明天的事情，也不想说昨天的事情。

因为今天的中国人活得很辛苦，不知道几千年前的人是什么样子，但今天的中国人活得非常的辛苦。活得辛苦的意义是为了创造更美好的生活。

音乐在现实中看起来是最没用的，甚至对于音乐人来讲，这也是一个非常纠结的问题。比如有一个新闻，林肯乐队的主唱自杀。

其实每个人都有痛苦，在音乐创作中，我肯定也面临过痛苦。每个人的生活中都会遇到痛苦，甚至是小朋友不想做作业、不想考试，这是每个人都会遇到的。

当我遇到不愉快的时候，美好的音乐一响起，就觉得一切不过如此。它给了你很强的力量，帮助你去战胜困难，这就是音乐对我们来讲的意义。

《山海经》是几千年前中国人的故事，它讲了很多历史，不管准确与否，神话也好，真实也好，它毕竟讲到了我们的过去。

从盘古开天开始，开完天就有人把天捅坏了，女娲补完天后，人们过上了幸福的生活。那个时候有很多矛盾冲突，比如说黄帝代表着中原文化，蚩尤代表的一些南蛮，其他部落也存着不同的矛盾冲突。这给人类社会，甚至是未来几千年，带来了永远存在的一个问题——战争。

战争不是唯一，因为还有爱，还有爱情。在《山海经》故事也能够看到很多别的东西，关于爱情的东西，比如说嫦娥奔月，还有勇敢的精卫填海。

这些东西给了我们勇气和力量。一个小女孩，因为在海里面淹死了，她化成了一只鸟，变成了精卫。她要每天衔着石头去填海，这样的勇气让我们感觉到强大的生命意义。

每当我们想起几千年前的一些事情，会对现实的音乐、生活产生特别大的意义，其实它就是从历史当中汲取。关于战争、爱情等一切的东西，都会通过历史，用艺术的形式把它传承下来。

如果说我有痛苦，这也是我的痛苦原因之一。就是今天的中国人面对的是创造力最差的时代，这个是事实。

当我们讲起中国人的创造力的时候，我们很骄傲地说，奥运会开幕的时候中国有四大发明，太棒了。但是抱歉，跟你有什么关系，它是几千年前老祖宗留下的东西，不是你做的。

作为一个今天的中国人，你要打一个很大的问号去问自己，你为社会做了什么？

我是做音乐的。音乐显然不是为现实而做。音乐给了我们什么？音乐怎么才能去做好？音乐是不容易做好的，它是所有艺术当中最抽象的东西，看不见摸不着。但无论是从事音乐还是非从事音乐的人，都会对音乐趋之若鹜。

每个人都觉得生活不能离开音乐，是因为它带给我们更多是精神的东西。当你无论是喜怒哀乐，音乐可以给你更多抚慰与勇敢，给你力量，这些东西是非常宝贵的。

很多家长给小朋友们的要求是，你要去学什么。每一个小朋友都会在学习，但是我会建议多学习没用的东西。当在未来成长过程中，你就会发现没用的，其实远比有用的更有价值。比如我，我从小就学的是我看来没用的东西。

你只要在那个年龄上，打开了你自己，就像刚才特别棒的化学家提到的问题。给自己一个无限的想象空间，未来就不会让你觉得那么辛苦，你会觉得这真的算不了什么。

作为一个成年人，要有一个新的思考，就是我们给社会留下什么东西。每一个人在从事自己领域的时候，不能说只是每天在释放PM2.5。一定是可以给社会一些有贡献的东西。

有人问我，做音乐是痛苦还是快乐？我想说，做音乐让我觉得这个行业太幸福了。因为我们每天在工作中，享受艺术带给我们的美好。

我是一个非常具有幻想意识的人，对现实的东西不敏感，但是对历史和未来都很敏感。几千年前人跟我有什么关系？其实人性在过去几千年中，甚至未来几千年也不会改变，这是永远都有特别宝贵的东西。

中国的社会很有趣，今天的中国已经到了一个最富裕的时代，与繁荣昌盛的唐宋时期已经没有区别了。我们非常的富裕，甚至看起来非常强大。因为我们每个人都很聪明，今天的中国人已经没有傻子了。

没有傻子是好事情吗？我觉得未必是这样的。我们有太多问题要去解决，社会的、科学的、人类疾病等问题，所以我特别感动刚才科学家们的奉献。在古代，也有这样的傻子。

在希腊最著名的神话体系，有一个非常著名的人物，那就是希腊的傻子，他是普罗米修斯。

普罗米修斯看到人类生活在一片黑暗中，他就跑到天庭中把火种盗取下来，把它交给了人类。被天神宙斯发现后惩罚了他，把他挂在了奥林匹亚山上，每天让鹰去啄食他的肉，因为他是长生不老的，他的痛苦是延续的。

但是我们觉得这样的人特别的伟大，因为他为人类带来了光明。在中国的《山海经》里面也有同样一个人——夸父。

夸父早期或许是一个部落的族长，或许是我们人类的祖先之一。因为中国的神话记载是非常碎片化的，所以我看到的也是碎片的，历史可以不断去杜撰演绎，但是我相信有一些东西是真实的。

本来太阳有十个，还剩一个了。就在太阳离我们远去，人类可能会陷入黑暗的时候。夸父想到了一个问题：没有太阳人类怎么办？我要去追赶它！

夸父不断地去追寻太阳，一直到生命的最后一刻。他失败了，他是个傻子。这个很傻的人，在生命的最后一刻，把手上的桃杖往东方扔过去。他告诉别人太阳是从东方升起的。

这样的精神鼓舞了我们。社会、人类需要无数这样的傻子，我也愿意做这样的事情，虽然我没有那么伟大，但是我可以用音乐跟大家分享这样一个故事。

最重要的是，大家能够看得到我们在为音乐努力，创造更美好的音乐奉献给这个世界，谢谢。

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出品：中国科普博览 SELF格致论道讲坛   

导语：最近我国第8次北极科考启程，科学考察队搭乘“雪龙”号科学考察船，从上海极地考察国内基地码头起航，前往北极执行科学考察任务。你知道科考究竟是考察什么吗？科考途中又有哪些趣事呢？从亚马逊到东非大裂谷，再到南北极，张树义的足迹遍布了全球，在SELF讲坛的舞台上，张树义分享了多年来的科考经历和成果，一起来听听他的科考故事吧。

---嘉宾介绍---

张树义

中国科学探险协会副主席

中国户外探险联盟发起人

以下是张树义在SELF讲坛上的演讲实录：

谢谢主持人，应该说我是一个非常幸运的人。我在年轻的时候，只有二十多岁的时候，就有机会到法国去读书，我当时在法国读书的时候投身到了一个非常著名的，当时在法国的动物生态学的门下，他有一个很长的名字，叫沙何勒•多米尼科。

我的导师在年轻的时候也是在非洲研究灵长类动物的，那么后来呢，等他年龄稍微大了一些，他的研究课题转折到了亚马逊热带雨林，他就是在这个地方，开创了这个生态站，这个生态站也有一个法语的名字叫“努里格”（Nouragues)。

那么“努里格”（Nouragues)，其实就是在250多年以前还生活在这个地方的当地的土著部落印第安的名字，但是非常遗憾，后来他们逐渐逐渐的都已经销声匿迹了。我个人认为，这是目前全世界保持的最好的一片热带雨林，方圆一千平方公里没有任何人，除了生态站之外，在里边生存。 

那么我们生态站就在原始森林的最深处，所以进出只有一种办法，那就是直升飞机，我在生态站的课题，是研究灵长类动物它们的行为生态，以及它们跟植物之间的协同进化关系。

我们知道动物在它的自然生态环境下有各种各样的行为，但有两方面的行为是至关重要的：第一它要生存下来，第二它要繁殖后代。那么我们还知道这个动物无论直接也好，还是间接也好，它都要依赖植物为食，但同时大自然，尤其是在热带雨林里面，绝大多数的植物也同时需要动物帮它们传授花粉和传播种子。

那么我们来看右边这张照片，它是一个非常正常状态下的一个水果，没有任何人碰它，我只是给它拍了一张照片，那么等这个水果一旦成熟之后，其中这个果壳的一半就会脱落，那么果肉用一个柄就悬挂在另一半的这个果壳上，我们可以看到，在绿色的环境下这个水果显得非常的鲜艳，实际上它是在给自己做广告，说我这个水果已经熟了，很甜，也非常有营养，快来吃吧。

于是远处的猴子或者鸟就过来，把这个水果吃掉。那么在吃掉这个水果的同时，也会帮它一个忙，帮它什么忙呢？就是帮助它把种子吞到肚子里边去，那么隔了一段时间，这个小猴子也好，或者这个鸟也好，到了新的空间再通过粪便把这个种子排出去，于是就帮助这个植物传播到了新的空间。

所以我们可以看到这个动物是需要从植物这儿得到营养和能量，但同时这个植物也需要它们帮助自己不断地扩展自己的生存空间，所以这就是动植物协同进化。

由于我在亚马逊的特殊的经历，那么后来我被邀请写了一本书，那么这本书呢刚开始的时候我还很犹豫说究竟写还是不写，因为学者通常不愿意讲自己的故事，后来架不住他们的一再请求，我就写了一本书，结果非常的幸运，这本书在2006年的时候获得了国家科技进步二等奖，这本书的名字叫《野性亚马逊》。

由于我在热带雨林亚马逊的特殊的经历，中国一个非常著名的冰川学家叫秦大河，他推荐我到了一个协会，这个协会的名字叫做中国科学探险协会，那么加入了协会我才了解到，那么后来我也非常坚定地相信，这个协会在两个方面，一定会留在中国的历史上。

那么先来让我们看看这个协会的一批人。我们创办这个协会的主席，他叫刘东生先生。刘先生，我们知道他是院士，他2003年的时候获得了国家最高级的科技奖,刘先生在全世界是研究青藏高原最顶尖的学者,所以人们尊称他为“黄土之父”。

刘东生院士（第1、2届主席） 

黄土之父

2003年度国家最高科技奖

我们再看我们协会现在的主席，他叫高登义，高先生是全中国第一个到过南极、北极、珠峰和雅鲁藏布大峡谷，号称“足踏四极”的科学家，那么他也是中国第一个到北极研究大气物理的学者。 

高登义 足踏四极

我们再看我们协会王富洲先生，他是第一第二第三届的一位副主席，我们知道中国1960年的时候，有三个登山家一起登上了珠峰，而三个人中的队长就是王富洲先生。 

王富洲（第1、2、3届副主席）

1960年王富洲 屈银华 贡布登顶珠穆朗玛峰

我们再看看郭琨先生，他是我们协会第一届的一个副主席，我们知道1984年的时候中国有591个人一起去南极开创了中国的长城站，而当时这个南极科考站第一任的站长，就是郭琨先生，他也是南极第一、第三、第五次科考队的队长。 

我们现在协会第一副主席是秦大河教授，当然他也是一位院士，这是中国第一位徒步穿越南极的科学家，就在1989年和1990年的时候，那么六位来自于全世界不同国家的学者，他们徒步了220天，历经了将近六千公里，穿越了南极的极点，这在当时的年代，是全世界科学界上的一次壮举。 

秦大河院士

中国第一位徒步穿越南极的科学家

前气象局局长 政协资环委副主任

那么我们再看看，中国科学探险协会一系列的科考活动，其实我想说，中国很多大型科考的第一次，都是由中国科学探险协会完成的，那么我尤其想谈的是1993年1994年的时候，中国的学者跟日本的学者一起到雅鲁藏布大峡谷进行科考的时候发现，这才是全世界最深的大峡谷。而在此之前，全世界的地理书和地理教科书都说美国的科罗拉多是全世界最深的大峡谷。

我们知道我们这个地球只有四个极点，最南端，最北端，最高峰和最深的大峡谷，而我们协会的这次科考和发现改变了地球关于四个极点之一的认知，所以是一个非常重大的发现，他也因此获得了中国自然科学一等奖，就是1994年的自然科学一等奖。

我们知道，中国的自然科学一等奖是挑选非常非常严格的，经常是空好多年才出一个自然科学一等奖，那么1994年的时候，是我们协会这个重大发现，那么获得了当年的自然科学一等奖。

那么加入协会后不久，我就非常有幸地参加了南极的科考，这也是中国除了南极长城站之外，那么第一次由一个国家的社团组织的去南极的科考，那么一般来说像这样的科考协会都会要求每一个人都有这样或者那样的科研项目，那么我当时所承担的是研究南极几种企鹅，它们叫声规律的这样的研究。

我记录和分析了各种各样企鹅的叫声，那么发现很有趣的一些现象，那么其中第一点就是南极的企鹅它们用的叫声的频率，通常都很低；第二点，个体越大的这个企鹅，包括种类和包括同一个种里面个体越大的，它们的叫声频率越发地低，那么等我做完了这个研究也看到了这么多的企鹅它们的行为，我就明白了这是为什么。

让我们来看这一张照片，这是一大群王企鹅它们分布在南乔治亚群岛上，这一群有多少只？有三十万只之多，所以是非常非常壮观的一大群。

那么好了，我看到这么多的企鹅，我就非常非常的感触，因为我们知道，这个企鹅它的行为很特殊，当一个企鹅妈妈产了卵之后，就会把这个卵交给企鹅爸爸，所以是由企鹅爸爸来孵卵的，然后这个企鹅妈妈就到大海里去捕鱼。

那么等它捕鱼回来之后，这个小企鹅已经孵化出来了，那么等它从海里出来，这个企鹅爸爸就会发出低频率但是非常响亮的叫声，实际上这个企鹅爸爸是在告诉它，说我们的孩子已经出生了，孩子已经很饿了，需要你赶紧来喂它点东西吃，于是这个企鹅妈妈和企鹅爸爸之间因为距离还比较远，就通过这种相对比较低频但响亮的声音互相地通讯。

那么我们可以看有这么一大群的企鹅在一起，但是我非常坚定地相信它们每一只个体发出的叫声，都是代表其个体特征的，没有任何两个企鹅之间发出的叫声完完全全是一样的，这就跟我们人类一样，我们知道地球有六十到七十亿的人，但是你找不到两个人，他说话的声音是一模一样的，道理是一样的。

那么好了，随后同一年，是在2005年的8月，我们又去了东非大裂谷，具体去的地方呢，是埃塞俄比亚。这也是我们中国人第一次到东非大裂谷去做科考，那么为什么我们选择这个地方呢，因为这就是我们人类的发源地。

我们看左边这张照片，这是一个化石，非常的著名，它的年代也非常的久远，它比我们所有今天这个房间里的人年龄加在一起还要老。为什么，它距离现在已经有三百多万年的历史，这是我们人类迄今为止发现的我们最早的祖先的化石，它的名字叫露西，学名叫南方古猿。他们当时就在埃塞俄比亚，这个地方逐渐逐渐的从四条腿爬的猴子慢慢慢慢地进化成了我们两条腿直立的祖先。

我们再看右边这张照片，这是不同年代我们人类的祖先，他们所打磨出来的化石，当然这些石器越精致的，就离我们现在越发的近。

最近几年，最后科学探险协会，又启动了一个新的项目，我个人认为这个项目非常非常的有特色和意义，那就是带领中国一些顶尖中学一些优秀的学生去北极去科考，这是2014年我们在北极科考的情形，这张照片拍自于两年以前的暑假。

我首先想谈到的是照片中间的这位女同学，她正在采样，她的名字叫丁宁，她来自于华东师范大学第二附属中学，她在北极所开展的课题，是北极斯瓦尔巴德群岛上淡水里的一些喜冷菌，那么她采样之后回来利用业余时间，在我的实验室做研究，后来她发表的论文获得了上海28届科技创新大赛一等奖。

那我们再看右面这位女同学，她的名字叫吴眉，她研究的是斯瓦尔巴德罂粟，它们抗寒的生理机制，她的研究后来也获得了创新大赛的一等奖，那么这两位同学因为参加北极的科考和取得了如此优秀的成绩，分别被北京大学和上海纽约大学今年破格录取了。

在过去的几年里，我们每一次到北极去科考，都能见到若干头的北极熊，北极熊很大也很有特色，但是去年看到的这一头，尤其的与众不同，因为它已经死了。 

那么当我们从北极科考回来之后，那么中国的新闻媒体也开始报道这件事情，有的新闻媒体说，说西方有一些学者看到了这个北极熊的尸体，说现在全球气候变化已经到了日益严峻的情况，这个北极熊已经吃不到东西了，都饿死了。

然后中国也有跟我们一起去科考的学者，那么在另外的媒体上就说，说我们当时也看到了这个北极熊的尸体，然后我发现它的牙齿和爪子都磨损得很厉害，说它可能不是饿死的，而是老化了老死的。

于是就有人来问我，说这个北极熊究竟是饿死的还是老死的？后来我想了一想，开玩笑地说，我说要么饿死的要么老死的，那么什么原因呢？就是根据这个熊当时的身体情况，我们可以判断，它基本上相当于我们人类差不多60岁左右的年龄，那么也很可能，就是她在捕食的过程中，有的时候它的猎物也会反抗，也会伤害到它们，也可能它的腿脚受到了伤害，所以它非常的可能是自己年龄也大了，然后腿脚备不住受到了伤害，就在慢慢慢慢的这个过程中，就是逐渐逐渐的身体的体能就已经被消耗尽了，就在行走的过程中，慢慢慢慢的就趴在了这里，就再也没起来。

那么还有人特别关心一个问题，就说这个北极熊死了以后，包括他的尸体，尤其是毛皮，究竟该怎么办？据我所知，这个北极熊就将被长久的保持在这里，因为它们原本就属于北极，北极就是它们的家。

我们2013年在北极科考的故事后来写成了一本书，这本书的名字加《行走北极》，我想请大家注意的是，这本书的作者是张树义等，因为它就不是我一个人完成的，而是我们所有参加这次北极科考的老师和同学一起完成的这本书，只不过他们的名字都在扉页，那么我想非常真诚的和大家推荐这本书，这本书非常值得一读。

今年就在2014年的春节，我又启动了一个新的科考的项目，就是带领一帮孩子们去亚马逊的上游、源头去科考，在科考的同时也会带他们去参观一些当地的土著部落的一些村庄，那么我参观完了之后，后来我就问我们这些小的科考队员，我说你们有什么感觉？他们说哎呦，看了这些孩子们，我们才知道自己真的是很幸福。那么什么原因呢？我们所去的这个村庄，没有一个孩子有手机，也没有一个孩子有我们现在的数码相机，所以很多很多地方现在还很贫穷。 

那么在我们这次科考过程中，我尤其想提到的是这个同学，他只有13岁，是北京一个私立学校的学生，他的名字叫陈浩峰，因为他特别喜欢大自然，尤其喜欢研究蝴蝶，所以这次他在亚马逊捕捉蝴蝶的一瞬间，我把他拍下来。 

结果就在我们科考回来之后，大概两周左右的时间，美国的一个私立学校突然给他发了一封邮件，想邀请他去美国的私立学校读书，那么后来我们搞清楚了，原来就是在我们同一条科考船上，有一些美国的学者，这些美国的学者看到中国有如此热爱大自然的一个同学，向美国的私立学校推荐了他，后来我给他写了一封非常短的但非常强的一封推荐信，我说如果你们美国这个学校能够非常好的培养这个学生，让他保持对大自然的兴趣，我相信等他到了二三十岁，他一定会成为一个出色的生物学家。

刚才我们看到了这个科学考察和科学探险有的时候在某种程度上，会改变一个人的命运，但实际上，有时科学探险改变的不仅仅是个人的命运，我们看上面这张地图，这张地图展示的是地球上有哪些地方的人讲西班牙语。 

我们知道在欧洲有一个很小的国家叫西班牙，那么在西班牙，毫无疑问，人们是讲西班牙语的，但是除了西班牙之外，在拉丁美洲一大片的土地上，人们也讲西班牙语，那么这是为什么？

这就是因为在五百多年以前，在西班牙出了一个著名的航海家，我们也称之为科学探险家，这个人大家都很熟悉，就是哥伦布。那么五百多年前以前，哥伦布就带领了87个人驾驶着三艘只有17米长的小船，义无反顾地驶进了大西洋。七十天之后，他们发现了新大陆。

那么我们在看下面这张图，它展示的是地球上有哪些地方的人讲英语，我们暂且不说为什么北美的两个大国人们讲英语，我们也不谈为什么非洲有一些小国家人们讲英语，我们就看看为什么澳大利亚和新西兰人们讲英语。 

这是因为仅仅是在240年以前， 在英国也出现了一个航海家，他的名字叫库克，那么库克当时驾驶了一艘船，这艘船是曾经在北海运煤的一艘船，于是就义无反顾地去航海，他非常幸运，发现了新西兰，随后发现了澳大利亚。

我们也特别特别的渴望，将来有一天，我们中国的科学探险能够逐渐走出中国，走出亚洲，走向全世界。谢谢大家。

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出品：中国科普博览 SELF格致论道讲坛    

导语：人类一向以自身无与伦比的创造力而倍感自豪，但很少有人知道：我们的毁灭力与我们的创造力不相上下，从远古时期直至今日，简直就像是一种无法摆脱的原罪。即便你从不杀戮任何动物，甚至从不乘坐任何车辆，可你的生活方式仍然产生着大量的碳排放，不仅用温室效应扼杀着陆地上的生物，也用酸化的海洋毁灭着水中的生物。当今物种灭绝的速度已经远远超越了地质史上的正常时期，堪比恐龙大灭绝的惨剧。在这样一个人类一手制造的大灭绝时代，我们该何去何从？来自中国科学院生物物理所的副研究员叶盛，在SELF讲坛上为我们讲述他心中的毁灭与希望。

---嘉宾介绍---

以下是叶盛在SELF讲坛上的演讲实录：

我想大多数人来到自然博物馆，想看的就是古生物的化石，那些古生物现在去哪儿了呢？它们都已经灭绝了。如果我们把古生物灭绝事件，标在整个地球历史时间轴上的话，我们会发现，灭绝其实是一件很罕见的事情。事实情况现在是怎样的呢？我们隔三岔五就能在新闻中听到某某物种灭绝这样的消息，我想大家在座各位都有这样的经历。

在人一生几十年中就会见证一次或者是很多次物种的灭绝，这个比率已经远远高于地球历史上的平均水平。所以说我们处在一个大灭绝时代，而科学家们管这个叫做第六次物种大灭绝。那么究竟是什么原因导致了这场物种灭绝灾难呢？这就是我今天想跟大家探讨的问题。

大家能不能猜一猜这幅照片显示的是地球上的哪里？这是太平洋上的澳大利亚东海岸的大堡礁。实际珊瑚这种生物非常有意思，它是水里的生物，离不开水，可是它非常喜欢阳光，所以它总是往上长，最后结果的就是所有珊瑚礁都会长到当地落潮的时候最低海平面的位置。

所以如果去大堡礁的话，你站在珊瑚礁上就会发现，眼前是一条平坦的高速公路，而且在那些珊瑚礁缝隙之间有巨大海参，有小小的鲨鱼，有各种各样的海洋生物。而且其中有一些在夜晚的时候是发着光的，而这个时候你往周围看过去，你会发现所有方向都是海，没有陆地，抬起头来，天上是璀璨的星空。在这样美丽景色下，我想任何一个人都会感觉到人类自身的渺小。可是恰恰就是这个渺小的人类，它毁灭了我们这个星球上很多的其他生物物种。

大堡礁

就说这个大堡礁，它自己也面临着一场危机。首先第一点它非常大，如果我们把它放到地图上来看的话，就会发现，它在欧洲的话能够从英伦三岛一直延伸到意大利，如果放到美国能够纵贯美国西海岸，如果放到我们中国，能从北京一直延伸到广州。就是这么巨大的一片珊瑚礁，里面生活的物种不计其数。保守估计是数百万种，不保守估计是数千万种，所以科学家称之为海洋中的热带雨林。

科学家已经预言，50年之后再也不会有大堡礁了。为什么呢？为了回答这个问题，我首先介绍一个概念给大家，叫做钙化者。

什么叫钙化者？它指的是海洋中的一些植物和动物，它们能够把游离的钙离子和碳酸根离子结合在一起，形成不溶的碳酸钙，那么珊瑚就是一种钙化者，它用碳酸钙铸成了自己的外骨骼，我们吃的螃蟹、虾、贝壳，它们都是钙化者，这些东西都是由碳酸钙构成的。

还有很多重要的钙化者是我们看不见的，比如幻灯片上面这个球状的东西，它叫做球石藻，这种东西我们用肉眼根本看不到，可是它同样在生产着碳酸钙覆盖在自己细胞表面。还有像球石藻右面这个美丽的生物，它的名字叫海蝴蝶，它生活在北极海洋中，而且是很多大型鱼类的重要食物来源。

海蝴蝶，翼足目，螔（yí）螺属

今天我们让这只海蝴蝶穿越一下，穿越到2100年的海洋中，那么它的命运会是什么样呢？2100年的时候，它那透明的、坚固的外壳就会在45天之内变成软软的一团东西，最后彻底消失不见。

2100年的海洋和今天的海洋有什么区别？就是海洋酸化。海洋酸化好像温室效应的邪恶孪生兄弟，因为它们同样都是二氧化碳排放所造成的。二氧化碳融到海水中之后，就会形成碳酸，而碳酸在一系列复杂的化学平衡支撑之下，就会使得水体酸度上升。海洋酸化跟钙化者之间是什么关系呢？最要命的事情就是，酸化的环境使得碳酸钙溶解掉。

碳酸钙在我们生活中很常见，比如说中国古建筑中经常见到的汉白玉，还有西方很多雕塑用的石材也是碳酸钙，还有就是我们生活中最常见的鸡蛋，它的外壳就是碳酸钙。我不知道大家在中学或小学有没有做过一个实验，就是把一个鸡蛋放到一杯醋酸里面，很快这个鸡蛋外壳就会彻底溶解掉，消失掉，然后你得到的是软绵绵的一团东西，非常有意思。这么一个实验就告诉我们碳酸钙在酸性环境下是不稳定的，会被分解。

对于钙化者来说，这根本就是一场灾难。你可能会说这些都是推测的东西，是你自己想出来的东西，是未来的事情。那么在真实的海洋中是什么样子呢？当然了，科学家也会这么想。所以科学家用不同实验验证了这件事情。

科学家的海底实验

第一个实验是发生在意大利附近一个叫阿拉贡堡岛的地方，这个岛的特点是，它处在一个火山构造带上，它的旁边是海水，海底下有很多缝隙，不断释放出二氧化碳气体，这些二氧化碳使得周围的海洋环境变得非常酸。

科学家在海底布了一些网格，并清点每一个网格中不同的海洋生物的物种数量，结果他们发现，离这个二氧化碳释放点越远的地方，海洋生物生活的非常好，越靠近这个二氧化碳释放点海洋生物生活质量越糟，那到很靠近的地方几乎没有任何海洋生物生存了。所以说酸化对于海洋生物来说肯定是一个灾难。

另外一个重要实验叫做中型海洋生态系统实验。大的水族箱里面有珊瑚，海葵，还有各种各样的热带观赏鱼。我们想象一下，把这个水族箱放大到几十米乘几十米的规模，甚至是几百米乘几百米的规模，然后我们把它投入到海洋中去，科学家可以控制其中某些条件，人为地制造某个特定条件下的海洋环境。在这个中型海洋生态系统实验中，科学家也发现，酸化的海洋最终导致整个海洋系统的崩溃。

科学最重要的是要有一致性的，符合理论的一个预测，那么它们共同的预测是什么呢？实验结果表明，当海洋的PH值达到7.8的时候，所有的海洋系统都会崩溃掉。

7.8是一个什么概念？我们刚才提到2100年，为什么要去2100年？如果我们人类维持现在二氧化碳排放水平的话，到2094年的时候，全球海洋的表层水体，它的PH值都会达到7.8。

那过去这个数值是多少呢，在1885年的时候这个数值是8.2，后来过了120年，到2005年的时候，这个数值略微下降了0.1，变成了8.1，可是在今后90年内这个数值将会下降0.3。如果大家对PH值稍微有点了解的话，就会知道，这是一个对数值。所以说现在整个海洋酸化速度以指数级上升的，情况是非常危急的。

大家会说，这个二氧化碳肯定是人类工业文明排放的，有证据吗？当然有证据，这条曲线上显示的是公元前一个时期，包括公元后时期，整体的全球大气中二氧化碳的变化。史前时期二氧化碳水平的确在波动，但是这个波动水平，范围是小的，变化比较温和。当人类出现之后——那条黄色的尾巴就是人类的杰作——二氧化碳水平一下提高了。

全球历史上二氧化碳排放情况

如果我们放大一点看的话，我们发现人类文明刚刚出现的时候，这个二氧化碳水平还是不错的，还是维持基本平稳的，然而一个事件改变了它，让它迅速上升了。什么事件？工业革命。

如果我们把它继续放大，发现这个拐点发生在1800年前后，正是人类产生工业革命的时候。正是我们人类一手制造的二氧化碳的大量排放，我们把大自然用了几亿年的时间才固定下来的碳，只用了200年的时间又重新排放到大气中。

工业革命，二氧化碳排放的拐点

这样的话海洋酸化最终会危害所有钙化者的生存。但是要命的是，海洋酸化不是珊瑚所面临的唯一问题。我们看到珊瑚很漂亮，五颜六色的，但是这个颜色可能很少人知道，它不是珊瑚自己的颜色，它其实是珊瑚体内共生的一种藻类的颜色。当珊瑚感受到一种生存压力的时候，比如说酸化海洋，比如说由于温室效应提高海洋的温度，比如说由于泥沙排入到海洋中，造成水体清洁度的下降，珊瑚就会把体内藻类排出来。可是一旦失去这些藻类，珊瑚很快就会死亡的，这种现象就叫做珊瑚白化。

珊瑚白化

实际珊瑚白化现在不仅在大堡礁发生着，在加勒比海，在红海，在地球上所有有珊瑚的地方都在发生着，而且情况非常糟糕。据科学家悲观的估计，可能用不了二三十年大堡礁就会消失了。

我看到今天在场很多小朋友，等你们长大到结婚的年龄，如果你们想在大堡礁办一场潜水婚礼的话，估计是没有希望了。如果我们不能改变现在环保态度，不能够从现在开始保护环境的话，我们真的再也看不到大堡礁了。

你可能会问了钙化者消失就消失吧，有什么影响呢？我们来看一下海洋中的所有生物形成的这个食物网，你会惊奇的发现，它最下面两三层几乎全都是钙化者。比如说倒数第二排右边那个叫做翼足目动物，刚才我说的海蝴蝶就属于这个目。还有我们常见的虾，还有各种浮游动物，浮游植物，其中大部分都是钙化者。

我们可以想象如果所有钙化者都消失了，到了2100年的时候，那么这栋大厦肯定会倾倒的，它上面这些海洋生物，这些大型鱼类同样不会存活。最顶级的捕食者是人类自己，这个荒野猎人吃活鱼的画面非常生猛——各位吃海鲜肯定不是这个样子——我们可以想象，如果物种灭绝真正影响钙化者的话，最终我们现在吃的海鲜可能都会从餐桌上消失。

当然了，如果只是海洋生物的故事，可能跟我们陆地上生活的人距离稍微有那么点遥远。然而事情却没这么简单。

这个可爱的小动物叫做巴拿马金蛙，它生活在中美洲地区。但是，如果现在你去中美洲旅游很难能够见到它，科学家估计，它已经在野外灭绝了，什么原因呢？目前最靠谱的一个理论认为，是一种真菌感染造成了一种感染病，使得它们全部灭绝了。

巴拿马金蛙

下面这个动物是一只蝙蝠，冬眠中的蝙蝠，你可能觉得它睡的很安稳，睡的很舒服，其实它已经病入膏肓了，你可以注意到它的鼻子上有一团白色粉末，那个也是真菌，这个病被称为白鼻病，现在在北美地区非常严重，几乎导致了北美地区相当多种类的蝙蝠已经濒临灭绝。如果一只蝙蝠带着白鼻病进入冬眠的话，等到来年春天的时候，整个这个洞穴里的蝙蝠，全都会死掉，没有一只能活着飞出来，这个病就是这么的严重。

白鼻病蝙蝠

你可能觉得我说的是个案，不是这样的，现在整个物种灭绝情况非常严重。比如巴拿马金蛙所属的两栖类现在最严重，全球大概1/2两栖类物种，已经灭绝或者濒临灭绝。那么这个数字对于筑礁珊瑚，鲨与鳐，对于淡水软体动物来说是1/3。对于我们哺乳动物来说是1/4，爬行动物是1/5，对于鸟类是1/6。所以物种灭绝绝不是个案，而是蔓延在全球，蔓延在海洋中，陆地上，天空中，所有有生物的地方都在发生着物种灭绝。

你可能问，什么原因造成这么大范围物种灭绝了？我们刚才说了海洋酸化，有温室效应，有乱砍乱伐，还有栖息地的破坏，栖息地碎片化，这些都会导致物种的灭绝。

还有一些原因可能是大家一般不会想到的，比如这里的最后一项叫做全球旅行。刚才我们说的那只蝙蝠，这个白鼻病在美国出现，经过科学家研究发现，它其实最早发生在美国中部的一个洞穴，这个洞穴夏天的时候是一个旅游胜地，在夏天时候会有全球各地游客来到这个洞穴参观，现在科学家认为很可能是其中一名游客，从另外一块大陆带了某一种真菌来了这个洞穴，最终它在整个北美地区传染开来导致蝙蝠的灭绝，几乎防不胜防。

这个现象在进化生物学上有一个说法，叫做与幽灵共舞，为什么这是什么说呢？我们可以想象一下，所有进化出来的物种和它所处的环境已经完美契合在一起了，这种完美程度好像两个舞者在一块跳舞一样。但是一旦环境发生了改变，原来这一半的舞者就消失不见了，因为旧的环境没有了，而这个生物还在维持原来生活习性，就显得非常可笑，所以我们称之为与幽灵共舞。

在史前时期，环境的改变是非常缓慢的，千万年的级别。人类出现之后，环境的改变变成了几百年，几十年，几年，几个月，几天，甚至对于像旅行带来的这种问题，可能是一夜之间就发生了。什么样的生物能进化的这么快，来解决环境改变的问题呢？不可能的，所以他们只能面临这样一个灭绝的命运。

大家可能说了，灭绝就灭绝吧，不就是少吃几样海鲜吗！如果问题真的这么简单就好了。实际物种灭绝可能会对环境带来巨大的反作用。我们看这片荒芜的大陆，大家知道这是哪儿拍摄的吗？澳大利亚。在史前时期，澳大利亚是像巴西一样被热带雨林覆盖着的，后来变成了一片荒漠。

澳大利亚

什么原因导致的呢？有地质原因、气候原因，但是根据最新科学研究表明，很可能也有人类的原因，因为它从雨林变成荒漠的时间点，恰好是人类到达澳大利亚的时间点。人类去了之后，他们捕杀大型的食草动物，结果就是整个雨林里面很多死去的植物不断堆积，很容易引发火灾，随着一轮又一轮火灾洗礼，最后导致那些更能够耐旱，更能够耐热的灌木生长的更好，而那些本来高大的乔木全都消失了，于是环境从雨林变成了荒漠。

当然现在这还只是一种理论，还需要更多证据支持，但我们可以想见，物种的灭绝对于环境的反作用绝对不可以小视，它也许不会在短时间内发生，但是长时间之后一定会影响到人类自身。

大家可能注意到，人类对于这些食草动物的杀戮是在史前时期，跟工业革命一点关系没有，好像我们人类天生来就喜欢毁灭其他的物种。的确是这样的，这好像是一种原罪，无法摆脱。

可能在座有人会说，我来听你这场演讲是因为我是环保主义者，我一不吃肉，二不杀生，我上下班全都走路去，不开车，物种灭绝跟我没有关系了吧。请问在座的人有谁没有带手机来吗？你不用电脑吗？肯定要使用，家中也都要用电。我们知道电子产品抛弃后有重金属污染，我们知道塑料从石油中来的，所有生产当中都用电能，电能现在很大程度仍旧依赖于煤炭的燃烧，会产生大量二氧化碳排放。其实我们只要活着，从在娘胎里就开始了为物种灭绝做出“贡献”，这是人类无法摆脱的原罪。

我们该怎么办呢？凯撒大帝曾经说过一句话：“I came.  I saw.  I conquered.”——我来了，我看见了，我征服。如果是全人类作为一个整体，他会怎么说呢：“I came. I created. I destroyed.”——我来了，我创造了，我毁灭了。

的确，我们首先创造了，人类之所以成为人类是因为我们能够创造和使用工具，那这个创造能不能解决我们这个毁灭的宿命呢？我认为是可以的。有些人说很简单，我们只要退回到刀耕火种这种低技术水平时代就可以解决问题。可是大家想过吗，我们现在全球60亿人口如果回到刀耕火种的时代，我们连肚子都喂不饱，怎么来保护环境呢？所以说，在我看来，唯一的解决之道，仍旧是向前发展科技。

这张图片来自于乔治克鲁尼去年主演的一部电影，《明日世界》。其实在我的理想中，未来世界就应该是这样子的。我们通过一些高科技手段，让我们人类的居住地极大程度的收缩，让我们能够舒适的生活，但前提条件是我们能够有高科技支撑这种生活方式。

只有这样做，我们才能把大面积陆地表面还给大自然，让它处于自然状态，让其中的生物能够好好繁衍生息下去，我想这可能是我们人类和生物和平共处的唯一解决途径。当然了，为了达到这一天，我们在技术上还需要跨越式的发展才可以。

《明日世界》剧照

最后我想用这张片子来结束我今天的演讲。知道这是谁吗？如果你是资深科幻迷的话应该知道，他是著名美国科幻系列电影《回到未来》的主角之一，一位博士。我想说，如果未来人类能够做到我所说的，和其他生物和平共处的话，当它们回首来看我们现在这个时期——这个物种大灭绝的时代，他们会怎么说呢？

《明日世界》剧照

最后我想用这张片子来结束我今天的演讲。知道这是谁吗？如果你是资深科幻迷的话应该知道，他是著名美国科幻系列电影《回到未来》的主角之一，一位博士。我想说，如果未来人类能够做到我所说的，和其他生物和平共处的话，当它们回首来看我们现在这个时期——这个物种大灭绝的时代，他们会怎么说呢？

 “I came. I destroyed. I created.”我希望这句话有一天能够成真！

谢谢大家！

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出品：中国科普博览 SELF格致论道讲坛

导语：记忆究竟影响一个人多少？如果失去了过去的记忆，我们还是原来的自己吗？人脑内有一个海马区，掌控了长期间记忆，若是受损，有可能从此无法形成新的记忆，这意味着无法认识新的人、无法记得5分钟前做了什么！“记忆某种程度上就代表了我们本身”，在SELF讲坛上，中科院神经科学研究所的李澄宇为我们揭开“记忆”神秘的面纱。

---嘉宾介绍---

李澄宇

中国科学院神经科学研究所研究员

以下内容为李澄宇演讲实录：

各位下午好！非常荣幸有机会在这里和大家一起交流关于记忆的一些奥秘。记忆当然很重要，如果我们有一天突然丧失了记忆，比如说阿尔茨海默症患者，当我们走到路中间突然不记得自己是谁？为什么在这里？怎么回家？这是一个很可怕的事情，所以记忆当然很重要。

但是因为我们已经社会化这么久了，所以其实遗忘掉在演化上我们和其他动物相比，是拥有类似的记忆的能力的，所以我在这里想向各位介绍一些有趣的例子，来说动物为什么需要学习和记忆。

第一个例子，这白眉猴它所生活的空间相当之大，它的主要食物是成熟之后的果实，它生存的空间里面有大概10万棵树，在任何一个时刻成熟的果树有50棵，所以它需要赶在别的竞争对手之前找到这50棵树，对不对？要不然就被其他的鸟类吃掉了。所以需要学会找到这些树，然后记住它在哪里。

第二个例子，如果你是一个捕食者，那么需要学会去捕食；如果是个被捕食者，需要学会不要被人吃掉，对不对？或者被别的动物吃掉。所以这是明显例子，这都是和记忆有很大的关系。

我想问各位一个问题──在这张图片中哪一只是老大？可以告诉我吗？哪个是老大？中间那个是吧，我们并不是狒狒，但是我们很容易看出来谁是老大。如果你我们生活在这个群体里面，或者我们生活在人的群体里面──人的社会群体有非常强烈的等级制度──我们很容易理解，是需要学会这些等级制度和相关的行为的，所以学习是蛮重要的。

接下来我想举一个更明确的例子，来说明学习记忆对生存的必要性。这边展示的是黑长尾猴，它生活在非洲，大概3到5公斤，是很小的一类猴子。在野外，黑长尾猴的生存相当不易，一岁之内的小的黑长尾猴有60%会死亡，其中至少70%是来自于捕食者。

黑长尾猴的捕食者有主要分为三类：第一类是在陆地上捕食的──以豹子为代表──这些大型的捕食动物；第二类是在空中飞翔的──以战雕为代表的──翼展两米的捕食鸟类；第三种是蟒蛇，在草丛里面埋伏的准备捕食的。

针对这三类不同的捕食者，黑长尾猴发展出了非常有效的警告性的呼叫声。这里我想请工作人员来播放这个声音，当黑长尾猴看到豹子的时候，它会发出这样的警告声音，黑长尾猴听到同伴这样的叫声的时候，它的第一反应要上树，为什么？

豹子的体重大，它在树上跑的没有猴子快，所以在树上安全。曾经有人观察到一只豹子追一只黑长尾猴，在树上追了一个小时没有追到，所以树上是安全的。

如果看到的是鹰，那么警报声是这样子的，非常短促，如果听到这样的声音，那么正确的反应是马上进入灌木丛。我刚刚说战雕翼展两米，所以在灌木里面它是无法飞行和捕食的，灌木丛里安全。

如果看到是蛇，那么警告声音是这样的，很短促的声音，如果听到说这种警告式叫声的话，那么正确的反应是站起来向四面看，因为蟒蛇主要靠潜伏来捕食，在草丛里面你正好踩到蟒蛇身上了，它把你吃掉了。如果你听到的是鹰的警告声，然后你的反应是进灌木丛，那对不起，一般那蟒蛇在，如果你走错的话，那么后果是很悲惨的。

刚才是警告性的声音，这是很重要的发现，但是Cheney和Seyfarth他们两个人在长期的关注──他们发展的这样有趣的实验来证明“观察学习”的重要性。我刚才说幼儿的这个黑长尾猴它的死亡率是很高的，他们就对这种幼儿的一岁以下的黑长尾猴播放刚才那三种声音，音箱放到草丛里面播放，看它们的反应是不是对。

然后在分析的时候，把这种反应分成两类：左边一类是在小猴反应之前，先看一下成年猴，你看他做正确的反应的次数就远高于做错误反应的次数。如果这些小猴没有看一下成年猴，就直接做了反应了，那么它们出错的几率是很高的，做正确或错误差不多。

请各位再回想一下，我刚才说一岁之内的小猴60%会死亡，多数是来自于捕食的话，就会意识到现在的这个差别，看一下和不看一下，观察一下、不观察一下对于生存有着非常重要的意义。所以这是一个例子，我觉得很有趣，是说明在野外其实动物是非常依赖于学习记忆的。

接下来我想向各位介绍一下什么是“学习记忆”，但不是传统意义上的介绍，因为大家都知道学习记忆，都明白──经验引起了后续的行为改变──就是学习和记忆。我想说的是我们在实验室里面怎么去研究学习记忆？

我想向各位展示一个视频，是黑猩猩它们去做一个工作记忆的任务。这并不是说黑猩猩的短时间的工作记忆能力比人强，这是因为它做这任务时，每做对一次，就有一个花生可以吃。

我们在实验室里面也让我们的实验动物或者人，做类似的类似的行为：比如说在这个任务里面我们先给受试者一个视觉刺激，然后延迟的时候把样本隐藏起来，选择的时候，我要让人或者是动物选择一个和刚才样本不一样的刺激，就这样一个任务。

或者是病人──比如说精神分裂症患者──来做这样的事情，可以看到X轴就是给不同的样本的数量；Y轴是出现错误的几率，即使正常的红色的线也是随着要我记得信息越来越多，我出错的几率会越大，对吧？这是正常的。但是精神分裂症患者，他们出的错误就更高。

做基础研究对于临床或者对我们实际生活其实是有很大的关系的，比如说工作记忆这种，它是一个非常基础的研究，对不对？但是其实我们的很多患者都有很严重的工作记忆的问题。

当我自己躺在我们的所里面的核磁功能共振成像仪器里面，我自己做刚才这个任务，这是我自己的脑子的反应，至少这个脑子看起来还比较正常。如果侧过来看的话，额叶顶叶这两个脑区在我做工作记忆的任务的时候──需要短时间的记住一个信息──它会被激活，就颜色比较热的这种地方，颜色比较蓝的地方就是被抑制的地方，所以我们的脑子其实有很多特定的脑区，是在帮助我们做这种行为的。

但是我还不太愿意把我自己脑子切开来，然后把它拿出来看我的脑子是怎么工作的，所以我们需要和刚才几位老师说的一样，需要各种各样的动物模型，所以在我们实验室里面主要用小鼠作为模型来研究工作记忆，这种短暂的存储信息的这种能力。

我们所使用的是嗅觉──因为小鼠是一个嗅觉很好的动物──我们会给它两次气味，两个气味中间会有延迟期几秒钟，如果两个气味是不一样，那么它要舔，来得到水；如果两个气味是一样的，那就不用舔，因为没有水。就这样一个任务。

这个任务的好处是在时间上，把感觉、记忆、抉择给它分开来，这是我们这么设计的原因。接下来我会展示一个视频，看小鼠怎么做这个任务：我们现在要给它一个气味──气味A──延迟──还要记住，然后气味B，不一样，那么它舔来得到水；在下一次任务里面，两个气味是一样的──气味B──延迟──还是气味B，它没有再舔，所以小鼠知道这个任务怎么回事。

这边展示是我们的实际数据，我们其实也经过很长时间，大概五年左右的时间，来证明小鼠的前额叶这个脑区，它对于这个工作记忆是蛮重要的。我们用一种叫做光遗传的技术，用光来调控神经元活动这样一个方法。

右边下面所示就是如果你给光的话，那么神经元的活动就会被抑制，而且时间尺度的话是秒级的，所以可以在很短的时间里面去操控神经元活动。左边就是我们的数据，可以看到如果你给光去操控神经活动，小鼠的行为和正常小鼠相比就会变差，那就证明了内侧前叶这个脑区，它对工作记忆这个行为是很重要的。

接下来我想离开我们实验室，进入更广大的一个空间来来问问看──什么是记忆的机理？我们要研究一个东西时候都要看它的边界在哪里？什么时候它会失败，对不对？所以我想讲几个例子，是记忆出问题的时候，

第一个例子我想说的是──不是所有发生事情都会被记住。我想请各位看一个视频，请关注“穿白色的运动员传球的次数”，现在开始播放我们的视频。多少次？有人答对了，很好。有人看到大猩猩了吗？大概有一半会看不到。有没有人看到穿黑色的运动员走掉？还有颜色变化？

其实这叫做非注意性失忆──如果你没有注意，那你是不会记住的──这很正常，对吧？世界中不停的发生很多的随机事件，所以我们其实不要把所有的事情都记下来，我们的记忆只记那些对我们有重要意义的事情，对吧？所以非注意性失忆是有它的意义的。

我还想说一个“记忆的极限”，不是所有时候的学习都是一样的效果。我们的语言能力，大家都认为是很自然，对不对？每个人都会说话。这个是依赖于所谓关键期的，在2到7岁的时候，我们必须要经历语言这个经验，如果这时候没有语言经验，那么结果会非常的可怕。

这边图示的这个小女孩叫做Genie，她的父亲是严重的精神分裂症患者，在这个小女孩13岁之前，他都把这个小女孩捆在家里面，用铁链子捆在床上，他们生活在农村，周围几十里地都没什么人，所以直到13岁的时候，她才被别人发现、被解救出来。她的精神分裂症患者的父亲并不说话，所以在13岁之前Genie是没有语言经验。

这当然是一个很悲剧的事情，但是对于科学家来说是这个很难得的机会，可以看当你在13岁之前没有语言经验的时候，会有什么样的结果？所以安排了全世界最好的教育家、语言教育家去教Genie语言，专门安排了博士生去跟踪Genie，看她的语言能力发展。在七、八年之后，这个学生博士生毕业的时候，结论是Genie能够说的最长的句子是两个词。专门有文章发表去争论她到底说的是两个词还是三个词。七、八年每天都是长期的训练，只能得到这样的结果。

之后Genie因为她变得很有名、有很多书、文章去讲她，所以她在哪里是一个秘密。但是她是被收养，终生她是不能够独立生活而且是不说话的。这就是告诉我们一个问题，这关键期在我们小的时候，有一些非常重要的一些能力我们必须去学习，这是为什么我们从小的时候要学数学，如果过了这个关键期你不学这些能力的话，其实我们是有很大的问题。

如果是一个成人，脑子受了损伤，记忆也会出问题。我这里想举一个在神经科学界非常重要的例子，一个叫做海马的脑区，如果海马这个脑区出现问题，那么会出现很严重的记忆障碍。它叫海马是因为这个组织长的和真正的海马很像，所以叫做海马，很漂亮的一个结构。

有一个人叫做HM，他因为严重的癫痫，所以在他20多岁左右的时候，医生把他会产生癫痫的部分脑区摘除掉了，就癫痫灶拿掉了，几乎全部海马都给拿掉了，人们马上发现做完手术之后，HM这个病人他已经不再是HM，他无法形成新的记忆，在手术之前的记忆还在，没有问题，但是新的记忆无法形成了，所以后来照顾他的新进来的护士医生，每次见到他都必须向他自我介绍；即使你出了房间去喝了杯咖啡，五分钟以后再回来，他就完全忘记你是谁了。

我给大家举一个例子，Howard Eichanbaum现在是美国波士顿大学的教授，他在读博士生的时候研究HM，他的任务之一就是每天早上开车去把HM从家里面接到医院去研究、做各种各样的实验。有一天早上Howard Eichanbaum吃早饭时候，喝了杯McDonald’s的咖啡，在那咖啡杯上印了McDonald’s这几个字，他开车时候把这个咖啡放到前座上面车窗那边。HM一看到这个杯子说：唉，我小时候有一个朋友，叫McDonald，然后他和我是很好的朋友，我们两个一起打棒球，打的非常好，我们也有很多很好的故事，这是一个很愉快的交谈过程。

这个交谈过程结束了，HM看了窗外看了一会，回来又看到这个杯子──我小时候认识一个朋友叫McDonald的，我以前和他是一块儿打棒球，打的非常好，我们有很好的故事……一模一样的故事又讲了一遍。然后结果结束以后，他又看了会窗外，一会儿又看见了这个杯子──我小时候有一个朋友叫McDonald，我以前……同样的故事，又讲了第三遍。讲到第三遍的时候，Howard Eichanbaum就偷偷的把这个咖啡杯拿下来，放到自己座位里面，要不然他这一路上会一直讲这个故事，这是一个典型的例子告诉我们海马多么的重要。

HM和他的父亲关系非常之好，他父亲在他手术一段时间之后去世。HM每次听到父亲去世的消息，都非常悲痛，每次都处在同样的巨大悲痛之中。所以，如果我们无法形成新的记忆，我们就不再是以前的自己了。

因为HM以及相关的一些其他脑区损伤的病人，我们现在知道我们的记忆是分不同类型的，比如说HM他的长时间记忆有很大的问题，但是他的短时间记忆，或者我刚才说的让小鼠做或者我自己做的工作记忆没有问题。你看刚才他是可以和Howard Eichanbaum很好地进行对话，这个时候都需要用到工作记忆的。

在长时程记忆里面又分成“陈述式记忆”和“非陈述式记忆”。HM的主要是陈述式记忆出问题，也就是说这种可以被陈述出来的事情，不管是事实还是一个场景──我昨天和谁一块吃饭、说什么话呀、吃什么东西……这些时间、地点、人物，这种“场景记忆”。海马是很重要的，或者是“事实记忆”，对吧？“南海是中国的。”这是一个是事实记忆。

“非陈述式记忆”比如说“运动记忆”──骑自行车，这是一个运动记忆，大家都经过运动以后学会的。HM他是可以学会新的运动技能的，做的非常好、和普通人差不多，但是他拒绝承认自己学过。所以“记得自己学过”这是一个陈述式的记忆；但是“学这个动作本身”是个非陈述式的记忆。或者是一些“情感记忆”、“情绪记忆”──比如说“南海是中国的！”是吧？这就是情绪记忆。所以记忆分不同类别。

那么记忆的核心原理是什么呢？因为时间关系，所以我只能讲很小的一部分──因为这里有大量的工作，其实科学家做了大量的工作来问记忆是什么原理。我们脑大概850亿到1000亿个神经元，这些神经元通过是一千个到10万个突触，来形成突触联系、来进行交流。

神经元长得很漂亮，图上左边就是显示了几个神经元的样子，你看它们长得很大的、天线一样的形状，就是接受输入的地方；它们还长出很纤细的、很长的叫“轴突”的这种结构，来传输自己的这个信号，那么接受这个信号的地方就叫做“突触”。

这种突触很重要，而且它可以被神经元自己的活动来调控──当突触前和突触后神经元活动按照一定的规则来运行的时候，突触活动的强度会被增强或者减弱，而且在我们学习的过程中，这种突触的活动增强或者减弱是可以被观察到的，而且如果你阻止这种活动的改变，那么会影响学习。所以人们一般认为，这个突触的改变是我们学习记忆的核心机制。

刚才说的是单个的神经元之间的连接，而群体网络层面，一般认为是“吸引子网络”来解释记忆是怎么回事。所谓的吸引子，很简单──碗就是一个吸引子──如果你把一个玻璃珠放到碗的边上，一放手它会落到碗的底部，所谓吸引子的底部，那么我们的记忆在经过学习的过程中，我们的突触连接的改变，其实就形成了各种各样的吸引子。这种吸引子的好处是部分信息可以提取出完整的信息。

在座更关注的可能是“学习记忆怎么被提高”对不对？我想给大家一个好的消息，学习记忆是可以提高的！怎么被提高呢？就是“记好多次”。这是一个非常严肃的结论。右边图这个人叫做Ebbinghaus，他是第一个严肃的研究记忆的心理学的一个科学家，他发现：底下x轴显示的是我在一天之前，学习一些材料，我所做的学习次数；Y轴就是在一天之后，我重新学习又要需要多长时间。可以看到如果你学的次数越多，那么第二天你就花的时间越少来学会，就说明你学习次数多，就记得好，对不对？所以勤奋是必要的。

还要“睡得好”，如果记录头皮脑电的话，那么在人睡眠的时候，可以看到“慢波”，这边显示的每一个小的波动就是一个慢波，在全脑里面是很大尺度的神经元活动。德国科学家发现，如果你在人睡眠的时候，在脑子里面引发这种慢波，那么可以记得更好。他实际上让学生晚上学习外语，然后在睡觉时候去电刺激脑子，引起更多慢波，第二天早上起来问他学的词汇还记住多少？如果你做过电刺激，那么学得更多。我并不是建议大家晚上回去以后就电刺激自己脑子，因为你并不一定总要记住昨天晚上的事情，对吧？

我想结语是，在一定程度上，其实在一定程度上，“我们就是我们的记忆”，更多的记忆的奥秘等待我们发现！谢谢各位！

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出品：中国科普博览 SELF格致论道讲坛

导语：毕业生最苦恼的问题不外乎这两个问题：不知道自己想从事怎样的工作？自己的能力又适合做什么？在SELF格致论道讲坛上，双创教育专家张静提出认识自己，需要从小展开探索。创新创业教育可以从4岁娃娃抓起。发现问题、解决问题的能力需要系统性、周期性地关注与训练。给你5英镑，你会打造一个不亏本的创业计划吗？

---嘉宾介绍---

张静

英国高等教育学会的中国首席代表 英国国家创新创业教育中心的中国首席顾问 康陵园美丽乡村公益创业基地的负责人

以下内容为张静演讲实录：

　　三十年前，我离开了一个很普通的村庄，北京市昌平区十三陵镇康陵园村。

　　三十年前我初中毕业，离开我的乡村到了城里面，非常顺利地考入了北京市的一所市重点中学，当时叫二十六中，就是现在的北京汇文中学。高中毕业后我又顺利地考上了大学然后又读了研究生，研究生毕业以后又非常顺利地分到了英国驻中国大使馆工作，在那边一直工作了18年，一直到2015年3月份的时候我从使馆出来，给英国这两个机构做首席代表。我是属于非常顺利的那一类人，在我们这村子里面我们村的村民在教育他们的孩子的时候都会拿我作对比，所以我在他们的嘴里面就是“别人家的孩子”。

　　现在农村的孩子考上大学不是一件非常新鲜的事情，我们村的孩子也有很多考上大学的，也有考上清华大学的，但是有一点不一样的是，毕业以后他们很多人找不到理想的工作，所以今年春节的时候我回娘家，村子里有几位村民拉着他们的大学毕业生的孩子来找到我说，“你在城里待了那么多年肯定认识好多的人，你能不能给我们孩子找个工作，或者你认为我们孩子干什么比较合适？”我就会拉着孩子问他，“你想干什么，你有什么样的兴趣”；往往这些孩子都支支吾吾的“我也不知道想干什么，能找个工作就可以了。”后来我就跟他说，你想没想过农村也是一片广阔的天地，你能不能回到咱们村子里干点儿什么呢？首先家长就非常质疑，回村儿干嘛？

　　好不容易考上大学的，我们才不回来，你都不回来我们干嘛要回来！那孩子就问，

　　您说我从村子里能干什么，我说你看村子里有这么多的资源，包括土地、乡村、农舍还有旅游资源，咱们村子离十三陵这么近，这些东西都可以开发……

　　其实我在说这话的时候，我心里也没有底气，因为我是研究创新创业教育的，所以我也接触了一些国际的理论，其中有一个理论叫Effectuation，就是一个效果推理理论，简言之就是你要知道你是谁，有什么资源，想做什么事情，从你自身出发，在你可承受的损失范围之内开始做一些事情，然后不断地把你的想法跟别人讲，让别人知道，让越来越多的人认可你，他们就会加入你，将来就能成就一些事情。所以我就想我有什么资源，我能做什么。

　　那年春节等这几个孩子走了以后，我就开始游说一些我认为比较有潜力的、愿意跟我合作的村民，成立了一个康陵园美丽乡村公益创业基地。在刚开始成立基地的时候我们也处于一个非常混沌的状态，不清楚应该做什么，于是我们请了很多高校的老师还有社会组织的人员帮我们出主意，最后我们想清楚了我们可以干什么，就从我们的资源开始做。从今年的5月份到9月份我参加了两次公益创业大赛，非常幸运两次我都获得了金奖，其中有一个奖项就是昌平团区委组织的竞赛，奖品就是要我入驻回龙观的创客空间，右边这四位男同志都是我们的村民，但不是所有人都像我一样的幸运。

　　2016年刚刚公布的，关于大学生创新创业指标的一个报告显示，大学生创业有两个特点：一个是一高，就是创业的人数，想创业的人数是越来越多，2015年毕业大学生一共有20.4万大学生创业，但是也有两低：人数虽然高，但是创业率低，创业率在中国大学生里面大概不高于1%，而在英美国家大概是20%到30%；第二低是成功率特别低，不光是大学生的成功率低，就是毕业以后那些稍微有一些工作经验的年轻人，创业的成功率也很低。在这个报告里指的是10%，有一个老师讲不是10%，是千分之一的成功率，非常低。为什么低呢？首先大学生没有人脉，没有相关的资金支持，也没有工作经验，所以我就在想到底什么是创新创业呢？实际上创新归根到底是人的培养，人的能力的培养，因为我毕业以后一直跟英国合作，合作了二十年，所以我研究了一下英国做创新创业的情况：政府从四岁开始扶持，一直到二十五岁，每个年龄段都有不同的创业项目，首先就是培养创新思维还有创新行为，最后才是到经营企业、经营商业。

　　这个模型，门上写着三个字叫就业力，就业能力而不是就业率，不是我们大学毕业以后要高校报上去这个数字，就业力这三个字最重要的是那个力，是能力的力，要开启这扇门的话需要一把非常好用的钥匙，其中学科知识专业知识只占了其中的一小部分，包括生活经验还有情商，你学习这些知识和能力以后要进行反思和内化，树立自己的信心，建立自己的行动能力，这才能开启就业力这扇大门；只有你的就业力强了，毕业的时候才能找到工作，多年以后由于各种原因你失业了还能再次找到其他的工作或者是创业，或者是继续找工作。这些能力的培养从现在在大学再开始做太晚了，所以在我们中国，我特别希望能够从小做起。

　　这是英国从2014年开始的一个项目每年会有一些小学生参加一个计划——五英镑计划，今年是第三年，大概有五万学生参加，对于中国来讲的话五万是一个很小的数字，但是英国是一个岛国，人口不是很多，所以五万是很大的一个基数；他们的项目有一个机构会给所有登记想参加这个项目的这些学生每人五英镑，要求你加入一个团队，自由组织团队，团队里面人数是四个人到六个人，然后在一个月之内要根据公司创建的过程，走这样一个步骤，每一周有个小竞赛，比如你要做LOGO的竞赛，怎么做销售路演，销售路演就是要提高表达能力，还有教学生如何做广告；最后是摆台、站台、销售他的东西，在整个过程当中最后评选的标准不是看你挣了多少钱，标准第一条 就是你做的这工作有没有创新性，是不是别人卖矿泉水你也卖矿泉水，别人开一家什么店你也开一家什么店，肯定不是这样的，你必须有创新；第二项标准就是看你现在做的这个项目是不是团队合作的一个结果，团队合作精神和财商的精神是我们所有的孩子都非常欠缺的；第三项就是你找的这个项目是不是跟社区紧密相关的。这个是发现问题、解决问题的一个过程，是别人的痛点、痒点，你在里面发现了你的兴奋点，这才是一个创业点子，最后才看你是否盈利。从这个项目来讲，它锻炼了学生观察的能力，知道他是社区的一份子，也能够培养学生坚韧的性格，走出校区去发现问题，孩子的收获也很大，他们采访了很多的孩子包括孩子有了自我意识，知道如何跟别人去合作，同样也知道了自己在社区里能解决哪些问题；在一个团队里面有哪些职务、职位，他能扮演好什么样的角色。

　　说了很多别人的孩子，现在说一下我自己的孩子。去过园博园的人知道，这是从园博园观察到的景象，我的孩子今年15岁，在十一学校读高一。学校组织秋游的时候，别的孩子拍的都是景色，而我的孩子拍的是火车，为什么呢？我这个孩子从小就特别喜欢火车，他真的是每个周末都要出去坐火车，我不知道他在干什么，他花了我很多钱，买了一大沓的火车票，有一次我就问他：“这星期你去干什么？”他说坐火车，他说往后你不要跟别人说我是坐火车，我这有一个专业词汇，你知道吗妈妈，这个词汇叫运转。我的孩子有一个书包，有一天当他不在的时候我偷偷打开他的书包，我在里面发现了三样东西：一个小马扎、一个手台，还有一个照像机，有一次他跟我说：“妈妈，你想做合格的妈妈吗？你陪伴我一下行吗？”然后他带着我去门头沟，那个地方有一个丰（台）沙（城）线的纪念碑，是纪念建设丰沙线牺牲的一些工人，那个地方有一个特点：有很多的隧道，一个隧道接一个隧道，到了一个最高点以后，他就把那小马扎打开坐在上面，然后就从手台里面听下一列火车什么时候到，然后他就用他的相机给这些火车照相，我觉得很没意思，但是我答应他做一个合格的妈妈，我困得不行，但是我还是一直在那儿陪伴着他，我的孩子是在人大附读的初中，他自己在人大附建立了一个交通社，从招收会员到更新微信到最后写报告所有的事情都是他来做的，他锻炼了很多方面的能力，到初中快中考的时候他依然这样去做运转，我心里急死了，我就跟这孩子说：“小博，我能不能跟你商量一下，你那运转能不能稍微停停，中考完了你再去行吗？”然后我的孩子说：“中考那些题我都做过一百遍了妈妈，你放心吧！我中考不会错的，你放心，请你相信我！”

　　我虽然百般的不愿意，最后还是按照孩子的这种想法去走了，中考结束了我的孩子考的非常好，我特别高兴，他如果能继续在人大附读高中的话我会非常高兴，结果我儿子回来说：“妈，我不考人大附，我要去十一学校！”我说为什么？他说你知道吗，十一学校前两天开了一个开放日，我去看了那里的环境，我也采访了一些老师和在那边的同学，我觉得十一学校更加适合我，当然我只能支持他，虽然我心里有很多很多的不愿意。最后他就到了十一学校，非常非常高兴，上星期我去送他，他说：“妈妈，我在十一学校又建起了我的交通社。”我说在十一学校原来没有交通社吗，他说有，原来有一个叫铁路社，他把它给收编了，他说铁路社里面是高二的孩子，我说高二的孩子为什么愿意被你收编呢？他说因为他们招新生有困难，那我说你就能招来呀，他说我能啊，我招来16名新生，而且我招来8名男生8名女生，我们一起干活我们不累。我说那你告诉我一下你怎么招的呢，他说我就忽悠他们，我就洗脑，我天天跟他说，我就给他洗脑，他没有跟我详细讲到底是怎么洗脑的，但是我确实非常非常的高兴，我孩子有这方面的一个能力。但是我问了他一点，你现在变成现在这个样子，你觉得跟咱们这家庭环境，跟我有关系吗？他说有啊，当然有啊，他说你不管我，因为我确实没有时间管他，并不是说我放纵他，但是我确实觉得给了孩子一个宽松的环境，我也觉得非常幸运。

　　这个是他所有的乘车记录，我从来没有教过他，我也不翻他的日记本，但是他之前跟我共用一个笔记本，所以我从里面翻出来，他有乘车的日期、乘车的车次，从哪儿到哪儿，花了多少钱，这辆车走了多少公里，所有的记录。所以我觉得他将来可能当会计比较合适，我真的为我的孩子感到欣慰。

　　我在我们村子里做康陵园公益创业基地，其中有一件事情，我想培养我们这些村民的孩子，培养他们一些能力，让他们将来毕业以后能够找到一些自己喜欢的工作，知道自己的兴趣点是什么，所以我其中做的一项工作是给我们的学生做志愿服务——乡村讲堂，这个是北京交通大学的两个研究生帮我们的孩子做泥塑，他刚开始教怎么样用这些泥，怎么用这些模板，到后来就放开了，孩子们想做什么就做什么了。

　　这位志愿者是来自北京大学的一个博士教我们孩子在读书，这两位老师都给我们反映，我真的没有想到农村的孩子太有创造力了，同样一门课程我们在城里也教给我们的孩子，甚至有时候教给我们的研究生，他们作为选修课研究生但是他们做出来的作品真的没有想象力，因为你们农村的孩子没有接触过这些，他可以天马行空，

　　为什么接受的教育越多，我们教育工作者包括我们的家长真的应该好好想一想。

　　我们村子里的基地离咱们城里真的不是特别远，一共就四十公里的地方，如果你们希望带着自己的学生，带着自己的孩子到我们这村子里来，到我们基地来，我会非常的欢迎。最后我想提一个希望就是你听的很high ，你一定要迈出第一步，要有一些行动，所以我这有三个词送给大家，第一个词就是Hear，你听到我讲什么了；第二你肯定有一些感觉感想就是Feel，最后一步希望大家Do Something，做一些事情，从自我做起。

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出品：中国科普博览 SELF格致论道讲坛

导语：作为科幻中很大的母题，人工智能经常在科幻电影中出现，比如《I,Robot》、《黑客帝国》、《机械姬》，其中人工智能往往扮演反叛者的角色，对人类造成伤害。结合现实来说，这样的事情会不会发生？

---嘉宾介绍---

江波

科幻作家

以下为江波演讲实录：

    从生物智能开始探讨自我意识，比较直观的方式是对照生物智能。原因很简单，生物智能是唯一一种产生了自我意识的智能形态。生物智能的演化发展历程，能够给未来的人工智能许多启发。

　　生物智能的演化是一个很有意思的话题。整体而言，智能对于生物的意义，就是无需基因的变异就能适应环境变化。基因变异是生物的本底色彩，环境不断筛选合适的基因推动生物的演化（自然选择），演化的方向可能是更快，更有力，繁殖更多，有毒……生物的适应性多样性，可以用一个词来形容：鬼斧神工，或者再加上一个：叹为观止。智能作为适应性的一种，在全体生物而言，未必是最重要的，但对于人类来说，却是最重要无可替代的一种，是整个人类文明的生物性基石。

　　 镜子试验：衡量自我意识的准绳

　　生物是否具有自我意识，这是个很难验证的问题。人类肯定认为自己具有自我意识，那么其它动物呢？如何才能确认动物的自我意识？

　　从前庄子和惠子有一场濠上辩论，叫做子非鱼安知鱼之乐。看到鱼儿在水里游，谁知道它的内心是快乐还是痛苦？不能深入任其它动物的内心，怎么谈论动物的自我？

　　为了衡量自我意识，需要一个外在的标准。科学家设计了镜子实验来检验动物的自我意识。就是让动物照镜子，如果能认出镜子里是自己的影像，那么就判断具有自我意识。

　　这个实验显然并不能十全十美地衡量出动物是否具有自我意识，但是它至少是一根准绳，一个充分非必要条件：能通过镜子实验的，可以认为具有自我意识，不能辨认自我，也就不能辨认出镜像（按常理说，这个假设是正确的）；而未通过的，则未必不具有自我意识。

　　所以我们拿镜子试验做标准，筛选出的对象应该是具有自我意识动物的子集。

　　都有些什么动物能够通过镜子试验？大象，鲸鱼，黑猩猩，海豚，喜鹊……据说章鱼也可以。以镜子试验为标准，自我意识的分布相当地广泛。还有一些处在边缘上，比如猴子。为什么如此说？我们来看一个特殊的镜子试验——关于一只特别的猴子。与此对照，放上另一种灵长目：银背大猩猩作为对照。

　　首先看银背大猩猩。这是一张gif的图片，但是在word文档里不知道怎么让它动起来。需要看动图的，可以自行Google图片“银背大猩猩，镜子试验”。脑补一下，这只雄壮的猩猩勇猛地向着镜子里自己的影像撞了过去，结果被拉到了及格线以下。

　　然后是猴子。上图中是一只猕猴。猴子一直是镜子试验中的失败者，闯关多次，都悲惨地败下阵来。然而图中这只猴子成功地通过镜子辨认出了自己脸上的红点，因此通过了镜子试验。

　　这……究竟说的是猴子能过还是不能过？原本是不能过的，经过训练之后，它就能过了。这只猴子是中科院神经科学研究所的科学家在2015年初的研究成果，使用合适的训练方式，可以让猴子通过镜子测试。

　　这里带来一个很重要的启示：自我意识的有无，和是否能利用镜子辨认自我一样，并没有一个严格的界限，具有很大的模糊性。

　　当然可以认为这是一个猜想，并没有得到完全的证明。从人的自我意识萌发来看，也是如此，人在两岁左右开始萌发自我意识，从无到有，并非一个截然的突变。推广到自然界中的情形，可以认为具备复杂神经系统的生物，从简单到复杂，自我意识逐渐变得强烈，清晰，并非有一个截然界限。

　　关于生物自我意识的一般性结论性如下图所示。

　　对于生物的自我意识，如下两点该是基本事实：

　　生物的自我意识广泛存在，并非人类特有；

　　自我意识的存在，边界是模糊的；

　　广泛性和模糊性，这是两个很有力的指标，表明自我意识对于生物而言并非属于人类的天赋异禀，突然间神性般的降临，而是一种演化的自然产物。

　　对于智能的演化细节，在尼克·莱恩的伟大著作《生命的跃升——40亿年演化史上的十大发明》中有精彩的描述，当然有更多的细节仍旧有待发掘。在此处，我们仅仅就形而上的思辨来分析这个问题。

　　一个三段论是可以破除自我意识的神秘感的。

　　大前提：智能是生物体认识客观世界的手段，生物能够借助智能充分认识客观世界

　　小前提：生物的本体是客观世界的一部分

　　结论：生物可以认识到本体的存在，也就是生物能拥有自我意识。

　　换而言之，对于一个生物体来说，一旦它的智能达到足够的复杂程度，能够对客观世界作出充分的认识，便能够产生自我意识。

　　但是，在这里还有一个核心的问题。

　　这个核心的问题，是学习。生物塑造神经系统的手段，无一例外是通过学习。外界的刺激作用于神经系统，从而塑造神经系统，这就是生物的学习。当我们谈论生物的自我意识，很容易注意到生物神经系统的复杂性与之相关，却很容易忽略学习这个重要因素。

　　在前面提到的三段论中，大前提（智能是生物体认识客观世界的手段）得以实现的前提，就是学习。可以说，学习是前提的前提。

　　当然，生物还有本能。编辑在DNA中的本能行为也可以具有很高的智能性而且不需要学习就能获得。因为无需对客观世界进行认识，也就无法认识到自身，本能行为不会产生自我意识。

　　所以，如果对生物的自我意识进行小结，可以概括如下：

　　按照是否需要学习，可以将生物的智能行为划分为本能和智能。通过学习得到的智能是生物体认识客观世界的手段，一旦这个手段复杂到一定程度，生物体就能从环境中辨认出本体，从而获得自我意识。

　　如果把这样的结论推广到机器，会怎样？

　　借助于对生物本能的理解，我想引入一个词汇：拟智能。

　　在生物智能中，本能和智能的最关键的分别，不在于复杂度，而在于是否需要通过学习获得。学习，也是为人工智能定性的关键。

　　我们首先要对人工智能的学习进行定义，对于人工智能来说，什么是学习？

　　所谓人工智能的学习，是指通过对环境的认识，不断修正内在逻辑。

　　定义了学习之后，就可以这么定义拟智能：所有不通过学习而形成的智能都是拟智能。

　　换而言之，拟智能就是由编程预先决定的智能。

　　现今我们看到的绝大多数人工智能，都是拟智能。比如工业机器臂，无人机，无人汽车，聊天机器人……拟智能拥有广阔的市场，而且我们丝毫不担心它会产生自我意识。哪怕复杂强大到匪夷所思的地步，它的工具属性不会有一丝一毫的改变。历史上有几次著名的拟智能的胜利：

　　1997年，深蓝战胜国际象棋大师卡斯帕罗夫；

　　2011年，沃森战胜人类选手，获得“危险边缘”游戏的胜利

　　这些计算机程序的算法已经很复杂，从单项智能的角度来说，大大地胜出了人脑，然而，它们却不会产生除了这项智能之外的任何想法——原因很简单，它们的智能由编程决定，根本不经历学习的过程。（请注意，所谓的学习需要改变内在逻辑，而不是简单地从外界得到输入变量）因此，单就智能获得途径，已经杜绝了产生自我意识的可能性。

　　从这个意义上来说，这些拟智能机器，类似于昆虫，凭本能行动。虽然它的高度复杂让人迷惑，让人产生“怎么能够如此聪明”的错觉，它的本质不会改变。能够产生自我意识的机器，必然是能够学习的机器。这样的机器有没有？有。我们来举例说明。

　　2014年初，Google以4亿美金的价格收购了DeepMind。这家公司做出的产品是一个玩游戏的程序。程序可以控制上下左右开火的动作，躲避或者击毁从上方不断落下的方块。没错，这就是类似打飞机，打砖块的那种电子游戏。程序中并没有内置逻辑遇到怎样的情况该如何动作，这个程序要通过训练才能学会打游戏。大约的过程就是，在程序中，从输入（屏幕上掉方块）到输出（采取动作）间有几层网络，因为每一层网络都有许多节点，从输入到输入就有许多可能路径。如果某条路径导致游戏失败，这条路径的权重就会被降低，反之，路径的权重会被升高。这样不断训练，最后这个程序能够很好地玩这个游戏，拿到很高的分数（它能够形成一套特定的网络结构，适应打游戏）。

　　这个过程完全符合学习获得智能的定义。自我意识会就此诞生吗？当然不会。因为这个程序还相当地简单。它甚至根本没有把本体（程序的本体可不是那个在屏幕上被控制的小亮点）当做认识对象来考虑。

　　要从数字程序中产生自我意识，最大的困难之处，应该在于如何定义本体。一个不明确的本体，无法被认识，也是无法产生自我意识的。但是计算机的世界自然有它的游戏规则，虚拟世界中智能体对于本体的认识，也许和我们的认识截然不同，那需要计算机学家对此进行深入探讨。

　　那么是否有会学习的实体智能机器呢？有。2014年8月，IBM发布了一款模拟生物神经系统的芯片，真北（TrueNorth）。它利用现有的半导体技术，模拟了人脑的功能，可以说，这是一个真正的人造脑。

　　那么自我意识呢？这款芯片会认识到自我吗？答案仍旧是否定的。主要有两个问题。

　　首先是规模。这款芯片有4096 个内核，54亿个晶体管，模拟100 万个“神经元”、2.56 亿个“突触”。54亿个晶体管，这样的规模对现在的芯片来说是很可观的。作为对比，2013年英特尔酷睿i7 4960X，制作工艺22nm，晶体管数量18.6亿。所以这大概接近目前半导体工业的极限。

　　最后的板子上，有16块芯片，那么就是一千六百万个神经元。相比人脑有140亿个神经元，只有大概千分之一，还不考虑人脑细胞错综复杂的连接方式。

　　如果这是一个脑，最多只是大型昆虫的脑。规模相差很远，这是第一个问题。规模的问题，可以用钱搞定，一般不是真的问题。

　　更具有限制性的问题是如何让这个大脑工作。我们可以认为，这个模拟芯片很大程度上模拟了人脑，却还没有相对应的算法来匹配它。生物大脑的发展是生物体本身演化的一部分，并不是一个独立器官，而现在IBM制造出来的这个芯片，仅仅是一个脑而已，没有躯体，没有系统。独立的神经系统是没有任何意义的，它需要感知，需要输出运动，自我被抽象综合出来，是基于感知和运动的，一个神经系统不能依靠没有外部特征的事物而抽象出自我（这一点的理解，可以想象一个关在黑屋子里的人，如果不能接受外部的刺激，这个人不会生成任何概念，更不会形成自我。如果这个人可以接受外部刺激，却不能予以反馈，他或许会对外部世界有一些认识，但是不会形成自我，因为在这样的情形中，本体不能和环境互动，也就不会被认识）。

　　驱动这个头脑工作的程序，应该是一个体系，能够让这个头脑在学习中不断修正逻辑，同时必须和环境产生互动。目前看起来，配套的算法还没有诞生。因为规模和算法还都不具备，这样的人脑芯片距离自我意识也还很遥远。

　　但是没有任何理论性的阻碍让自我意识成为不可能。无论是基于神经网络算法的程序，还是基于神经网络模拟的芯片，它们已经具备了萌发自我意识的要素，不断地加以完善，达到相应的复杂度，则自我意识的产生是一种必然。

　　所以，我们已经走在创造人工智能的自我意识的道路上。所以，如果做一个小结，那么就如上图所示。人工智能的自我意识，只是一个时间问题。面对这样的情形，人类该怎么办？人工智能会杀出来毁灭全人类吗？

　　对于人工智能毁灭人类的可能性，我持肯定态度。就连人类当中的恐怖分子都有毁灭全人类的可能，何况人工智能？一个发疯的人工智能能做出任何举动。问题在于，人类的智慧是否足够驾驭它。

　　一个拥有自我意识的人工智能，必然是一个学习型的人工智能。而人类则是它唯一的老师，或许称为父母。它就像初生的孩子，我们教给他什么，他就学会什么。是暴力杀戮战争，还是慈悲和平爱，取决于它的一念之间，也取决于从现在开始，我们会做些什么。

　　如果把视野拉得稍宽一些，自从十八世纪工业革命之后，人类就在工业化的道路上狂奔，不断地发明各种机器，丰富物质生产，填充我们的生活。这个过程，或许可以称之为“赋文明以机器”。我们无需担心机器的感受，因为无论怎样，它们始终是工具而已。

　　然而到了具有自我意识的机器诞生的时刻，事情就要发生本质的变化。自我意识的机器，需要人类的悉心呵护和引导才能向着对人类无害的方向成长。如果不在它成长的阶段帮助它懂得慈悲和平爱，懂得克制和尊重，当它长大成熟，一切就都太晚了。

　　“赋机器以文明”，面对浮现出自我的人工智能，这将是人类的使命，或许是人类作为一个物种的最后使命。

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出品：中国科普博览 SELF格致论道讲坛

导语：看过电影《雨人》的，一定对剧中患有自闭症却展现出惊人计算天才的Raymond印象深刻，事实上据美国2014年研究，自闭症患病率是1/68，平均68人中就有1人可能是自闭症，对照到中国，会是多令人焦虑的天文数字？我们要如何一步步认识和接纳这群自闭症孩子，让他们可以得到应有的教育、照护，同一般人有机会追求幸福的人生？在SELF讲坛上，中科院神经科学研究所的仇子龙带我们认识“雨人”的世界。

---嘉宾介绍---

仇子龙

中国科学院神经科学研究所 研究员

以下内容为仇子龙演讲实录：

大家好！很高兴来到我们中国科学院的SELF论坛，之前看到SELF论坛在北京有非常出色的分享，因为我的同事参加。很高兴在上海参加SELF论坛，跟大家聊一聊我们的研究跟社会、大家有什么关系。

刚才大家已经看到，主持人分享了一段视频，这是一个很著名的电影，我相信大家可能大部分都看过，是《雨人》。两个兄弟，一个是达斯汀•霍夫曼演的很明显有重复刻板行为的人；另外一个很英俊潇洒是汤姆•克鲁斯演的，他们两个人是兄弟，为什么一个好像跟世界格格不入，另外一个又是这么的潇洒呢？他们就是基因的不同。

自1988年《雨人》在美国公映以后，雨人和自闭症深入了美国社会的人心。所以今天与大家聊一聊“雨人”的世界。

“雨人”是一种患上了严重的神经发育疾病，我们叫自闭症。自闭症在医学上也被称为孤独症。孤独症是我国南京医科大学陶国泰教授命名的，所以我们很多时候为了纪念他，在中国又称之为孤独症。在医学上谁最早发现的呢？是由美国约翰霍普金斯大学的肯纳教授。

在肯纳教授1943年发现之前，这个世界有没有自闭症？肯定有，所以其实我们谈论的是一种疾病在医学上被定义，而不是这个疾病的产生。我相信这个疾病自古就有，自打人类的产生就会出现。

那么我们还会听到一种病，大家看到自闭症有时候被分几种，达斯汀•霍夫曼演的雨人有计算的这种天才，是不是每一个自闭症的孩子都会有计算天赋呢？当然不是。这种智商天赋跟自闭症有什么关系呢？大家看到其实它们并不是平行的关系，纵坐标是所谓的智商跟天才，横坐标就是自闭症发病的症状的严重性，从左边到右边：左边是严重；右边是轻度。

在这四个象限里面，代表着三到四种不同的患自闭症的孩子：左上角我们看到这种就是达斯汀•霍夫曼扮演的“Rain man”，它叫高功能自闭症，他的症状很严重，但同时有一部分天才；右上角我们叫阿斯伯格综合征，他们的症状略轻，但同时也有计算的天才。70%—80%的自闭症孩子，都属于中间这个区域，其实并没有明显的或者还没有表现出这种小天赋，甚至在某些程度上还有智力的障碍。

让我们认识一下“阿斯伯格综合征”，这由阿斯伯格医生发现的。阿斯伯格医生是奥地利维也纳大学很有名的医学教授，我们知道上个世纪30年代的维也纳是全世界医学的中心，诞生了很多有名的大家，比如说弗洛伊德。当时阿斯伯格医生以德文撰写文献：他发现有这么一类孩子，都是男孩儿，他们有很多小天赋又不喜欢与人交往，整天待在很封闭的内心世界，他把那些小男孩儿称为“小教授”，叫“little professor”。

他德文撰写的文献，直到十九世纪六十年代才被英国科学家发现，后来就将这种疾病命名为阿斯伯格综合征，为了纪念他。但是大家想过没有阿斯伯格医生发现的，难道只是具有天才的自闭症吗？他们为什么从来没有报道不具有天才的自闭症孩子呢？

我们知道有天才的自闭症孩子，其实只是一小部分对不对？当时为什么从来没有报道过呢？是因为1930年代末的奥地利已经被纳粹德国吞并了，这是一个医学和社会学的悲剧，当时的纳粹德国奉行的是“积极优生学”，所谓“积极优生学”就是认为有生殖缺陷的孩子，他不值当社会为之耗费能源。

他们会怎么样呢？会把他送进类似于像集中营那样的机构，还不是犹太孩子，就是一般的德国孩子，如果出现先天性的出生缺陷，比如说刚才沈老师说的，如果有肢体缺陷、智力缺陷、神经发育缺陷，他们会送进很残忍的这种像集中营一样的医院，让孩子慢慢地去世。这是医学和社会学的悲剧。

所以当时阿斯伯格医生也是众多被纳粹德国、被希特勒洗脑的医生之一，他为什么没有出来报道呢？是因为他把具有智力障碍的这些自闭症孩子，其实都送进了所谓这些医院了。经过了80年我们知道，其实自闭症孩子并不是不可教育的，教育他们并不是浪费社会的资源，这个后面我会给大家提到。这个也是人类社会花了80年才认识到的，非常不容易。

到现在为止，我们已经很高兴看到全世界都在关注自闭症问题，2007年联合国将4月2号命名为“自闭症的全世界关注日”。

关于自闭症的患病率，有各种说法，美国最新的是1/68，还有英国、韩国、全世界等等不同的数据。中国的最新的患病率，我相信也将在今年由卫生部牵头的各大中心的督察会颁布。如果每出生68个孩子里面，就有一个自闭症的患儿，那对于人类社会的影响是非常之大的，所以自闭症和孤独症才成为唯一一个连续三次登上美国顶尖的《时代周刊》、《新闻周刊》的、被全美国社会关注的一种重要的疾病。

自闭症究竟怎么产生的呢？是不是我们看到某些新闻上写的疫苗、重金属呢？经过严格的医学的科学的实验，我们已经知道自闭症是与基因有关的。在上个世纪70年代，英国的一个著名的研究发现“21例双生子”——21例他家里面有两个或者三个这种自闭症孩子，发现如果是同卵双生子和异卵双生子的话，他们患自闭症的机率会大大增加，在同卵双生子中一个孩子患自闭症，另外一个患自闭症的机率高达60%以上。

所以这里我们可以学到两点：第一，它肯定是与基因有关的，因为同卵双生他们基因是一模一样的；第二，它又很复杂，又不是简单的黑与白的关系，如果是黑与白的关系，那同卵双生一个得病，另外一个肯定会得病，所以我们科学家研究经过了数十年还没有得到清楚答案，自闭症是一个基因决定的，同时又是基因与环境共同决定的，一种非常复杂的遗传性精神疾病。

知道它与基因有关的话，怎么来寻找这个自闭症的致病基因呢？这又是一个非常艰难的科学问题。我们可以想象在上个世纪70年代，当医生刚刚发现这个双生子有可能提示自闭症跟基因有关的时候，家长就会问“请你把我的孩子的自闭症基因找到，好不好？”

直到1980年之前，科学家还只能用显微镜去观察我们染色体的畸变，比如说是多了一条、少了一条，还是一块发生了畸变，我们还没有办法对单个基因进行测序。但经过了数十年的人类基因测序的飞速进展，包括人类基因组计划，我们现在已经可以用全基因组连锁分析、关联分析以及最近的全基因组的和全外显子组的测序。

大家已经生活在一个“千元基因组的时代”、“千元外显子的时代”。经常会出来这种广告——花一千元或者几千元，可以得知你基因组的某些信息。这些都象征着我们人类在快速地走进一个获知我们自身遗传信息的时代。

获取这些信息对我们探究这些遗传疾病的原因有什么关系？我们就可以知道这个基因是如何突变的。基因的突变分两种：一种叫“编码突变”；第二种叫“拷贝数的变异”。

所谓“编码突变”，举个例子，我们研究的一个基因叫MECP2，这个基因的编码突变导致了小女孩会患一种严重的神经发育疾病——瑞特综合征——小女孩大概1岁的时候，就患上严重的癫痫而且无法说话，很多时候不能行走、生活不能自理。患瑞特综合征的女孩，95%、96%以上都有这一个基因的突变，各种编码区的突变破坏了对蛋白质的功能，影响了女孩大脑的发育，这才得病了。这是科学家花了20年获知的。

另外一个方面，如果这个基因变多会怎么样？我们知道这个变少会让女孩得病，但最近2009年科学家也知道，这个基因的变多会让男孩儿患上严重的自闭症。大家看到左边，这些都是患有严重自闭症的孩子，他们的特点就是红框里面，这个MECP2的基因变多，从一份变成了两份，所以这个就给我们提供了一个很重要的窗户：可以认识到一个基因的变多就可以让孩子患上那么严重的自闭症。

究竟一个基因让他们大脑发生了什么变化呢？这个是我们的研究，在这之前先给大家简介一下：我们可以通过检测基因来寻找遗传病的原因，那么我们是不是每个人都应该去做基因检测、去测我们的基因组，看一看我们有没有可能患上某些疾病呢？

如何认识这个问题，我举一个例子：比如说唐氏综合症，大家知道这叫21三体，用最经典的方法，在显微镜下如果看到某位孕妇的孩子的21号染色体变成三条，这是一个细胞增殖过程中出现了畸变，如果这样的话，这个医生一定会建议家长终止这个妊娠，因为我们知道如果21号染色体是三条的话，生出来的小宝宝一定会患上唐氏综合症，目前会有严重的智力障碍而且目前还没有药可以解救。

而且这个可以非常早期地发现，可以在孕期头三个月就发现，此时终止妊娠对孕妇的损伤是非常小的，所以这是一个直接的证据，现在估计每个孕妇基本都会要做，因为25岁以上、35岁以上，孩子有唐氏综合症是有一定机率的，35岁以上有1/300，还是不小的。花费相当便宜的价格，就可以排除这么危险的因素。

那么有遗传突变，会不会一定得病呢？不一定。再举一个例子，著名的影星安吉丽娜•茱莉。大家知道她前两年很有名的一个新闻——她母亲跟她姐姐都患上严重的乳腺癌，好像已经去世了。她对自己的一个基因进行了测序，这个基因的名字叫BRCA，这个基因已经被证明与乳腺癌、妇科肿瘤关系非常密切，她发现自己的BRCA基因跟自己妈妈和姐姐的基因都含有同样突变，那意味着什么？医生马上就给她一个直接的建议：经过研究发现你有同样的突变，鉴于您的妈妈姐姐已经患上严重的乳腺癌了，我们认为您以后患乳腺癌的机率是70%——给出了一个非常准确的估计，不是说一定，而是百分之七十几。

对于我们一般人来说百分之七十几是一个非常令人害怕的数字，对不对？而且一旦罹患乳腺癌跟妇科疾病还是比较致命的，所以安吉丽娜•茱莉采取了一个非常勇敢的举措，她马上切除了自己的乳房跟子宫，这也是一个她自己的决定。虽然这个基因的突变不一定会导致她马上患恶性的癌症，但是提示她患癌症的可能性是非常之大的。

所以如果有肿瘤家族史，我们是非常建议去进行这种重要基因的突变检测，能够告知你潜在的风险、提早做好预防工作，但是你一定要明白携带这个肿瘤基因的突变，并不一定会患肿瘤、患癌症，这还不是一个清楚的关系。就像自闭症一样，有时候很多自闭症的基因并不一定像MECP2一样，我们刚才说MECP2这个基因，只要一倍增他一定会患自闭症；但是其他很多基因它突变以后并不一定会患自闭症，所以这是一个很复杂的关系。

目前自闭症的诊断，还是完全依赖临床的诊断。大家肯定很沮丧，为什么我们不能准确地认识呢？为什么我们不能像黑和白一样到医院就能马上诊断这个孩子是不是患有自闭症呢？但是很抱歉地告诉大家，这还是科学和医学发展的一个历程，为什么呢？

因为自闭症是跟抑郁症和情感障碍，以及多动症和精神分裂一类的精神疾病，精神疾病其实都是很少有客观性的指标的，不是验个血、验个尿液、验一个心跳就能知道的。所以如果说您看到所谓有自闭症的产前的筛查，听过这个讲座您要明白这是商家利益陷阱，是骗人的。

所以怎么样对幼儿进行自闭症遗传风险的评估呢？我们可不可以预知一下我的孩子有没有可能患自闭症？这个要依托于我们基础科研跟医生的一些共同的努力，就像安吉丽娜•茱莉接受了美国医生的咨询那样，要经过医生严格的咨询，要听医生的，不要听除了医生以外的其他人。我们也只能通过医生给您一个建议。

怎么样寻找中国自闭症患者中的致病基因呢？这是一个非常重要的问题，中国是全世界这么一个人口大国，我们中国有多少自闭症的患儿，是令人觉得焦虑的数字。我们从过去两年到三年中已经启动了一个全中国大规模的外显子测序的计划，众多医院开始了工作，比如上海的精神卫生中心儿科医院、新华医院和山东大学齐鲁儿童医院等等。

但是就像我提到的一样，自闭症的基因检测工作其实是非常难的工作，有突变还不一定患病，可能是众多基因患病，怎么办呢？所以我们现在正在采取像AlphaGo一样的人工智能和深度学习的方法，来帮我们认识这样一种复杂的精神遗传疾病。

讲一下现在开展的研究，我们刚刚开始，但是美国、欧洲已经开展了20年，特别是在过去的5年之内，美国、欧洲开展了大量的全基因组的测序：他们收集了成千上万例美国和欧洲的自闭症的孩子的样本来寻找基因。这个就是我们的一个基因组，他们已经发现在每个染色体上都潜在着数个与自闭症相关的基因。

所以目前已经发现了多达一百多种与自闭症相关的基因，怎么研究呢？这么一百多种基因又有什么规律呢？他们经过研究发现这一百多种基因大多数都编码一些重要的蛋白质，这些蛋白质关系到我们神经突触的连接。

我们的神经元跟神经元之间是通过纽扣一样的结构联系起来的，这种联系是可塑性的，可以被我们的认知所变化，所以这种联系就会与我们日常的行为跟认知非常相关。所以这提出了一种非常明确的假设——大脑神经网络连接的破坏很有可能是导致了自闭症的原因。

科学家怎么样来研究呢？就像刚才沈老师说的一样，我们需要通过动物模型，我们找到了在自闭症病人中的潜在的致病基因，怎么证明这些基因确实会引起自闭症呢？

首先美国科学家做了一个实验，把在人类小男孩儿中可以引起自闭症的基因MECP2做了一个转基因小鼠，最左边是一个正常小鼠，左边第二个是一个携带有人类MECP2基因的小鼠，这个好像跟人的自闭症孩子一样很多时候有重复刻板的行为，我们给小鼠做了一个社交实验，给小鼠做一个选择——你是喜欢跟同伴一起玩？还是一个人呆着？

小鼠跟人一样，也是喜欢跟同伴一起玩，像左边这样喜欢跟另外一只关在笼子里面的小鼠呆在一起，尽管它碰不到，而不喜欢在右边一个人呆着；但是携带有人类MECP2基因突变的小鼠，却表现出它不太喜欢跟同伴呆在一起，提示MECP2这个基因在小鼠里面很可能能导致这种类似的症状。

但是小鼠跟我们人的大脑，还是有巨大差异的。这是一个等比例图，人类大脑和小鼠大脑差得是多么之大。所以我们觉得可不可以这样：用跟人很相像的，我们的表亲猕猴模型，模拟人类复杂的精神疾病呢？

我们过去几年的一个工作就是将影响人类患上自闭症的MECP2基因转到猴子的基因组里去。这个是分别于2011年和2014年诞生于我们中科院上海神经科研究所的转基因猴。大家想不想知道这个转基因猴会怎么样？它们会像人类患有自闭症吗？

大家发现左边右边的猴子有什么不一样吗？待一会儿你会明显的看到。一般我们说猴子坐不住，是吧？猴急猴急的，像左边这样它会爬来爬去、上窜小跳，很调皮的。但是右面这只猴子却很固执地走一个圆圈而且不掉头，它一旦固定了就不会掉头。

其实右边这只猴子就是携带了我们人类MECP2基因的一只转基因猴。所以通过这样转基因猴的研究方法，我们证明了MECP2转基因的猴可以让他患有重复刻板的行为。

我也想知道，当猴子携带有人类的MECP2基因以后，它会不会像自闭症小朋友一样，不喜欢跟其他小猴子交往呢？左边大家看到两只小猴子坐在一起，这是我们认为猴群里面一个社会交往的行为，它们会坐在一起，我们叫并坐行为。

右边两只我们已经知道它是转基因猴了。科学实验是非常枯燥乏味的，我们这个实验看上去很简单，分了不同年龄做了三年，每年做一次，每次要做很长很长时间，做这个实验的同学每天的工作就是坐在那看电脑。现在我们有一些自动分析的方式，几年前还是人工的方式 。

大家看到右边这两只猴子，有时候会很近，物理距离会很近、会挨着，但是很少会坐在一起、表示出很亲密的这样一种状态。所以通过数年的研究，我们反复地重复各种各样的行为，我们认为得到了这样一种自闭症的猕猴的模型，为我们研究自闭症提供这样一种工具。

怎么样通过转基因猴来研究这个自闭症呢？我们想回答这么一个科学的问题——一个基因的变多，怎样改变我们人类大脑？ 因为人的大脑不能直接研究，所以我们问的是一个基因变多，怎么改变灵长类大脑？ 

大家看到上面一个猕猴跟灵长类大脑还是非常相象的，monkey是猴子，hunan是人，想通过这样转入只有一个基因的转基因猴的大脑核磁共振成像研究，我们就有可能知道一个自闭症的基因怎么样改变我们灵长类的大脑。

知道以后我们想能不能通过一些潜在的“干预”的方法呢？怎么来干预这个脑疾病呢？我们知道脑疾病是非常复杂的，大家看到这个是我们的一个梦想之路，还没有走通是一个梦想。什么叫“精准医学”？

首先我们需要寻找这种神经疾病的原因，很多原因是由基因导致的，有了基因以后，我们需要建立模型，这是小鼠，我们还可以建立猕猴模型，最终我们需要像沈老师那样寻找药物的靶点，最终在人类的病患里进行临床的实验。

对于我们大脑疾病来说，在什么平台、什么动物里进行这个实验，就非常重要了。就像我刚才说的，小鼠它也会有非常复杂的认知行为，但是自闭症这样一种复杂的精神疾病，我觉得如果想在人体里进行临床实验的话，还必须在猴子身上得到一些实验，最终才能帮助我们对自闭症的孩子有更多有效的干预。

比如说对于脑疾病的干预 ，我们目前有效的手段并不是很多，有种干预的方法叫“深脑电刺激”，是把一种很纤细的电极植入病人的大脑，这个病人是帕金森症，我们知道重症帕金森症，很多时候病人肢体震颤以及凝固，比如上台阶都不行，那么通过这种DBS的深脑电刺激治疗，就能显著地改善，像奇迹一样，本来肢体震颤很厉害，通过这种纤细电极的植入，戴上这样一个脑起搏器，一开开关，这种震颤就奇迹般地停止了。

所以发明这个深脑电刺激方法的两位美国科学家，已经在2014年获得了拉斯克奖。这样一种很有意思的方法，大家觉得好像在大脑里插电极很恐怖是吗？其实并不是，我们上海瑞金医院、很多医院都可以做，做完以后并不影响日常的生活，完全不影响，平常的生活质量还是非常高的。

所以可不可以用很多这种我们现在正在发展的，我们叫“神经调控”的方法，来干预我们大脑的功能、治疗我们的疾病呢？也是我们接下来研究的重点之一。所以我还有个梦想是，我们可不可以改变猴子的基因呢？我们给他多的就是基因，那可不可以用基因编辑的方法，去把多的基因给剔掉，然后是不是这个原来打圈的这个猴子就不打圈了，是吧？所以这都是我们正在开展的研究，也希望有机会以后跟大家分享。

最重要的，我觉得还希望跟大家分享，就是说我们的研究并不是冷冰冰的疾病。2009年回国以后，一开始我就不敢说我是做自闭症的，因为觉得不是做疾病研究的。后来发现做着做着很多病人的家长、医生，包括公益团体都会来找到我，我觉得这是一个超越了基础研究的一些使命。为什么要研究疾病？包括需要我们科学家、医生、公益团体、家长以及自闭症儿童共同的一些努力。

最后给大家介绍一下，我最近在看一些书，我想知道美国1943年肯纳医生定义了自闭症以后，美国社会发现了什么？什么时候会像现在一样对自闭症那么宽容了？一开始就那样吗？美国社会怎么来认识自闭症的？

跟大家分享一下我自己编的一个简易编年史，先是科学再是社会，第一个1938年奥地利的阿斯伯格医生发现了具有社交功能缺陷但是有天赋的男孩儿；1943年肯纳医生发表了第一篇论文，描述了11个自闭症孩子，但是很遗憾，当时肯纳医生他还没有认识到自闭症是先天疾病，还没法认识到是基因决定的疾病，于是认为是父母教养的关系。

我想想看其实我觉得当时也不怪他，因为当时一九四几年二战刚打完，所有跟基因有关的事情都被认为是叫“积极优生学”，很糟糕，所以与其认为是基因上有了问题，简直就是被判了死刑，还不如认为是后天的问题。后天怎么办呢？肯定是父母教养的不当。现在我们知道是这一个非常错误的认识，父母已经遭受了孩子患病这样一种打击了，还要遭受医生对他的指责。

后来Rimland博士自己就是自闭症孩子的家长，他发表了这样一本书，找到了很多很多的孩子和家长，他发现家长对他们都是很有爱的，不是因为父母教养的问题，后来又经过反复的争论，最终肯纳医生在医学大会上承认自闭症是一种先天的疾病。

后来1977年双生子研究，科学上提供了第一个证据，认为自闭症是跟基因相关的。后来还发生了一个乌龙，认为它是跟疫苗相关的，我这里就不多提了。最后2012年，全基因组测序和外显子测序被首次用在自闭症的基因测序中，最终这个研究走向了科学的轨道。

最后给大家分享一下社会篇，1933年第一位被医生确诊的孩子出生了，他的名字叫Donald，我认为他是一位最幸福的自闭症孩子。为什么呢？因为他出生在美国中部一个小城市，他家境很殷实，家里是开银行的，在美国中部环境又非常简单，他不需要与社会有很多冲突，在小镇上只有几千人，所有人都认识他、所有人都很宽容他，他上了小学中学还上了大学，他上完大学以后就回到他的家乡，找了一份工作，他也不需要工作，他只是半天上班，半天去打高尔夫球，我认为他是全世界最幸福的一位自闭症孩子，他现在已经80多岁了，还健在。

但是很遗憾，我觉得全世界所有的自闭症孩子都没有他幸福。为什么呢？1962年英国的自闭症家长成立这样一个协会，为什么成立协会？像美国后来也成立了协会，因为在当时的美国，就好像现在的中国一样，自闭症家长是孤立无助的，这种康复机构也很少，医学的医生也很少——全美国就这么几个医生能看——找谁呢？所以当时的家长团结起来，成立这样一个协会，就是为了去争取利益。

大家看到左边这个是1974年罗纳德里根——当时还是州长，后来是总统——签署了《自闭症儿童公平教育法令》，当时的十九世纪六十年代和七十年代的美国，自闭症孩子是不允许进入公立学校的，认为不可以教育，也是有点那个意思。

后来自闭症家长团队起来，去状告美国政府，首先是宾州政府成功了，因为他们发现自闭症孩子确实是可以教育的。所以一系列政策都是因为自闭症家长奋斗产生的，好多家长团体向律师去状告取得的成功等等。包括后来的《雨人》，这都是美国社会一步一步怎么样来接纳自闭症、认识自闭症，对他们表示宽容的一种历程，我觉得我们中国通过他们的历程，可以学到很多、避免走很多弯路。

最后值得提的是美国最大的一个对冲基金的头，叫Jim Simons，他其实是一个数学家，他开的全美国最成功的一个对冲基金，赚了很多很多钱，但他的孩子也是一个自闭症，他的女儿是一个明确的自闭症患者。他2003年成立了美国最大的自闭症研究基金会，资助了好多好多钱，专门用于研究自闭症的科学研究，所以从那以后，自闭症的研究也走上了科学的道路。

2007年联合国颁布了“自闭症关注日”，从全世界都开始非常关注这种疾病。那么这也是一个需要跟大家分享的，在上海的一个公益团体。这是上海有名的曹鹏先生，他今年已经94岁高龄了，他们每周都会在建国新路少年宫里面，开一个天使之音音乐沙龙，他们从2008年开始，已经做了9年了。

很多孩子一开始去那的时候症状非常明显，经过数年参加这个沙龙、参加活动到现在可以上台演奏，我去参加了好多次他们的活动，非常令人感动，所以我想大家以后有机会的时候，看一下天使之音音乐沙龙的孩子们的演奏。

还有一个是几年前发现，有这样一个淘宝的公益店，叫金羽翼，讲了康康这样一个故事，康康当时只有十几岁，他画了很多画，这些画都被金羽翼放在这样一些网上义卖，大家看到他的画很漂亮，还有其他好多一些孩子画的非常漂亮等等。北京的金羽翼的公益店就帮助自闭症的孩子去画画，然后帮他们做日历义卖。我还在我们所里办过这种义卖。

康康他的妈妈后来我们认识了，她叫邹文女士。康康一开始是一个非常严重的自闭症孩子，非常严重，跟最严重的自闭症孩子没什么两样。但今年已经18岁，可以生活自理，可以到市场买菜给他父母做一顿饭。我觉得这一切都跟康康妈妈邹文女士的努力分不开的，所以她写了这么一本书——《康康的世界》，大家有机会去读一下，我们知道自闭症孩子也可以有很幸福的人生。今天就给大家分享到这里，谢谢大家！

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