點(diǎn)亮流星的真正原因

現(xiàn)在知道流星花園的中國人估計(jì)比看過流星的中國人還多。流星是非常美麗的，從天際的這端飛行到那端，帶著絢爛的色彩。其實(shí)在夏天，很多時(shí)候只要你能等上一兩個(gè)晚上，看到流星的機(jī)會還是非常多的。

一顆石頭，進(jìn)入大氣，怎么就燒起來了呢?很多人會說，是大氣摩擦!不過很遺憾，這個(gè)答案真的不對。高速攝像機(jī)拍攝的子彈照片中，我們可以看到子彈周圍的空氣是流線型的。這個(gè)與超音速產(chǎn)生的“激波”現(xiàn)象有關(guān)。當(dāng)物體在介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)速度大于介質(zhì)中的本地聲速時(shí)，強(qiáng)烈的壓縮產(chǎn)生了激波。這一過程會在瞬時(shí)產(chǎn)生高壓、高密、高熱的氣體。這才是真正點(diǎn)亮流星的原因。

和流星遇到的問題類似，對超音速飛行器來說，必須盡量在外觀設(shè)計(jì)上減少產(chǎn)生激波的區(qū)域，否則瞬時(shí)高溫可以把自己燒毀。所以神舟、阿波羅飛船表面都做了特別的耐熱處理，防止飛行器進(jìn)入大氣的時(shí)候被激波燒毀。

激波在天體物理研究中也占據(jù)非常重要的地位。那些星星、星系中的高速運(yùn)動(dòng)層出不窮，無論是超新星爆發(fā)還是噴流物質(zhì)，動(dòng)不動(dòng)接近光速，很難找到一個(gè)沒有激波的天體物理過程。其次，有了高溫、高壓這個(gè)誘導(dǎo)，自然就會產(chǎn)生光度的變化，進(jìn)而物質(zhì)分布的變化也產(chǎn)生，這樣被激波掃過的區(qū)域，產(chǎn)生了新的輻射或其他物理過程。比如超新星遺跡中的一些明亮區(qū)域和某些弓形結(jié)構(gòu)。事實(shí)上，我們對激波的具體物理過程的認(rèn)識可能和少男少女對流星的知識一樣多。激波所引起的湍流等一系列非線性物理過程，我們至今了解不足。

下次和戀人一起看流星不要忘記，是激波把它們點(diǎn)燃，至于是激蕩之波還是激情之波，這個(gè)隨你跟你的戀人解釋了。反正愛情和激波很類似，同樣高溫、高(親)密。激波把丑陋的流星體燒得絢麗，愛情把青年男女燒得燦爛，情感世界和物質(zhì)世界總是相互影射。

馬神甫和錦香草

公元1852 年，一位姓“羊毛帽子”(Chapdelaine)的法國天主教神甫受教會的派遣前往中國傳教。不知道為什么，這位神甫的中文姓名竟然叫“馬賴”——和他的姓名讀音或意義毫不相干。1854 年，馬賴到達(dá)貴州，踏上了這片“天無三日晴”的崎嶇土地。兩年后，他在與貴州相鄰的廣西被官府處死，按中方的說法，這是因?yàn)樗诋?dāng)?shù)刈鲪憾喽恕２贿^法國可不信這一套，生生憑著這起“馬神甫事件”和英國一起發(fā)動(dòng)了第二次鴉片戰(zhàn)爭。圓明園就是在這場戰(zhàn)爭中被焚劫一空的。

就在這位馬神甫第一次到達(dá)貴州整整40 年后，另一位姓“騎兵部隊(duì)”(Cavalerie)的法國天主教神甫也來到了貴州。這位神甫的中文名字是“馬伯祿”，“馬”自然是源自“騎兵部隊(duì)”之意，于是他也成了一位馬神甫。不過他可沒空作惡多端，而是邊傳教邊忙著到處采集動(dòng)植物標(biāo)本。他先后到過貴陽、貴定、都勻、安順等地，后來又在貴州西南角的興義待了6 年，可謂斬獲頗豐。

1919 年，馬神甫離開貴州進(jìn)入唐繼堯大帥親自管轄的云南省繼續(xù)采集標(biāo)本。這唐大帥曾經(jīng)因?yàn)楹筒体姷热艘黄鸢l(fā)動(dòng)討伐袁世凱的“護(hù)國運(yùn)動(dòng)”而名震海內(nèi)，可這時(shí)卻正做著土皇帝的美夢。不過這土皇帝治理內(nèi)政的水平并不怎么樣，云南境內(nèi)土匪橫行，民不聊生。就在這一年，馬神甫在昆明附近不幸被土匪殺死。一年多以后，唐繼堯手下的軍官顧品珍實(shí)在是看不下去了，起來趕跑了他的上司?？墒穷櫰氛洚?dāng)云南省長還不到一年，居然也被土匪殺死了，然后唐大帥就又回來了。

今天在貴州、云南的低山上，我們可以找到一種名叫“錦香草”的低矮植物。這種植物有巨大的圓形葉子，上面生有粗毛，老百姓給它另起了個(gè)生動(dòng)的俗名——熊巴掌。100 多年前，上面這第二位馬神甫第一次采到了這種植物，所以錦香草的學(xué)名叫Phyllagathis cavaleriei，就是為了紀(jì)念他——我覺得其實(shí)也是在紀(jì)念過去那個(gè)悲慘的年代。

一吃肉就暈倒的孩子

上個(gè)世紀(jì)90 年代初期，一位家長帶著孩子到美國費(fèi)城兒童醫(yī)院看病。家長描述說這個(gè)孩子每次吃完肉就暈倒，但如果吃肉之前吃了面包或甜點(diǎn)心就沒事兒了。大夫們給這個(gè)孩子做了一些檢測，發(fā)現(xiàn)暈倒是因?yàn)檠沁^低造成的。氨基酸能通過刺激過量的胰島素分泌誘發(fā)低血糖，特別是亮氨酸，如果輸液的時(shí)候加入葡萄糖，就可以對抗氨基酸的作用，這個(gè)原理證明病人描述的現(xiàn)象是對的。但是什么原因造成這么奇怪的病例呢?

大夫們?nèi)フ埥萄芯可锘瘜W(xué)的教授，教授說去看看谷氨酸脫氫酶(GDH)是不是有問題，因?yàn)榘被岽碳ひ葝u素分泌與GDH 是有關(guān)聯(lián)的。通過遺傳學(xué)檢測，還真發(fā)現(xiàn)了GDH 的基因突變，這個(gè)突變造成GDH 對其有抑制作用的物質(zhì)不敏感，結(jié)果這個(gè)酶的活性就增高了，就產(chǎn)生了病孩子出現(xiàn)的奇怪現(xiàn)象。因?yàn)镚DH 是管理氨基酸分解代謝的酶，所以孩子還表現(xiàn)有血氨的升高。最后，這個(gè)孩子被診斷為先天性高胰島素血癥并高血氨綜合征，簡單地說是嘿哈(HI/HA)綜合征，治療辦法就是用藥物抑制胰島素分泌，這和治療糖尿病正相反。

2004 年，一位在美國圣路易工作的教授意外地發(fā)現(xiàn)綠茶里的兒茶素(EGCG)能有效地抑制GDH，他和費(fèi)城兒童醫(yī)院聯(lián)系后，開始觀察兒茶素對有突變的GDH 的作用，發(fā)現(xiàn)這個(gè)EGCG 還真能抑制有突變的GDH，包括前面提到的那個(gè)病孩子的突變。繼續(xù)深入的研究，他發(fā)現(xiàn)EGCG 還能有效地抑制氨基酸刺激的胰島素分泌，這給治療GDH 突變引發(fā)的低血糖帶來了希望。目前的治療只是針對胰島素分泌過高，但沒有辦法管理例如肝臟和大腦GDH 突變造成的問題，通過一個(gè)簡單的藥物來抑制有遺傳缺陷的蛋白質(zhì)，從而達(dá)到全面治療這個(gè)少見遺傳病的目的，聽起來的確是個(gè)很理想的治療方法。

研究還在繼續(xù)，這個(gè)例子說明病人自身在醫(yī)學(xué)發(fā)展中起到了不可替代的重要作用。

飛檐走壁的功夫蝸牛

蝸牛這種動(dòng)物，一直給人的印象就是移動(dòng)得很費(fèi)勁兒，但仿生學(xué)家不這樣認(rèn)為。研究發(fā)現(xiàn)，蝸牛的爬行方式也包含了大自然的智慧，法寶就是它分泌的黏液。蝸牛能在墻上不掉下來靠的主要它黏液的黏力，但是蝸牛又不是像膠水那樣被粘死在墻上，它爬行的時(shí)候要拿黏液當(dāng)作潤滑劑來用。如果蝸牛的黏液黏稠到能承受其自身的重量，那它在這種黏液上爬動(dòng)豈不是一直要使出自身重量水平的力氣?這對大多數(shù)陸地生物來說都是很費(fèi)勁的事情。

其實(shí)蝸牛分泌的黏液，不是什么簡單的黏液，它的性質(zhì)能使蝸牛在墻上“四兩撥千斤”。經(jīng)典液體的黏度是一個(gè)常數(shù)，不會隨外力而變化。但蝸牛的黏液不一樣，當(dāng)施加的外力較小時(shí)，它的黏度很大，表現(xiàn)為很黏稠的東西，能把蝸牛粘住不滑下去。但是當(dāng)施加的外力大于一定值后，它的黏度就會突然下降，變成很稀稠的東西，具有潤滑的效果，蝸牛能很輕松地爬行。如果撤去外力，黏液的黏度又能很快恢復(fù)到原來的水平，使蝸牛不至向后滑下太遠(yuǎn)就能停住。因此，蝸牛爬行的時(shí)候，并不用一直使出搬動(dòng)自身重量的力氣，只要?jiǎng)偂皢?dòng)”的時(shí)候使一下勁兒，把黏液變成很稀的東西，爬的時(shí)候就輕松了。

蝸牛的黏液的這種性質(zhì)叫做“屈服”。力氣不大，它就很強(qiáng);力氣大了，它“屈服”了，就變成很弱的東西了。如果想讓蝸牛爬得更快就要找一種屈服之后能變得越稀，同時(shí)靜止后又恢復(fù)得很快的液體。在真實(shí)世界里，很難找到一種極端矛盾的液體。研究發(fā)現(xiàn)蝸牛分泌的黏液，已經(jīng)達(dá)到了最佳的性質(zhì)了。人造產(chǎn)品中的很多屈服流體，如果拿去給蝸牛用，不要說爬得更慢，甚至爬不成都有可能。例如玻璃瓶包裝的茄汁，放久了一下要倒出來還倒不出來，要用力晃很久。可是一旦晃出來了，就很容易“啪”地倒出來一大灘，“屈服”了。不過茄汁要放上一天才能恢復(fù)原來的黏度，如果給蝸牛用，它就得爬個(gè)不停，否則一停就老粘不住。