2012年4月18日星期三

煤田地火:没有地理界限的灾难

文/马志飞

美国宾夕法尼亚州费城西北部160千米处，有一个名叫桑塔利亚（Centralia）的地方，这里原本是一个只有1万多居民的美丽小镇，后来有人在这里发现了煤炭资源，采矿给小镇带来了富裕和繁华，却也带来了一场灭顶之灾。1962年5月，有人在废弃的矿坑了发现了微微燃烧的火苗，可从那以后，这里的火苗再也没有熄灭过。虽然当地居民采用向地下灌水、注入砂土等多种方式与大火作斗争，但都无济于事，最后不得不搬离家乡，任其自生自灭。后来，这座城镇被媒体评为“各种灾难催生的十大‘鬼城’”之一。

不只是美国如此，更可怕的事也发生在我们中国。美国新闻媒体曾公布了全球仍在继续的五大生态灾难，“中国煤火”榜上有名，其余四种为尼日利亚漏油事件、海地森林采伐、乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦之间咸海缩小和东太平洋垃圾区。

煤炭，被誉为“工业的粮食”，是人类历史上最古老的化石燃料，为何也会给我们人类带来灾难呢？“中国煤火’到底有多可怕？接下来，让我们慢慢揭开这其中的秘密。

野火烧不尽

煤炭资源广泛分布于世界上70多个国家和地区，但主要集中在俄罗斯、美国、中国、澳大利亚、印度、德国、南非和波兰等10个国家。其中，中国查明资源总量约1万亿吨，居世界第三位，分布面积约60多万平方千米，约占国有土地面积的6%，全国2300多个县(市)中,一半以上的县(市)境内都有煤炭资源，但煤炭分布的总体格局是北多南少、西富东贫，大致以昆仑-秦岭-大别山一线为界，以北的我国北方省区煤炭资源量之和占全国煤炭资源总量的90%以上，且主要分布在山西、陕西、内蒙古、新疆四省区，其余各省仅占不足10%。

有煤炭分布的地方，就会有自燃发生的危险存在。因此，世界各地的煤田都面临着煤层自燃这一天敌，虽然人们在想方设法扑灭这种火灾，但地火“比毒蛇更光滑，比幽灵更莫测，它想去哪儿，凡人是拦不住的”。此起彼伏的煤田地火，有时候呈现点状火源，有时候却是“火烧连营”，成片出现，给煤矿的安全生产造成了极大困扰。

事实上，在人类开始大规模开采使用煤炭资源以前，它就开始自发燃烧了。如我国新疆，学者们根据第四系黄土中发现的烧变岩碎片等资料推断，这里的一些煤田早在几十万年前就已经起火了。

据媒体报道，内蒙古乌海县乌达煤田，自1962年起开始燃烧，至今这里的地火已经燃烧了近半个世纪，整个乌达煤田的火区总面积占整个煤田面积的10%，造成的损失达几十亿。

目前，中国有50多处煤田火区昼夜燃烧，燃烧面积达720平方千米，每年经济损失约40 亿元。《煤矿安全生产“十一五”规划》的统计数据显示，我国大中型煤矿中，自燃发火危险程度严重或较严重的煤矿占72.9%。国有重点煤矿中，具有自燃发火危险的矿井占47.3%。小煤矿中，具有自燃发火危险的矿井占85.3%。

自燃之谜

很多人可能会觉得疑惑：好端端的煤田，为何会自己着火呢？其实，地下煤层自燃的原因是多方面的，概括地说包括两个方面：

内因，即煤自身的物质成分引起的，煤中含有的炭、氢、氧、磷、硫等物质，它们都会对燃烧起到不同程度的贡献作用。自燃发火的实质是煤炭自身与空气中的氧气接触，产生氧化反应所致，氧化是煤炭自燃的主要原因。一般而言，煤中的氢、氧含量越高，煤炭越易自燃。煤层中磷的燃点很低，当它在某一地段富集时，在氧充分的条件下，首先发生燃烧，并引起其他易燃物质燃烧，最终导致整个煤层燃烧。硫是一种助燃物质，且能够与氧反应，释放大量热量，从而致使其他易燃物质燃烧。

外因，即褶皱、断层等构造条件的变化，这对煤层自燃具有一定的促进作用，这些地质构造引起岩层裂隙、节理发育，增加了煤层的破碎性和孔隙率，使氧易侵入，改变了煤的透气性和导热性能，易于导致煤层自燃。而且人类的开采活动，破坏了煤层的完整性，加大了煤炭与空气的接触面积，也容易造成煤层自燃。因此，煤层露头、储煤场等地都是容易引起煤自燃的场所。

地火的分布与危害

我国煤田火区主要分布在北纬35°～45°之间，总体趋势是西强东弱，且分布于新疆、甘肃、宁夏、青海、陕西、内蒙古、山西等省区，其中新疆、内蒙古最为严重。

新疆的煤炭资源十分丰富，预测储量为2000多万亿吨, 约占全国预测煤炭资源量的42%，居全国首位。但与此同时，新疆煤田也是世界上煤田火灾最严重的地方之一，地下自燃火区分布广泛，从北部的阿勒泰草原到南部的帕米尔高原都有发生。相关部门的研究显示，我国北方燃烧的煤田和矿区有62块，其中新疆境内就分布有35处。

内蒙古也是最大的煤炭生产基地之一，近年来发现多处火区。据2009年上半年对各盟市煤田煤矿火区的调查，内蒙古共查明火区230处、火点647个，燃烧面积达6000多万平方米。

其实，世界各地主要产煤国家都不同程度地面临着煤层自燃灾害，如印度、俄罗斯、美国、澳大利亚、印度尼西亚、中亚等多个国家和地区，几乎每个产煤的国家都有煤田地火灾害。据美国《时代》杂志报道，除了南极洲外，每个大洲下面都有数千处地下煤火在燃烧。

正因为如此，美国阿拉斯加大学的地质学家安努马•普拉卡斯将煤田地火形容为“没有地理界限的世界性灾难”！这种灾难，从多个方面影响着我们的生活：

首先，煤层自燃是一种极其严重的浪费。我国虽然是煤炭生产大国，却也是煤炭消费大国，现在我国每年消费煤炭资源约30亿吨，其中一部分还需要从海外进口。但是，由于煤层自燃，我国的煤炭资源每年被直接烧掉3000万吨，破坏2亿吨，这些煤炭几乎是我们整个国家一个月的煤炭用量。

其次，煤层自燃威胁煤矿安全生产。煤层自燃火灾是世界煤炭生产中的一大突出灾害，也是影响煤矿安全生产的五大灾害之一。我国煤矿火灾十分严重，其中90%以上又是煤层自燃火灾，如2003年1月11日发生在黑龙江省哈尔滨市方正县宝兴煤矿的特大火区瓦斯爆炸事故就与煤层自燃有关，这起事故造成34人死亡，直接经济损失419万元。事后查明，引起这场灾难的直接原因是煤层采空区封闭不严，因裂隙漏风造成采空区自燃发火，明火蔓延到密闭之外，加之封闭火区内的通风安全措施不可靠，致使瓦斯积聚达到爆炸条件，造成了瓦斯爆炸事故。

不仅如此，自燃释放的有毒气体还严重威胁着井下作业人员的人身安全，如1999年4月11日发生在内蒙古大岭煤矿发生自燃火灾气体中毒窒息事件，结果导致了11名工人死亡。

另外，煤层自燃还会严重污染环境。燃烧的煤炭不仅会排放出二氧化碳等大量温室气体，还会向空气中释放有害的化学物质，如一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、烟尘等。据估算，每燃烧100万吨煤，平均要排放出2万吨二氧化硫气体、20万吨灰渣和3万吨烟尘。这些物质不仅会危害人类健康，造成呼吸系统疾病等，排出的硫化物和氮氧化物等还会形成酸雨，进而破坏生态环境，污染水源和土地。

野外局部采样分析表明，乌达煤田火区居民点附近的一氧化碳超过国家标准5.3倍，二氧化碳超过国家标准1.5倍，二氧化硫超过1.52倍，二氧化氮超标2.2倍。此外，自燃产生的有毒气体和酸雨，使得建筑物和工业设施受到酸性腐蚀，缩短了使用寿命。

探火与灭火

要想扑灭煤田地火，首先要做的工作就是想方设法找到火区的位置和范围。有时候，通过井下工作人员的报告能够得到火源的一些信息，但是在大面积的煤田范围内，如何才能摸清楚火区位置到底在哪，范围又有多大呢？随着遥感技术和地球物理勘探技术的发展，现在已经有很多高科技手段被应用到该领域中。

方法一：遥感法。我们都知道，任何物体的温度只要高于绝对温度零度(摄氏温度-273℃)，就会发出不同波长的电磁波，其波长与物体的温度有关。地下煤层燃烧过程中释放的热量将改变地表原有的辐射特征，因此，观测卫星就能够从宏观上即大范围面积内发现高温火区的位置。
方法二：磁法。煤层及其顶、底板岩石中含有大量的铁质矿物，这些矿物在不受高温作用时表现为一种弱磁场背景，当煤层自燃时其顶、底围岩受高温烘烤，其中铁质矿物大部分转变成为铁磁性矿物，随着燃烧后温度的降低，冷却后形成烧变岩，产生一种温差剩磁，其磁性和围岩会有明显的磁性。根据这种差异，可以利用高精度磁力仪探测煤层自燃的火区位置。
方法三：电阻率法。这种方法的原理主要是依据煤层及顶部岩石的电阻率特性在煤层自燃造成的高温环境下发生变化来进行的。当煤炭自燃发火后,煤层的结构状态和含水性会发生较大变化，而且其中非金属物质的电阻率随温度的升高而降低，从而引起煤层和周围岩石电阻率的变化。
方法四：温度测量法。这种方法很简单，其实就是通过测量温度来寻找地下火源，常用的仪器有红外测温仪、热成像仪等，这些仪器在美国、俄罗斯以及我国国内很多煤矿都有实际应用。
方法五：气体测量法。煤炭在自燃过程中会产生大量气体, 如CO、CO2、SO2、CH4等。在井下或通过钻孔测量这些气体的浓度并结合井下实际情况, 可以判断出地下煤炭自燃的大致位置和范围。
方法六：氡气测量法。氡气是一种自然产生的放射性气体，在地下深部普遍存在而且能够通过岩石裂隙、断裂等向地表迁移。在煤层及其周围条件大体相同而地下某处煤层自燃时,在自燃区的顶部氡气迁移率均会增大。因此,在火区顶部氡气的浓度值将高于非火区的氡气浓度值。如果采用合适的方法去探测并提取这一差异,就可在地表确定地下自燃煤层的位置与范围。

找到火区之后，接下来就需要千方百计地扑灭它们。我国的煤田灭火技术处于世界领先水平，可谓是久病成医。现如今，主要的煤火灭火技术有：直接剥离法、注水法、注浆法、覆盖法、惰气灭火法等，虽然各种方法的工作方式不同，但原理基本一致，都是要努力切断煤层与氧气的接触，降低温度，使之熄灭。

在煤田地火埋藏较浅且面积较小的地方，一般是使用挖掘机、推土机等机械设备直接挖除火源，将已经燃烧或正在燃烧的可燃物全部挖走，这种方向能够比较彻底地根除火区的危害。当火区位于地下深部时，一般采用注水、注浆法，即通过钻孔向地下火区注水或灌注具有一定比例的泥浆，切断火区与氧气的连通渠道，降低煤层温度，阻止煤炭进一步氧化燃烧，从而熄灭火体。但是，由于液体的流动性较大，注入地下深部的流体不一定会按照预定的方向流动，有时候会浪费大量的泥浆和水而未能有效扑灭地火。倘若煤田火区范围较小而且比较封闭，可以采用覆盖法，即使用黄土充填覆盖火区地表的裂缝、塌陷坑、废弃井口等，封闭火区，或采用惰气灭火法，将不能燃烧的N2、NO2、CO2等气体充入到密闭的煤田火区中，隔断煤与氧气的接触，从而扑灭火源。

灭火是一项长期而艰巨的任务，而且也不能做到一劳永逸，因为要保住灭火的成功战果也是十分困难的事情，稍有疏忽就会死灰复燃。我国面积最大的煤田火区——新疆昌吉硫磺沟煤田火区，距乌鲁木齐40千米，火区总面积180多万平方米，自2000年到2003年底，政府共投资约1亿元实施灭火，历经4年的治理，才于2004年11月1日被宣布扑灭。但是，后来有人在已经封闭的煤田火区非法开采，导致部分地区又重新燃烧，严重破坏了灭火成果。

本文作者：科学松鼠会文/马志飞 <a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/05/Centralia.jpg"><img class="alignleft size-medium wp-image-54660" title="Centralia" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/05/Centralia-300x208.jpg" alt="" width="300" height="208" /></a>美国宾夕法尼亚州费城西北部160千米处，有一个名叫桑塔利亚（Centralia）的地方，这里原本是一个只有1万多居民的美丽小镇，后来有人在这里发现了煤炭资源，采矿给小镇带来了富裕和繁华，却也带来了一场灭顶之灾。1962年5月，有人在废弃的矿坑了发现了微微燃烧的火苗，可从那以后，这里的火苗再也没有熄灭过。虽然当地居民采用向地下灌水、注入砂土等多种方式与大火作斗争，但都无济于事，最后不得不搬离家乡，任其自生自灭。后来，这座城镇被媒体评为“各种灾难催生的十大‘鬼城’”之一。 不只是美国如此，更可怕的事也发生在我们中国。美国新闻媒体曾公布了全球仍在继续的五大生态灾难，“中国煤火”榜上有名，其余四种为尼日利亚漏油事件、海地森林采伐、乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦之间咸海缩小和东太平洋垃圾区。 煤炭，被誉为“工业的粮食”，是人类历史上最古老的化石燃料，为何也会给我们人类带来灾难呢？“中国煤火’到底有多可怕？接下来，让我们慢慢揭开这其中的秘密。 <h1>野火烧不尽</h1> 煤炭资源广泛分布于世界上70多个国家和地区，但主要集中在俄罗斯、美国、中国、澳大利亚、印度、德国、南非和波兰等10个国家。其中，中国查明资源总量约1万亿吨，居世界第三位，分布面积约60多万平方千米，约占国有土地面积的6%，全国2300多个县(市)中,一半以上的县(市)境内都有煤炭资源，但煤炭分布的总体格局是北多南少、西富东贫，大致以昆仑-秦岭-大别山一线为界，以北的我国北方省区煤炭资源量之和占全国煤炭资源总量的90%以上，且主要分布在山西、陕西、内蒙古、新疆四省区，其余各省仅占不足10%。 有煤炭分布的地方，就会有自燃发生的危险存在。因此，世界各地的煤田都面临着煤层自燃这一天敌，虽然人们在想方设法扑灭这种火灾，但地火“比毒蛇更光滑，比幽灵更莫测，它想去哪儿，凡人是拦不住的”。此起彼伏的煤田地火，有时候呈现点状火源，有时候却是“火烧连营”，成片出现，给煤矿的安全生产造成了极大困扰。 事实上，在人类开始大规模开采使用煤炭资源以前，它就开始自发燃烧了。如我国新疆，学者们根据第四系黄土中发现的烧变岩碎片等资料推断，这里的一些煤田早在几十万年前就已经起火了。 据媒体报道，内蒙古乌海县乌达煤田，自1962年起开始燃烧，至今这里的地火已经燃烧了近半个世纪，整个乌达煤田的火区总面积占整个煤田面积的10%，造成的损失达几十亿。 目前，中国有50多处煤田火区昼夜燃烧，燃烧面积达720平方千米，每年经济损失约40 亿元。《煤矿安全生产“十一五”规划》的统计数据显示，我国大中型煤矿中，自燃发火危险程度严重或较严重的煤矿占72.9%。国有重点煤矿中，具有自燃发火危险的矿井占47.3%。小煤矿中，具有自燃发火危险的矿井占85.3%。 <a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/05/china-coal-mine-fire-2010-1-6-22-11-21.jpg"><img class="alignnone size-full wp-image-54661" title="china-coal-mine-fire-2010-1-6-22-11-21" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/05/china-coal-mine-fire-2010-1-6-22-11-21.jpg" alt="" width="512" height="355" /></a> <h1>自燃之谜</h1> 很多人可能会觉得疑惑：好端端的煤田，为何会自己着火呢？其实，地下煤层自燃的原因是多方面的，概括地说包括两个方面： 内因，即煤自身的物质成分引起的，煤中含有的炭、氢、氧、磷、硫等物质，它们都会对燃烧起到不同程度的贡献作用。自燃发火的实质是煤炭自身与空气中的氧气接触，产生氧化反应所致，氧化是煤炭自燃的主要原因。一般而言，煤中的氢、氧含量越高，煤炭越易自燃。煤层中磷的燃点很低，当它在某一地段富集时，在氧充分的条件下，首先发生燃烧，并引起其他易燃物质燃烧，最终导致整个煤层燃烧。硫是一种助燃物质，且能够与氧反应，释放大量热量，从而致使其他易燃物质燃烧。 外因，即褶皱、断层等构造条件的变化，这对煤层自燃具有一定的促进作用，这些地质构造引起岩层裂隙、节理发育，增加了煤层的破碎性和孔隙率，使氧易侵入，改变了煤的透气性和导热性能，易于导致煤层自燃。而且人类的开采活动，破坏了煤层的完整性，加大了煤炭与空气的接触面积，也容易造成煤层自燃。因此，煤层露头、储煤场等地都是容易引起煤自燃的场所。<a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/05/centralia-mine-fire-steve-mcginley-1.jpeg"><img class="alignnone size-full wp-image-54662" title="centralia-mine-fire-steve-mcginley-1" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/05/centralia-mine-fire-steve-mcginley-1.jpeg" alt="" width="600" height="401" /></a> <h1>地火的分布与危害</h1> 我国煤田火区主要分布在北纬35°～45°之间，总体趋势是西强东弱，且分布于新疆、甘肃、宁夏、青海、陕西、内蒙古、山西等省区，其中新疆、内蒙古最为严重。 新疆的煤炭资源十分丰富，预测储量为2000多万亿吨, 约占全国预测煤炭资源量的42%，居全国首位。但与此同时，新疆煤田也是世界上煤田火灾最严重的地方之一，地下自燃火区分布广泛，从北部的阿勒泰草原到南部的帕米尔高原都有发生。相关部门的研究显示，我国北方燃烧的煤田和矿区有62块，其中新疆境内就分布有35处。 内蒙古也是最大的煤炭生产基地之一，近年来发现多处火区。据2009年上半年对各盟市煤田煤矿火区的调查，内蒙古共查明火区230处、火点647个，燃烧面积达6000多万平方米。 其实，世界各地主要产煤国家都不同程度地面临着煤层自燃灾害，如印度、俄罗斯、美国、澳大利亚、印度尼西亚、中亚等多个国家和地区，几乎每个产煤的国家都有煤田地火灾害。据美国《时代》杂志报道，除了南极洲外，每个大洲下面都有数千处地下煤火在燃烧。 正因为如此，美国阿拉斯加大学的地质学家安努马•普拉卡斯将煤田地火形容为“没有地理界限的世界性灾难”！这种灾难，从多个方面影响着我们的生活： 首先，煤层自燃是一种极其严重的浪费。我国虽然是煤炭生产大国，却也是煤炭消费大国，现在我国每年消费煤炭资源约30亿吨，其中一部分还需要从海外进口。但是，由于煤层自燃，我国的煤炭资源每年被直接烧掉3000万吨，破坏2亿吨，这些煤炭几乎是我们整个国家一个月的煤炭用量。 其次，煤层自燃威胁煤矿安全生产。煤层自燃火灾是世界煤炭生产中的一大突出灾害，也是影响煤矿安全生产的五大灾害之一。我国煤矿火灾十分严重，其中90%以上又是煤层自燃火灾，如2003年1月11日发生在黑龙江省哈尔滨市方正县宝兴煤矿的特大火区瓦斯爆炸事故就与煤层自燃有关，这起事故造成34人死亡，直接经济损失419万元。事后查明，引起这场灾难的直接原因是煤层采空区封闭不严，因裂隙漏风造成采空区自燃发火，明火蔓延到密闭之外，加之封闭火区内的通风安全措施不可靠，致使瓦斯积聚达到爆炸条件，造成了瓦斯爆炸事故。 不仅如此，自燃释放的有毒气体还严重威胁着井下作业人员的人身安全，如1999年4月11日发生在内蒙古大岭煤矿发生自燃火灾气体中毒窒息事件，结果导致了11名工人死亡。 <a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/05/fa88dc3b6dd72be82b759c1deec2-grande.jpg"><img class="alignnone size-full wp-image-54666" title="fa88dc3b6dd72be82b759c1deec2-grande" 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<li>方法二：磁法。煤层及其顶、底板岩石中含有大量的铁质矿物，这些矿物在不受高温作用时表现为一种弱磁场背景，当煤层自燃时其顶、底围岩受高温烘烤，其中铁质矿物大部分转变成为铁磁性矿物，随着燃烧后温度的降低，冷却后形成烧变岩，产生一种温差剩磁，其磁性和围岩会有明显的磁性。根据这种差异，可以利用高精度磁力仪探测煤层自燃的火区位置。</li> <li>方法三：电阻率法。这种方法的原理主要是依据煤层及顶部岩石的电阻率特性在煤层自燃造成的高温环境下发生变化来进行的。当煤炭自燃发火后,煤层的结构状态和含水性会发生较大变化，而且其中非金属物质的电阻率随温度的升高而降低，从而引起煤层和周围岩石电阻率的变化。</li> <li>方法四：温度测量法。这种方法很简单，其实就是通过测量温度来寻找地下火源，常用的仪器有红外测温仪、热成像仪等，这些仪器在美国、俄罗斯以及我国国内很多煤矿都有实际应用。</li> <li>方法五：气体测量法。煤炭在自燃过程中会产生大量气体, 如CO、CO2、SO2、CH4等。在井下或通过钻孔测量这些气体的浓度并结合井下实际情况, 可以判断出地下煤炭自燃的大致位置和范围。</li> <li>方法六：氡气测量法。氡气是一种自然产生的放射性气体，在地下深部普遍存在而且能够通过岩石裂隙、断裂等向地表迁移。在煤层及其周围条件大体相同而地下某处煤层自燃时,在自燃区的顶部氡气迁移率均会增大。因此,在火区顶部氡气的浓度值将高于非火区的氡气浓度值。如果采用合适的方法去探测并提取这一差异,就可在地表确定地下自燃煤层的位置与范围。</li> </ul> 找到火区之后，接下来就需要千方百计地扑灭它们。我国的煤田灭火技术处于世界领先水平，可谓是久病成医。现如今，主要的煤火灭火技术有：直接剥离法、注水法、注浆法、覆盖法、惰气灭火法等，虽然各种方法的工作方式不同，但原理基本一致，都是要努力切断煤层与氧气的接触，降低温度，使之熄灭。 <a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/05/DSC77118.jpg"><img class="alignnone size-large wp-image-54665" title="DSC77118" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/05/DSC77118-600x449.jpg" alt="" width="600" height="449" /></a> 在煤田地火埋藏较浅且面积较小的地方，一般是使用挖掘机、推土机等机械设备直接挖除火源，将已经燃烧或正在燃烧的可燃物全部挖走，这种方向能够比较彻底地根除火区的危害。当火区位于地下深部时，一般采用注水、注浆法，即通过钻孔向地下火区注水或灌注具有一定比例的泥浆，切断火区与氧气的连通渠道，降低煤层温度，阻止煤炭进一步氧化燃烧，从而熄灭火体。但是，由于液体的流动性较大，注入地下深部的流体不一定会按照预定的方向流动，有时候会浪费大量的泥浆和水而未能有效扑灭地火。倘若煤田火区范围较小而且比较封闭，可以采用覆盖法，即使用黄土充填覆盖火区地表的裂缝、塌陷坑、废弃井口等，封闭火区，或采用惰气灭火法，将不能燃烧的N2、NO2、CO2等气体充入到密闭的煤田火区中，隔断煤与氧气的接触，从而扑灭火源。 灭火是一项长期而艰巨的任务，而且也不能做到一劳永逸，因为要保住灭火的成功战果也是十分困难的事情，稍有疏忽就会死灰复燃。我国面积最大的煤田火区——新疆昌吉硫磺沟煤田火区，距乌鲁木齐40千米，火区总面积180多万平方米，自2000年到2003年底，政府共投资约1亿元实施灭火，历经4年的治理，才于2004年11月1日被宣布扑灭。但是，后来有人在已经封闭的煤田火区非法开采，导致部分地区又重新燃烧，严重破坏了灭火成果。

[孤独专题]有限单群：一段百年征程

1832年的某个清晨，革命中的法国见证了又一次决斗。在某个瞬间，某位青年被对手的枪射中腹部，随后去世。在当时狂热的政治斗争中，只有寥寥数人意识到，法国，甚至世界，又失去了另一个伟大的头脑。这位青年姓伽罗华，他的最大遗产围绕着一个数学概念：群。

在接下来的一百多年后，一群在世界各地的数学家，沿着这位青年开辟的路径，对有限群的结构进行了彻底的分析。其中的发现，可能出乎所有人的意料。

这是一个关于群的故事，这是一个关于单群的故事。

高度抽象的对称

交错群A_5的一个Cayley图（一种群的图示）

什么是群？一个数学家可能会给你这样的回答：

一个群是一个集合G以及在G上的一个运算·，满足以下三个条件：
1. 存在一个G中的元素e，使得对于G中的任意元素x，有x=x·e=e·x。这样的e叫做群的单位元
2. 对于G中的任意元素x,y,z，有(x·y)·z=x·(y·z)，这是结合律
3. 对于G中的任意元素x，存在G中的一个元素y，使得e=x·y=y·x。这样的y被称为x的逆元

这样的定义，即使是对一名刚进大学的数学系学生来说也稍显抽象。但数学的力量就在于它的抽象。它什么都不是，所以它什么都是。

整数和加法就构成一个群。什么数加上0都不变，所以0是单位元；a+(b+c)=(a+b)+c，这是小学的加法结合律；一个数加上它的相反数是单位元0，所以相反数就是逆元。正实数和乘法也构成一个群，1是它的单位元，乘法有结合律，倒数是逆元。如果我们认为9点+5点相当于9点的5个小时后，也就是2点的话，就连时钟也构成一个群。宝石的晶体构造，电脑的压缩校验算法，以至于魔方的还原，无不牵涉“群”这个概念。而对于自然界的各种对称性，群也是对其最自然的描述方式。难怪有人会说，群就是对称，研究群，就是研究各种对称性。

正是由于放弃了与现实的对应，像群这样的抽象数学概念才能在现实中获得广泛的对应。我们研究群，并不关心它的具体元素是什么，是x,y,z还是姬十三、猛犸、桔子都无所谓，只要知道元素通过运算产生的关系就够了，这就是群的全部。只要符合群的公理，能应用到x,y,z上的结论就能应用到姬十三、猛犸、桔子上，这就是抽象的力量。

超越时代的孤独

伽罗华的画像

也正由于这种抽象，群的概念在一开始并没有很快地被接受。

伽罗华是在研究一元五次方程的根式解时开始触及群的概念的。对于一元二次方程来说，我们可以将方程的所有解写成有关方程系数的一个根式（允许四则运算和开常数次方运算组成的式子），这称为方程的根式解。对于三次以及四次方程，也有这样的公式，可以直接从方程的系数得到方程的所有解。然而，对于五次以及更高次的方程来说，此前阿贝尔已经证明一般的公式并不存在。伽罗华要解决的，是判断何时存在这样的根式表达。

为了解决这个问题，他首次定义了群这种代数结构，仔细地研究了群的各种性质，以及它与更高级的一种代数结构——域——的关系，并以此发展了一套理论，完整地解决了这个问题。他写下了关于这套理论与高次方程根式解的备忘录，并将其递交到法兰西科学院。

他的不幸从此开始。

这份备忘录的评审人是柯西。虽然认识到了伽罗华工作的重要性，柯西却没有接受这份备忘录，而是建议伽罗华修改这份备忘录以竞逐科学院的数学奖。

伽罗华接受了这个建议，第二次提交了备忘录。

天意弄人，评审人傅里叶之后不久就逝世了，伽罗华的备忘录不知所踪。

伽罗华决定最后一搏，但这也被泊松驳回，理由是“无法理解”。当消息传到伽罗华耳中时，他早已因为政治斗争而身陷囹圄，此时离他的决斗只有半年时间。

没有人理解他的理论，或者说没有人愿意去理解他的理论。

就是这套理论，使伽罗华的名声流芳百世。尽管他无法发表他的备忘录，但他此前发表的论文讲述了这个理论的一些基础。泊松的驳回理由，使他更认真地打磨他的理论，以冀数学界的认同。

但死神的镰刀没有给他这个时间，上天不打算给他安排生前的荣耀。1832年5月30日，年方二十的伽罗华，迎来了他第一次也是最后一次的决斗。这场决斗的细节已经被时间之砂打磨掩盖，什么对手，什么原因，有人说是为了爱情，有人说对手背后有政治阴谋，众家各执一词。我们只知道，在这场决斗中，伽罗华腹部中枪，不久后魂归天国。

“不要哭，阿尔弗雷德！在二十岁死去，我需要我的全部勇气。”这就是他对弟弟说的最后一句话。

而决斗前夕给他的朋友Chevalier的信，可以算是他对世界的遗言。信中密密麻麻地写着他的数学理论，他正在思考的问题，他脑中的一切。他大概冀图某天，世界能够通过这封信，理解他。

幸而，Chevalier实现了他挚友的意愿。伽罗华的理论，现在以他的名字命名：伽罗华理论。

也就是这封信，吹响了一场百年战役的号角。

构筑对称的砖块

Z/6Z的一个Cayley图，其中可以看出它可分解为两个单群

在伽罗华理论，乃至于更广泛的群的理论中，有一个很重要的概念：正规子群。

我们以下只讨论那些只有有限个元素的群，它们被称为有限群。例如，魔方操作组成的群就是有限群，因为变化的可能性是有限的。而整数与加法组成的群则不是有限群，因为整数有无限个。

在一个群里，有些元素自己会组成一个小圈子。它们并非不与外界交流，但无疑它们喜欢抱团：小圈子内的元素经过运算得到的结果仍然在这个小圈子里，而它们的逆元也在小圈子里。简而言之，这个小圈子对于原来的运算也组成一个群。这样的小圈子，叫做群的子群。

有些子群比别的子群更特别，它们不仅自己是一个群，如果“除”原来的群，得到的也是一个群。这样的子群叫做正规子群，而它们对原来的群作“除法”得到的群叫商群。首先观察到并提出正规子群这个概念的，正是伽罗华。

通过研究更简单的正规子群和商群，我们可以得到群的很多性质。这就是数学家特别钟爱正规子群的原因。

如果我们将正规子群和商群看成群的一种分解的话，那么必定有着不能被继续分解的群，我们将之称为单群。

对于任意的有限群，我们可以将其分解成一串单群，而且这样的分解是唯一的。单群在有限群论中的地位，跟素数在数论中的地位，还有原子在化学中的地位一样：它们都是构建它们所在世界的砖块。通过研究这些“砖块”，我们可以知道它们组成的各种结构的性质。如果能列出所有有限单群，就能从一个侧面了解所有离散的对称性的性质。

有限单群就是这个故事的主角。

与化学家当年寻找新元素的动机一样，数学家也开始了对有限单群的寻找。他们想做的跟化学家做的差不多：列一个单群的“元素周期表”。不过数学家要做的任务多了一项：证明这个“周期表”包含了所有的单群。

这看起来不太容易，事实正是如此。

转眼百年的长征

Higman-Sims图，可导出散在单群Higman-Sims群

伽罗华是寻找有限单群当之无愧的第一人。是他首先发现所谓的交错群A_n对于所有n>=5都是单群，从而不是可解群。正是从这个结果出发，他证明了高于五次的方程一般而言没有根式解。而数学家此前对数论的研究也容易导出另一族的单群：素数阶的循环群Z_p。它们也是唯一的交换单群，也就是说运算满足交换律（a·b = b·a）的单群。

无需太纠结为何这些群取这样的名字。对于数学家而言，群就像是宠物，给宠物取的名字可能反映了宠物的性格，也可能是纯粹的趣味。但名字毕竟只是名字，只是称呼这些群的一种方式而已。

像这样整个家族出现的单群，还有16族所谓的有限李群，它们可以看作离散域上的矩阵组成的群。对它们的系统化研究是由挪威数学家Sophus Lie开始的，所以后人以此命名。而其中首先被发现的是所谓的射影特殊线性群PSL_n(q)，其中q是一个素数的幂。在伽罗华生命最后的那封信上，就已经提到PSL_2(p)对于大于3的素数p是单群。后来Chevalley对其进行了更深入的研究，将其推广到一般的素数的幂。对于其余的15族有限李群，Chevalley也功不可没。

除了这一共18个有限单群家族之外，还有26个单独存在的有限单群。它们不属于任何一个家族，而它们之间也没有一个统一的联系，三三两两各自放浪于数学天地之间。数学家给他们起了个相当适合的名字：散在单群。它们是单群中自成一派的例外。成家族出现的单群结构总是相似的，而散在单群却各有各的美丽。

同时进行的则是证明这就是所有的有限单群，这就是所谓的有限单群分类定理。如果将寻找单群比作在森林里抓兔子的话，有限单群分类定理的证明则是确保森林里所有的兔子都被抓光了。这就要求数学家对森林的地形——也就是有限群的结构——有一定的了解。

从某种意义上，整个证明可以追溯到1872年的Sylow定理。这个定理不仅使数学家开始明白有限群更深层的结构，也为后来对各种群的分类讨论提供了武器。而真正明确提出对有限单群分类的，则是1892年的Hölder。他同时也证明了，每一个非交换有限单群的元素个数，是至少四个素数的乘积。

从此开始便是百年的征程，对数学家更不利的一面是，出发的时候还不知道森林里有多少兔子要抓。事实上，分类定理的证明和对有限单群的寻找，很大程度上是交错叠积的。有时是证明的途中，忽然找到了又一个新的有限单群；有时是对于已有的单群的研究启发了证明。这也是可以理解的，毕竟这是研究同一件事物的两条路径。

所以，当1983年Gorenstein宣称有限单群分类定理被证明之时，群论学界可是欢呼雀跃。整个证明散落在各期刊的500多篇论文之中，合计过万页，每篇论文都对某种特殊情况进行了处理。将这些特殊情况合起来，覆盖了绝大多数的有限群类别，而Gorenstein认为，他的新论文恰好补上了仍未处理的那些有限群，从而完成了整个分类定理的证明。

问题是，他弄错了。他以为一类名为“拟薄群”（quasi-thin group）的类别已经被处理好了，但事实上没有。直到2004年，由Aschbacher和Smith撰写的一篇一千多页的论文才将这个情况完全处理妥当，从而填补了这个漏洞。此时，有限单群分类定理，这个有限群理论的圣杯，才正式被圆满证明。

18个有限单群家族，再加上26个散在单群，这就是所有的有限单群。从伽罗华开始历时一个多世纪，跨越两次世界大战的搜索，随着1976年最后一个散在单群被发现，2004年有限单群分类定理的最终证明，这场数学家和有限单群之间的捉迷藏游戏才告结束。这个列表，包含着数代数学家辛勤的汗水，大概还有不少的咖啡、粉笔、墨水和纸。

故事仍未结束。在所有有限单群中，那些散在单群特别令人在意。成它们的出现看似无章可循，没有什么必然的规律。但是，尽管有着“散在单群”这个名字，它们并非与世隔绝之徒。最有名的例子，莫过于那个最大的散在单群——魔群（Monster Group）。

意料之外的联系

魔群是在1973年被Fischer和Griess分别独立发现的。虽然它是最大的散在单群，但它并不是最后一个被发现的。实际上，“魔群”这个名字就源于它庞大的体积。魔群的准确元素个数是808017424794512875886459904961710757005754368000000000，也就是大概8*10^53个。与之相比，太阳系的原子个数也就是大约10^57个，仅仅高了两个数量级。如果我们用线性空间和矩阵变换来表示魔群的话，我们至少需要一个196883维的线性空间，才能忠实表达魔群的整体结构。这种表达方式又被称为群的线性表示。

也正是由于魔群如此庞大，所以一开始数学家们并没有直接将它构造出来，而只能指出它的存在性。发现魔群的Griess，也要几个月后，才最终把魔群的元素个数计算出来。而魔群的直接构造，要等到9年后的1982年。那年，Griess提出了一个名为Griess代数的代数结构，而魔群恰好就是这个代数结构的自同构群。换句话说，魔群恰好刻画了Griess代数的所有对称性。值得一提的是，Griess代数的维度是196884，比196883多1。

如果说每一族单群和每一个散在单群代表一种对称性的话，那么魔群一定有着非同寻常的对称性。体积如此庞大的群，却仍然是一个不可分解的单群，这本来就是个奇迹；而且与那些成系列的量产型单群不同，它的结构和对称性还是独一无二的。用个物理上不太恰当的比喻，如果第二大的散在单群是一颗无暇的钻石的话，按照比例，魔群大概就是一颗完全由钻石组成的星球，而且透明得能从一边看到另一边的星空。

如果说如此瑰丽的魔群，仅仅是数学中的一个与世隔绝的孤岛的话，那数学之神未免太浪费了。

而此时，在数学的另一个领域——数论，另一群数学家正在研究一些完全不同的东西。

模形式理论是数论的一个分支，它研究的正是模形式。模形式是复平面上满足一定性质的函数，它们跟一类叫“椭圆曲线”的数学对象密切相关。椭圆曲线是平面上的一类曲线，它经过的整点有一种自然的群的结构，而对这些群的结构的研究可以获得整数的很多性质，包括轰动一时的费马大定理的证明。

在模形式理论中，有一个特殊的函数占据着相当重要的地位，它叫j不变量。它的历史也不短，各种性质已经被数学家们研究得相当透彻了，也为模形式理论的发展立下过汗马功劳。它可以干净利落地展开成如下的傅立叶级数，其中每个系数都是整数：

其中是不是有个数字很眼熟？对，就是第二个傅立叶系数196884，正好是Griess代数的维数，也就是魔群的最小忠实线性表示的维数加1。这仅仅是个巧合，还是有某种内在的联系？

当John McKay在上个世纪七十年代末将这个发现告诉Conway时（顺带一提，这位就是发明“生命游戏”的那个Conway），他们并不认为这是一个单纯的巧合。如果是3或者5这种小数字，那巧合或许还能解释，但196884的话，说是巧合未免过于牵强，“有某种尚未发现的内在联系”这个解释听起来更加合理。Conway和另一位数学家Norton随后发现，j不变量的其它傅立叶系数也与魔群的所谓不可约表示的维数有着紧密的联系：这些傅立叶系数恰好可以表示成不可约表示维数的一些简单的线性组合。这就远远不是巧合能够解释的问题了。

在这些基础上，Conway和Norton提出了他们的所谓“魔群月光猜想”。他们猜想，存在一个基于魔群的无限维代数结构，通过魔群的不可约线性表示，它恰好给出了j不变量的所有傅立叶系数，而魔群每一个元素在这个代数结构上的作用，都自然地给出了与某个群相关的模形式。这其中牵涉到的数学，即使笔者也无从驾驭，需要长时间的学习，方能领会个中美妙滋味。

“魔群月光”这个名字，奇怪地带着些浪漫色彩，但这不过是错觉。“月光”的原文是“moonshine”，在俚语中的意思毫不浪漫，反而是用作形容那些带点疯狂的主意。这就是当时Conway听到这个巧合之时的反应。即使对于最有想象力的数学家来说，要承认数论中被研究得相当透彻的j不变量，与有限群论这个不太相关的领域中新发现的魔群有着这么紧密的联系，这个主意也未免有些疯狂。

但更疯狂的还在后头。

不久，数学家们构造出了一个被称为魔群模（Monster Module）的特殊代数结构，被认为极有可能是满足魔群月光猜想的那个代数结构。要构造这个代数结构，首先要从一个名为Leech格的代数结构开始（顺带一提，这个代数结构有着特殊的对称性，可以构造出数个散在单群），构造一个24维的环面。在这个环面上的玻色弦理论，通过共形场论中的顶点算子来表达，就是魔群模。换句话说，联系着有限群论中的魔群与数论中的j不变量的魔群模，实际上是一个高维空间中的弦理论，表达的是某个高维空间中的可能的物理理论。

数学的两个不同分支，居然通过理论物理被联系了起来。

接下来的事情，就是证明魔群模的确满足了魔群月光猜想。这项工作在1992年由Brocherds完成，证明同时包含了数学和物理，其中用到了弦论中的No-ghost定理来构造证明中必不可少的一个代数结构，Brocherds也由于这个证明获得了菲尔兹奖。通过这个定理架起的桥梁，数学家们也发现了魔群、模函数和弦理论之间更多的千丝万缕的联系。甚至有人过于疯狂地设想，魔群也许就代表着我们这个宇宙终极的对称性。

如果伽罗华仍然在世的话，会对这种柏拉图式的设想有什么看法呢？不过毫无疑问的是，他一定会赞叹他的后继者在他之后，在他铺设的地基上建起的这些晶莹无暇的数学理论。

不应重现的叹息

有限单群分类定理是有限群理论的一块里程碑，标志了我们对所有有限对称性的系统理解的开端。对于魔群的研究，也引发了数学家对散在单群的兴趣。关于有限单群的各种研究，至今方兴未艾。

在这个关于单群的故事中，最值得关注的就是整个故事的起点，也就是伽罗华。他的研究奠定了整个有限单群研究的基础。超越时代的他，活着的时候是个孤独的研究者，但现在，谁谈到群论又能绕过他呢？

在数学的天空中，伽罗华宛如一颗匆匆划过的璀璨流星。他的身体太单薄，无法承受时代的狂风；但他发出的光芒，照亮了整个天空，被不同的人以不同的形式记录下来，并将长久不息。以他的名字命名的各种数学概念，已经产生了深远的影响。这使人不禁思考：如果没有那场决斗，他将会做出多大的成就呢？然而，历史没有假设。

这使人不禁想起同为法国人的化学家拉瓦锡的遭遇。在拉瓦锡被构陷上断头台后，数学家拉格朗日的叹息是：“砍下这颗头颅只需一瞬，但百年的等待可能仍不足以使其重现。”一根有智慧的芦苇，需要整个社会长期的积淀产生的土壤，方能破土而出。但芦苇总归是芦苇，命运无常，须臾即可毁去；即便是它脚下的土壤，赤炎燎原，十年亦成焦土。伽罗华的悲剧，现在还在很多地方，以不同的形式，或明或暗地上演着。

本文作者：方弦1832年的某个清晨，革命中的法国见证了又一次决斗。在某个瞬间，某位青年被对手的枪射中腹部，随后去世。在当时狂热的政治斗争中，只有寥寥数人意识到，法国，甚至世界，又失去了另一个伟大的头脑。这位青年姓伽罗华，他的最大遗产围绕着一个数学概念：群。 在接下来的一百多年后，一群在世界各地的数学家，沿着这位青年开辟的路径，对有限群的结构进行了彻底的分析。其中的发现，可能出乎所有人的意料。 这是一个关于群的故事，这是一个关于单群的故事。 <h1>高度抽象的对称</h1> <div class="wp-caption alignnone" style="width: 306px"><img src="http://songshuhui.net/forum/attachments/month_1106/1106022321f81e62a6eb4c5cb0.png" alt="交错群A_5的一个Cayley图（一种群的图示）" width="296" height="300" />交错群A_5的一个Cayley图（一种群的图示）</div> 什么是群？一个数学家可能会给你这样的回答： 一个群是一个集合G以及在G上的一个运算·，满足以下三个条件： 1. 存在一个G中的元素e，使得对于G中的任意元素x，有x=x·e=e·x。这样的e叫做群的单位元 2. 对于G中的任意元素x,y,z，有(x·y)·z=x·(y·z)，这是结合律 3. 对于G中的任意元素x，存在G中的一个元素y，使得e=x·y=y·x。这样的y被称为x的逆元 这样的定义，即使是对一名刚进大学的数学系学生来说也稍显抽象。但数学的力量就在于它的抽象。它什么都不是，所以它什么都是。 整数和加法就构成一个群。什么数加上0都不变，所以0是单位元；a+(b+c)=(a+b)+c，这是小学的加法结合律；一个数加上它的相反数是单位元0，所以相反数就是逆元。正实数和乘法也构成一个群，1是它的单位元，乘法有结合律，倒数是逆元。如果我们认为9点+5点相当于9点的5个小时后，也就是2点的话，就连时钟也构成一个群。宝石的晶体构造，电脑的压缩校验算法，以至于魔方的还原，无不牵涉“群”这个概念。而对于自然界的各种对称性，群也是对其最自然的描述方式。难怪有人会说，群就是对称，研究群，就是研究各种对称性。 正是由于放弃了与现实的对应，像群这样的抽象数学概念才能在现实中获得广泛的对应。我们研究群，并不关心它的具体元素是什么，是x,y,z还是姬十三、猛犸、桔子都无所谓，只要知道元素通过运算产生的关系就够了，这就是群的全部。只要符合群的公理，能应用到x,y,z上的结论就能应用到姬十三、猛犸、桔子上，这就是抽象的力量。 <h1>超越时代的孤独</h1> <div class="wp-caption alignnone" style="width: 207px"><img src="http://songshuhui.net/forum/attachments/month_1106/11060223216625cc04235ff9ee.jpg" alt="伽罗华的画像" width="197" height="255" />伽罗华的画像</div> 也正由于这种抽象，群的概念在一开始并没有很快地被接受。 伽罗华是在研究一元五次方程的根式解时开始触及群的概念的。对于一元二次方程来说，我们可以将方程的所有解写成有关方程系数的一个根式（允许四则运算和开常数次方运算组成的式子），这称为方程的根式解。对于三次以及四次方程，也有这样的公式，可以直接从方程的系数得到方程的所有解。然而，对于五次以及更高次的方程来说，此前阿贝尔已经证明一般的公式并不存在。伽罗华要解决的，是判断何时存在这样的根式表达。 为了解决这个问题，他首次定义了群这种代数结构，仔细地研究了群的各种性质，以及它与更高级的一种代数结构——域——的关系，并以此发展了一套理论，完整地解决了这个问题。他写下了关于这套理论与高次方程根式解的备忘录，并将其递交到法兰西科学院。 他的不幸从此开始。 这份备忘录的评审人是柯西。虽然认识到了伽罗华工作的重要性，柯西却没有接受这份备忘录，而是建议伽罗华修改这份备忘录以竞逐科学院的数学奖。 伽罗华接受了这个建议，第二次提交了备忘录。 天意弄人，评审人傅里叶之后不久就逝世了，伽罗华的备忘录不知所踪。 伽罗华决定最后一搏，但这也被泊松驳回，理由是“无法理解”。当消息传到伽罗华耳中时，他早已因为政治斗争而身陷囹圄，此时离他的决斗只有半年时间。 没有人理解他的理论，或者说没有人愿意去理解他的理论。 就是这套理论，使伽罗华的名声流芳百世。尽管他无法发表他的备忘录，但他此前发表的论文讲述了这个理论的一些基础。泊松的驳回理由，使他更认真地打磨他的理论，以冀数学界的认同。 但死神的镰刀没有给他这个时间，上天不打算给他安排生前的荣耀。1832年5月30日，年方二十的伽罗华，迎来了他第一次也是最后一次的决斗。这场决斗的细节已经被时间之砂打磨掩盖，什么对手，什么原因，有人说是为了爱情，有人说对手背后有政治阴谋，众家各执一词。我们只知道，在这场决斗中，伽罗华腹部中枪，不久后魂归天国。 “不要哭，阿尔弗雷德！在二十岁死去，我需要我的全部勇气。”这就是他对弟弟说的最后一句话。 而决斗前夕给他的朋友Chevalier的信，可以算是他对世界的遗言。信中密密麻麻地写着他的数学理论，他正在思考的问题，他脑中的一切。他大概冀图某天，世界能够通过这封信，理解他。 幸而，Chevalier实现了他挚友的意愿。伽罗华的理论，现在以他的名字命名：伽罗华理论。 也就是这封信，吹响了一场百年战役的号角。 <h1>构筑对称的砖块</h1> <div class="wp-caption alignnone" style="width: 311px"><img src="http://songshuhui.net/forum/attachments/month_1106/110602232118e14fb20836a704.png" alt="Z/6Z的一个Cayley图，其中可以看出它可分解为两个单群" width="301" height="216" />Z/6Z的一个Cayley图，其中可以看出它可分解为两个单群</div> 在伽罗华理论，乃至于更广泛的群的理论中，有一个很重要的概念：正规子群。 我们以下只讨论那些只有有限个元素的群，它们被称为有限群。例如，魔方操作组成的群就是有限群，因为变化的可能性是有限的。而整数与加法组成的群则不是有限群，因为整数有无限个。 在一个群里，有些元素自己会组成一个小圈子。它们并非不与外界交流，但无疑它们喜欢抱团：小圈子内的元素经过运算得到的结果仍然在这个小圈子里，而它们的逆元也在小圈子里。简而言之，这个小圈子对于原来的运算也组成一个群。这样的小圈子，叫做群的子群。 有些子群比别的子群更特别，它们不仅自己是一个群，如果“除”原来的群，得到的也是一个群。这样的子群叫做正规子群，而它们对原来的群作“除法”得到的群叫商群。首先观察到并提出正规子群这个概念的，正是伽罗华。 通过研究更简单的正规子群和商群，我们可以得到群的很多性质。这就是数学家特别钟爱正规子群的原因。 如果我们将正规子群和商群看成群的一种分解的话，那么必定有着不能被继续分解的群，我们将之称为单群。 对于任意的有限群，我们可以将其分解成一串单群，而且这样的分解是唯一的。单群在有限群论中的地位，跟素数在数论中的地位，还有原子在化学中的地位一样：它们都是构建它们所在世界的砖块。通过研究这些“砖块”，我们可以知道它们组成的各种结构的性质。如果能列出所有有限单群，就能从一个侧面了解所有离散的对称性的性质。 有限单群就是这个故事的主角。 与化学家当年寻找新元素的动机一样，数学家也开始了对有限单群的寻找。他们想做的跟化学家做的差不多：列一个单群的“元素周期表”。不过数学家要做的任务多了一项：证明这个“周期表”包含了所有的单群。 这看起来不太容易，事实正是如此。 <h1>转眼百年的长征</h1> <div class="wp-caption alignnone" style="width: 610px"><img src="http://songshuhui.net/forum/attachments/month_1106/110602232176ade121d65954b1.jpg" alt="Higman-Sims图，可导出散在单群Higman-Sims群" width="600" height="600" />Higman-Sims图，可导出散在单群Higman-Sims群</div> 伽罗华是寻找有限单群当之无愧的第一人。是他首先发现所谓的交错群A_n对于所有n>=5都是单群，从而不是可解群。正是从这个结果出发，他证明了高于五次的方程一般而言没有根式解。而数学家此前对数论的研究也容易导出另一族的单群：素数阶的循环群Z_p。它们也是唯一的交换单群，也就是说运算满足交换律（a·b = b·a）的单群。 无需太纠结为何这些群取这样的名字。对于数学家而言，群就像是宠物，给宠物取的名字可能反映了宠物的性格，也可能是纯粹的趣味。但名字毕竟只是名字，只是称呼这些群的一种方式而已。 像这样整个家族出现的单群，还有16族所谓的有限李群，它们可以看作离散域上的矩阵组成的群。对它们的系统化研究是由挪威数学家Sophus Lie开始的，所以后人以此命名。而其中首先被发现的是所谓的射影特殊线性群PSL_n(q)，其中q是一个素数的幂。在伽罗华生命最后的那封信上，就已经提到PSL_2(p)对于大于3的素数p是单群。后来Chevalley对其进行了更深入的研究，将其推广到一般的素数的幂。对于其余的15族有限李群，Chevalley也功不可没。 除了这一共18个有限单群家族之外，还有26个单独存在的有限单群。它们不属于任何一个家族，而它们之间也没有一个统一的联系，三三两两各自放浪于数学天地之间。数学家给他们起了个相当适合的名字：散在单群。它们是单群中自成一派的例外。成家族出现的单群结构总是相似的，而散在单群却各有各的美丽。 同时进行的则是证明这就是所有的有限单群，这就是所谓的有限单群分类定理。如果将寻找单群比作在森林里抓兔子的话，有限单群分类定理的证明则是确保森林里所有的兔子都被抓光了。这就要求数学家对森林的地形——也就是有限群的结构——有一定的了解。 从某种意义上，整个证明可以追溯到1872年的Sylow定理。这个定理不仅使数学家开始明白有限群更深层的结构，也为后来对各种群的分类讨论提供了武器。而真正明确提出对有限单群分类的，则是1892年的Hölder。他同时也证明了，每一个非交换有限单群的元素个数，是至少四个素数的乘积。 从此开始便是百年的征程，对数学家更不利的一面是，出发的时候还不知道森林里有多少兔子要抓。事实上，分类定理的证明和对有限单群的寻找，很大程度上是交错叠积的。有时是证明的途中，忽然找到了又一个新的有限单群；有时是对于已有的单群的研究启发了证明。这也是可以理解的，毕竟这是研究同一件事物的两条路径。 所以，当1983年Gorenstein宣称有限单群分类定理被证明之时，群论学界可是欢呼雀跃。整个证明散落在各期刊的500多篇论文之中，合计过万页，每篇论文都对某种特殊情况进行了处理。将这些特殊情况合起来，覆盖了绝大多数的有限群类别，而Gorenstein认为，他的新论文恰好补上了仍未处理的那些有限群，从而完成了整个分类定理的证明。 问题是，他弄错了。他以为一类名为“拟薄群”（quasi-thin group）的类别已经被处理好了，但事实上没有。直到2004年，由Aschbacher和Smith撰写的一篇一千多页的论文才将这个情况完全处理妥当，从而填补了这个漏洞。此时，有限单群分类定理，这个有限群理论的圣杯，才正式被圆满证明。 18个有限单群家族，再加上26个散在单群，这就是所有的有限单群。从伽罗华开始历时一个多世纪，跨越两次世界大战的搜索，随着1976年最后一个散在单群被发现，2004年有限单群分类定理的最终证明，这场数学家和有限单群之间的捉迷藏游戏才告结束。这个列表，包含着数代数学家辛勤的汗水，大概还有不少的咖啡、粉笔、墨水和纸。 故事仍未结束。在所有有限单群中，那些散在单群特别令人在意。成它们的出现看似无章可循，没有什么必然的规律。但是，尽管有着“散在单群”这个名字，它们并非与世隔绝之徒。最有名的例子，莫过于那个最大的散在单群——魔群（Monster Group）。 <h1>意料之外的联系</h1> 魔群是在1973年被Fischer和Griess分别独立发现的。虽然它是最大的散在单群，但它并不是最后一个被发现的。实际上，“魔群”这个名字就源于它庞大的体积。魔群的准确元素个数是808017424794512875886459904961710757005754368000000000，也就是大概8*10^53个。与之相比，太阳系的原子个数也就是大约10^57个，仅仅高了两个数量级。如果我们用线性空间和矩阵变换来表示魔群的话，我们至少需要一个196883维的线性空间，才能忠实表达魔群的整体结构。这种表达方式又被称为群的线性表示。 也正是由于魔群如此庞大，所以一开始数学家们并没有直接将它构造出来，而只能指出它的存在性。发现魔群的Griess，也要几个月后，才最终把魔群的元素个数计算出来。而魔群的直接构造，要等到9年后的1982年。那年，Griess提出了一个名为Griess代数的代数结构，而魔群恰好就是这个代数结构的自同构群。换句话说，魔群恰好刻画了Griess代数的所有对称性。值得一提的是，Griess代数的维度是196884，比196883多1。 如果说每一族单群和每一个散在单群代表一种对称性的话，那么魔群一定有着非同寻常的对称性。体积如此庞大的群，却仍然是一个不可分解的单群，这本来就是个奇迹；而且与那些成系列的量产型单群不同，它的结构和对称性还是独一无二的。用个物理上不太恰当的比喻，如果第二大的散在单群是一颗无暇的钻石的话，按照比例，魔群大概就是一颗完全由钻石组成的星球，而且透明得能从一边看到另一边的星空。 如果说如此瑰丽的魔群，仅仅是数学中的一个与世隔绝的孤岛的话，那数学之神未免太浪费了。 而此时，在数学的另一个领域——数论，另一群数学家正在研究一些完全不同的东西。 模形式理论是数论的一个分支，它研究的正是模形式。模形式是复平面上满足一定性质的函数，它们跟一类叫“椭圆曲线”的数学对象密切相关。椭圆曲线是平面上的一类曲线，它经过的整点有一种自然的群的结构，而对这些群的结构的研究可以获得整数的很多性质，包括轰动一时的费马大定理的证明。 在模形式理论中，有一个特殊的函数占据着相当重要的地位，它叫j不变量。它的历史也不短，各种性质已经被数学家们研究得相当透彻了，也为模形式理论的发展立下过汗马功劳。它可以干净利落地展开成如下的傅立叶级数，其中每个系数都是整数： <img src="http://songshuhui.net/forum/attachments/month_1106/1106022321916eeedc6a6d7d21.png" alt="moonshine.png" width="600" /> 其中是不是有个数字很眼熟？对，就是第二个傅立叶系数196884，正好是Griess代数的维数，也就是魔群的最小忠实线性表示的维数加1。这仅仅是个巧合，还是有某种内在的联系？ 当John McKay在上个世纪七十年代末将这个发现告诉Conway时（顺带一提，这位就是发明“生命游戏”的那个Conway），他们并不认为这是一个单纯的巧合。如果是3或者5这种小数字，那巧合或许还能解释，但196884的话，说是巧合未免过于牵强，“有某种尚未发现的内在联系”这个解释听起来更加合理。Conway和另一位数学家Norton随后发现，j不变量的其它傅立叶系数也与魔群的所谓不可约表示的维数有着紧密的联系：这些傅立叶系数恰好可以表示成不可约表示维数的一些简单的线性组合。这就远远不是巧合能够解释的问题了。 在这些基础上，Conway和Norton提出了他们的所谓“魔群月光猜想”。他们猜想，存在一个基于魔群的无限维代数结构，通过魔群的不可约线性表示，它恰好给出了j不变量的所有傅立叶系数，而魔群每一个元素在这个代数结构上的作用，都自然地给出了与某个群相关的模形式。这其中牵涉到的数学，即使笔者也无从驾驭，需要长时间的学习，方能领会个中美妙滋味。 “魔群月光”这个名字，奇怪地带着些浪漫色彩，但这不过是错觉。“月光”的原文是“moonshine”，在俚语中的意思毫不浪漫，反而是用作形容那些带点疯狂的主意。这就是当时Conway听到这个巧合之时的反应。即使对于最有想象力的数学家来说，要承认数论中被研究得相当透彻的j不变量，与有限群论这个不太相关的领域中新发现的魔群有着这么紧密的联系，这个主意也未免有些疯狂。 但更疯狂的还在后头。 不久，数学家们构造出了一个被称为魔群模（Monster Module）的特殊代数结构，被认为极有可能是满足魔群月光猜想的那个代数结构。要构造这个代数结构，首先要从一个名为Leech格的代数结构开始（顺带一提，这个代数结构有着特殊的对称性，可以构造出数个散在单群），构造一个24维的环面。在这个环面上的玻色弦理论，通过共形场论中的顶点算子来表达，就是魔群模。换句话说，联系着有限群论中的魔群与数论中的j不变量的魔群模，实际上是一个高维空间中的弦理论，表达的是某个高维空间中的可能的物理理论。 数学的两个不同分支，居然通过理论物理被联系了起来。 接下来的事情，就是证明魔群模的确满足了魔群月光猜想。这项工作在1992年由Brocherds完成，证明同时包含了数学和物理，其中用到了弦论中的No-ghost定理来构造证明中必不可少的一个代数结构，Brocherds也由于这个证明获得了菲尔兹奖。通过这个定理架起的桥梁，数学家们也发现了魔群、模函数和弦理论之间更多的千丝万缕的联系。甚至有人过于疯狂地设想，魔群也许就代表着我们这个宇宙终极的对称性。 如果伽罗华仍然在世的话，会对这种柏拉图式的设想有什么看法呢？不过毫无疑问的是，他一定会赞叹他的后继者在他之后，在他铺设的地基上建起的这些晶莹无暇的数学理论。 <h1>不应重现的叹息</h1> 有限单群分类定理是有限群理论的一块里程碑，标志了我们对所有有限对称性的系统理解的开端。对于魔群的研究，也引发了数学家对散在单群的兴趣。关于有限单群的各种研究，至今方兴未艾。 在这个关于单群的故事中，最值得关注的就是整个故事的起点，也就是伽罗华。他的研究奠定了整个有限单群研究的基础。超越时代的他，活着的时候是个孤独的研究者，但现在，谁谈到群论又能绕过他呢？ 在数学的天空中，伽罗华宛如一颗匆匆划过的璀璨流星。他的身体太单薄，无法承受时代的狂风；但他发出的光芒，照亮了整个天空，被不同的人以不同的形式记录下来，并将长久不息。以他的名字命名的各种数学概念，已经产生了深远的影响。这使人不禁思考：如果没有那场决斗，他将会做出多大的成就呢？然而，历史没有假设。 这使人不禁想起同为法国人的化学家拉瓦锡的遭遇。在拉瓦锡被构陷上断头台后，数学家拉格朗日的叹息是：“砍下这颗头颅只需一瞬，但百年的等待可能仍不足以使其重现。”一根有智慧的芦苇，需要整个社会长期的积淀产生的土壤，方能破土而出。但芦苇总归是芦苇，命运无常，须臾即可毁去；即便是它脚下的土壤，赤炎燎原，十年亦成焦土。伽罗华的悲剧，现在还在很多地方，以不同的形式，或明或暗地上演着。

2012年4月16日星期一

[新科导读] 猪流感专题

大家好，我们新科小组又和大家见面了。本周应该给出新的一期杂志的导读的，但是由于猪流感事件的不断升温，我们决定与时俱进，临时插入【猪流感专题】奉献给大家，希望大家喜欢。下周会正常的继续每周的杂志导读的，希望我们导读和科举的朋友，下周继续关注啊。

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关于猪流感事件，我们小组给大家带来了4篇文章，分别从“昨天，今天，明天”的角度讲述一些关于猪流感的信息。

猪流感的历史：
猪流感：一次可以预见的爆发？晓翔译

猪流感的应对：
如果猪流感大流行，世界应该如何应对？小睿译
如何在猪流感的世界中幸存小睿译

猪流感的发展：
专家分析：墨西哥猪流感——目前情况 Miracle 译

（Jess 韩晶晶校对，小易编辑整理）

感谢团队的辛勤劳动，第一时间完成猪流感专题，也希望所以关心这个事件的朋友喜欢我们带来的资讯。

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Swine Flu

猪流感：一次可以预见的爆发？

原文 by Debora MacKenzie

（在译者拿到这篇文章的早上，世界卫生组织已经正式将猪流感更名为A（H1N1）型流感，中国卫生部也已将猪流感更名为甲型H1N1流感，在文中仍以原作者写作的猪流感进行翻译，特此说明。——晓翔注）

从《新科学家》杂志的文章可以显示，猪流感病毒已经成为一个严重的爆发威胁很多年——然而针对这一潜在威胁的研究相比其他种类的流感则一直被忽略了。在本期的《新科学家》准备出版之前，得到了来自墨西哥爆发的病例报告。美国的一些稍温和的感染则显示这种病毒会在人群中迅速传播。美国疾病控制和预防中心（The US Centers for Disease Control and Prevention, CDC）指出，这种病毒和已知的人类流感病毒有很大的不同，所以大部分人对这种病毒没有免疫力，并且至今没有可用的疫苗（CDC在29日表示，即使研制工作顺利进行，新型流感疫苗也要到9月才能投入使用——晓翔注）。

这一切都预示着这种病毒可能大规模流行，又或者如果这种病毒不像人们所恐惧的那样迅速传播，也许就不能够在人类中保持流行而最终失败

然而我们本可以预见到这种流行的到来。这种1998年出现在美国的病毒已经成为了北美地区养猪场的地方病，含有一系列猪、鸟和人类的基因，已经经历了快速的进化。流感会感染许多动物，包括水禽、猪和人类。鸟类和人很少会从其他宿主身上感染流感病毒，但他们能够将流感传染给同样拥有自己菌株的猪。如果一只猪同时感染两种不同的流感，就会像混合容器一样产生一种结合两种病毒基因的混合菌株。

而这就是 1998年发生在美国的事情。在这之前，美国的猪和人类很类似，有着规律性的冬季流感，这种变异的流感病毒是1918年人类流感爆发所产生的，当年的这一流感爆发在世界范围杀死了500万人。这种病毒属于H1N1型——H和N代表病毒表面蛋白的血液凝集素(Haemagglutinin)和神经胺酸酉每 (Neuramiridase)

几十年中，H1N1型在猪身上进化为一种温和的纯粹的猪流感，基因结构也变得相对稳定。在1976年，新泽西州的一处军营爆发了H1N1型猪流感病毒，一人死亡。然而这一病毒并没有广泛传播，并且很快就消失了。孟菲斯圣·朱迪儿童研究医院的Richard Webby表示，在1998年，这种H1N1型病毒和人类和鸟类的病毒杂交产生“三源杂交”（Tripple Reasortants）。这种病毒开始时拥有人类病毒的表面蛋白和猪的内部蛋白，除此以外还拥有三种不同基因组成的RNA聚合酶，这种酶对病毒在宿主中的复制机制起到关键作用，其中的两组基因来自鸟类流感病毒，另一组则来自人流感。研究者相信鸟类的聚合酶使得病毒更快的进行复制，从而更具侵略性。

猪流感病毒结构（图片来自New Scientist）

1999年，这种病毒已经在北美的猪群中占到了优势地位，和之前被它取代的猪流感病毒不同，这种病毒进化的速度很快，诞生了许多不同种类拥有猪或人表面蛋白的版本，其中就包括像现在在墨西哥传播的流感病毒，拥有来自于原始猪流感病毒的 H1和N1两种表面蛋白。一份来自美国农业部（USDA）Amy Vincent的报告指出，这些病毒仍然有着相同的内部基因片段，包括禽类和人类聚合酶基因。“这些基因是导致这种种类的猪流感病毒轻易击败其他不包含这些酶的种类的原因。”Webby表示。

然而这种病毒仍然在不断改变着表面蛋白以逃避猪的免疫系统。现在的猪流感病毒种类变得非常之多，也不再是季节性的。Vincent指出，五分之一的美国养猪场主事实上自己生产疫苗，因为疫苗工厂无法跟上这些病毒的变化。

Vincent 和Webby分别在去年和2004年都曾经警告过猪流感的威胁。我们的免疫系统在应对流感时，主要取决于H的表面蛋白，墨西哥流感病毒携带的H表面蛋白来自于猪，因此人类携带的抗体无法对其进行识别。同时，来自禽类的聚合酶基因特别值得担忧，同样的基因导致了H5N1型高致病性禽流感和1918年人流感的大流行。

在专注于畜牧业问题的研究者可以察觉到威胁增加的时候，却没有一个人类流感病毒的研究者意识到这一威胁。“当我们回溯资料库中的基因序列时，我们很迷惑。”帝国大学的Wendy Barclay说，他已经着手从现在美国的病例对猪流感进行研究。“聚合酶基因序列来自禽类和人，这曾经在来自猪的病毒上发现过。”

那么到底墨西哥的病毒发源地在哪里？位于华盛顿柯克兰的Veratect公司负责监视世界媒体和政府报告，为客户提供早期的疾病预警，他们的客户包括 CDC。他们开始察觉到病情是在4月2日一份来自于一个名为La Gloria的墨西哥东部小镇的报告，这份报告显示了呼吸道系统疾病的爆发，3个儿童死亡。4月16日——复活节之后，数十万的墨西哥人拜访了他们的邻居 ——才在其他地方报道出现同样的病症。La Gloria当地的报道谴责在Perote附近一家隶属于Granjas Carroll的养猪场，这是一家属于美国养猪巨头斯密思菲德食品公司的一家子公司，这一养猪场年产十万头猪。

斯密思菲德食品公司在一份声明中坚称他们在墨西哥的猪或员工“没有出现猪流感的临床症状”。这并不令人奇怪，因为这一公司宣称“日常管理人会为养猪场接种疫苗，并进行一月一次的检测”。美国农业部的研究员称当疫苗使猪保持健康的同时，并没有切断病毒的传播。

所有这些证据都表明猪流感是一种潜伏的灾难，却也许是由于曾经导致人类的温和感染，并没有传播，因而很少得到研究者的重视。然而现在，却有一种猪流感病毒显得不那么友好了。

这是在保加利亚的索菲亚机场，使用热量检测仪看到的刚下飞机的乘客的图片，这是地区对猪流感爆发的应对措施（图片来源: Dimitar Dilkoff / AFP / Getty）

如果猪流感大流行，世界应该如何应对？

原文byAndy Coghlan Linda Geddes Rachel Nowak

尽管现在的危机还远未达到末日审判版的宵禁，边界封锁，通行禁令以及各种抢食场面的地步，但如果世界卫生组织（World Health Organization）发布一场世界范围内的流行病，各国就不得不拿出严厉的措施，采取非常的手段，以防疾病扩散，保障社会的正常运转。

此前4月27日周一，全球性威胁等级（threat level）已上升到4级（6级制）（如图所示），迫使WHO调整策略防止病毒从流行病发生地墨西哥向外扩散。截止到《新科学家》出版为止它还维持在4级的水平。

在6级的前三级，WHO希望各国政府能够迅速地对流行病采取诸如密切关注农场情况，监测是否有新型流感病毒等应对措施，将风险减至最低。如果威胁等级达到 4级，甚至是4级以上，那么政府的工作重点就是将感染区和非感染区隔离开。如果WHO的威胁警报提到6级，也许就要采取更为严厉的措施：宣布全国进入紧急状态。

可是，根据《新科学家》的调查显示，全世界对流行病的预防机制是极端不健全的。越穷的国家防范越差，然而令人惊讶的是富裕的地区防范机制的缺陷（gap）也很严重：2007年对30个欧洲国家的调查发现这些国家只采纳了一半WHO的建议。最为严重的问题是让政府维持社会的正常运转，不仅仅只要考虑卫生系统，而且还要顾及电力，运输，银行，食品以及政府等部门的正常运行。

“ 多目标经济（Multisectoral）的规划是非常重要的。”调查的合作者伦敦卫生及热带医学院（London School of Hygiene and Tropical Medicine (LSHTM)）的Sandra Mounier-Jack指出。然而30个国家中，仅仅只有12个做过这样的规划。

规划的最好的国家包括德国、法国和英国，它们都有计划地保障重要的工人，维持社会的正常运转。这些也达到了WHO对模拟演练（simulations and drills）的要求。

东南亚各国及大洋洲的预防也做的非常的好。在与《新科学家》记者的交谈中，这些地区的政府工作人员声称他们进行过这方面的演练，例如在机场用热量检测（thermosurveillance）仪检查乘客是否发烧。这些都是从2003年爆发的SARS中总结得到的经验教训（见“案例分析 ”）。

但在非洲，53个国家中只有35个有流行病预防计划，然而即使是“有防治计划的国家在应对措施上也缺乏一致性”，LSHTM的Paul Coker指出道。他曾在2007年对这些非洲国家的计划进行过评估。此外，他还提到大多数的非洲国家都将重点放在了动物的禽流感疫情的检测和控制上，而对人类的流感流行病却不予重视。

现在南半球已经进入了它们的流感发病期（flu season），这也意味着流感病毒现在更易传播，如果墨西哥猪流感大流行的话，这些国家也许是最大的受害者。“还过一个月，澳大利亚就进入了冬季，而北半球则到了夏天。”澳大利亚新南威尔士悉尼大学的Raina MacIntyre说道。

现在的发展中国家已经被HIV，TB 和and malaria弄得焦头烂额了，“而流行感冒无疑是对这些国家已经疲惫不堪的卫生系统的又一次重大的挑战”，Coker担心地指出了现在发展中国家的问题。

（图片来自新科学家官方网站）

如何在猪流感的世界中幸存

原文 byDebora MacKenzie

对付传染病有三种方法：依靠自己（生死由命），借助药物消灭病毒或是注射疫苗尽量预防。但如果猪流感大流行，我们该怎么办？

首先是找到治疗方法。墨西哥的猪流感能够抵御先前的病毒，如金刚乙胺（rimantadine）。但是国立药房（national stockpiles）中的泰米弗氯（Tamiflu）和瑞乐砂（Relenza）还是行之有效的，但在过去的流感季节（flu season）人型H1N1对泰米弗氯所自发产生的抗性已经让病毒学家感到不安。也许同样的事情会发生在猪流感H1N1上，尤其是当它开始和人类病毒进行基因交换。

现在大概只能寄期望于单克隆抗体，它既可以避免感染，也可在感染后辅助治疗。这些免疫蛋白被设计用来识别出特定的病毒，然后放到制药厂生产。几个研究小组已经用曾感染H5N1禽流感的幸存者身上取得的抗体制造出了单克隆抗体，并且在小白鼠实验中验证了保护的有效性。这种方法也应该对猪流感奏效，一旦得到制备出抗体，制药厂便可在几周之内大批量地进行生产。已经有几家公司开始了普通H5N1 型流感单克隆抗体的大规模生产，如果需要，它们也可以马上转入生产相应的猪流感抗体。

也有不是直接消灭病毒，而是帮助患者抵挡流感症状而得以生存下来的治疗方案。流感致死的原因通常是由于导致了细胞因子的激增（cytokine storm），失控的免疫系统产生剧烈的炎症。而传统的缓解炎症的类固醇并不奏效，因为它们同时压抑制了抵抗病毒的免疫系统的响应速度。去年，香港的研究人员报道声称一种由Relenza和两种直接获得的非类固醇消炎药组合而成的名为COX-2 inhibitors的药可以帮助患有H5N1的小白鼠。今年，美国的研究人员也在相似的消炎药的实验上取得了成功。

最后，就算可以治愈，也没有人会愿意染上某种有潜在致命危险的病毒，但与流感病毒隔绝却也很难做到。这样的话就只有疫苗这一种办法了。现在的疫苗都是通过杀死或毒性减弱的流感病毒作病原的方法制备的。因而大量的获取是需要时间的：《新科学家》所参与的一项国际制药制造商及组织联合会（International Federation of Pharmaceutical Manufacturers and Associations）的报告显示在接下来的四个月里我们最多也只能生产出10亿剂流感疫苗，而更为可能的数字应该是3亿4千万。对于全世界而言，这显然不够。只有少数的几个国家有疫苗的生产工厂，而没有工厂的国家却只能面临少量、甚至是没有疫苗的处境（见“为什么世界会丢掉防治流行病的良策 ”）。

其它种类的疫苗可以在更多的国家更快地得到制备。DNA疫苗是一些用于对流感病毒表面基因进行编码的DNA环。一旦被注入到皮肤内，免疫细胞会与之结合，并将它们其表达为病毒特有的蛋白质。在整个过程中，免疫细胞将学会如何识别和应对这些病毒甚至是它们在流行病时期的变种。

伦敦大学学院的Peter Dunnill曾计算过，在2006年只要150千克DNA疫苗就可以给全世界的人免疫接种，因而呼吁全世界的制药商扩大生产。但在过去的时间里，这并没有被实现。

与此同时，还有几个研究小组正在寻求能够对付所有流感病毒的通用疫苗，如此一来便可一劳永逸。几种所有流感病毒都含有的蛋白质在动物实验和临床早期实验中都向我们展示出了这种方案的美好前景，但最近的研究发现，这些蛋白质可能会导致免疫系统的强烈反应。此外，尽管蛋白质疫苗可以在现有的工厂中大批量生产，然而按照惯例是应当先进行长时间的临床实验。可现在已是非常时刻了！

（图片来自新科学家官方网站）

专家分析：墨西哥猪流感——目前情况

原文 by Wendy Barclay

墨西哥的新流感病毒至少由两种猪病毒结合而生，本身还带有其它物种病毒的基因片段，比如禽类或人类。这种来自三个物种的组合称为“三源基因重配株”。还没有确定“猪流感”是来自墨西哥的猪，也没有直接从猪身上找到过，但是能确定它会在人类之间进行有效地传染。

目前为止，实验室确诊猪流感患者的人数很少，在墨西哥约2000例患者中，大概有158例已经死亡。虽然死亡率达到惊人的10%左右，但至今在墨西哥以外仅有一例死亡——德克萨斯州一个23月大的墨西哥婴儿，最近他曾在墨西哥呆过。

现在科学家研究的关键点是“死亡病例”。旅游者从墨西哥获得病毒后，返回自己国家，只是感到轻微的类似流感的不适症状。这种疾病后果的明显差异怎么来解释呢？

关于数字统计的问题

一个很简单的答案是在墨西哥还有许多更轻微的病例，超过目前计算的人数，所以真正的猪流感死亡率是1-2%。这与以前的疾病大流行中的死亡率差不多，例如 1957年（H2N2）亚洲流感或者1968年（H3N2）香港流感。即使是1918年有数以百万人死亡的西班牙流感，其比例死亡率估计在2.5-5%之间。

换句话说，当墨西哥以外的死亡病例增加了，这就是一种死亡人数少的相对轻微的流感疾病。加强流行病学预防，控制病毒的传播，特别是墨西哥感染地区的病毒种类，将会使情况变好。

另一个可能性是墨西哥死亡病例是合并了其它病原体感染而共同导致这个糟糕结果，或者是墨西哥的土著居民天生对这种流感病毒免疫力差。这两个猜测都没有证据支持，但是目前我们对病例的临床资料掌握的很少。

与墨西哥有关

现有的有限数据表明，墨西哥人感染的病毒的基因与美国轻微症状的病例不同。流感感染后的结果与个体接触的流感病毒数量有关。旅游者无意间接触到的猪流感病毒数量较墨西哥患者少，这些墨西哥患者的病情还是很不清楚。

此外，欧洲和北美洲现在不处于流感季节，气候情况也不适宜于大量的病毒传播。回国的旅游者接触的病毒数量较墨西哥的患者少。当墨西哥以外的病例数量上升，我们就肯定能更清楚地了解这是哪一类流感病毒了。

对病毒的整组基因分析指出，这类病毒并不携带任何与高毒性流感病毒（如H5N1）有关的遗传定子。病毒的基因分析表明这种病毒在呼吸道以外的部位生长，即使它们已经能在人类的上呼吸道“安居乐业”了。

流感病毒的进化

然而，直到在相关的模式系统下对这种病毒开始真正的生化研究，以及对患者临床过程的仔细描述，我们才能知道接下来会怎样。

而且，这是一种新型流感病毒，刚刚跨种族而生。病毒适应新宿主的方式可能会在接下来的几个月内发生变化。如果猪流感病毒会坚持到下一个流感季节，或者对现在正处于流感季节的南半球产生影响，我们也许还会找到更多的病毒混合株，很可能是这类病毒与现在流传中的人类流感A H3N2或者H1N1。

这种生物后果产生的变化目前是不可预知的，但是这类流感病毒的“第二波流行”可能与第一波会有不同的特性。

本文作者：小易大家好，我们新科小组又和大家见面了。本周应该给出新的一期杂志的导读的，但是由于猪流感事件的不断升温，我们决定与时俱进，临时插入【猪流感专题】奉献给大家，希望大家喜欢。下周会正常的继续每周的杂志导读的，希望我们导读和科举的朋友，下周继续关注啊。 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 关于猪流感事件，我们小组给大家带来了4篇文章，分别从“昨天，今天，明天”的角度讲述一些关于猪流感的信息。 猪流感的历史： 猪流感：一次可以预见的爆发？晓翔译 猪流感的应对： 如果猪流感大流行，世界应该如何应对？小睿译 如何在猪流感的世界中幸存小睿译 猪流感的发展： 专家分析：墨西哥猪流感——目前情况 Miracle 译 （Jess 韩晶晶校对，小易编辑整理） 感谢团队的辛勤劳动，第一时间完成猪流感专题，也希望所以关心这个事件的朋友喜欢我们带来的资讯。 ----------------------------------------------不再废话的分割线---------------------------------------------------------------- <div id="attachment_13428" class="wp-caption alignleft" style="width: 310px"><img class="size-medium wp-image-13428" title="swine-flu" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2009/05/swine-flu-300x241.jpg" alt="Swine Flu" width="300" height="241" />Swine Flu</div> <h2>猪流感：一次可以预见的爆发？</h2> <a href="http://www.newscientist.com/article/mg20227063.800-swine-flu-the- predictable-pandemic.html?full=true">原文</a> by <a href="http://www.newscientist.com/search?rbauthors=Debora+MacKenzie">Debora MacKenzie</a> （在译者拿到这篇文章的早上，世界卫生组织已经正式将猪流感更名为A（H1N1）型流感，中国卫生部也已将猪流感更名为甲型H1N1流感，在文中仍以原作者写作的猪流感进行翻译，特此说明。——晓翔注） 从《新科学家》杂志的文章可以显示，猪流感病毒已经成为一个严重的爆发威胁很多年——然而针对这一潜在威胁的研究相比其他种类的流感则一直被忽略了。在本期的《新科学家》准备出版之前，得到了来自墨西哥爆发的病例报告。美国的一些稍温和的感染则显示这种病毒会在人群中迅速传播。美国疾病控制和预防中心（The US Centers for Disease Control and Prevention, CDC）指出，这种病毒和已知的人类流感病毒有很大的不同，所以大部分人对这种病毒没有免疫力，并且至今没有可用的疫苗（CDC在29日表示，即使研制工作顺利进行，新型流感疫苗也要到9月才能投入使用——晓翔注）。 这一切都预示着这种病毒可能大规模流行，又或者如果这种病毒不像人们所恐惧的那样迅速传播，也许就不能够在人类中保持流行而最终失败 然而我们本可以预见到这种流行的到来。这种1998年出现在美国的病毒已经成为了北美地区养猪场的地方病，含有一系列猪、鸟和人类的基因，已经经历了快速的进化。流感会感染许多动物，包括水禽、猪和人类。鸟类和人很少会从其他宿主身上感染流感病毒，但他们能够将流感传染给同样拥有自己菌株的猪。如果一只猪同时感染两种不同的流感，就会像混合容器一样产生一种结合两种病毒基因的混合菌株。 而这就是 1998年发生在美国的事情。在这之前，美国的猪和人类很类似，有着规律性的冬季流感，这种变异的流感病毒是1918年人类流感爆发所产生的，当年的这一流感爆发在世界范围杀死了500万人。这种病毒属于H1N1型——H和N代表病毒表面蛋白的血液凝集素(Haemagglutinin)和神经胺酸酉每 (Neuramiridase) 几十年中，H1N1型在猪身上进化为一种温和的纯粹的猪流感，基因结构也变得相对稳定。在1976年，新泽西州的一处军营爆发了H1N1型猪流感病毒，一人死亡。然而这一病毒并没有广泛传播，并且很快就消失了。孟菲斯圣·朱迪儿童研究医院的Richard Webby表示，在1998年，这种H1N1型病毒和人类和鸟类的病毒杂交产生“三源杂交”（Tripple Reasortants）。这种病毒开始时拥有人类病毒的表面蛋白和猪的内部蛋白，除此以外还拥有三种不同基因组成的RNA聚合酶，这种酶对病毒在宿主中的复制机制起到关键作用，其中的两组基因来自鸟类流感病毒，另一组则来自人流感。研究者相信鸟类的聚合酶使得病毒更快的进行复制，从而更具侵略性。 <div id="attachment_13429" class="wp-caption alignnone" style="width: 550px"><img class="size-full wp-image-13429" title="swine-flu-structure" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2009/05/swine-flu-structure.jpg" alt="猪流感病毒结构（图片来自New Scientist）" width="540" height="669" />猪流感病毒结构（图片来自New Scientist）</div> 1999年，这种病毒已经在北美的猪群中占到了优势地位，和之前被它取代的猪流感病毒不同，这种病毒进化的速度很快，诞生了许多不同种类拥有猪或人表面蛋白的版本，其中就包括像现在在墨西哥传播的流感病毒，拥有来自于原始猪流感病毒的 H1和N1两种表面蛋白。一份来自美国农业部（USDA）Amy Vincent的报告指出，这些病毒仍然有着相同的内部基因片段，包括禽类和人类聚合酶基因。“这些基因是导致这种种类的猪流感病毒轻易击败其他不包含这些酶的种类的原因。”Webby表示。 然而这种病毒仍然在不断改变着表面蛋白以逃避猪的免疫系统。现在的猪流感病毒种类变得非常之多，也不再是季节性的。Vincent指出，五分之一的美国养猪场主事实上自己生产疫苗，因为疫苗工厂无法跟上这些病毒的变化。 Vincent 和Webby分别在去年和2004年都曾经警告过猪流感的威胁。我们的免疫系统在应对流感时，主要取决于H的表面蛋白，墨西哥流感病毒携带的H表面蛋白来自于猪，因此人类携带的抗体无法对其进行识别。同时，来自禽类的聚合酶基因特别值得担忧，同样的基因导致了H5N1型高致病性禽流感和1918年人流感的大流行。 在专注于畜牧业问题的研究者可以察觉到威胁增加的时候，却没有一个人类流感病毒的研究者意识到这一威胁。“当我们回溯资料库中的基因序列时，我们很迷惑。”帝国大学的Wendy Barclay说，他已经着手从现在美国的病例对猪流感进行研究。“聚合酶基因序列来自禽类和人，这曾经在来自猪的病毒上发现过。” 那么到底墨西哥的病毒发源地在哪里？位于华盛顿柯克兰的Veratect公司负责监视世界媒体和政府报告，为客户提供早期的疾病预警，他们的客户包括 CDC。他们开始察觉到病情是在4月2日一份来自于一个名为La Gloria的墨西哥东部小镇的报告，这份报告显示了呼吸道系统疾病的爆发，3个儿童死亡。4月16日——复活节之后，数十万的墨西哥人拜访了他们的邻居 ——才在其他地方报道出现同样的病症。La Gloria当地的报道谴责在Perote附近一家隶属于Granjas Carroll的养猪场，这是一家属于美国养猪巨头斯密思菲德食品公司的一家子公司，这一养猪场年产十万头猪。 斯密思菲德食品公司在一份声明中坚称他们在墨西哥的猪或员工“没有出现猪流感的临床症状”。这并不令人奇怪，因为这一公司宣称“日常管理人会为养猪场接种疫苗，并进行一月一次的检测”。美国农业部的研究员称当疫苗使猪保持健康的同时，并没有切断病毒的传播。 所有这些证据都表明猪流感是一种潜伏的灾难，却也许是由于曾经导致人类的温和感染，并没有传播，因而很少得到研究者的重视。然而现在，却有一种猪流感病毒显得不那么友好了。 <hr /> <div id="attachment_13431" class="wp-caption alignleft" style="width: 310px"><img class="size-full wp-image-13431" title="infrared-monitoring" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2009/05/infrared-monitoring.jpg" alt="这是在保加利亚的索菲亚机场，使用热量检测仪看到的刚下飞机的乘客的图片，这是地区对猪流感爆发的应对措施（图片来源: Dimitar Dilkoff / AFP / Getty）" width="300" height="187" />这是在保加利亚的索菲亚机场，使用热量检测仪看到的刚下飞机的乘客的图片，这是地区对猪流感爆发的应对措施（图片来源: Dimitar Dilkoff / AFP / Getty）</div> <h3>如果猪流感大流行，世界应该如何应对？</h3> <a href="http://www.newscientist.com/article/mg20227063.900-whos-ready-if-a-pandemic-comes-knocking.html">原文</a>by<a href="http://www.newscientist.com/search?rbauthors=Andy+Coghlan">Andy Coghlan</a> <a href="http://www.newscientist.com/search?rbauthors=Linda+Geddes">Linda Geddes</a> <a href="http://www.newscientist.com/search?rbauthors=Rachel+Nowak">Rachel Nowak</a> 尽管现在的危机还远未达到末日审判版的宵禁，边界封锁，通行禁令以及各种抢食场面的地步，但如果世界卫生组织（World Health Organization）发布一场世界范围内的流行病，各国就不得不拿出严厉的措施，采取非常的手段，以防疾病扩散，保障社会的正常运转。 此前4月27日周一，全球性威胁等级（threat level）已上升到4级（6级制）（如图所示），迫使WHO调整策略防止病毒从流行病发生地墨西哥向外扩散。截止到《新科学家》出版为止它还维持在4级的水平。 在6级的前三级，WHO希望各国政府能够迅速地对流行病采取诸如密切关注农场情况，监测是否有新型流感病毒等应对措施，将风险减至最低。如果威胁等级达到 4级，甚至是4级以上，那么政府的工作重点就是将感染区和非感染区隔离开。如果WHO的威胁警报提到6级，也许就要采取更为严厉的措施：宣布全国进入紧急状态。 可是，根据《新科学家》的调查显示，全世界对流行病的预防机制是极端不健全的。越穷的国家防范越差，然而令人惊讶的是富裕的地区防范机制的缺陷（gap）也很严重：2007年对30个欧洲国家的调查发现这些国家只采纳了一半WHO的建议。最为严重的问题是让政府维持社会的正常运转，不仅仅只要考虑卫生系统，而且还要顾及电力，运输，银行，食品以及政府等部门的正常运行。 “ 多目标经济（Multisectoral）的规划是非常重要的。”调查的合作者伦敦卫生及热带医学院（London School of Hygiene and Tropical Medicine (LSHTM)）的Sandra Mounier-Jack指出。然而30个国家中，仅仅只有12个做过这样的规划。 规划的最好的国家包括德国、法国和英国，它们都有计划地保障重要的工人，维持社会的正常运转。这些也达到了WHO对模拟演练（simulations and drills）的要求。 东南亚各国及大洋洲的预防也做的非常的好。在与《新科学家》记者的交谈中，这些地区的政府工作人员声称他们进行过这方面的演练，例如在机场用热量检测（thermosurveillance）仪检查乘客是否发烧。这些都是从2003年爆发的SARS中总结得到的经验教训（见“案例分析 ”）。 但在非洲，53个国家中只有35个有流行病预防计划，然而即使是“有防治计划的国家在应对措施上也缺乏一致性”，LSHTM的Paul Coker指出道。他曾在2007年对这些非洲国家的计划进行过评估。此外，他还提到大多数的非洲国家都将重点放在了动物的禽流感疫情的检测和控制上，而对人类的流感流行病却不予重视。 现在南半球已经进入了它们的流感发病期（flu season），这也意味着流感病毒现在更易传播，如果墨西哥猪流感大流行的话，这些国家也许是最大的受害者。“还过一个月，澳大利亚就进入了冬季，而北半球则到了夏天。”澳大利亚新南威尔士悉尼大学的Raina MacIntyre说道。 现在的发展中国家已经被HIV，TB 和and malaria弄得焦头烂额了，“而流行感冒无疑是对这些国家已经疲惫不堪的卫生系统的又一次重大的挑战”，Coker担心地指出了现在发展中国家的问题。 <hr /> <div class="wp-caption alignleft" style="width: 297px"><img title="（图片来自新科学家官方网站）" src="http://www.newscientist.com/data/images/ns/cms/mg20227064.100/mg20227064.100-1_300.jpg" alt="（图片来自新科学家官方网站）" width="287" height="282" />（图片来自新科学家官方网站）</div> <h3>如何在猪流感的世界中幸存</h3> <a href="http://www.newscientist.com/article/mg20227064.100-how-to-survive-pandemic-flu.html">原文</a> by<a href="http://www.newscientist.com/search?rbauthors=Debora+MacKenzie">Debora MacKenzie</a> 对付传染病有三种方法：依靠自己（生死由命），借助药物消灭病毒或是注射疫苗尽量预防。但如果猪流感大流行，我们该怎么办？ 首先是找到治疗方法。墨西哥的猪流感能够抵御先前的病毒，如金刚乙胺（rimantadine）。但是国立药房（national stockpiles）中的泰米弗氯（Tamiflu）和瑞乐砂（Relenza）还是行之有效的，但在过去的流感季节（flu season）人型H1N1对泰米弗氯所自发产生的抗性已经让病毒学家感到不安。也许同样的事情会发生在猪流感H1N1上，尤其是当它开始和人类病毒进行基因交换。 现在大概只能寄期望于单克隆抗体，它既可以避免感染，也可在感染后辅助治疗。这些免疫蛋白被设计用来识别出特定的病毒，然后放到制药厂生产。几个研究小组已经用曾感染H5N1禽流感的幸存者身上取得的抗体制造出了单克隆抗体，并且在小白鼠实验中验证了保护的有效性。这种方法也应该对猪流感奏效，一旦得到制备出抗体，制药厂便可在几周之内大批量地进行生产。已经有几家公司开始了普通H5N1 型流感单克隆抗体的大规模生产，如果需要，它们也可以马上转入生产相应的猪流感抗体。 也有不是直接消灭病毒，而是帮助患者抵挡流感症状而得以生存下来的治疗方案。流感致死的原因通常是由于导致了细胞因子的激增（cytokine storm），失控的免疫系统产生剧烈的炎症。而传统的缓解炎症的类固醇并不奏效，因为它们同时压抑制了抵抗病毒的免疫系统的响应速度。去年，香港的研究人员报道声称一种由Relenza和两种直接获得的非类固醇消炎药组合而成的名为COX-2 inhibitors的药可以帮助患有H5N1的小白鼠。今年，美国的研究人员也在相似的消炎药的实验上取得了成功。 最后，就算可以治愈，也没有人会愿意染上某种有潜在致命危险的病毒，但与流感病毒隔绝却也很难做到。这样的话就只有疫苗这一种办法了。现在的疫苗都是通过杀死或毒性减弱的流感病毒作病原的方法制备的。因而大量的获取是需要时间的：《新科学家》所参与的一项国际制药制造商及组织联合会（International Federation of Pharmaceutical Manufacturers and Associations）的报告显示在接下来的四个月里我们最多也只能生产出10亿剂流感疫苗，而更为可能的数字应该是3亿4千万。对于全世界而言，这显然不够。只有少数的几个国家有疫苗的生产工厂，而没有工厂的国家却只能面临少量、甚至是没有疫苗的处境（见“为什么世界会丢掉防治流行病的良策 ”）。 其它种类的疫苗可以在更多的国家更快地得到制备。DNA疫苗是一些用于对流感病毒表面基因进行编码的DNA环。一旦被注入到皮肤内，免疫细胞会与之结合，并将它们其表达为病毒特有的蛋白质。在整个过程中，免疫细胞将学会如何识别和应对这些病毒甚至是它们在流行病时期的变种。 伦敦大学学院的Peter Dunnill曾计算过，在2006年只要150千克DNA疫苗就可以给全世界的人免疫接种，因而呼吁全世界的制药商扩大生产。但在过去的时间里，这并没有被实现。 与此同时，还有几个研究小组正在寻求能够对付所有流感病毒的通用疫苗，如此一来便可一劳永逸。几种所有流感病毒都含有的蛋白质在动物实验和临床早期实验中都向我们展示出了这种方案的美好前景，但最近的研究发现，这些蛋白质可能会导致免疫系统的强烈反应。此外，尽管蛋白质疫苗可以在现有的工厂中大批量生产，然而按照惯例是应当先进行长时间的临床实验。可现在已是非常时刻了！ <hr /> <div class="wp-caption alignleft" style="width: 310px"><img title="（图片来自新科学家官方网站）" src="http://www.newscientist.com/data/images/ns/cms/dn17049/dn17049-1_300.jpg" alt="（图片来自新科学家官方网站）" width="300" height="254" />（图片来自新科学家官方网站）</div> <h3>专家分析：墨西哥猪流感——目前情况</h3> <a href="http://www.newscientist.com/article/dn17049-expert-analysis-mexican-swine-flu--the-story-so-far.html">原文</a> by <a href="http://www.newscientist.com/search?rbauthors=Wendy+Barclay">Wendy Barclay</a> 墨西哥的新流感病毒至少由两种猪病毒结合而生，本身还带有其它物种病毒的基因片段，比如禽类或人类。这种来自三个物种的组合称为“三源基因重配株”。还没有确定“猪流感”是来自墨西哥的猪，也没有直接从猪身上找到过，但是能确定它会在人类之间进行有效地传染。 目前为止，实验室确诊猪流感患者的人数很少，在墨西哥约2000例患者中，大概有158例已经死亡。虽然死亡率达到惊人的10%左右，但至今在墨西哥以外仅有一例死亡——德克萨斯州一个23月大的墨西哥婴儿，最近他曾在墨西哥呆过。 现在科学家研究的关键点是“死亡病例”。旅游者从墨西哥获得病毒后，返回自己国家，只是感到轻微的类似流感的不适症状。这种疾病后果的明显差异怎么来解释呢？ 关于数字统计的问题 一个很简单的答案是在墨西哥还有许多更轻微的病例，超过目前计算的人数，所以真正的猪流感死亡率是1-2%。这与以前的疾病大流行中的死亡率差不多，例如 1957年（H2N2）亚洲流感或者1968年（H3N2）香港流感。即使是1918年有数以百万人死亡的西班牙流感，其比例死亡率估计在2.5-5%之间。 换句话说，当墨西哥以外的死亡病例增加了，这就是一种死亡人数少的相对轻微的流感疾病。加强流行病学预防，控制病毒的传播，特别是墨西哥感染地区的病毒种类，将会使情况变好。 另一个可能性是墨西哥死亡病例是合并了其它病原体感染而共同导致这个糟糕结果，或者是墨西哥的土著居民天生对这种流感病毒免疫力差。这两个猜测都没有证据支持，但是目前我们对病例的临床资料掌握的很少。 与墨西哥有关 现有的有限数据表明，墨西哥人感染的病毒的基因与美国轻微症状的病例不同。流感感染后的结果与个体接触的流感病毒数量有关。旅游者无意间接触到的猪流感病毒数量较墨西哥患者少，这些墨西哥患者的病情还是很不清楚。 此外，欧洲和北美洲现在不处于流感季节，气候情况也不适宜于大量的病毒传播。回国的旅游者接触的病毒数量较墨西哥的患者少。当墨西哥以外的病例数量上升，我们就肯定能更清楚地了解这是哪一类流感病毒了。 对病毒的整组基因分析指出，这类病毒并不携带任何与高毒性流感病毒（如H5N1）有关的遗传定子。病毒的基因分析表明这种病毒在呼吸道以外的部位生长，即使它们已经能在人类的上呼吸道“安居乐业”了。 流感病毒的进化 然而，直到在相关的模式系统下对这种病毒开始真正的生化研究，以及对患者临床过程的仔细描述，我们才能知道接下来会怎样。 而且，这是一种新型流感病毒，刚刚跨种族而生。病毒适应新宿主的方式可能会在接下来的几个月内发生变化。如果猪流感病毒会坚持到下一个流感季节，或者对现在正处于流感季节的南半球产生影响，我们也许还会找到更多的病毒混合株，很可能是这类病毒与现在流传中的人类流感A H3N2或者H1N1。 这种生物后果产生的变化目前是不可预知的，但是这类流感病毒的“第二波流行”可能与第一波会有不同的特性。

[新科学家导读] 刊号2720

大家好，《新科学家导读》又来了。本期依旧带来6个有趣的科学新闻，希望大家喜欢。

“减肥”也会导致大麻药检阳性                              小易译
有机食品之争为什么多余                                     小刘老师译   小易校对
快速转动的黑洞可能暴露出裸奇点                    韩晶晶    译    小易   校对
“兴奋性精神错乱”会让警察摆脱责任吗？           晓翔    译    韩晶晶    校对
2070，北冰洋可能变成一锅“坏汤”                    晓翔    译    韩晶晶    校对
史前西班牙的指南                                                 jess    译    韩晶晶    校对

“减肥”也会导致大麻药检阳性

原文by Emma Young

澳大利亚悉尼大学的Jonathon Arnold最近的研究结果显示，哪怕大麻吸食者最近没有吸食大麻，但是在有节食或者压力很大的情况下，也会导致药检阳性。因为在澳大利亚发生过类似的案件，一个运动员兴奋剂检测阳性，但是他声称近几个月他都没有吸食过大麻，但是在药检前他曾经很快的瘦了4公斤。

大麻的使人兴奋或上瘾的化学成分是四氢大麻醇（tetrahydrocannabinol，简称THC），它进入体内之后会首先被脂肪细胞吸收，然后再缓慢释放到血液中。但是因为存入脂肪细胞的速率会快过释放到血液的速度，所以如果吸食者规律地固定地吸食的话，会导致有些THC稳定存储在脂肪细胞中。所以，即使暂时没有吸食大麻，如果脂肪细胞“破裂”了，也会导致过多的THC释放到血液中，这可能由减肥或者压力过大引发。

为了探明这个问题，Arnold在老鼠身上做了实验。第一个实验如下：他取出老鼠的含有THC的脂肪细胞，然后放置在应激激素ACTH（stress hormone ACTH）的环境里，然后发现，激素会导致脂肪细胞释放THC的速率提高。

接着是第二个实验：给一批老鼠注射THC，每千克体重为10毫克，持续10天。停了两天之后给其中1/3再注射ACTH荷尔蒙，1/3禁食24小时，剩下1/3留作对照组。之后的血液THC含量检测显示，禁食组的含量是对照组的两倍。应激激素组显示的含量也会偏高。结果发表在英国药理学杂志上（《British Journal of Pharmacology》）。

这个研究对于一些法律纠纷有重要意义，尤其是关于运动员的药检问题。所以在人类身上进行实验，结果将会更有意义。感兴趣的朋友可以去查更多的信息。

有机食品之争为什么多余

原文by Jim Giles

大部分购物者深有感触。站在成堆有机产品面前常会让人直纳闷：它们超越一般食品的高价到底为何？似乎不是大量营养的问题。甚至，有机农业不见得就更具可持续性。那么，整个有机和非有机农业之争，会不会没抓住要点呢？

选择食品时，对营养的了解当然很重要。上周发布的一份报告中，来自伦敦卫生及热带医学学院（London School of Hygiene & Tropical Medicine）的研究小组，调查了162篇比较有机和传统食品的论文，得出结论说，没有证据支持有机食品更富营养的说法。

营养只是消费者们关注有机食品的一个方面。在这个方程中，要是引入其他因素，情形将更为复杂。许多人购买有机果蔬，因为它们没有喷过农药。我们知道，农药可能导致生育缺陷、癌症、内分泌扰乱，甚至糖尿病。但是，尚不清楚，传统种植的果蔬中，农药含量是否就真的高到了危害健康的水平。

还有一些无关健康的问题。以能源为例，有些有机农业系统确实更节能，部分原因是他们不使用需要高能耗生产的合成肥料。然而，对有机农场主来说，他们减排的压力有限。他们即使不努力减排，也可以符合有机标准。康乃尔大学可持续农业专家Laurie Drinkwater指出，有机农业不是没有环境问题。据英国埃塞克斯大学农学家Jules Pretty说，部分有机农场采用丙烷燃烧器除草，实际上增加了二氧化碳排放。

土壤侵蚀是另一个混杂因素。许多有机农场强调作物轮作，部分地保证土地没有荒芜，免遭水土流失。问题是，有些农场频繁地翻地除草，实际上在引起水土流失。

探讨有机食品是好是坏，这是一个错误的问题。我们应该追问，如何使所有农业更具可持续性。与其简单地比较有机农业和传统农业系统，还不如搞明白，我们到底想从农场得到什么。然后设计一个农业系统，最大程度地满足那些目标，不管是有机的还是其他什么都无所谓。

生产足够的食品，这一目标显而易见，但农民也可在其他方面发挥作用。如增加生物多样性、使河流免于某些污染、应对气候变化，还有一个动物福利的问题。最终设计的系统，可能从现存的许多农耕法中借鉴技术。这将是农民和整个社会的福音，尽管它未必会炮制出很多的响亮标题。

快速转动的黑洞可能暴露出裸奇点

原文 by Marcus Chown

黑洞中心的奇点是时空断裂之处，一切物理定律都在此失效。为了避免奇点破坏宇宙时空，1969年，物理学家彭罗斯（Roger Penrose）提出了宇宙监督假设：所有的奇点都被一个事件视界包围着。视界是光都无法逃出的边界，这样就把奇点隐藏了起来。

不过如果这个假设不成立，对宇宙学家可不是个好消息。即使宇宙中只有一点不能用物理定律描述，那么对整个宇宙未来的预测也就不可靠了。例如我们对光子行为的描述，可能因为光子穿越宇宙时受到裸奇点的作用而难以确定。

理论上，黑洞吸积物质可以使自身旋转速度加快，以至于快到可以甩掉视界。但是过去物理学家的计算显示黑洞存在一个旋转速度上限。物质进入围绕着黑洞一起旋转的时空漩涡就会受到离心力的作用，黑洞转得越快离心力就越强，使得物质被甩出去而无法落入黑洞视界中，从而导致黑洞旋转速度不再增加，保住自己的视界。

不过马里兰大学的Ted Jacobson 和Thomas Sotiriou指出过去这些模拟都是在黑洞已经达到了转动速度极限才向其中增加物质的。他们新的模拟在黑洞未达到最大速度时就向其中加入轨道运动方向和黑洞旋转方向相同的物质，得到的结果显示这样黑洞的确可以扰乱并剥掉自己的视界。

整个宇宙，包括我们银河系的中心，物质都在不断落入黑洞使得它们旋转速度增加，Jacobson和Sotiriou模拟出的场面完全可能出现。但他们还是谨慎的指出大自然可能通过别的方式进行干预从而避免裸奇点的出现。

“兴奋性精神错乱”会让警察摆脱责任吗？

原文 by Aria Pearson

总有类似的故事发生，一个半裸的吸毒者发狂地跑过街道，对挡道的人大肆攻击。一打的警察赶紧出面制住了他，而就在这时，他死了。每当像这样的死亡事件发生，警察暴力往往会被诟病，而警官则会受到法律审讯，但研究者们现在认为这样的事情可能是由一种名为“兴奋性精神错乱”的精神障碍造成的。

事实上，这一称呼是医生用来描述人处于焦虑不安和好斗中的状态，这种状态伴随着出人意料的巨大力气和迅速上升的体温。然而，美国医学协会并未承认这种精神障碍，从而导致人们认为这种精神障碍并不存在，只是为警方找借口罢了。

为了探究这种混乱背后的发生机理，Deborah Mash和她迈阿密大学的同事们分析了90例表现出兴奋性精神错乱特征的突然死亡案例的脑组织样本。从所有的样本中发现了两项普遍性的生物标记。其一是多巴胺转移蛋白在脑神经细胞中的数量，相比自然死亡或受外伤死去的死者，这种这些吸食过量可卡因的死者脑中的转移蛋白的含量减少，而这种转移蛋白在脑中主要用于消除过量的多巴胺。

可卡因、其他麻醉剂以及极端压力，都可能导致多巴胺分泌的增加。因而，如果可卡因或者心理压力作用在缺少转移蛋白的人身上，就会导致他们的大脑多巴胺过量，Mash说。这些多余的多巴胺会导致心脏功能障碍及体温调节的问题，从而导致死亡。“环境压力或是毒品，都可能触发这种变化。”她说。

另一个生物标记是热休克蛋白表现的增多。这一表现可以使验尸官通过测量蛋白量来帮助确定死因。华盛顿大学医学院的医生Jared Strote认为，这两个生物标记表明兴奋性精神错乱是一种医学现象，但其存在并不能开脱警察作为死亡原因的责任。某些警察行动的介入可能足够将这些人推向疯狂，他说。

2070，北冰洋可能变成一锅“坏汤”

原文 by Kate Ravilious

在60年内，北冰洋可能会变成一片死气沉沉、被污染的“坏汤”。如果不能迅速减少温室气体的排放，作为北冰洋主要洋流和污染物分散器之一的穿极漂移洋流（Transpolar Drift）将会由于全球变暖的原因而消失。

穿极漂移洋流是穿越北冰洋的表面冷洋流，从中西伯利亚到格陵兰岛，最终到达大西洋。这一洋流最早由挪威探险家Fridtjof Nansen在1893年发现，他试图利用这一洋流到达北极点，但最终未能成功。这一洋流和博福特环流（Beaufort Gyre）一起保持北冰洋的流动和混合，使得污染物不会长期停留在那里。

为了更好的了解北冰洋的污染物分布，挪威Bergen的Nansen环境和遥感中心主任Ola Johannessen和他的同事们研究了来自核试验、核弹制造和核电站事故泄漏的放射性物质分布，如锶-90和铯-137等。在1948至1999年间的监测数据被用在高分辨率的海洋环境模型上，这一模型和气候模型结合以预测北冰洋到2080年的环境状况。

这一模型确认了大部分污染物，包括杀虫剂、石油残留和辐射粉尘现在会通过穿极漂移洋流被冲刷至北大西洋。但也许这一过程不会延续很久。在“一切如常”的情况下，也就是大气中的二氧化碳含量到2070年会达到现在的两倍，Johannessen和他的同事们发现穿极漂移洋流停止，博福特环流、格陵兰洋流和墨西哥湾流将会减弱。这一变化的其中一个原因是大气环流模式将随全球变暖和北冰洋冰层快速融化的影响而发生变化。

如此将导致污染物需要更长的时间才能分散。这一模型提出许多污染物将会聚集在欧洲以外的北冰洋海岸线上。

英国埃克塞特的Met办公室Hadley中心的Jeff Ridley同意北冰洋的表面洋流会随着海冰的消失而减弱，但他同时怀疑这一过程是否会发生的如此之快。他也指出这一地区的其他洋流会继续分散污染物。

史前西班牙的指南

原文：Charles Choi and Catherine Brahic

现代社会中人们通过电脑可以找到任何一个位置或者轻松地得到一份内容详尽的地图。互联网和几百年的制图历史使得寻找史前法国和西班牙的壁画洞穴也成为一件轻而易举的事情。“但是对于一个狩猎部落来说，如何才能找到一个很长时间没去过的地方呢，特别是如果周围景观变化了，洞穴入口可能被掩盖的情况下？”此乃独立考古学家Paul Bahn的发问。

答案有可能在于这些狩猎部落有自己的地图。一个考古小组将一块制作于14000多年前的西班牙北部砂岩版画与它的发掘地点景观进行了对比，他们称发现了已知的最早西欧地区地图——一份史前狩猎地图。

这块14000年前手掌大小的岩石上有着斑驳的图案。它是在位于比利牛斯山脉南边的纳瓦拉省一个洞穴中发现的，西班牙萨拉哥萨大学的Pilar Utrilla与同事花费了近10年时间来辨别版画上的线条，努力还原其真实面目。

版画上发现了驯鹿，牡鹿和野生山羊，这些都被认为是洞穴周围的景观。一些线条勾勒出洞穴旁的群山绵延，另一条曲折漫长的线条则表现出了山脚下的河流。河流隐隐约约被一些东西阻断，研究者认为这些有可能是可以容易渡河的地点，甚至有可能是人为的桥梁。

新墨西哥大学的史前考古学家Lawrence Straus 认为这是一个惊人的发现，它让我们有幸一瞥史前人们迁移以及对于自己领土认识的方法。他说这个版画制作于西班牙北部巨大文化活动时期，人口激增，且向北扩张，人们也许需要合作，选择不同地带，作为自己的领土，并雕刻记录下来。Straus 认为雕刻和绘画帮助那时的人们形成自己的领土概念，并在其上繁衍生息，渐渐地认识世界。

Bahn认为这样的解释属于推测，但另一方面，如果那时的人们不制作简单的地图是很让人惊讶的，因为他们也和现代人一样具有智慧且经常地迁徙。他同意这是迄今为止关于这块石头最合理的解释。

当然也有争论。根据大英博物馆Jill Cook的说法，有几百块这样的石头散落在欧洲各地。她不认为那时的人们需要地图，那时的版画上有动物形象是很寻常的，他们对于景观的认识还没有到达需要地图的程度，总的来说，那个时期的艺术并不包括风景，没有树木，河流和山丘。她认为作出这种解释是很大胆的。

国际古迹遗址理事会的考古学家Jean Clottes认为史前的人类也许有脑中记忆的地图帮助他们迁移，对于雕刻他有另一种解释。认为不应该将版画与现实世界联系起来，而是通往精神世界的桥梁。这种地图不是让人们从一个地方迁移到另一个地方的，而是标记出那些非常神圣的圣地。

本文作者：小易<img class="alignleft" src="http://www.newscientist.com/data/images/ns/covers/20090808.jpg" alt="" width="150" height="197" />大家好，《新科学家导读》又来了。本期依旧带来6个有趣的科学新闻，希望大家喜欢。 “减肥”也会导致大麻药检阳性小易译 有机食品之争为什么多余小刘老师译小易校对 快速转动的黑洞可能暴露出裸奇点韩晶晶译小易校对 “兴奋性精神错乱”会让警察摆脱责任吗？晓翔译韩晶晶校对 2070，北冰洋可能变成一锅“坏汤” 晓翔译韩晶晶校对 史前西班牙的指南 jess 译韩晶晶校对 <hr /><img class="alignleft" src="http://www.newscientist.com/data/images/ns/cms/mg20327205.100/mg20327205.100-1_300.jpg" alt="" width="300" height="229" />“减肥”也会导致大麻药检阳性 <a href="http://www.newscientist.com/article/mg20327205.100-dieting-could-lead-to-a-positive-test-for-cannabis.html">原文</a>by <a href="http://www.newscientist.com/search?rbauthors=Emma+Young">Emma Young</a> 澳大利亚悉尼大学的<a href="http://www.cancerresearch.med.usyd.edu.au/members/profiles/arnie.php" target="nsarticle">Jonathon Arnold</a>最近的研究结果显示，哪怕大麻吸食者最近没有吸食大麻，但是在有节食或者压力很大的情况下，也会导致药检阳性。因为在澳大利亚发生过类似的案件，一个运动员兴奋剂检测阳性，但是他声称近几个月他都没有吸食过大麻，但是在药检前他曾经很快的瘦了4公斤。 大麻的使人兴奋或上瘾的化学成分是四氢大麻醇（tetrahydrocannabinol，简称THC），它进入体内之后会首先被脂肪细胞吸收，然后再缓慢释放到血液中。但是因为存入脂肪细胞的速率会快过释放到血液的速度，所以如果吸食者规律地固定地吸食的话，会导致有些THC稳定存储在脂肪细胞中。所以，即使暂时没有吸食大麻，如果脂肪细胞“破裂”了，也会导致过多的THC释放到血液中，这可能由减肥或者压力过大引发。 为了探明这个问题，Arnold在老鼠身上做了实验。第一个实验如下：他取出老鼠的含有THC的脂肪细胞，然后放置在应激激素ACTH（stress hormone ACTH）的环境里，然后发现，激素会导致脂肪细胞释放THC的速率提高。 接着是第二个实验：给一批老鼠注射THC，每千克体重为10毫克，持续10天。停了两天之后给其中1/3再注射ACTH荷尔蒙，1/3禁食24小时，剩下1/3留作对照组。之后的血液THC含量检测显示，禁食组的含量是对照组的两倍。应激激素组显示的含量也会偏高。结果发表在英国药理学杂志上（《British Journal of Pharmacology》）。 这个研究对于一些法律纠纷有重要意义，尤其是关于运动员的药检问题。所以在人类身上进行实验，结果将会更有意义。感兴趣的朋友可以去查更多的信息。 <h3><img class="alignleft" src="http://keetsa.com/blog/wp-content/uploads/2007/12/organic_production1.jpg" alt="" width="343" height="318" />有机食品之争为什么多余</h3> <a href="http://www.newscientist.com/article/mg20327204.600-why-the-debate-over-organic-food-is-redundant.html">原文</a>by <a href="http://www.newscientist.com/search?rbauthors=Jim+Giles">Jim Giles</a> 大部分购物者深有感触。站在成堆有机产品面前常会让人直纳闷：它们超越一般食品的高价到底为何？似乎不是大量营养的问题。甚至，有机农业不见得就更具可持续性。那么，整个有机和非有机农业之争，会不会没抓住要点呢？ 选择食品时，对营养的了解当然很重要。上周发布的一份报告中，来自伦敦卫生及热带医学学院（London School of Hygiene & Tropical Medicine）的研究小组，调查了162篇比较有机和传统食品的论文，得出结论说，没有证据支持有机食品更富营养的说法。 营养只是消费者们关注有机食品的一个方面。在这个方程中，要是引入其他因素，情形将更为复杂。许多人购买有机果蔬，因为它们没有喷过农药。我们知道，农药可能导致生育缺陷、癌症、内分泌扰乱，甚至糖尿病。但是，尚不清楚，传统种植的果蔬中，农药含量是否就真的高到了危害健康的水平。 还有一些无关健康的问题。以能源为例，有些有机农业系统确实更节能，部分原因是他们不使用需要高能耗生产的合成肥料。然而，对有机农场主来说，他们减排的压力有限。他们即使不努力减排，也可以符合有机标准。康乃尔大学可持续农业专家Laurie Drinkwater指出，有机农业不是没有环境问题。据英国埃塞克斯大学农学家Jules Pretty说，部分有机农场采用丙烷燃烧器除草，实际上增加了二氧化碳排放。 土壤侵蚀是另一个混杂因素。许多有机农场强调作物轮作，部分地保证土地没有荒芜，免遭水土流失。问题是，有些农场频繁地翻地除草，实际上在引起水土流失。 探讨有机食品是好是坏，这是一个错误的问题。我们应该追问，如何使所有农业更具可持续性。与其简单地比较有机农业和传统农业系统，还不如搞明白，我们到底想从农场得到什么。然后设计一个农业系统，最大程度地满足那些目标，不管是有机的还是其他什么都无所谓。 生产足够的食品，这一目标显而易见，但农民也可在其他方面发挥作用。如增加生物多样性、使河流免于某些污染、应对气候变化，还有一个动物福利的问题。最终设计的系统，可能从现存的许多农耕法中借鉴技术。这将是农民和整个社会的福音，尽管它未必会炮制出很多的响亮标题。 <h3><img class="alignleft" src="http://www.newscientist.com/data/images/ns/cms/mg20327204.700/mg20327204.700-1_300.jpg" alt="" width="300" height="229" />快速转动的黑洞可能暴露出裸奇点</h3> <a href="http://www.newscientist.com/article/mg20327204.700-fastspinning-black-holes-might-reveal-all.html">原文</a> by <a href="http://songshuhui.net/search?rbauthors=Marcus+Chown">Marcus Chown</a> 黑洞中心的奇点是时空断裂之处，一切物理定律都在此失效。为了避免奇点破坏宇宙时空，1969年，物理学家彭罗斯（Roger Penrose）提出了宇宙监督假设：所有的奇点都被一个事件视界包围着。视界是光都无法逃出的边界，这样就把奇点隐藏了起来。 不过如果这个假设不成立，对宇宙学家可不是个好消息。即使宇宙中只有一点不能用物理定律描述，那么对整个宇宙未来的预测也就不可靠了。例如我们对光子行为的描述，可能因为光子穿越宇宙时受到裸奇点的作用而难以确定。 理论上，黑洞吸积物质可以使自身旋转速度加快，以至于快到可以甩掉视界。但是过去物理学家的计算显示黑洞存在一个旋转速度上限。物质进入围绕着黑洞一起旋转的时空漩涡就会受到离心力的作用，黑洞转得越快离心力就越强，使得物质被甩出去而无法落入黑洞视界中，从而导致黑洞旋转速度不再增加，保住自己的视界。 不过马里兰大学的Ted Jacobson 和Thomas Sotiriou指出过去这些模拟都是在黑洞已经达到了转动速度极限才向其中增加物质的。他们新的模拟在黑洞未达到最大速度时就向其中加入轨道运动方向和黑洞旋转方向相同的物质，得到的结果显示这样黑洞的确可以扰乱并剥掉自己的视界。 整个宇宙，包括我们银河系的中心，物质都在不断落入黑洞使得它们旋转速度增加，Jacobson和Sotiriou模拟出的场面完全可能出现。但他们还是谨慎的指出大自然可能通过别的方式进行干预从而避免裸奇点的出现。 <h3><img class="alignleft" src="http://www.newscientist.com/data/images/ns/cms/mg20327204.500/mg20327204.500-1_300.jpg" alt="" width="300" height="229" />“兴奋性精神错乱”会让警察摆脱责任吗？</h3> <a href="http://www.newscientist.com/article/mg20327204.500-can-excited-delirium-get-cops-off-the-hook.html">原文</a> by <a href="http://www.newscientist.com/search?rbauthors=Aria+Pearson">Aria Pearson</a> 总有类似的故事发生，一个半裸的吸毒者发狂地跑过街道，对挡道的人大肆攻击。一打的警察赶紧出面制住了他，而就在这时，他死了。每当像这样的死亡事件发生，警察暴力往往会被诟病，而警官则会受到法律审讯，但研究者们现在认为这样的事情可能是由一种名为“兴奋性精神错乱”的精神障碍造成的。 事实上，这一称呼是医生用来描述人处于焦虑不安和好斗中的状态，这种状态伴随着出人意料的巨大力气和迅速上升的体温。然而，美国医学协会并未承认这种精神障碍，从而导致人们认为这种精神障碍并不存在，只是为警方找借口罢了。 为了探究这种混乱背后的发生机理，Deborah Mash和她迈阿密大学的同事们分析了90例表现出兴奋性精神错乱特征的突然死亡案例的脑组织样本。从所有的样本中发现了两项普遍性的生物标记。其一是多巴胺转移蛋白在脑神经细胞中的数量，相比自然死亡或受外伤死去的死者，这种这些吸食过量可卡因的死者脑中的转移蛋白的含量减少，而这种转移蛋白在脑中主要用于消除过量的多巴胺。 可卡因、其他麻醉剂以及极端压力，都可能导致多巴胺分泌的增加。因而，如果可卡因或者心理压力作用在缺少转移蛋白的人身上，就会导致他们的大脑多巴胺过量，Mash说。这些多余的多巴胺会导致心脏功能障碍及体温调节的问题，从而导致死亡。“环境压力或是毒品，都可能触发这种变化。”她说。 另一个生物标记是热休克蛋白表现的增多。这一表现可以使验尸官通过测量蛋白量来帮助确定死因。华盛顿大学医学院的医生Jared Strote认为，这两个生物标记表明兴奋性精神错乱是一种医学现象，但其存在并不能开脱警察作为死亡原因的责任。某些警察行动的介入可能足够将这些人推向疯狂，他说。 <h3>2070，北冰洋可能变成一锅“坏汤”</h3> <a href="http://www.newscientist.com/article/mg20327204.800-arctic-ocean-may-be-polluted-soup-by-2070.html">原文</a> by <a href="http://www.newscientist.com/search?rbauthors=Kate+Ravilious">Kate Ravilious</a> 在60年内，北冰洋可能会变成一片死气沉沉、被污染的“坏汤”。如果不能迅速减少温室气体的排放，作为北冰洋主要洋流和污染物分散器之一的穿极漂移洋流（Transpolar Drift）将会由于全球变暖的原因而消失。 穿极漂移洋流是穿越北冰洋的表面冷洋流，从中西伯利亚到格陵兰岛，最终到达大西洋。这一洋流最早由挪威探险家Fridtjof Nansen在1893年发现，他试图利用这一洋流到达北极点，但最终未能成功。这一洋流和博福特环流（Beaufort Gyre）一起保持北冰洋的流动和混合，使得污染物不会长期停留在那里。 为了更好的了解北冰洋的污染物分布，挪威Bergen的Nansen环境和遥感中心主任Ola Johannessen和他的同事们研究了来自核试验、核弹制造和核电站事故泄漏的放射性物质分布，如锶-90和铯-137等。在1948至1999年间的监测数据被用在高分辨率的海洋环境模型上，这一模型和气候模型结合以预测北冰洋到2080年的环境状况。 这一模型确认了大部分污染物，包括杀虫剂、石油残留和辐射粉尘现在会通过穿极漂移洋流被冲刷至北大西洋。但也许这一过程不会延续很久。在“一切如常”的情况下，也就是大气中的二氧化碳含量到2070年会达到现在的两倍，Johannessen和他的同事们发现穿极漂移洋流停止，博福特环流、格陵兰洋流和墨西哥湾流将会减弱。这一变化的其中一个原因是大气环流模式将随全球变暖和北冰洋冰层快速融化的影响而发生变化。 如此将导致污染物需要更长的时间才能分散。这一模型提出许多污染物将会聚集在欧洲以外的北冰洋海岸线上。 英国埃克塞特的Met办公室Hadley中心的Jeff Ridley同意北冰洋的表面洋流会随着海冰的消失而减弱，但他同时怀疑这一过程是否会发生的如此之快。他也指出这一地区的其他洋流会继续分散污染物。 <h3><img class="alignleft" src="http://www.newscientist.com/data/images/ns/cms/mg20327204.400/mg20327204.400-3_300.jpg" alt="" width="300" height="229" />史前西班牙的指南</h3> 原文：<a href="http://www.newscientist.com/search?rbauthors=Charles+Choi">Charles Choi</a> and <a href="http://www.newscientist.com/search?rbauthors=Catherine+Brahic">Catherine Brahic</a> 现代社会中人们通过电脑可以找到任何一个位置或者轻松地得到一份内容详尽的地图。互联网和几百年的制图历史使得寻找史前法国和西班牙的壁画洞穴也成为一件轻而易举的事情。“但是对于一个狩猎部落来说，如何才能找到一个很长时间没去过的地方呢，特别是如果周围景观变化了，洞穴入口可能被掩盖的情况下？”此乃独立考古学家Paul Bahn的发问。 答案有可能在于这些狩猎部落有自己的地图。一个考古小组将一块制作于14000多年前的西班牙北部砂岩版画与它的发掘地点景观进行了对比，他们称发现了已知的最早西欧地区地图——一份史前狩猎地图。 这块14000年前手掌大小的岩石上有着斑驳的图案。它是在位于比利牛斯山脉南边的纳瓦拉省一个洞穴中发现的，西班牙萨拉哥萨大学的Pilar Utrilla与同事花费了近10年时间来辨别版画上的线条，努力还原其真实面目。 版画上发现了驯鹿，牡鹿和野生山羊，这些都被认为是洞穴周围的景观。一些线条勾勒出洞穴旁的群山绵延，另一条曲折漫长的线条则表现出了山脚下的河流。河流隐隐约约被一些东西阻断，研究者认为这些有可能是可以容易渡河的地点，甚至有可能是人为的桥梁。 新墨西哥大学的史前考古学家Lawrence Straus 认为这是一个惊人的发现，它让我们有幸一瞥史前人们迁移以及对于自己领土认识的方法。他说这个版画制作于西班牙北部巨大文化活动时期，人口激增，且向北扩张，人们也许需要合作，选择不同地带，作为自己的领土，并雕刻记录下来。Straus 认为雕刻和绘画帮助那时的人们形成自己的领土概念，并在其上繁衍生息，渐渐地认识世界。 Bahn认为这样的解释属于推测，但另一方面，如果那时的人们不制作简单的地图是很让人惊讶的，因为他们也和现代人一样具有智慧且经常地迁徙。他同意这是迄今为止关于这块石头最合理的解释。 当然也有争论。根据大英博物馆Jill Cook的说法，有几百块这样的石头散落在欧洲各地。她不认为那时的人们需要地图，那时的版画上有动物形象是很寻常的，他们对于景观的认识还没有到达需要地图的程度，总的来说，那个时期的艺术并不包括风景，没有树木，河流和山丘。她认为作出这种解释是很大胆的。 国际古迹遗址理事会的考古学家Jean Clottes认为史前的人类也许有脑中记忆的地图帮助他们迁移，对于雕刻他有另一种解释。认为不应该将版画与现实世界联系起来，而是通往精神世界的桥梁。这种地图不是让人们从一个地方迁移到另一个地方的，而是标记出那些非常神圣的圣地。

[新科学家导读] 刊号2704

[新科学家导读]又和大家见面了，本期依旧有精彩的新闻，希望你们喜欢啊

太阳鸟通过外来入侵植物学习盘旋   小刘老师
如何避免潜在的灾难：忘记它            小刘老师
磁化干细胞能治疗关节炎                     Miracle
女性的卵子数目是有限的吗？            Miracle
小行星的冲击波？                                  晓翔
心灵体操有助于精神分裂症患者        念子

jess 韩晶晶校对，小易编辑

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太阳鸟通过外来入侵植物学习盘旋

原文 By Debora MacKenzie 老狗学不会新把戏，但鸟类却可以。非洲的一种鸟已经学会了盘旋，这样可以像美洲的蜂雀一样，采集花蜜。这种鸟有个出人意料的教练：一种在南非落户的南美洲植物。

和其他开管状花的植物一样，蓝叶烟草靠采集花蜜的鸟类传粉。蓝叶烟草原产南美洲，传粉任务由蜂雀承担。蜂雀进化出了动物界最高的代谢系统，以产生足够的能量，长时间盘旋在花朵附近，吮吸花蜜。让进化生物学家们深感困惑的是，在美洲以外，没有蜂雀分布。原产旧大陆（美洲以外）的管状花植物，常长出某些有利的栖息结构，方便鸟类吮吸花蜜。南非斯泰伦博什大学的Sjirk Geerts注意到，在南非的东北地区，当地的太阳鸟盘旋在烟草花的周围。于是，他展开了调查。

以前，这种鸟偶尔也能盘旋。而现在，Geerts发现，有些太阳鸟冬天的食物几乎全部来自烟草花（Oikos, vol 118, p 573)。这是首次观察到太阳鸟采用了如此的生活方式。以前，太阳鸟在冬季会迁徙到外地，因为没有花蜜；现在，它们则留下来。Geerts仍不清楚，这对其他地方通过太阳鸟传粉的植物和对太阳鸟数目的影响。但有一点确定无疑：烟草植物正在受益。例如，经过太阳鸟授粉的烟草，种子数量增加了2倍。

这一发现，可以帮助解释为什么只在美洲的鸟类上进化出盘旋摄食。Geerts推测在美洲进化史的某个时间点，可能有很多食蜜的鸟类竞争花朵。这个选择压力，使得鸟类具有更好的盘旋能力。相反地，如果在旧大陆（美洲以外）的授粉者较少的话，这种压力就在植物身上，它们必须进化出吸引授粉者的方式，导致有些植物具有精细的栖息结构。

如何避免潜在的灾难：忘记它

原文 By Marcus Chown 荷兰阿姆斯特丹大学的物理学家Saibal Mitra宣称，有一种办法避免正在到来的灾难，你需要做的全部事情，就是“重新设置”你的记忆。这是基于平行宇宙的存在理论而做出的预测。

“多重世界”概念是量子理论的一个演绎，而量子理论是对原子及其组成成分的微观世界的最好描述。“多重世界”概念在字面上来自量子理论的思想，即任何像原子这样的量子实体可以同时存在多种状态，因此，存在多个平行宇宙，那里包含无数个你的拷贝，拥有多个历史和未来。要理解“多重世界”理论如何避免将来的灾难，得设想有这么一个假想的机器智能，它可以定期地备份内存。它可以重新设置其内存，譬如说它出现小故障了，就退回前一天的状态。假设你已经获知某个灾难正在逼近，比如灾难性的行星碰撞，机器就会重设其内存。现在，独立于机器的观察者可以证实“同一机器”还是要在重设后面临灾难。但是，对重设内存后的机器来说，根据多重世界理论，宇宙的状态已经变得“不确定”。当然，对于目前的所有机器来说，重设可能只是因为普通原因，如操作系统崩溃。后一部分则违背了自然规律：根据多重世界的解释，所有的这些不确定的可能性，实际上存在而且取决于机器。即使沿着它独特的历史去重设，它也可以有一个新的未来。因此，从它不知情的角度，机器可能“转换”到另一个平行世界。由于像行星碰撞这样的小概率事件，内存重设的几率远远要小于由于故障引起的常规重设，因此，将会有更多重宇宙，在那里并没有灾难出现。结果，机器必然可以发现它自己在其中的某一个宇宙中，从而避免灾难。(www.arxiv.org/abs/0902.3825).

如果我们能够找到一个办法，重设我们对于逼近的灾难的认识，就可避免它。这种记忆重设的另一面，则是你可能在一个更为悲惨的灾难中“醒来“。你必须掂量，是否值得这么去冒险。麻省理工学院的Max Tegmark认为，如果正确的话，即使仅仅用于将来的智能生物，这也是一个令人兴奋的。而牛津大学的David Deutsch对此持怀疑态度，在他看来，根据多重世界结果的概率得出的结论很投机， Mitra很可能是错误的。

磁化干细胞能治疗关节炎

原文 Andy Coghlan 利用磁场可以控制干细胞发育成特定组织的过程。它们还可以将干细胞引向机体内的靶位点，使诸如关节炎和软骨撕裂等疾病不用手术就能被治愈。

英国基尔大学的Alicia El Haj和她的同事创造了直径长达2微米的磁性珠子，这种磁珠能粘附在人体骨髓或脂肪组织的间质干细胞受体上。当有磁场存在时，磁珠就会移动，使细胞表面变形并打开细胞孔。钾离子就会流入细胞，发动细胞内的级联反应，由此决定发育的组织类型。

Alicia El Haj于4月7日在英国牛津举行的干细胞会议上说，她的研究团队将“镶”有磁珠的人类间质干细胞移植入老鼠背部，并利用磁场使干细胞成功发育为软骨组织。现在他们正计划用磁化干细胞治疗山羊的膝关节，这个项目是与基尔大学的衍生公司Magnecell共同研发。他们希望磁场能引导干细胞至关节处，并促使干细胞发育成软骨组织。

[新科学家导读] 刊号2705

新一期[新科学家导读]又和大家见面了。

厌食和自闭型思考有关        小睿译
温室气体可以变成清洁燃料        小睿译
战乱国家偏爱阳刚领导人        小刘老师译
病毒可以对付耐抗生素的超级细菌        小刘老师译
“隐形光子”通过地球发送秘密电子邮件         念子译
暗物质“撕裂”早期宇宙         晓翔译
科学家发现有脚的海豹化石        晓翔译

Jess 韩晶晶校对小易编辑

厌食和自闭型思考有关

原文：by Linda Geddes 最近对于厌食症和广义自闭症间联系的一系列研究进展有助于找出有效治疗饮食紊乱的新方法。

心理健康专家正试图将那些患有厌食症人群的大脑练得更加的开通，让他们既能顾大体，也能识小节。通过这样做，他们期望病人不再为体重和卡路里而牵肠挂肚，能将眼界放开，轻装上阵在较长的时间里解决饮食紊乱，短时间增重的问题。

上个月，国际饮食紊乱研究会发表的一篇文章，指出诸如厌食和神经性贪食的饮食紊乱（eating disorders ，EDs）需要和其它例如精神性分裂（schizophrenia）, 双相型障碍（bipolar disorder）以及强迫症（obsessive compulsive disorder (OCD)）等生理性精神病在临床治疗上应予以同样的重视 (International Journal of Eating Disorders, DOI: 10.1002/eat.20589).。其它小组甚至是要求应将厌食症和广义自闭症（autism spectrum disorders，ASD）列入到同一个诊断类型中。

这样做的主要原因是对于饮食紊乱的生物基础认识的不断加深。双胞胎研究表明53%到80%的饮食紊乱来自基因。而现有的证据显示自闭症患者在认知方面和ASD患者很相似。“饮食紊乱和广义自闭症显然不是同一件事，但二者之间有一些方面却共同的，”来自伦敦精神病研究所（the Institute of Psychiatry ）的Janet Treasure 提到。厌食症和自闭症显然不是同一件事，但二者之间有一些方面却是共同的。Treasure 已经发现厌食症和对细节的极度关注，僵化的思维习惯有关，这点和ASD很相似。

为了进行深入研究，Treasure所在的小组使用了神经心理测试（neuropsychological tests）在两组女性，每组42人，一组有厌食症，一组没有中，测试连贯凝聚能力（central coherence），这是一种全局和细节兼顾的能力。厌食症的女性连贯凝聚能力较差，偏爱细节而非全局(International Journal of Eating Disorders, vol 41, p 143).

在另一个独立实验中，Treasure和她的同事发现45%厌食症患者或神经性贪食患者与10%的健康人群相比，有定势转换（set shifting），针对变化的目标修改行为习惯的问题。

这种专注的思考可能是个优点，但是当思考过度，就会产生严重的后。比方说 Treasure ，思考过度的结果就是她拒绝参加了这月早前在Brighton由British Psychological Society 主持的会议。

在另一系列的研究中， Treasure所在的小组和另外一位也是精神病研究所的Kate Tchanturia比较分析了22位厌食症女性患者和45位健康女性在同情心，系统化思维能力以及其它方面的异同。得出的结论是，尽管厌食症女性患者和健康女性在同情心与系统化思维能力方面并没有较大差异，但是在自闭症方面的分析显示她们的社交能力较差，而且更注重细节(British Journal of Clinical Psychology, DOI: 10.1348/014466507x272475).

英国剑桥自闭症研究中心（the Autism Research Centre）的Simon Baron-Cohen也做了类似的研究，他在厌食症成年患者和健康成年人间作对比试验，以确认是否前者的自闭症特点是否异常，而此前他就怀疑其中的某些人确实患有未经确诊的亚斯伯格综合症（Asperger's syndrome）。“我们已经弄清楚了亚斯伯格综合症在男性中的比例更高一些，”他提到，“但现在的问题是女性中的亚斯伯格综合症会有不同的表现形式，这样便能解释其中一部分患有厌食症女性的病历来源了。”

如果这是事实的话，这就为治疗厌食症揭示了新的重要途径。“‘饮食紊乱’的主治医生以及病人都会更加注意厌食症患者的社交能力”， Baron-Cohen补充道，同时他也将增重列为了一个重要的指标。

----Tchanturia正在30位厌食症患者中做一项研究，内容是使用认知矫正治疗（cognitive remediation therapy ，CRT）法鼓励患者灵活思考，全盘性地考虑问题。CRT的内容包括，让患者总结数页内容的练习，以期达到更注重主旨，而非细节的目的。“我们更注重的是如何思考，而非思考的内容，”Tchanturia指出CRT的作用。

这个治疗方法已经初见成效-早前参与研究的19位厌食症患者，17位声称CRT治疗方法帮助她们改善了自己的思维习惯-但尽管如此，评价此种方法在长期厌食症患者中治疗的有效性还为时过早。“他们已经发现治疗可以改善自身完美主义的倾向，同时更为全盘地考虑问题，”Tchanturia解释道 (International Journal of Eating Disorders, DOI: 0.1002/eat.20536).

温室气体可以变成清洁燃料

原文：by Rachel Nowak 将温室气体转化为清洁的燃料可以带来两个好处，钱就是其一。这也就是为什么新加坡的生物工程及纳米科技研究小组（Institute of Bioengineering and Nanotechnology）(Angewandte Chemie International Edition, DOI: 10.1002/anie.200806058)开发出一种在室温条件下将二氧化碳转化为甲烷方法背后的想法。

二氧化碳分子非常的稳定，所以通常将其转化为甲烷的过程需要高温和高压。他们还使用包含金属离子的催化剂。“我们的催化剂没有毒，但却可以在室温条件下剧烈反应，”研究小组负责人Jackie Ying说道。

Ying所在小组使用的是一种被称为N-heterocyclic carbene (NHC)的单质（译注：单一元素构成的化学物质）。NHC加快反应速率的奥秘尚不确定，但有迹象表明它能改变CO2分子的形状，这种激活的方式让水和碳更易形成价键，项目组成员Yugen Zhang补充道。

催化剂也许能够有助于从氢硅烷（hydrosilane）分子中分离出氢气，而这就是为什么这个全新的过程会产生出氢气。氢硅烷是一种昂贵的化学物质，通常被用于制造计算机芯片，因而，这个小组还想找出一种更为廉价的制备氢气的方法。

战乱国家偏爱阳刚领导人

原文by Linda Geddes 好的领导人，标志可能刻在脸上，但能否当选，却得看国家状态。

面部特征是否影响我们对领导人的选择？带着这个问题，英国肯特大学的Brian Spisak 和Mark Van Vugt，处理了一些男性和女性的电脑图像，使他们看起来更为阳刚或柔弱。

接受调查的118位志愿者，要求根据设想的下列情形，选出一位领导人：处于战争状态；当维持各族群间的和平尤显重要时；转型期；自然灾害后维持稳定；以及处于内战危险中。研究者还处理了那些男性和女性面部，使他们看起来更老或更年轻，然后依同样的情形，要求145位志愿者选择一位领导人。

结果发现，处于战时，志愿者们更喜欢阳刚或年长的面孔；当维持族群内部和平处于优先位置时，他们却选择柔弱的面孔。好玩的是，这种选择和性别无关，比如战时选择看起来阳刚的妇女，而不是那些显得柔弱的男性，反之亦然。这表明，传统上对男性和女性的分类，线索并非我们所想的那样关联。

以前的研究暗示，选民在战时更青睐看起来阳刚的领导人，因为这种面部与统治和决策品质相关。普林斯顿大学的Alexander Todorov说，这项研究的新意在于，本质上和性别相关的阳刚或柔弱，即便混淆性别，还是会影响选民决定。

Spisak相信，最近的美国总统选举中，虽然其他因素作用明显，但脸部特征仍可能起到一定作用。奥巴马显得年轻，而且他坚持传达变革和转型的讯息。如果麦凯恩能够表达更强更一致的战争讯息，也许，他会多些胜算。

病毒可以对付耐抗生素的超级细菌

原文by Catherine de Lange 细菌的麻烦在于，它们可以进化出抗生素耐受性。要么分泌降解酶，要么靠特别的泵将抗生素泵出细胞。抗生素耐受性妨碍了一些常见疾病的治疗，如肺炎、沙门氏菌病和肺结核，因此，这已成为一个日益严重的公众健康问题。在东欧，噬菌体被常规地用于感染治疗，但是缺乏规范和管理。现在，首例成功的噬菌体临床试验，证明其可以作为对付抗生素耐受性细菌的武器。

铜绿假单胞菌能引起耳部感染，它可以形成一层由糖类和蛋白质组成的生物膜，将其自身包裹。结果，其抗生素耐受性要比同种的那些非生物膜细菌高上千倍。

现在，单剂量的噬细胞体-PA，含有一种选择性侵染铜绿假单胞菌的病毒，已经成功地用于耐抗生素的耳部感染者的治疗。治疗的核心成分就是噬菌体病毒。这些“食菌者”能够分解生物膜，破坏目标细胞，而不伤害体内其它的有益细菌。

伦敦大学学院耳研究所的Andrew Wright及其同事，研究了24位严重耳部感染患者。一半的志愿者接受噬细胞体-PA治疗，另一半则接受安慰剂治疗。在噬菌体处理组，耳朵中的靶标细菌数量显著降低；而安慰剂处理组则没有显著降低。六周试验结束时，噬菌体治疗的3位病人已经清除感染。

噬菌体治疗有一些其他的优势。单剂量使用就可以，不易产生抗性。传统上使用的抗生素，可能还会损害听力，因为它会破坏耳朵内部进用于声音传输的绒毛。

参与试验的Harper正和美国军方合作，调查类似的噬菌体是否可用于治疗伤口感染，并为囊性纤维化的肺感染病人发展一种气溶胶治疗法。伦敦医学院的微生物学家Lucinda Hall指出，这往前迈出了重要一步，但他同时提醒，细菌也可能对这种治疗产生抗性。

“隐形光子”通过地球发送秘密电子邮件

原文 Jon Cartwright 如果向地面照射激光，光去了哪里？作适当的准备，一些光可能会出在地球的另一面。这种效应可以被利用来穿过大地传递秘密信息。

位于汉堡的德国电子同步加速器实验室的Andreas Ringwald及其同事研究了“隐形光子”这种假设粒子存在的可能性后，得出了上面的结论。Ringwald 说“如果这些粒子存在，那么我们就能用它来通讯，这很简单。”

隐形光子是一类由粒子物理标准模型的扩展模型——超对称理论预言存在的粒子。不像平常的光子，隐形光子具有微小的质量，而且是不可见的，因为它们不与常规物质中的带电粒子作用。这意味着隐形光子会不受影响的轻松穿过哪怕最致密的物质。

真空是唯一能找出隐形光子的地方，在那它们有时会“摇摆”成为平常的光子，已经有实验搜寻这种效应：想法是给一面置于真空的墙体照射激光，看是否有光子通过转化成它们对应的隐形光子穿越到另一面并变回普通光子。依据Ringwald的团队，如果这些试验成功，按比例增加仪器就可能让隐形光子成为信号载体，并且“墙体”可延伸为任一段陆地或水域。

利用“隐形光子”通讯的优点是除非某人有合适的设备并正好在光传播路线上，不然将无法偷听。另外，隐形光子也能传播信息到无线电信号无法到达的地方，像月球的背面。

伦敦玛丽皇后大学的物理学家Doug Shaw认为把跨越大距离的发送机和接收机组织起来将是个“技术挑战”，但在原则上是可行的。然而伦敦国王学院的物理学家Malcolm Fairbairn指出地球直径超过12,700公里，信号容量将只有每秒1比特。“这样的速度下个MP3文件可能得将近1年，所以我没有把握谁会用它。”

暗物质“撕裂”早期宇宙

原文 by Marcus Chown 大约宇宙大爆炸10亿年之后，我们宇宙发生了再电离，氢原子被“撕裂”成电子和质子。然而这一现象是什么造成的却始终是一个谜，现在科学家发现，暗物质是一个可能的原因。大部分天文学家猜测像氢原子这样中性原子的再电离是由于第一代恒星造成的。没有天文望远镜可以远到观测恒星诞生初期的景象，但人们猜测这些恒星是极为巨大的，而其发出的强烈紫外射线则造成了原子的电离。

然而巴达维亚费米实验室的Dan Hooper和Alexander Belikov则认为占宇宙总质量85%的暗物质会是造成宇宙再电离的原因。暗物质被认为是由一种大质量粒子组成的，当它们碰撞时，会发生湮灭，同时释放出射线。

当暗物质由于早期宇宙的重力聚集在一起时，一些暗物质会发生湮灭，从而产生高能的伽玛射线。每一束伽玛射线都回电离一个氢原子中的电子，然后这一被电离的电子又会撞击另一原子，使其被电离，如此继续下去。Hooper预计每一个伽玛射线光子可以重电离1000个氢原子，这一机理可以很好的解释整个宇宙的再电离。

然而，利用未知的暗物质理论来解释宇宙重新离子化遭致很多人的质疑。“我们还没有证据证明暗物质曾经发生过湮灭，”马里兰戈达德空间飞行中心的Charles Bennett说，他同时也是NASA威尔金森微波各向异性探测器（Wilkinson Microwave Anisotropy Probe，简称WMAP是美国宇航局的人造卫星，目的是探测宇宙中大爆炸后残留的微波背景辐射）的主要负责人：“我并不是说这一理论是错误的，只是让我立刻就接受它有点勉强。”

Hooper说欧洲空间机构将要实施的普朗克计划（WMAP的取代者）将会用于研究再电离过程。“暗物质电离宇宙的时间标志将和恒星形成造成的离子化有所不同。”

科学家发现有脚的海豹化石

原文 by Bob Holmes人们已经知道海豹和海狮这类鳍足类的动物是由陆地动物进化而来的，和熊及鼬鼠之类的动物有紧密的联系。然而连接这些鳍足类动物和它们陆生祖先之间的物种化石却非常之少。

这一空白可能被科学家在加拿大北极圈内发现的水獭状小型化石所填补，这一最新的化学证据由加拿大自然博物馆的Natalia Rybczynski和她的同事们发现，她们将这一在德文岛的淡水沉积物中发现的化石命名为Puijila Dawini。Puijila的牙齿和骨骼结构表明这是一种原始鳍足类，然而却没有鳍足，取而代之的是长且有蹼的足，和现代巨型河獭相类似。

科学家推测这一种群大致生活在2100至2400万年前，那时的北极比现在温暖的多。但是湖面在冬天可能仍会结冰，所以这种动物可能会上陆地觅食，就像今天的水獭一样。事实上，食物的诱惑可能使得它们的生活习性向海洋迁移，直至形成了今天北极地区的鳍足类动物。

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[新科科举] 上期回顾

上期的题目并不是很难，很多人都给出了答案。当然更多的人认为我题目描述的有问题，如果我翻译的不好的地方，还是希望大家多包涵。

答案是9°。其实答案很好算的，看了旁边这个图应该就清楚了。随便假设个六边形变长为a，然后所有角度都知道，横向纵向跨度有多少就可以读出，角度也就自然可以得到了。相信大家很多人都看过答案了，有热心的朋友，上网搜索到了标准答案。这样就失去了自己做着玩的意义啊。所以小易不鼓励大家都上网搜答案去，如果大家都这样了，那小易就没什么好混的了，呵呵。。。。

由于本期小易没有找到有意思的题目，所以很抱歉，本期科举为猪流感疫情（厚颜无耻的说话）暂停一次，以后会有有趣的题目奉上。

本文作者：小易<img class="alignleft" src="http://www.newscientist.com/data/images/ns/covers/20090425.jpg" alt="" width="150" height="197" />新一期[新科学家导读]又和大家见面了。 厌食和自闭型思考有关小睿译 温室气体可以变成清洁燃料小睿译 战乱国家偏爱阳刚领导人小刘老师译 病毒可以对付耐抗生素的超级细菌小刘老师译 “隐形光子”通过地球发送秘密电子邮件念子译 暗物质“撕裂”早期宇宙晓翔译 科学家发现有脚的海豹化石晓翔译 Jess 韩晶晶校对小易编辑 <hr /> <h3><img class="alignleft" src="http://www.newscientist.com/data/images/ns/cms/mg20227054.900/mg20227054.900-1_300.jpg" alt="" width="300" height="453" />厌食和自闭型思考有关</h3> <a href="http://www.newscientist.com/article/mg20227054.900-anorexia-linked-to-autistic-thinking.html">原文</a>：by <a href="http://www.newscientist.com/search?rbauthors=Linda+Geddes">Linda Geddes</a> 最近对于厌食症和广义自闭症间联系的一系列研究进展有助于找出有效治疗饮食紊乱的新方法。 心理健康专家正试图将那些患有厌食症人群的大脑练得更加的开通，让他们既能顾大体，也能识小节。通过这样做，他们期望病人不再为体重和卡路里而牵肠挂肚，能将眼界放开，轻装上阵在较长的时间里解决饮食紊乱，短时间增重的问题。 上个月，国际饮食紊乱研究会发表的一篇文章，指出诸如厌食和神经性贪食的饮食紊乱（eating disorders ，EDs）需要和其它例如精神性分裂（schizophrenia）, 双相型障碍（bipolar disorder）以及强迫症（obsessive compulsive disorder (OCD)）等生理性精神病在临床治疗上应予以同样的重视 (International Journal of Eating Disorders, <a href="http://dx.doi.org/10.1002/eat.20589">DOI: 10.1002/eat.20589</a>).。其它小组甚至是要求应将厌食症和广义自闭症（<a href="http://www.newscientist.com/article/mg18725121.900-the-autism-epidemic-that-never-was.html">autism spectrum disorders</a>，ASD）列入到同一个诊断类型中。 这样做的主要原因是对于饮食紊乱的生物基础认识的不断加深。双胞胎研究表明53%到80%的饮食紊乱来自基因。而现有的证据显示自闭症患者在认知方面和ASD患者很相似。“饮食紊乱和广义自闭症显然不是同一件事，但二者之间有一些方面却共同的，”来自伦敦精神病研究所（the Institute of Psychiatry ）的Janet Treasure 提到。厌食症和自闭症显然不是同一件事，但二者之间有一些方面却是共同的。Treasure 已经发现厌食症和对细节的极度关注，僵化的思维习惯有关，这点和ASD很相似。 为了进行深入研究，Treasure所在的小组使用了神经心理测试（neuropsychological tests）在两组女性，每组42人，一组有厌食症，一组没有中，测试连贯凝聚能力（central coherence），这是一种全局和细节兼顾的能力。厌食症的女性连贯凝聚能力较差，偏爱细节而非全局(International Journal of Eating Disorders, vol 41, p 143). 在另一个独立实验中，Treasure和她的同事发现45%厌食症患者或神经性贪食患者与10%的健康人群相比，有定势转换（set shifting），针对变化的目标修改行为习惯的问题。 这种专注的思考可能是个优点，但是当思考过度，就会产生严重的后。比方说 Treasure ，思考过度的结果就是她拒绝参加了这月早前在Brighton由<a href="http://www.bps.org.uk/">British Psychological Society</a> 主持的会议。 在另一系列的研究中， Treasure所在的小组和另外一位也是精神病研究所的Kate Tchanturia比较分析了22位厌食症女性患者和45位健康女性在同情心，系统化思维能力以及其它方面的异同。得出的结论是，尽管厌食症女性患者和健康女性在同情心与系统化思维能力方面并没有较大差异，但是在自闭症方面的分析显示她们的社交能力较差，而且更注重细节(British Journal of Clinical Psychology, <a href="http://dx.doi.org/10.1348/014466507x272475">DOI: 10.1348/014466507x272475</a>). 英国剑桥自闭症研究中心（the Autism Research Centre）的Simon Baron-Cohen也做了类似的研究，他在厌食症成年患者和健康成年人间作对比试验，以确认是否前者的自闭症特点是否异常，而此前他就怀疑其中的某些人确实患有未经确诊的亚斯伯格综合症（Asperger's syndrome）。“我们已经弄清楚了亚斯伯格综合症在男性中的比例更高一些，”他提到，“但现在的问题是女性中的亚斯伯格综合症会有不同的表现形式，这样便能解释其中一部分患有厌食症女性的病历来源了。” 如果这是事实的话，这就为治疗厌食症揭示了新的重要途径。“‘饮食紊乱’的主治医生以及病人都会更加注意厌食症患者的社交能力”， Baron-Cohen补充道，同时他也将增重列为了一个重要的指标。 ----Tchanturia正在30位厌食症患者中做一项研究，内容是使用认知矫正治疗（<a href="http://www.newscientist.com/article/mg20227044.600-mind-gym-helps-people-live-with-schizophrenia.html">cognitive remediation therapy</a> ，CRT）法鼓励患者灵活思考，全盘性地考虑问题。CRT的内容包括，让患者总结数页内容的练习，以期达到更注重主旨，而非细节的目的。“我们更注重的是如何思考，而非思考的内容，”Tchanturia指出CRT的作用。 这个治疗方法已经初见成效-早前参与研究的19位厌食症患者，17位声称CRT治疗方法帮助她们改善了自己的思维习惯-但尽管如此，评价此种方法在长期厌食症患者中治疗的有效性还为时过早。“他们已经发现治疗可以改善自身完美主义的倾向，同时更为全盘地考虑问题，”Tchanturia解释道 (International Journal of Eating Disorders, <a href="http://dx.doi.org/10.1002/eat.20536">DOI: </a>0.1002/eat.20536). <h3>温室气体可以变成清洁燃料</h3> <a href="http://www.newscientist.com/article/mg20227054.300-greenhouse-gas-cou...">原文</a>：by <a href="http://www.newscientist.com/search?rbauthors=Rachel+Nowak">Rachel Nowak</a> 将温室气体转化为清洁的燃料可以带来两个好处，钱就是其一。这也就是为什么新加坡的生物工程及纳米科技研究小组（<a href="http://www.ibn.a-star.edu.sg/">Institute of Bioengineering and Nanotechnology</a>）(<a href="http://www3.interscience.wiley.com/journal/122295517/abstract?CRETRY=1&SRETRY=0">Angewandte Chemie International Edition, DOI: 10.1002/anie.200806058</a>)开发出一种在室温条件下将二氧化碳转化为甲烷方法背后的想法。 二氧化碳分子非常的稳定，所以通常将其转化为甲烷的过程需要高温和高压。他们还使用包含金属离子的催化剂。“我们的催化剂没有毒，但却可以在室温条件下剧烈反应，”研究小组负责人Jackie Ying说道。 Ying所在小组使用的是一种被称为N-heterocyclic carbene (NHC)的单质（译注：单一元素构成的化学物质）。NHC加快反应速率的奥秘尚不确定，但有迹象表明它能改变CO2分子的形状，这种激活的方式让水和碳更易形成价键，项目组成员Yugen Zhang补充道。 催化剂也许能够有助于从氢硅烷（hydrosilane）分子中分离出氢气，而这就是为什么这个全新的过程会产生出氢气。氢硅烷是一种昂贵的化学物质，通常被用于制造计算机芯片，因而，这个小组还想找出一种更为廉价的制备氢气的方法。 <h3><img class="alignleft" src="http://media-files.gather.com/images/d463/d794/d744/d224/d96/f3/full.jpg" alt="" width="284" height="288" />战乱国家偏爱阳刚领导人</h3> <a href="http://www.newscientist.com/article/mg20227054.600-wartorn-countries-prefer-masculine-leaders.html">原文</a>by <a href="http://www.newscientist.com/search?rbauthors=Linda+Geddes">Linda Geddes</a> 好的领导人，标志可能刻在脸上，但能否当选，却得看国家状态。 面部特征是否影响我们对领导人的选择？带着这个问题，英国肯特大学的Brian Spisak 和Mark Van Vugt，处理了一些男性和女性的电脑图像，使他们看起来更为阳刚或柔弱。 接受调查的118位志愿者，要求根据设想的下列情形，选出一位领导人：处于战争状态；当维持各族群间的和平尤显重要时；转型期；自然灾害后维持稳定；以及处于内战危险中。研究者还处理了那些男性和女性面部，使他们看起来更老或更年轻，然后依同样的情形，要求145位志愿者选择一位领导人。 结果发现，处于战时，志愿者们更喜欢阳刚或年长的面孔；当维持族群内部和平处于优先位置时，他们却选择柔弱的面孔。好玩的是，这种选择和性别无关，比如战时选择看起来阳刚的妇女，而不是那些显得柔弱的男性，反之亦然。这表明，传统上对男性和女性的分类，线索并非我们所想的那样关联。 以前的研究暗示，选民在战时更青睐看起来阳刚的领导人，因为这种面部与统治和决策品质相关。普林斯顿大学的Alexander Todorov说，这项研究的新意在于，本质上和性别相关的阳刚或柔弱，即便混淆性别，还是会影响选民决定。 Spisak相信，最近的美国总统选举中，虽然其他因素作用明显，但脸部特征仍可能起到一定作用。奥巴马显得年轻，而且他坚持传达变革和转型的讯息。如果麦凯恩能够表达更强更一致的战争讯息，也许，他会多些胜算。 <h3 class="MsoNormal"><img class="alignleft" src="http://www.newscientist.com/data/images/ns/cms/mg20227054.500/mg20227054.500-1_300.jpg" alt="" width="300" height="387" />病毒可以对付耐抗生素的超级细菌</h3> <a href="http://www.newscientist.com/article/mg20227054.500-viruses-could-kill-superbugs-that-antibiotics-cant.html">原文</a>by <a href="http://www.newscientist.com/search?rbauthors=Catherine+de+Lange">Catherine de Lange</a> 细菌的麻烦在于，它们可以进化出抗生素耐受性。要么分泌降解酶，要么靠特别的泵将抗生素泵出细胞。抗生素耐受性妨碍了一些常见疾病的治疗，如肺炎、沙门氏菌病和肺结核，因此，这已成为一个日益严重的公众健康问题。在东欧，噬菌体被常规地用于感染治疗，但是缺乏规范和管理。现在，首例成功的噬菌体临床试验，证明其可以作为对付抗生素耐受性细菌的武器。 铜绿假单胞菌能引起耳部感染，它可以形成一层由糖类和蛋白质组成的生物膜，将其自身包裹。结果，其抗生素耐受性要比同种的那些非生物膜细菌高上千倍。 现在，单剂量的噬细胞体-PA，含有一种选择性侵染铜绿假单胞菌的病毒，已经成功地用于耐抗生素的耳部感染者的治疗。治疗的核心成分就是噬菌体病毒。这些“食菌者”能够分解生物膜，破坏目标细胞，而不伤害体内其它的有益细菌。 伦敦大学学院耳研究所的Andrew Wright及其同事，研究了24位严重耳部感染患者。一半的志愿者接受噬细胞体-PA治疗，另一半则接受安慰剂治疗。在噬菌体处理组，耳朵中的靶标细菌数量显著降低；而安慰剂处理组则没有显著降低。六周试验结束时，噬菌体治疗的3位病人已经清除感染。 噬菌体治疗有一些其他的优势。单剂量使用就可以，不易产生抗性。传统上使用的抗生素，可能还会损害听力，因为它会破坏耳朵内部进用于声音传输的绒毛。 参与试验的Harper正和美国军方合作，调查类似的噬菌体是否可用于治疗伤口感染，并为囊性纤维化的肺感染病人发展一种气溶胶治疗法。伦敦医学院的微生物学家Lucinda Hall指出，这往前迈出了重要一步，但他同时提醒，细菌也可能对这种治疗产生抗性。 <h3>“隐形光子”通过地球发送秘密电子邮件</h3> <a href="http://www.newscientist.com/article/mg20227054.800-hidden-photons-to-send-secret-emails-through-earth.html">原文</a> <a href="http://www.newscientist.com/search?rbauthors=Jon+Cartwright">Jon Cartwright</a> 如果向地面照射激光，光去了哪里？作适当的准备，一些光可能会出在地球的另一面。这种效应可以被利用来穿过大地传递秘密信息。 位于汉堡的德国电子同步加速器实验室的<a href="http://www.desy.de/ñringwald/" target="nsarticle">Andreas Ringwald</a>及其同事研究了“隐形光子”这种假设粒子存在的可能性后，得出了上面的结论。Ringwald 说“如果这些粒子存在，那么我们就能用它来通讯，这很简单。” 隐形光子是一类由粒子物理标准模型的扩展模型——超对称理论预言存在的粒子。不像平常的光子，隐形光子具有微小的质量，而且是不可见的，因为它们不与常规物质中的带电粒子作用。这意味着隐形光子会不受影响的轻松穿过哪怕最致密的物质。 真空是唯一能找出隐形光子的地方，在那它们有时会“摇摆”成为平常的光子，已经有实验搜寻这种效应：想法是给一面置于真空的墙体照射激光，看是否有光子通过转化成它们对应的隐形光子穿越到另一面并变回普通光子。依据Ringwald的团队，如果这些试验成功，按比例增加仪器就可能让隐形光子成为信号载体，并且“墙体”可延伸为任一段陆地或水域。 利用“隐形光子”通讯的优点是除非某人有合适的设备并正好在光传播路线上，不然将无法偷听。另外，隐形光子也能传播信息到无线电信号无法到达的地方，像月球的背面。 伦敦玛丽皇后大学的物理学家Doug Shaw认为把跨越大距离的发送机和接收机组织起来将是个“技术挑战”，但在原则上是可行的。然而伦敦国王学院的物理学家Malcolm Fairbairn指出地球直径超过12,700公里，信号容量将只有每秒1比特。“这样的速度下个MP3文件可能得将近1年，所以我没有把握谁会用它。” <h3>暗物质“撕裂”早期宇宙</h3> <img class="alignnone" src="http://www.newscientist.com/data/images/archive/2705/27054201.jpg" alt="" width="538" height="310" /> <a href="http://www.newscientist.com/article/mg20227054.200-dark-matter-ripped-up-early-universe.html">原文</a> by <a href="http://www.newscientist.com/search?rbauthors=Marcus+Chown">Marcus Chown</a> 大约宇宙大爆炸10亿年之后，我们宇宙发生了再电离，氢原子被“撕裂”成电子和质子。然而这一现象是什么造成的却始终是一个谜，现在科学家发现，暗物质是一个可能的原因。大部分天文学家猜测像氢原子这样中性原子的再电离是由于第一代恒星造成的。没有天文望远镜可以远到观测恒星诞生初期的景象，但人们猜测这些恒星是极为巨大的，而其发出的强烈紫外射线则造成了原子的电离。 然而巴达维亚费米实验室的Dan Hooper和Alexander Belikov则认为占宇宙总质量85%的暗物质会是造成宇宙再电离的原因。暗物质被认为是由一种大质量粒子组成的，当它们碰撞时，会发生湮灭，同时释放出射线。 当暗物质由于早期宇宙的重力聚集在一起时，一些暗物质会发生湮灭，从而产生高能的伽玛射线。每一束伽玛射线都回电离一个氢原子中的电子，然后这一被电离的电子又会撞击另一原子，使其被电离，如此继续下去。Hooper预计每一个伽玛射线光子可以重电离1000个氢原子，这一机理可以很好的解释整个宇宙的再电离。 然而，利用未知的暗物质理论来解释宇宙重新离子化遭致很多人的质疑。“我们还没有证据证明暗物质曾经发生过湮灭，”马里兰戈达德空间飞行中心的Charles Bennett说，他同时也是NASA威尔金森微波各向异性探测器（Wilkinson Microwave Anisotropy Probe，简称WMAP是美国宇航局的人造卫星，目的是探测宇宙中大爆炸后残留的微波背景辐射）的主要负责人：“我并不是说这一理论是错误的，只是让我立刻就接受它有点勉强。” Hooper说欧洲空间机构将要实施的普朗克计划（WMAP的取代者）将会用于研究再电离过程。“暗物质电离宇宙的时间标志将和恒星形成造成的离子化有所不同。” <h3><img class="alignleft size-full wp-image-13638" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2009/05/e69caae591bde5908d.jpg" alt="e69caae591bde5908d" width="365" height="295" />科学家发现有脚的海豹化石</h3> <a href="http://www.newscientist.com/article/mg20227054.700-fossil-seal-had-the-feet-of-an-otter.html">原文</a> by <a href="http://www.newscientist.com/search?rbauthors=Bob+Holmes">Bob Holmes</a>人们已经知道海豹和海狮这类鳍足类的动物是由陆地动物进化而来的，和熊及鼬鼠之类的动物有紧密的联系。然而连接这些鳍足类动物和它们陆生祖先之间的物种化石却非常之少。 这一空白可能被科学家在加拿大北极圈内发现的水獭状小型化石所填补，这一最新的化学证据由加拿大自然博物馆的Natalia Rybczynski和她的同事们发现，她们将这一在德文岛的淡水沉积物中发现的化石命名为Puijila Dawini。Puijila的牙齿和骨骼结构表明这是一种原始鳍足类，然而却没有鳍足，取而代之的是长且有蹼的足，和现代巨型河獭相类似。 科学家推测这一种群大致生活在2100至2400万年前，那时的北极比现在温暖的多。但是湖面在冬天可能仍会结冰，所以这种动物可能会上陆地觅食，就像今天的水獭一样。事实上，食物的诱惑可能使得它们的生活习性向海洋迁移，直至形成了今天北极地区的鳍足类动物。 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- <img class="alignleft" src="http://www.newscientist.com/data/images/ns/cms/dn16870/dn16870-1_300.jpg" alt="" width="152" height="296" />[新科科举] 上期回顾 上期的题目并不是很难，很多人都给出了答案。当然更多的人认为我题目描述的有问题，如果我翻译的不好的地方，还是希望大家多包涵。 答案是9°。其实答案很好算的，看了旁边这个图应该就清楚了。随便假设个六边形变长为a，然后所有角度都知道，横向纵向跨度有多少就可以读出，角度也就自然可以得到了。相信大家很多人都看过答案了，有热心的朋友，上网搜索到了标准答案。这样就失去了自己做着玩的意义啊。所以小易不鼓励大家都上网搜答案去，如果大家都这样了，那小易就没什么好混的了，呵呵。。。。 由于本期小易没有找到有意思的题目，所以很抱歉，本期科举为猪流感疫情（厚颜无耻的说话）暂停一次，以后会有有趣的题目奉上。

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