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    November 26

    Ram-a-lamb-a-ding-dong

    畜牧

    Ram-a-lamb-a-ding-dong

    寻找长寿的羊精子

    若要令母牛或母猪受孕,没有必要兴师动众将公牛或公猪运来。牛和猪的精子可以不借助它的“工厂”——睾丸的帮助而自行进入子宫,因为农民会使用化学药剂令精子的活性延长。但是对于公羊的精子就不能如法炮制了。射精后,公羊的精子只能存活610个小时;所以,威尔士的种羊无法轻易地令远在苏格兰的母羊受精,除非与对方“亲密接触”。

    英国负责农业的相关部门——环境食品农村事务部(DEFRA)打算扭转这一情形。自5年前口蹄疫在英国爆发以来,环境食品农村事务部尽了最大努力以减少农场间牲畜的长途运输。该部门(DEFRA)也打算监测某些基因的不断扩散,这些基因来自英国本地公羊中一小部分对痒病具有抗性的羊群。痒病是一种类似牛海绵状脑病,即众所周知的疯牛病的羊患疾病。人工育种公司对扩大各自的市场也明显抱有高度的兴趣。因此,政府和企业共同委任动物研究所(伦敦)的瑞亚诺劳埃德(Rhiannon Lloyd)和比尔霍尔特(Bill Holt)二位博士寻找解决之道。

    先将精子冷冻待运抵后解冻,这不是个好办法。因为,母羊的子宫颈形状特殊,不便于利用传统方法将弯弯曲曲的管子伸入其子宫。如果要使用解冻后的精子,就必须经由母羊的肠壁将精子直接注入子宫,这样不仅需要进行局部麻醉而且也要耗费大量的解冻精子。而且,这可能也会令母羊感到相当不适。

    两位博士打算另辟蹊径。他们正在观察具有天然长寿精子的物种如何完成交配。例如,雌性蝙蝠能将具有活力的精子保存在体内达数月之久。蝾螈也是如此。另外,曾有一条母鲨鱼在笼养六年之后生产。

    迄今为止,两位研究人员已经确定了一种颇有希望的混合蛋白,并冠以一个晦涩难懂的名字——sAPM。该物质能够令公羊的精子寿命延长数小时。他们希望对sAPM进行改良以增强其功效。但是具体的细节还未公开,因为他们的资助方并不希望对外界透露太多。

    http://www.economist.com/science/displaystory.cfm?story_id=8314063

    November 12

    寂静的蓝天

    绿色航空

    寂静的蓝天

    Nov 9th 2006

    From The Economist print edition

    如果公众乐于接受军用飞机的设计,那如何将其应用于民用航空呢——但比起宁静舒适,燃料的利用效率才是头等大事。

    任何居住在有飞机航线穿过地区的人们都领教过飞机着陆时的轰鸣声。位于伦敦西侧的希思罗机场,每45秒便有一架飞机降落。从凌晨四点差不多直至午夜,机场的业务未曾有丝毫停顿。由于当地盛行风向的关系,飞机在多数时间必须飞跃整个伦敦的中心城区。因为机场往往“机”满为患,飞机频繁地被告知必须在首都上空盘旋打转,这徒增噪音之大给人们带来的痛苦。飞往希思罗的航线沿途经过的地区居住有超过一百万的人口,而且据英国交通部估计,有375,000人在交谈对话时会因日常过往飞机的噪音而被频频打断。因此,一种名为“静音”飞机的新型设计方案在本周首次亮相便赢得了满堂彩。

    其实,这种设计模式毫无新意可言。这种将机翼和机身合二为一,使整个机身看似飞翼的设计由来已久。例如,隐形轰炸机就属飞翼机。研究人员所做的就是对此类设计进行改造从而给飞机“静音”。改进的目的一方面是为了能在更大程度上减轻航空业对环境造成的负面影响:不仅仅是飞机发出的噪音,还包括对机场附近区域造成的空气污染以及高空排放的尾烟对气候变化的影响。

    着陆时,飞机发出的噪音最大。噪音中有大约一半是由引擎制造的,引擎内的排气系统和螺旋桨是罪魁祸首;而另一半的元凶则是飞机自身的结构问题:颠簸不平的气流穿梭过往时同起落架、翼缝和襟翼等结构相遇制造了另一半噪音。

     

    俯冲直下

    新型的设计是由美国麻省理工、英国剑桥的研究人员同包括波音、劳斯莱斯在内的几家公司合作完成的。该设计通过缓解气流摩擦以达到消除噪音的目的。研究人员设计了一架载客量为215人的中型客机。其最高时速将达到0.8马赫——即音速的0.8倍,约合每小时600英里,比起下一代民用客机的速度稍逊一筹。的确,更低的时速能够确保飞机的噪声更小:此类飞机不像当前的喷气客机那样引擎全开、依靠动力推动降落,而是“滑”进跑道。凭借低缓的进场速度以及急剧升降的性能,飞机的声响不会传到机场之外。

    现役飞机的引擎结构将被内置式并安置在略高于机身位置的新型设计所替代。三台引擎将分别发动三个螺旋桨,螺旋桨被设计得更小,更易于静音。引擎将配有大小可以调节的尾喷管:起飞和降落时会全部打开,这样喷气速度会下降、噪音也会更小;而巡航飞行过程中,尾喷管将变小以保证必要的飞行速度。飞机将采用表面光滑的复合材料制造以减少同气流的摩擦,并且不再附有翼缝和襟翼等结构。

    这种设计思想同一种曾被波音公司打入冷宫的设计如出一辙。客舱宽敞大方,而不再类似小型阶梯教室。但是根据样机的测试结果显示,所有的公司对此反应冷淡,除军用空中加油飞机等领域外,都不愿采用此类技术。假如这项设计重新得宠——这也是研究人员希望看到的结果——那么,人们必须学会习惯这种全新的座位布局。特别值得一提的是,这种飞机不太可能装配任何的窗门,因为届时乘客会在客机中央挤作一团,周围摆放着行李和燃料。在机舱四周配备放映飞机周围景色的装置或许将有助于乘客保持愉快和放松心情。

    如今,这种民用客机还只是一种概念设计。若想在2030年前将其转变为现实以偿研究人员之所愿,还有许多难题有待攻克。这不仅要求乘客们必须接受没有窗户的飞机旅行,也要求人们克服好多个技术难点,包括制造形状不同于标准管状的加压机舱。

    但是,这款概念机型中真正引起飞机制造商们注意的部分是其燃料的使用效率。研究人员声称,这类设计将比现今的飞机节省25%的燃料。运营费用更低廉,对气候变化影响更小的飞机可能比起静音飞机更受欢迎。所以,同样由研究人员提供的噪音稍大、燃料利用率高的备选方案的前景似乎最光明。 

    http://www.economist.com/science/displaystory.cfm?story_id=8134707

    by edenbahamut

     

    老者,请向西行

    生物学

    老者,请向西行

    Nov 9th 2006

    From The Economist print edition

    如果你搭机往东飞行——而且你还是只“老龄鼠”,那么时差可能成为致命杀手

    捣乱生物钟——万物生灵生理过程中的昼夜节律——绝不是个好主意。对那些频繁通勤或者轮班工作的人士而言,健康状况不佳、意外事件发生等更显常见。如今,一项新研究发现:生物钟调节的方向会影响个体的安康——至少对于垂暮之年的老鼠来说是如此。

    弗吉尼亚大学吉恩·布洛克(Gene Block)和埃里克·戴维森(Alec Davidson)领导的研究人员注意到:在首先进行的试验中,当日常的光周期因白昼提前6个小时而被打破后,数量众多的老龄鼠死亡。为了确认节律改变同老鼠死亡是否确系存在关联,他们随后进行了一项分组实验,将老鼠分成了三组。

    每个组由9只年轻雄鼠以及约30只老龄雄鼠组成。第一组给于正常的光周期条件,即12小时白昼,12小时黑夜。第二组的白昼时间会每周延迟6小时,以模拟向西旅行后造成的时差。第三组的白昼时间则为每周提前6小时,以模拟向东旅行后造成的时差。试验总共持续了8周。

    正如预期中的结果那样,三组内年轻雄鼠的状况相对良好——仅死亡一只。光周期不变条件下(第一组)的老龄雄鼠中,死亡率为17%。但是,两组光周期被打乱的老龄雄鼠的死亡率则高多了。“西行”组(光周期被不断延迟)的死亡率为32%;而“东行”组(光周期被不断提前)为53%.研究结果刊登在本周的《现代生物学》杂志上。

    为了探求老龄鼠的死亡是否同光周期的变化速度有关,研究人员进行了重复试验,但是光周期提前或延迟的频率改为4天一次。试验结果明确表示,两组中的老龄鼠死亡的速度更快了。这种趋势在“东行”组(光周期被不断提前)中表现得尤为显著。

    这一现象发生的具体原因尚不知晓。研究人员通过测量老鼠粪便中一种称为皮质酮(corticosterone)的调节紧张的激素,查验了它们的焦虑程度后发现,该激素在三组老龄鼠中均维持在相同的水平。因此,老龄鼠的死亡并非因体内生物钟不断被打乱并由此产生的紧张情绪所致。

    过去的研究已经预示,生物钟控制着生物体内很多部位的生理节奏,而且各部位对于生物钟改变的适应速度不同。尽管还未有试验检测上述理论(或者进一步说,上升到适用于所有啮齿类动物的水平),但是研究人员估计,可能正是由于体内各部队的非同步性导致了较年老的动物个体死亡。无论原因如何,这似乎给那些老态龙钟的旅行者们带来了这样一条信息:如果你必须搭乘飞机旅行,那么请向西行。

     

    http://www.economist.com/science/displaystory.cfm?story_id=8134675

    by edenbahamut

    November 09

    条条幼鱼珍视之

    海洋生物多样性

    条条幼鱼珍视之

    Nov 2nd 2006

    From The Economist print edition

    新研究为鱼类资源的保护指出了更理想的道路 

    人人都知道全球的鱼类资源正面临枯竭的威胁。正因为如此,各国政府尽可能地限制从海洋捕捞鱼群的数量。但是,最近一项研究表明,全球渔业的调控措施走上了一条错误的道路——若保护措施着眼于整个生态系统而不是单个物种,那么鱼类资源将比现在更为丰富。

    大量数据可以证明物种多样性对于干旱地区至关重要。然而,直到最近,很少有证据证明在海洋物种多样性也具有同样的作用。海洋占据了整个生物圈90%的面积,同时有10亿人口靠海洋捕捞为生。

    多样性对海洋的作用是否同陆地相仿呢?为了一探究竟,由十一名海洋生物学家和三名生态学家组成的研究组在过去三年时间内彻底详查了力所能及的每一条数据信息。从现有的联合国粮农组织(FAO)的数据库到数百年前的信息资料,从厨房记录到考古资料无所不包。他们全面翔实的分析结果已经刊登在了《科学》杂志上。

    他们报道说,生物多样性在海洋里同样扮演着举足轻重的角色,因为多样性本身不仅给人类提供各类服务——例如净化水质、处理营养物等,而且是人类从海洋获取各类资源的根本。此外,一次自然灾害或干扰过后,多样性保障了这些海产品和服务功能得以相对快速地恢复到之前的水平。新的研究成果对于揭示生物多样性如何执行这些保护的作用显得无能为力——仅仅能够说明生物多样性确实具有这种保护功能。但是,早期的工作已经触及到了某些可能的机制。例如,在牙买加进行的一项研究表明若不断去除附着在珊瑚礁上的海藻捕食者,海藻会淹没整块礁石。

    由达尔豪斯大学(位于加拿大哈利法克斯省)鲍里斯·沃姆(Boris Worm)博士领导实施了这项最新研究,他们将现有的资料分成4个独立的部分。研究人员发现,尽管数据的来源不同、代表的海洋生态系统类型不同、涵盖的区域大小不同,但都指向同样的结果。

    网罗数据

    首先,海洋生态学家们重新整理并分析了32项小尺度试验的数据,在这些试验中,研究人员首先改变海洋生物的多样性水平,然后记录下随后的变化。就整体而言,物种数越多,六类检测的生态系统过程——这些过程包括保持系统稳定以及净化水质等——的表现均更为理想。

    事实并不像表面看起来那么简单。此前,有些科学家认为具有某种特质的同种生物个体比起数量相同、不同种的生物个体在某项任务中的表现更好。例如,一个类型的海草在处理营养物方面的能力较之另一种类型更强,因此,全部由处理能力强的海草覆盖的海床较之两种海草混生的海床,在处理营养物方面具有更好的预期效果。研究结果表明事实并非如此。

    接着,沃姆博士研究了河口地区。人类对海洋生物在全球范围内绝灭的认识过程较漫长,但是对局部性绝灭现象的反应则迅速得多。研究人员收集了位于欧洲和北美12个海岸区域的长期历史记录,包括罗马时期的人们驱赶瓦登(Wadden)海中的卷羽鹈鹕、在切萨匹克(Chesapeake)湾和特拉华(Delaware)湾捕杀来自大西洋的鲟鱼等资料。

    经过对这些数据的分析,研究人员发现河口和海岸沿线的自我维护能力(如净化水质等)比较差,因为在该区域发现的物种数在下降。数百年前,生物多样性一旦下降,人们便遗弃海滩,海岸区域变得更易受洪水侵袭,也更易于海藻在此安家落户、繁衍生息。

    通过第三组数据——由联合国保存的从1950年至2003年世界范围内海洋鱼类和无脊椎动物大规模捕捞的记录——他们对所提出的理论进行了验证。这些数据占过去50年来全部鱼类捕捞数据的83%。沃姆博士及其同事发现,海洋的物种数越多,对于人类过度捕捞活动的恢复能力就更强。

    若政策制定者们将更多的精力用于考虑整个生态系统并减少捕捞配额,那么他们的努力将获得更大的成效

    研究的发现说明各国政府应该对各自管理渔业的方式进行反思。海洋资源在热带地区是共有的,但是温带地区国家的政策制定者们往往一次只重视对某一个物种的捕捞量进行控制。若他们将更多的精力用于考虑整个生态系统并减少捕捞配额,那么他们的努力将获得更大的成效。

    有些政府声称自己已经改变了原先的观念。美国、英国和加拿大的官员正在考虑如何重新起草渔业政策。科学家们希望这一举措能够将自己的建议和主张同渔民的愿望之间那种令人不快但又不可避免的妥协退让能够更多地偏向于他们的立场。

    沃姆博士的第四步分析研究表明,生物多样性所遭受的破坏是可以复原的。研究中他使用了来自鱼类禁捕区的数据,这些区域要么资源濒临枯竭,要么已划归为海洋保护区。这些区域中包括美国和加拿大东海岸以南的乔治海岸(Georges Bank),那里对鳕鱼的疯狂过捕曾威胁到整个鳕鱼资源的枯竭。

    平均而言,44个禁捕区内的物种数增长了23%。在保护区周边海域,渔民们上报的单次捕获量比起之前的量平均高出3倍。研究人员也检验了鱼群数量的恢复是否足以令保护区更有效地抵御暴风雨的侵袭和温度变化带来的影响,但检验结果未达到统计上的显著水平。

    据沃姆博士估计,事态正朝着商用鱼类资源到2048年会完全枯竭的方向发展。尽管预测日期之精确貌似伪造,但是资源枯竭的危险却近在咫尺。而且,如果沃姆博士的猜测是正确的,那么确保这样的悲剧不会上演才是上上之策。英语原文链接:http://www.economist.com/science/displaystory.cfm?story_id=8103787

    by edenbahamut

    November 03

    浮出水面

    气候变化

    浮出水面

    一项新试验旨在检测宇宙射线对全球变暖的作用

    18世纪的天文学家——威廉·赫歇尔爵士(William Herschel[1]被誉为观测到太阳活动变化对地球影响的第一人。1801年他通过观测发现:每当太阳表面有许多黑斑,即太阳黑子(sun-spot)时,小麦的价格就要往下走——他将这种联系归到此时的气候更为温和这个因素上。此后的200多年间,科学家们试图确切掌握这些稍纵即逝的太阳黑子究竟怎样影响地球的气候,但是收效甚微。现在一项试验已经启动,它可以告诉我们究竟发生了什么。

    地球始终受到来自太阳系外各种粒子流的攻击。这些宇宙射线(粒子流的名称)的主要成分是质子。它们以惊人的速度撞击地球大气层中的气体,并产生各类残存的粒子雨,其中包括一种类似电子、被成为μ子(muon)的微粒。一个国际性的物理学研究小组已经设计了一个实验,其目的就是为了找出这一撞击过程如何影响气候的答案。该研究小组由供职于欧洲核子研究中心CERN[2],即欧洲粒子物理实验室(位于瑞士日内瓦附近)的贾斯珀·柯克比(Jasper Kirkby)领导

    当科学家们首次把研究的焦点放到亚原子粒子(包括宇宙射线)[3]上时,他们使用一种称作“云室”的装置进行观察。这是一些装有水汽过饱和空气的容器。当一个带电粒子快速穿越云室时,水汽会凝结形成一串小液滴,这样便标识出了该粒子的路径;若将容器置于一个磁场中,还能知道粒子所带电荷的性质。

    在一个改进后的云室里,研究人员们正在重塑地球的大气层。他们往云室里填充了由液态氮和液态氧经气化后制成的纯净空气,并添加了水汽和一些痕量气体。为了模拟各种海拔条件,他们还调整了温度以及混合气体的压强。等一起就绪,他们便用实验室里的老式质子加速器产生某种粒子流,轰击云室中的大气层。μ子是粒子流的理想候选,但实际上他们用π子——μ子的“同胞兄弟”——做试验。

    有理论认为:当一个μ子遇到一个气体分子时,它会电离出一个电子,剩下的部分则形成一个正离子。这个电子会立即同其他气体分子耦合并形成一个负离子。人们认为这些离子有助于产生被称作气溶胶的各种新微粒,而且当气溶胶的体积增大到一定规模,它便成了云滴形成的“温床”。

    此项试验正是在验证这个理论。如果该理论正确,那么宇宙射线形成的云同其他方式形成的云相比,小云滴的数量更多。这类由较多小云滴组成的云所能维持的时间之久异乎寻常,因为大云滴比小云滴更容易转变为雨滴。物理学家们也认为这类云层比起普通云层更明亮、反射性更强。因此,他们打算把来自太阳的热量更多地阻隔或反射回太空,借此给地球降温。

    太阳活动同气候之间的关联还牵涉另一类穿越地球的粒子流。地球及其邻居都受到太阳风——一股从太阳最外层的大气(日冕)喷射出来的带电粒子流——的侵袭。地磁场同这些粒子相结合令宇宙射线发生弯曲,从而帮助地球避开来访的宇宙射线。

    当太阳活动进入最活跃的时期,太阳黑子数最多,太阳风也更强,从而穿透大气层闯入地球的宇宙射线也越少;反之,太阳活动的强度较低,更多的宇宙射线可以穿透大气层。一项研究发现,当宇宙射线最弱和最强时,地球上空为云层所覆盖的区域比例分别是65%68%。此项研究所需的云层数据由1979年以来的卫星航片所提供。

    迄今为止,从事气候变化建模的科学家们都忽略了宇宙射线的作用,因为还未有足够的证据说明宇宙射线如何起作用。但是,本次试验的结果(试验结果预计到2007年夏得出)可以告诉我们自然界是如何对此进行周期性的操控;同时,此项云层形成的试验可能有损欧洲粒子物理实验室的声誉,因为该实验室素来以纯理论研究而著称

    注释:

    [1] 威廉·赫歇尔,英国天文学家,恒星天文学的创始人,被誉为恒星天文学之父。他于1781年发现了天王星,1816年,英国国王乔治三世册封他为爵士。

    [2] CERN是欧洲核子研究机构(European Organization for Nuclear Research),即西欧中心的代称,而CERN四个字母的最初由来则是出自其法语名称的缩写(Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire);到了当代,CERN已经被更广泛的解释为欧洲粒子物理研究所或实验室(European Laboratory for Particle Physics),即本文提及的欧洲粒子物理实验室。

    [3] 亚原子粒子也叫基本粒子(elementary particle):泛指比原子核为小的物质单元。包括电子、中子、质子、光子以及在宇宙射线和高能原子核实验中发现的一系列粒子。

    Translated by edenbahamut

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    October 20

    幼星降生之谜

    行星科学

    幼星降生之谜[1]

    新行星的发现让我们不禁反思:它们是怎样形成的呢?

    一团尘埃和气体绕着太阳不断旋转并形成旋涡,接着地球诞生了——至少天体物理学家们长期以来都是这样认为的。但是,最近不断有太阳系以外的行星——它们被形象地称为太阳系外行星(以下均简称系外行星)——被发现,这让科学家们开始怀疑:并非所有这类天体的形成方式与地球及地球的邻居们相同。这种观点提出了这样一种可能性,即宇宙中实际的系外行星数量比之前预想的要大得多。

    1993年,宾夕法尼亚州立大学的研究人员首次发现了一颗系外行星。因为它围绕旋转着的是一颗脉冲星[2]——一类快速旋转、密度异乎寻常之大且不发光的中子星,这一发现在当时被认为非常奇特。两年以后,瑞士日内瓦天文台的米歇尔·麦耶(Michel Mayor迪迪尔·奎洛兹Didier Queloz)观测到了一颗气态巨星(gaseous giant)——同木星、天王星和海王星等同类型的行星——围绕一颗类太阳恒星(sun-like star)运转,那颗恒星被称为飞马座51 [3]。从外观上看,这颗系外行星也不同寻常,因为它的运行轨道同主星(host star)的距离仅为日地距离[4]的二十分之一。

    此后,天文学家们先后又发现了200多颗系外行星,而且在这些行星中,上述奇观也不再新鲜:就轨道的位置或其他方面来看,大多数行星同太阳系的行星存在根本的差异。况且,通过观察这些系外行星的差异,发现这些行星成因不同的证据,正是天文学家们所期待的。

    天体物理学家们普遍认同:迄今为止所发现的行星,无论是如同地球般小巧、岩性亦或类似大多数系外行星般巨大、气态,都是漂浮在新生恒星周围、由尘埃和气体组成的“盘”构成的。研究人员已经在系外行星的主星周围观察到了碎屑盘(debris discs[5],但是直到最近以前,他们并不确定这些碎屑盘同行星是否处在同一轨道上。现在这一问题已经得到了确认。在弗里兹·本尼迪特(Fritz Benedict)和芭芭拉·麦克阿瑟(Barbara McArthur)带领下,得克萨斯大学(奥斯汀)的天文学家们探测了一颗系外行星,这是已知的系外行星中离地球最近的一颗。这是一颗气态巨星,其运行轨道围绕的是一颗类太阳恒星——天苑四[6],距离猎户座(constellation Eridanus10.5光年。他们发现这颗行星轨道同地球的倾角是30度,而恒星的碎屑盘相对地球倾斜的角度同样是30度。研究结果将刊登在11月份的《美国天文学杂志》(the Astronomical Journal)上。到目前为止,一切都如预想的那样。

    尘里来,尘里去

    但是,针对气态巨星怎样从碎屑盘中形成这个问题,大家争论不休。大家一致公认的是:一旦固态物质的质量达到某个临界值、具有足够的引力吸引轨道上的大部分气体,行星便会以此为核心逐渐形成。但这一过程必须发生在距离母星(parent star)的某个位置,那里的温度较低,有足够多的物质以固态而非气态形式存在。对于类似太阳的恒星来说,所谓的冰线(ice line)——大于这个距离,上述的温度条件才能得到满足——往往三倍于日地距离。

    至今所发现的系外行星中,大多行星同主星的距离小于冰线。这些发现有力地支持了另一种假设:迄今所发现的气态巨星是在其他地方形成的,并且朝现行轨道绕行的恒星螺旋状前进。如果原行星盘(protoplanetary disc[7]内的物质会逐渐消耗掉这些行星的角动量,或者,盘内的尘埃和气体朝主星作螺旋状运动进而带动整个行星,那么这种情况就可能发生。

    但这并不是备选假设的唯一版本。另一种说法认为大小不一但质量相同的原行星盘就可能形成各自不同的系外行星。较大的盘——类似于认为形成太阳系的原行星盘——可能会产生距离主星稍远的气态巨星,而较小的盘可能会形成距离主星更近的天体。

    不幸的是,现有的证据并不足以令天文学家们判断这些假设中孰是孰非(如果其中确有正确的话)。例如,本月早些时候,哈勃太空望远镜搜索到了16颗紧密围绕银河中心附近的恒星带旋转的系外行星(这一发现令人振奋,因为它意味着系外行星相当普遍,而且银河系中的气态巨星可能有60亿颗之多。)。但是,因为这些主星的亮度相对偏淡,所以它们可能没有足够的高温令系外行星的主体结构气化。否则,这些行星就可能是外来的。

    此外,人们还观察到了一些更为离奇的现象,这可能会彻底颠覆各种行星诞生理论。一个月前,哈佛-史密森天体物理中心(Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics)的天文学家宣称他们发现一颗异乎寻常的系外行星。这个编号为HAT-P-1的天体是迄今发现的最大气态巨星。该行星围绕蝎虎座(constellation Lacerta)一对恒星(双星系统)中的其中一颗运行,距离地球450光年。这颗行星每隔几天就能绕主星公转一周,且与主星之间的距离仅为日地距离的5%。它的密度小得出奇——同软木塞相当。此外,HAT-P-1是第二颗在体积上大于而在密度上小于理论预测值的行星。对于这颗行星的成因,天体物理学家们都迷惑不解,;一篇描述此项发现的论文已经投到了《天体物理学杂志》(Astrophysical Journal)。

    这次发现是先前一项发现的继续。去年,加州理工大学的Maciej Konacki发现了一颗围绕双星系统中的一颗恒星旋转的气态巨星[8]。双星系统本应在短时间内清除原行星盘,因此,这颗行星的确切成因还是一个谜。

    从双星和三星系统中存在行星的发现中产生了这样一种观点,即银河系中包容的天体远比先前所认为的要多。银河中超过六成的恒星在其运行轨道附近存在伴星。由于引入双星系统会增加问题的复杂性,大多数搜索系外行星的研究都将这类系统排除在外。但是,考虑到通过许多不同的方式能够形成完整的系外行星,天体物理学家们相信若加以关注那些过去一直被忽略的大量双星系统中,可能会在银河系中发现新行星到处都是。

    就探索系外行星的普遍性而言——尤其是岩状类地天体——这是在几年内即将送入太空的两架空间望远镜的使命。若一切就绪,一艘由欧洲航天局(ESA)共同研制的称为COROT的法国太空飞船将在12月发射升空。这艘太空船是用以捕捉体积在地球两倍以上的系外行星的踪影。美国航天部门——国家航空航天局(NASA)计划在200810月将一架功能更为强劲、称为“开普勒”[9]的“系外行星捕捉者”送入太空。这架望远镜能够侦测到体积比地球还小的系外行星。

    各天文台也会不断地观测银河系的各个区域,目的就是当系外行星运行到主星和地球之间时发现它们[10]。利用这些空间望远镜观察的天文学家们尤其对恒星周围所谓“适居带(habitable zone)”里的类地天体感兴趣。在适居带内,适宜的温度刚好让水保持液态。他们希望能够找到数百颗这样的系外行星,借此,进一步了解尘埃和残骸究竟如何形成行星,甚至生命本身。

     

    注释:

    [1] 题目When a world is born改自一首著名的歌曲名:When a child is born(当圣婴降生时)

    [2] 脉冲星是大质量恒星在演化末期而形成的中子星,它能发射出的有规律的周期性电磁辐射脉冲。

    [3] 飞马座5151 Pegasi)是位于飞马座的一颗类似太阳的恒星,距离太阳系约47.9光年。1995年被发现有行星围绕该恒星公转,是继太阳系外,首个被证实有行星的恒星。飞马座行星的发现引起多个争论,因为飞马座51与行星的近距离并不合乎已知的行星诞生理论,并引发了轨道改变的讨论。有说法指该行星可能处于毁灭的阶段。

    [4] 日地距离是149,597,870千米

    [5] 碎屑盘(debris discs)是指围绕在类太阳恒星附近的行星碎屑带,主要是由类似小行星岩性天体碰撞产生的尘埃扩散后形成

    [6] 天苑四 (Epsilon Eridani)是很靠近猎户座腰帶的一颗恒星,和太阳很像的恒星,距离地球仅10光年

    [7] 原行星盘protoplanetary disc)是指围绕新生恒星的气体和尘埃组成的盘,盘中粒子间的碰撞最终产生行星。

    [8] 这颗行星的编号为HD 209458b,它的体积较理论计算值大了将近20

    [9] 开普勒是一个直径的望远镜。当行星从恒星表面掠过的时候,对于观察者,恒星的亮度会稍微降低。开普勒的工作就是辨别出这样的亮度降低现象,尤其是类似地球这样的行星造成的亮度降低。

    [10] 这一原理被称为“多普勒摆动”:这种摆动意味着恒星附近有一个天体,其引力影响着恒星的运动。在很偶然的情况下,恒星-行星-地球三者成一直线,行星的引起的“日食”使恒星光芒在地面观察者看起来暂时减弱,由恒星亮度变化就可发现行星的存在。前文提到的飞马座51的行星也是通过多普勒侦测法侦测到的。

    进化理论的合与分

    进化学

    进化理论的合与分

    对物种起源的新理解表明生物学家们之间的分歧比他们所想的要小 

    许多物理学家都埋头于“万有理论”的搜寻中。而生物学家们正在一旁沾沾自喜,认为已经发现了一个生物学的“万有理论”。有机体不仅要存活足够的时间繁衍后代,而且要具备足够的魅力吸引异性以求将自己的基因传给下一代。那些无法达到上述要求的便会走入进化上的死胡同。但各种详细的解释——你如何用基本的进化原理解释生物学中各种大尺度的格局——更是争议连连。倡导不同理论的科学阵营故此形成。各理论的倡导人都口若悬河般地鼓吹自己的理论;却很少有人接受那些反对者的理论同自己的并不总是水火不容这一事实。

    自上世纪70年代初开始,两大最宏观的生命格局——物种在空间上和时间上如何配置——将上述争论的话题简单地分割成了两大阵营。一些人将争论的焦点放在空间的不一致性上,即为什么热带地区比起其他地区具有更丰富的物种。对这些人来说,热带地区要么是物种产生频率更高的地方(生物多样性的源),要么是物种不易消亡的地方(生物多样性的汇)。相比之下,那些关注时间格局的生物学家们孜孜以求、不断争论的是:新物种究竟是以缓和渐进的方式形成还是说生命史实际上是一系列没有来由的周期性大爆发呢? 

    两篇刚刚刊登于《科学》杂志的文章有助于解决上述各种争论,而且即便文中的发现不能调和各种争论,它们也无疑具有供他人参考学习的价值。“空间生物学家”已经开始研究时间因素,即从1100万年前至今的化石记录;而与此同时,“时间生物学家”也开始关注现在并发现了现存物种在基因水平上存在快速进化阶段。

    生物学的时空

    空间生物学家的优势在于他们一致认可试图去解释的格局。生物界中,几乎所有研究过的类群——无论是真菌、植物、脊椎动物还是无脊椎动物,也无论生活在森林、河流或海洋中——似乎越靠近赤道物种数就越多。

    然而,要确定热带地区究竟是源是汇就要牵涉到应用统计学的方法检验这种格局。而且当你所拥有的样本数大于一时,统计学是最有效的帮手。这也是将研究的时间延伸回过去的原因。

    芝加哥大学的大卫·捷布朗斯基(David Jablonski博士和他的同事们把过去的1100万年分为三个时期从而得到了他们的样本。为了简化,他们也将地球的表面切成了两半:热带区域和其余区域,他们将后者称为“热带外区域(extratropics)”。

    为了防止取样的偏颇,他们将分析的对象限制在一类化石记录保存完备动物——双壳类软体动物。这样,他们便可以沿着地质学的时间轴逐个研究431支海洋双壳类的“世系(lineages)”。这些世系中绝大多数出现在热带地区,接着向热带外区域扩散分布。换句话说,热带地区确实起着生物多样性之源的作用。

    实际上,真实的格局可能比捷布朗斯基博士根据数据所报导的更显著。原因在于基本上这些古生物本身就是温带物种,而且绝大多数出现在北半球。这意味着同热带区域相比,这一区域岩石的样本数过多。而且,热带区域的岩石往往要承受更为严重的风化作用,很少有类似岩石露头的情况发生。这使得样本采集难上加难,即便你能耐着性子待在最初的地点观察。

    上述两种因素都表明某些世系虽最早出现在热带外区域的化石记录上,实际上却有可能起源于赤道附近。那么,源假说似乎是可靠的。但是,这并不一定表示汇假说是错误的——因为热带地区产生多样性的同时似乎也在不断保存多样性。尽管捷布朗斯基博士所研究的双壳类世系随着波涛从赤道开始蔓延扩散,但它们并没有随着波涛的消亡而一同绝灭。它们非但不是被迫离开热带地区,相反,它们主动向两极扩散,并在那儿发展壮大。

    同样的问题似乎也出现在了时间生物学领域。争论的双方分别是渐变论者和突变论者(认为地质记录中所见的化石类型骤变是一种真实的现象,而不是岩石的不规则排列所造成的结果)。几年前,争论愈发具有针对性,变为匍匐式进化同跳跃式进化之争。但是,正如捷布朗斯基博士的研究表明将源、汇模型对立起来是错误的一样,一篇出自时间生物学领域里渐变论阵营中某个成员的论文同样地支持某些跳跃式进化的特性。

    跳跃与匍匐同在

    英格兰雷丁大学的马克·佩格尔(Mark Pagel)博士和他的同事论证了间断平衡论(punctuated equilibria[1](进化大爆发理论的正式称谓)能预测出新物种形成的速度同有机体近期的遗传学改变速度之间的关系。一支在此后产生了大量物种的世系表现的遗传学改变将比多于那些产生较少物种的世系。与此相对应,认为进化上的改变是渐进式的观点认为突变是随着时间的流逝而不断积累的,这一过程同一支世系衍生出新物种的多少无关。

    佩格尔博士用这种方式研究了122个科的树种。他发现有大约三分之一的树种其DNA的改变同衍生出的物种数呈现正相关性。他还发现大约22%的遗传变化要通过间断式进化来解释,其余的则通过随时间渐进式进化来解释。这意味着先不考虑其他因素,若生物学家仅凭遗传变化具有规律性这一假设推算两个世系分化的时间,那么这种推算出来的时间可能就已经错了。

    捷布朗斯基博士和佩格尔博士都通过对数据的严格分析从而在一定程度上调和了两种对立的观点。二人均提出了超越各自领域之外的问题。为什么在某些世系中间断式进化的影响更大?(植物和真菌类所受的影响大于动物)各世系究竟怎样扩散到气候更寒冷的高纬度地区呢?

    但是,一些老问题的解释依旧犹如不解之谜般莫衷一是。例如,捷布朗斯基博士的研究未能解答究竟是因为气候更加温和导致更高的突变率,还是因为种间相互作用更强加速了进化上的改变,从而使得热带地区成为物种的发源地。从折中的角度出发,似乎没有理由认为这两种观点不能有丝毫的共同之处。 

    注释:

    [1] 间断平衡论是从古生物学研究中提出的一个进化学说。认为新种只能通过线系分支产生,只能以跳跃的方式快速形成;新种一旦形成就处于保守或进化停滞状态,直到下一次物种形成事件发生之前,表型上都不会有明显变化;进化是跳跃与停滞相间,不存在匀速、平滑、渐变的进化。

    October 06

    看哪! 未来的巴士

    看哪! 未来的巴士

    交通工具:磁悬浮贵,公交车贱。超级巴士——一种高科技地面交通工具——折中之选。 

    乍一看这更像一辆未来派风格的豪华轿车,不过它实际的身价更平易近人:这辆超级巴士是荷兰代夫特理工大学开发的新一代公共交通系统。这是一种成能够在普通路面和专用“超级车道”间平稳过渡的电动巴士,在“超级车道”上时速可达250(相当于155英里)。这样,它或许能够成为替代价格昂贵的磁悬浮列车的另一种选择途径。超级巴士能够行驶在普通的车道上,并且一旦接入超级车道自动驾驶仪就会开始工作。

    尽管超级巴士车身的长与宽同标准的城市巴士别无二致,但是其高度仅为1.7,差不多是一辆运动型多功能车(SUV)的高度。项目负责人乔里斯·梅尔柯特解释说,设计者们去掉了现有巴士里常有的中间过道的设计,从而使得超级巴士体积如此小巧。虽然中间过道的设计给乘客提供了站立的空间,但是就外型上,也同样给普通巴士带来了一个空气动力学的包袱。

    相比之下,低底盘的超级巴士为每一个单人座配备了一个车门。低车顶和轻质材料令车身更符合流线型,这样的汽车对电力发动机的要求不高:虽然工程师们还没有决定是否让超级巴士采用电池供能,但他们估计该汽车静止加速到时速100公里仅仅需要36秒。

    单独的车门设计便于快速上下客,因为这对于实现许诺的“门对门”服务是必不可少的:汽车会根据乘客提供的文本形式的指令决定上下客,而不需要事先设定车站。这种灵活性体现了这一项目的主要原则;据估计一辆超级巴士的使用寿命是3年(与此相对应,一辆标准的欧洲巴士的使用寿命达13年),这使得各种最新的技术一旦成型便可以迅速投入使用。

    启动加速前会使用一系列技术手段:卫星跟踪技术追踪行驶中的超级巴士、传感器扫描巴士前方300内的障碍物以及智能悬浮减震系统记录路面上起伏颠簸的地点。同样,特殊的超级车道届时会在路面形成一片供各类技术测试的区域。超级车道能在夏季储存太阳能以供冬季加热之用,以防冻裂。

    方便的是,上述技术中有许多直接出自代夫特理工大学。该所大学下属有世界上规模最大的航空和航天工程学院之一(欧洲航天局总部就位于诺得怀克附近)。学校下属的工业设计学院勾勒出超级巴士Batmobile[1]的原型设计图;负责该项目的总设计师安东尼·特尔兹之前分别为F1赛车的法拉利(Ferrari)车队和威廉姆斯(Williams-BMW)车队工作。

    一些批评者认为,停靠的站点过多会抵消超级巴士高速度的优势,另一些反对者质疑这是否会给荷兰本已错综复杂的基础交通系统带来新的麻烦。况且,超级巴士尚未成型,而磁悬浮列车已在上海成功服役了。

    该项目的前景还难以预料。最近,荷兰政府驳回了该项目计划建设的一条连接阿姆斯特丹同北部城市格罗宁根的交通线(虽然人们认为超级巴士是包括磁悬浮列车在内的所有备选方案中最具可行性的)。尽管遭受挫败,但那之后该项目同时获得了政府提供的700万欧元(900万美元)的额外资助和一家当地巴士公司Connexxion提供的100万欧元。超级巴士研究小组的近期打算是在2008年北京奥运会上向公众展示一款功能完备的原型。由于超级巴士集低排放、高速度和超时尚设计于一身,它或许能够被证明是一款值得人们翘首以待的巴士。 

    [1]Batmobile:电影《蝙蝠侠》中,蝙蝠侠驾驶的汽车。

    September 26

    尖端技术面面观

    技术跳跃

    尖端技术面面观

    跨越旧技术直奔新技术带来的机遇和启示

    当谈到人类在某些新发明上取得进展时,人们往往会提到“技术行军(march of technology)”。这不禁让人眼前浮现一幅幅如军队般整齐排列、源源不断、表情严肃地向前迈进的景象。事实上,技术的进步很少有步调一致的情形。的确,有些技术的进步是以一种可预测的节奏进行着,他们遵循摩尔定律般简单的公式,好比是半导体工业的设计图纸。其他技术则往往举步维艰、坎坷难行——看看第三代移动电话或者微软最新版本的视窗操作系统就明白了。甚至有时候技术的发展不进反推:你在看录像时可以跳过预告片,但是欣赏DVD时,出于某种原因你不得不耐着性子把它看完。而在某些情况下,尤其在发展中国家,技术进步却是“跳越式”的。

    所谓“跳跃式”的进步就是跨越早期略显陈旧的技术而直接采用新技术。迄今,最深入人心的例子恐怕就是发展中国家的移动电话了。在许多发展中国家,固话网络发展落后甚至就没有。正因为如此,这些国家的人们便直接“跑步进入”移动电话世代。如今,在中国、印度和非洲撒哈拉沙漠以南地区(sub-Saharan Africa)手机的数量远远超过固定电话。由于其本身的特性,同固话网络相比,移动电话网络具有建立更简便、覆盖面更广、成本更低廉的优势。

    这样的例子还有不少。在发达国家里,从交通信号灯到家用照明灯,节能型LED灯正慢慢地取代19世纪70年代末引进的白炽灯。然而,在那些缺少电力网络和照明的发展中国家,LED[1]可能已扮演更加重要的角色。凭借更高的能效,LED可以通过太阳能电池供能全天候工作。同时,这又揭开了另外一个技术跳跃的序幕,因为贫困的农村可以不用建设中央电网直奔一个全新的世界:节能型电器全部依靠当地“微型电厂”供能。技术跳跃的例子还包括中国和巴西对开源软件的青睐以及中国计划建立一系列集多种新型绿色技术[2]于一身的“生态城”计划等。

    总之,尖端技术发展落后有时也未必是坏事。也就是说,技术落后可以避免某项技术在发展初期可能不成熟、不可靠或者较粗糙所造成的麻烦。例如,美国是第一个使用彩色电视的国家,这也就解释为什么时至今日美国的电视机看起来还是那么糟糕;其他国家发展该项技术起步较晚,但采用的是更先进的技术工艺。而且,尖端技术可以更为迅速地传播出去。,因为,这些技术不会受到来自早期确立的技术体系的竞争影响。而且,直接跳跃至绿色技术意味着无须对废旧品进行处理。例如,当中国消费者开始大量购买冰箱时,此时的冷藏技术已经摆脱了对臭氧杀手——氟利昂的依赖。

    匆忙定论[3]

    而种种技术跳跃也带来了启示:如果认为发展中国家会重复发达国家走过的技术发展历程,那就大错特错了。比如对世界上某些国家来说,既然已经跨越了固定电话,那么跨越台式进入便携式计算机时代或许也理所当然;甚至有可能整个国家从农业经济直接转向高科技产业。以色列便是例子,它从管理橘子园转变为生产微芯片;而印度也同样竭尽所能跻身高技术服务业。而卢旺达甚至希望自己摇身一变,成为非洲的技术中心。

    早作准备并为之提供便利可以坐享技术跳跃带来的繁荣;而反应迟钝则意味着冒被他人赶超的危险。例如柯达,之前已经在发达国家内遭到数码相机的突袭而先败了一阵,却依然错误地判断老式胶卷和相机能够在中国帮其挽回颓势。但是,中国新兴的中产阶级们纷纷提前跨入了数码相机时代——而且现在,甚至连数码相机也被带有摄像功能的手机赶超了。

     

    注释

    [1]LED:发光二极管,发光二极管灯泡具有效率高、寿命长的特点,可连续使用10万小时,比普通白炽灯泡长100倍。

    [2]绿色技术是指能减少污染、降低消耗、治理污染 或改善生态的技术体系。

    [3]jump to conclusionsto decide that sth is true without thinking about it carefully enough匆匆下结论

    Translated by edenbahamut

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    “冷粥热粥”两相宜

    地热能源

    冷粥热粥两相宜[1]

    地质学家们正在从地下获得更多的能源[2]

    Goldilocks[3],这个童话故事《金发姑娘和三只熊》中满头金发、口味挑剔、偷喝了粥的女主人公要求入口的粥不凉不烫刚刚好。大多数工程师在寻找地下蒸汽作为地热发电厂的动力时,对于地热资源的挑剔程度不亚于这个小女孩。如果蒸汽的温度远低于150摄氏度(后文均为摄氏度),那么在这些蒸汽推动涡轮机运转之前就会先液化成水了。另外,温度高于400度的蒸汽,尽管含有更为充足的热能,但发现难度更大也不便于操控和使用。所幸的是,两个新项目正在努力打破这些限制。

    地热发电厂利用火山地区——或者地温高且干燥的地点——的干热岩体传导热能给含水层畜热,然后将水注入含水层利用热岩体对其加热并使之汽化。产生的蒸汽温度不一,这取决于热源的温度以及通向地表过程中损失的热量。

    并非所有地热活动都能够产生足够的热量令水汽化。例如,位于美国阿拉斯加的契那温泉(Chena Hot Spring)里麦片粥般温和的43度水温正适合沐浴,而不适合用于一般的地热发电。即便是比利时著名小镇斯帕(SPA[4]的疗养矿泉,其水温也仅有74度。然而,契那温泉的主人同一家大型联合工程公司——美国联合技术公司(United Technologies)合作,共同解决了利用温水——这是地热发电厂迄今使用的温度最低的水——进行发电的难题。

    位于契那的发电厂使用温泉水加热一种如今广泛使用的制冷剂——R134a[5]。因为R134a的沸点相对较低,温水的热量足以将它汽化。产生的气体可以像蒸汽那样驱动涡轮机。附近冰冷的河水可用来将这些气体重新液化,从而循环利用。

    以低沸点液体作为动力的方法同用水驱动涡轮机相比并没有什么新颖之处——只是在过去认为这种方法不经济罢了。毕竟,涡轮机转换成电力的能量是由气体的热量提供的,气体温度越低,发电量越小。反过来说,发电量过低往往得不偿失。

    然而,契那发电厂的设计者们利用大量空调部件取代大多数地热发电厂所需地专用部件,从而大幅度地削减开支。据他们预计,此项设计可以在任何一个冷热水温差达到50度以上的地方推广。而且,这不仅适用于广大的地热井[6],还可以用于大量油井。往往伴随着价值更高的原油一道从地下深处被打捞上来的还有温热的地下水。

    与此同时,在冰岛一系列公共事业正展开彼此间的合作,着手解决问题的另一头:利用温度远远高出正常标准的蒸汽进行发电。大多数地热发电厂所使用的地热井深度大致为2公里(合一英里多一点)。但是,这批冰岛的工作人员希望能够将钻头深入到地下4公里或更远处,这样可以更加接近沿局部的断层线[7]向地表活动的岩浆。根据地质学家们预测,在这类有岩浆活动的地区,地下蒸汽的温度可能高达600度。

    利用此类蒸汽可能代价不菲,因为这不仅要消耗额外的建筑材料,而且要求所用的建材更为牢固以经受更高的压力和温度。但是,冰岛地质调查局(Iceland Geosurvey)的奥拉维尔·弗洛文斯(Olafur Flovenz)认为,尽管所需的成本可能要追加一至二倍,但是产生的电能可能会增加十倍。正因为如此,一些能源饥渴型行业正蜂拥而来,吸引它们的正是地热发电厂提供的廉价电能。如果冰岛深钻项目(Iceland Deep Drilling Project获得成功,那么地热发电的成本将进一步降低。倘若每一个拥有火山的国家都向冰岛看齐,那么明天会更好。

     

    注解

    [1]blow hot and coldTo change one's opinion often on a matter; vacillate. 即反复无常,左右摇摆;犹豫不定。文章第一段就开门见山地道破了这个短语所指向地目标——那些负责寻找地热资源的工程师,他们对地热资源的要求是不冷不热,就像通话故事的小女孩Goldilocks般挑剔。然而,新的项目相得益彰,将共同打破这种“冷热”限制,使得时而过冷时而过热的地热资源能够为人们所利用。

    [2]juice【俚】能源〈电、煤气、汽油等〉

    [3]Goldilocks,金发姑娘〔童话故事《金发姑娘和三只熊》中的主人公,她是一个满头金发的小女孩,趁三只熊外出时来到了它们家。她坐了它们的椅子,尝了它们碗里的粥,躺它们的床,并在最适意的一张床上睡了下来。熊一家回来后,发现有人来过,互相问道,谁坐过我的椅子:谁吃过我的粥?谁睡过我的床?,最后发现金发姑娘正在小熊的床上睡着。这时金发姑娘醒来并一溜烟跑掉了〕

    [4]SPA一字源于拉丁文Sanitas Par AquaSanitas意为健康Par意为经由……Aqua的意思所以SPA就是经由水来产生健康。据说,约在15世纪前后,欧洲的比利时有个小镇叫SPA(斯帕),古罗马时,居民发现此处涌出许多自然泉水,盐分低、无矿物质,引用或沐浴对人身体都有益处。居民以这种自然泉水治疗疾病,当时有许多达官贵人也到这里来度假疗养,这就是SPA最初的形式。1718世纪欧洲开始流行SPA,人们相信泉水不仅能够治病,还能美容,而成为目前风靡全世界的SPA美容风。

    [5]R134a四氟乙烷,分子式CH2FCF3,是目前国际公认的替代CFC-12(氟利昂)的主要制冷工质之一,常用于车用空调,商业和工业用制冷系统,以及作为发泡剂用于硬塑料保温材料生产,也可以用来配置其他混合致冷剂

    [6]地热井英语为geothermal well此处作者使用geothermal site我认为意思是一样的只是为了避免重复下文用了oil well故而换个说法而且下一段也提到了地热井。

    [7]断层线fault line),地理学词汇,所谓断层(fault),就是由于地壳变动而断裂并沿断裂面发生相对位移的地层;而断层面与地面相交之线,称断层线。

    Translated by edenbahamut

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    露西之女

    古人类学 

    露西之女[1]

    古童现身

    这是一张三岁女孩的头骨照片,当然你也可以认为她已经有300万岁了,完全取决于你怎么看了。这具头骨于2000年在埃塞俄比亚境内的哈达尔(Hadar)地区同其余大部分身体骨骼一起被发现的。她属于南方古猿阿法种(Australopithecus afarensis),该种被认为是现代人的祖先。马克斯-普朗克协会进化人类学研究所(Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology位于德国的莱比锡)的古人类学家Zeresenay Alemseged博士和他的同事,经历五年的艰苦努力,从砂岩堆(sandstone casing)中将她的骨骼提取出来,并在《自然》杂志上对这一阿法女孩进行了描述。尽管她上半身同猿类相似,而且从内耳半规管[2]的排列方式看,她生活中的许多时间也在攀爬树木,但经腿骨结构推断,阿法种(A. afarensis)已能直立行走。半规管具有调节身体平衡的功能。很明显,人类进化为完全直立行走、并解放出双手来使用工具是在此之后的事了。

    因为幼儿的骨骼非常脆弱,所以发现这样一具完整的远古幼儿的骨骼标本无疑令人震惊。通过比较成人骨骼标本(最著名的就是露西),我们可以了解南猿阿法种(A. afarensis)从幼年发育至成年,尤其是大脑的发育过程。了解不同时期大脑发育过程的变化有助于理解现代人具有的更高水平智力的进化过程,而掌握这一知识依赖于对幼年期的长期研究。

     

    [1]:露西是南方古猿中最著名的人物。1974年,古人类学家在埃塞俄比亚发现了一具成年女性的骨骼,并以披头士乐队的名曲将她昵称为露西。她生活在大约318万年以前,并且已经能够依靠两条腿直立行走或奔跑。

    [2] 半规管是人和脊椎动物内耳迷路的组成部分,为三个互相垂直的半圆形小管。可分骨半规管和膜半规管。

    September 16

    哇,新兴国家破“壳”而出!(本文已被凤凰网财经频道和铅笔经济研究社转载)

    全球经济

    哇,新兴国家破“壳”而出!

    经济学人 2006.09.14

    世界经济格局正在被打破,幸甚!

    如果说经济学家对自己的数据图表过分笃信,那么政客们则是对各种数字过度轻视了;而他们这样做无疑是惹火上身。拿破仑将英国视为“店主之国”,毫不将其放在眼里;但是奉行贸易立国政策的英国,凭借其迅猛崛起之势,击败了拿破仑的法国。冷战期间,西方战略家们可能把太多的时间花在对苏联军事实力过分担忧上了,而忽略了其在商业上脆弱的一面。经济无法左右历史的前进,但是经济能够提供回应和提示。而就在最近,经济数据正发生显著的变化。 

    正如我们在本周的调查中指出,按照购买力平价(该理论将较贫穷的国家中价格更低廉这一事实考虑在内了)理论计算[1],如今新兴的国家已占据了全球经济总量的半数以上。许多经济学家更偏爱于用现行的汇率来衡量GDP的水平(按照该方法,新兴国家占全球经济总量的比例将下调至30%左右)。但即便按照后一种方法计算,去年全球新增的经济总量也被这些后来居上的国家占去一半以上。而且一连串的统计数据均显示,衡量经济实力的天平正在由各发达经济体(主要以北美、西欧、日本和澳大拉西亚[2]为主)向新兴经济体、尤其向亚洲的新兴经济体偏斜。发展中国家一方面咀嚼着世界能源的多数,另一方面把持着外汇储备的大半。他们的出口份额从1970年的20%一跃窜升至如今的43%。况且,尽管非洲的经济发展水平还远远落后,但是这些新兴经济的增长势头却遍地开花:虽然巴西、俄罗斯、印度和中国或许是此类国家中最受关注的几个,但他们的经济产量仅仅占到了新兴国家经济总量的五分之二。

    凡这般重大的社会或经济变革,阻力在所难免。最明显的例子就是针对工作正在被“外包”给印度和中国的喧闹声不绝于耳。一旦全球化浪潮进一步侵犯到更富裕选民的利益,这种叫骂声将呈现愈演愈烈之势。但是,经济全球化会派生出一系列更加广泛的影响。在亚洲,中国的崛起令日本、印度同美国走得更近,并进一步疏远了韩国同它的关系。这个一度贫穷的国家如今正在满世界地寻找开采矿产资源的权利、想方设法购买美国加州的石油公司、不断增加碳的排量并且努力使包括贸易洽谈、防止武器扩散直至联合国秘书长之争在内的一切国际性谈判事务都能够感觉到它的存在。

     

    实现理想的时刻再度来临

    在这一系列经济增长的故事背后也有弱点。中国的人口正步入老龄化阶段,而印度的学校教育腐朽过时。或许新兴世界的国家无法继续以近三倍于富国的发展速度凯歌行进。或许,同美国高盛银行作出的2040年的预测相比,以市场汇率为标准,巴西、俄罗斯、墨西哥、印度和中国跻身世界十大经济大国行列的时间还要往后推一推。然而无人对此结果表示怀疑,争论仅仅针对时间的早晚。而且,事情可能会发展得更快:即便是最乐观的预测也曾经低估了亚洲从1997年金融危机的损害中复苏的能力。

    经济领导权的交接其实并没有第一眼看时显得那么惊天动地。从历史的角度看来,这只不过是旧秩序的恢复。毕竟,在19世纪中叶以前,中国和印度同为世界上最大的经济体。那时技术和自由的思潮正帮助西方大踏步地向前跃进。同时,对待交接也不要谈虎色变。同数亿发展中国家的人民一样,西方世界也同样从新兴国家的经济增长中获益。全球化进程不是一个——游戏[3]:墨西哥人、韩国人以及波兰人的经济发展并没有以美国人、日本人和德国人的牺牲为代价。从美国、日本和欧洲等地区出口的产品有半数是被发展中国家买走的。随着这些国家逐渐富强,其购买力也将增强。。全球正迈向有史以来人均GDP增长速度最快的十年,自2000年以来全球人均GDP3.2%的年增长速度持续上扬——这比起第一次世界大战前经济全球化鼎盛时期的经济增长速度还要快的多。

    驾着彩虹飞跃索姆河[4]

    如果这种比喻会带来恐惧,那就让恐惧来吧。一个世纪以前,爱德华七世时代的全球化支持者们不断预言世界将更加和平、更加繁荣——结果他们看到的却是自己的梦想在佛兰德[5]的战场上空灰飞烟灭。推进经济全球化的势头相当猛烈,但降低贸易壁垒却依赖于政治上的意愿。不能确定某一位美国总统是否会像中国的乾隆皇帝那样把自己的国家送上贫穷的道路整整两个世纪。乾隆皇帝于1793年宣称作为当时的“天朝上国”,中国根本“不藉外夷货物以通有无”。但是空气中弥漫着一些令人不安的气氛,多哈回合贸易谈判的破裂就是明证。

    对待贸易保护主义和惧外情绪应当处处喊打。但是不可否认的是对西方的决策者们来说,这些傲慢自大的新兴经济国家的出现让世界变得更加纷繁复杂。比如,虽然这些新兴国家有助于通货膨胀率和利率的下降,但是它们也促成了资产价格的泡沫增大。它们对美国利用财政支出填补其庞大的经常项目赤字采取姑息放任的态度。即使新兴经济的强大令世界稍稍减轻了对美国的依赖,但是匡正这些不平衡的现象将任重而道远。

    但是,摆在西方国家面前的两大主要挑战是两道长期的政治难题。挑战之一就是接受某些西方国家将为成为经济全球化进程中的牺牲者这样一个事实。全球的劳动力市场增添15亿劳动大军已经扩大了资本的回报以及西方富人们可观的收益,但是在德国、日本和美国,处在中间的工人却很少有机会从中分一杯羹。这些绝不能算作贸易保护主义的理由——除非你想让所有人变穷。但即使在美国,针对使用税收和福利体系重新分配收益的争论可能会随着收益的增加而愈加激烈。

    克服另一项挑战要靠地缘政治。既然全球的经济格局在改变,那么全球的政治格局是否也有必要改变呢?

    或许,这正是将要发生的事情。但是经济实力同政治实力不是一回事。大多数发展中国家在军事上依然是小个儿:中国连一艘属于自己的航空母舰也没有,而且其国防预算比美国每年的追加量都少。同时,也不存在一个类似新兴地段的政治术语:还未有任何利益性的联合能将这些彼此差异很大的国家以美欧联盟那样的方式结合到一起。促成美国和欧洲联盟的是历史和文化因素。例如,在亚洲印度的发展正同中国的崛起相抗衡,而美国正努力拉拢前者成为自己的战略合作伙伴。但确实有必要将某些全球政治结构重新打乱。国际货币基金组织(IMF)将于下周召开的年会上对基金组织的份额结构进行调整。其他一些国际性组织也有所行动。联合国安理会——其常任理事国成员包括英、法,却将日本、印度和巴西排除在外——的安排很早就显得不合时宜,如果不加以改革,用不了多久就会显得荒唐了。与此相类似,对七国首脑(G7)会晤来说,作为世界上主要的经济俱乐部,将官方外汇储备第一的中国排除在外来讨论货币问题实在没有什么意义。

    毫无疑问,作这些调整将是件棘手的任务,但这些举措关乎胜败。一个人人享受经济繁荣、机会均等的世界肯定比一个80%的人饱受经济萧条之苦的世界更美好。让我们庆祝经济全球化带来的富裕和繁荣——并且时刻准备捍卫令全球化得以支撑、巩固的经济自由化。

     

    [1] 购买力平价理论规定,汇率由同一组商品的相对价格决定。通货膨胀率的变动应会被等量但相反方向的汇率变动所抵销。举一个汉堡包的经典案例,如果汉堡包在美国值2.00美元一个,而在英国值 1.00 英磅一个,那么根据购买力平价理论,汇率一定是2美元每1英磅。如果盛行市场汇率是1.7美元每英磅,那么英磅就被称为低估通货,而美元则被称为高估通货。此理论假设这两种货币将最终向2:1的关系变化。

    [2] Australasia:澳大拉西亚,指南太平洋的一群岛屿,包括澳大利亚、新西兰和巴布新几内亚。

    [3] 零和游戏是指一项游戏中,游戏者有输有赢,一方所赢正是另一方所输,游戏的总成绩永远为零。

    [4] Somewhere over the rainbow”是第十二届奥斯卡最佳电影歌曲飞越彩虹(Over the Rainbow)(电影《绿野仙踪》中的歌曲)的第一句歌词。文章作者用Somme巧妙的代替了原歌词中的Some,我们要通过彩虹跨越索姆河(第一次世界大战在此发生了惨烈的索姆河战役,双发死伤无数,人们形象地称之为索姆河绞肉机)这个伤心之地。

    [5] 佛兰德,欧洲历史地名。位于中欧低地西部、北海沿岸,包括今比利时的东佛兰德省和西佛兰德省、法国的加来海峡省和北方省、荷兰的泽兰省。尤以第一次世界大战期间许多战役发生于此而著称。

     Translated  by edenbahamut

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    September 14

    福特公司的新舵手 能否力挽狂澜?

    本文是论坛好友icetea翻译、经大家修改转载在凤凰网上的文章。作为论坛的发展迈出的改革性一步,特此转载,以作纪念!
    福特公司的新舵手 能否力挽狂澜?
    设想你的公司是美国的标志,正在被咄咄逼人的竞争者赶超。公司的高层经理人手不足,董事长、首席执行官、总裁以及首席运营官这四职压身让你顿感力不从心,因此你需要一位精英人士来力挽狂澜。公司的大楼也许刻着你的姓氏,不过你需要的是帮助。而两位最佳候选人:戴姆勒-克莱斯勒(DaimlerChrysler)的迪特尔·泽金(Dieter Zetsche)和雷诺日产(Renault/Nissan)的卡洛斯·戈恩(Carlos Ghosn)已经将你拒绝,你会怎么办?你会寻找那个曾挽救过另一家美国标志性企业的人物。
    这就是比尔·福特(Bill Ford)为何选定艾伦·穆拉利(Alan Mulally)接任福特公司的总裁和首席执行官的原因。艾伦曾成功地率领波音民用客机集团渡过其历史上最困难的时期。在他就职波音公司的37年中,穆拉利错过了两次高升的机会。现在,他终于有机会领导美国最顶尖的公司。他的业绩令人瞩目:他不仅在2001年席卷了航空业的风暴中令波音公司保持盈利,还从空客手中夺回了市场领先的地位。现在,他能否在福特公司创造同样的奇迹呢?
    上世纪90年代初,穆拉利在运作波音公司777项目期间崭露头角。此前几年,空客图卢兹基地陆续推出的几款新机型,总让波音的客机相形见绌,正是穆拉利的777令波音公司重振旗鼓。由于他的能力有目共睹,1998年波音公司任命他掌管民航业务。当时的民航一片混乱。空客的A320(一款单过道型客机)正在蚕食波音的市场,而董事会决定要同空客展开价格战。随着双方纷纷大幅降价,市场的需求快速增长。然而波音公司的产能无力应付需求。其供货商不能也不愿加快供货速度,因为波音过去常常亏待他们。那些未完工的客机都停放在波音公司位于西雅图的巨大停机坪内,等待零部件的到来。停工持续了近一个月,导致波音公司50年来第一次年度亏损。
    穆拉利就是被请来收拾这个烂摊子的。他在办公室隔壁的视频会议间每周召开会议。会议间布置得像战地指挥部投影屏幕上满是各区主营业务的数据。每周四,他都会不辞辛苦地同其管理团队仔细阅读每一行数据。在其任期内,他一直坚持这一习惯,所以他总是清楚的知道公司的经营状况。他既是一位精力充沛的团队合作者,又是一位极具人格魅力的领导者,在同事的眼中,穆拉利还是一位工程师,因为他的决定都是基于铁一般的数据而非模糊的预感。他对自己的健康采用同样数据化的方式:几年前,在他治疗病毒性感染期间,他请来了营养学家,从此养成了营养洁癖。他康复之后,整个人瘦了下来,再也没有胖回去。他现在体形高瘦,显得比他61岁的实际年龄要年轻。
    然而,穆拉利的性格中也有不近人情的一面。由于2001年航空业节节衰退,他毅然将波音公司民航部的员工从12万裁减到5万。当市场行情有所好转,而波音的销售量却落后于空客之时,他又断然将跟随了他20多年的助手托比·布莱特(Toby Bright)撤下,换上了斯科特·卡尔森(Scott Carson)。屈居市场第二五个年头之后,波音终于在去年从空客手中夺回了市场的领先地位。(本周波音公司任命卡尔森为穆拉利的接班人。)对待自己的创作心血,穆拉利同样毫不留情。就在音速巡航者(Sonic Cruiser)客机方案公诸于世18个月之后,他放弃了这款华而不实的客机。各大航空公司告诉穆拉利,他们需要的是经济舒适的飞机,而非高速飞机。因此,穆拉利重新设计航空公司所需要的机型。
    最近,穆拉利沉浸在新款波音787梦想(Dreamliner)飞机的成功之中。787是波音公司销量最好的一款客机,采用了音速巡航者机型的一些设计:它采用了同样的复合材料技术以减轻机身重量,从而减少耗油量。更重要的是,正是由于穆拉利的新尝试,使波音民航部在生产787型客机过程中采用了大不同于以往的商业运作模式。这款客机由包括意大利和日本的遍布欧亚大陆的合作伙伴,组成了风险共担的联盟而合作生产。
    飞机,汽车,有何区别?
    最主要的问题是,穆拉利在航空界不容置疑的专业知识能否被运用到汽车行业中?航空业和汽车业有共通之处。这两个行业都是资金密集型行业,产品开发周期长,供应链复杂,生产流程繁多。其实,穆拉利在20世纪90年代初期就仔细研究过丰田汽车享誉全球的生产模式,但是波音公司花了几年的时间才将丰田的“精益生产(lean manufacturing)”理念融进其实际生产之中。且生产波音737的工厂直至2003年才采用流水线制造模式,比亨瑞·福特(Henry Ford)的发明晚了90年。然而,这两个行业也存在区别。飞机是高价商品,销售给精明实际的企业客户,即使在目前经济增长时期,每年的销量仅为千余架。与此相反,汽车属高档消费品,通过精密的经销商网络销售给个体消费者,年销量达数百万辆。波音飞机不论销往何地都是同样的产品;而福特汽车却必须因地制宜。
    穆拉利在位于迪尔伯恩的福特总部的首要任务是调查福特为何失宠。在比尔.福特掌权的五年之中,福特公司的美国市场份额从25%跌至17%。而今年上半年,福特公司的亏损超过13亿美元。本月末,董事会将讨论旨在加快步伐扭转福特公司的长期亏损的美国业务的方案。然而,福特需要的不仅是一针强心剂。福特公司四分五裂、士气低落的经理们更需要一位坚决果断的领导。而穆拉利的主要性格正是他作为公司领袖所表现出来的意志力,其领袖气质加上刚毅果断,也许正合福特公司之需。
    (译者 icetea,博客地址http://blog.hjenglish.com/isabella_pan/
    转载自“凤凰财经频道”
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    September 10

    其貌不扬的主角

    Survey: Climate change

    调查报告:气候变化

    Anti-hero

    其貌不扬的主角

    Sep 7th 2006

    From The Economist print edition

    Within a decade, China will emit more greenhouse gases than any other country

    用不了十年,中国温室气体的排量将令其他诸国望“尘”莫及

    THE few remaining cyclists in Beijing risk death one way or another. If the city's 4m cars, jammed onto the multiplying ringroads and flyovers, do not get them, the polluted air will. It is so thick that you cannot see the sun, even on a sunny day.

    在北京,所剩无几的自行车族总也免不了性命之虞。就算拥堵在不断增加的环城公路和高架道路上那四百万辆汽车没把他们怎样,污染的空气也会给他们构成威胁。即使天空放晴,在这些乌烟的层层笼罩之下也难见天日。

    At present, rich countries emit more CO2 than developing countries do. But developing countries as a whole will overtake rich countries shortly; and China, the most populous of the emerging economies, will become the world's biggest greenhouse-gas emitter in 2015.

    如今,富国排放的二氧化碳量超过发展中国家,但不久之后,发展中国家的排放总量将赶超富国排量的总和。人口最稠密的新兴经济——中国,到2015年将成为世界上温室气体排放的第一大国。

    Every year China builds 60 gigawatts of power-generation capacity, almost as much as Britain's entire existing capacity. Four-fifths of Chinese power is generated by coal, the dirtiest source of electricity. China currently uses 40% of the world's coal—more than America, Europe and Japan put together.

    中国每年新增的发电装机容量达600亿瓦,这一数字几乎是现在英国的发电装机总量。中国五分之四的电量是靠煤炭,这种污染最重的燃料提供的。现今,中国使用的煤炭量占世界总煤炭量的40%,超过美国、欧洲和日本的总和。

    Pollution has not been a priority for the Chinese government. “All departments and ministries are oriented towards GDP. Some comprehensive economic departments should be in charge of planning, but all they want to do is authorise projects. Local leaders are the same. So the Environmental Protection Agency is pretty weak,” according to Pan Yue, vice-minister of the State Environmental Protection Agency.

    中国政府并未把污染问题列入优先解决的行列。用国家环保总局副局长潘岳的话说:“所有的部门都以GDP为重。一些本应该负责项目规划的综合性经济部门,却想直接负责项目审批。各地的领导也一样。因此,环保局处于‘弱势’”。

    But the government is becoming increasingly concerned about the problems that pollution brings, such as sickness from filthy air and arid soil from acid rain, which has made it keen to boost the use of renewables and increase energy efficiency. It is building huge wind farms on its coastline and even runs some hydrogen-fuelled buses in Beijing. Last year it pushed up fuel-efficiency standards for cars sold in China, and by 2008 it will raise them above federal American levels. The 11th five-year plan, published earlier this year, requires the economy to become 20% more energy-efficient by 2010.

    所幸的是中国政府开始愈加重视污染所带来的一系列问题,如:空气污浊引发的各种疾病,酸雨导致土壤酸化等。这一系列问题令政府迫切地想要加强可再生能源的使用、提高能源消耗的效率。中国正在海岸线上建造一些大型风力发电场,甚至已在北京投放一部分氢能公交车。去年,中国抬高了在国内销售的汽车燃料利用率标准,而且到2008年,该标准将被调整到美国现行的水平以上。按照今年早些时候通过并公布的“十一五”规划,到2010年,中国发展经济所需的能耗要提高20%的效率。

    Between 1980 and 2000 China's GDP quadrupled, whereas energy consumption only doubled. The Chinese government intends to repeat that trick. But decentralisation, deregulation and a huge infrastructure boom have boosted demand for power, and China's economy is now becoming more, not less, energy-intensive. The energy elasticity of GDP (the relationship between changes in energy consumption and changes in GDP) rose from 0.5 in 2000 to 1.5 in 2004. “The government has lost control of industry,” says Jiang Lin of America's Lawrence Berkeley National Laboratory.

    19802000年间,中国的国内生产总值翻了两番,而能源消耗仅仅增长了一倍。中国政府希望再现这种高增长、低消耗的发展势头。但是地方分权、违规操作、如火如荼的基础设施建设,无不加剧了对能源的需求。况且中国发展能源密集型经济的趋势不减反增。中国GDP的能源消费弹性系数(能源消费的变化率同国内生产总值的变化率的比值;注:一般是指增长率的比值)从2000年的0.5提高到2004年的1.5。美国劳伦斯伯克力国家实验室的林江博士说:“中国政府已经失去了对工业的控制”。

    Moreover, the goals of reducing pollution and mitigating the effects of climate change sometimes conflict. The harmful pollutants released into the air by coal-fired electricity generation, such as sulphur, also dampen the greenhouse effect. Take them out and your people's health will improve, but the world will get warmer, as the West found in the second half of the 20th century. China, too, seems likely to choose cleaner air.

    此外,减少污染物排放的目标有时同缓解气候变化效应相矛盾。煤炭发电产生并释放到空气中去的有害污染物,如硫化物等,能够抑制温室效应。按照西方国家在上世纪下半叶的研究发现,倘若去处了这些污染物,中国人民的健康水平固然会提高,但是全球的气候却会变得更热。而中国的选择也很可能是更加清洁的空气。

     Translated by edenbahamut

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    September 08

    气温上升中【封面文章】

    Climate change

    气候变化

    The heat is on

    气温上升中

    Sep 7th 2006

    From The Economist print edition

    The uncertainty surrounding climate change argues for action, not inaction. America should lead the way

    气候变化无常,行动切勿观望。美国理当率先垂范

    FOR most of the Earth's history, the planet has been either very cold, by our standards, or very hot. Fifty million years ago there was no ice on the poles and crocodiles lived in Wyoming. Eighteen thousand years ago there was ice two miles thick in Scotland and, because of the size of the ice sheets, the sea level was 130m lower. Ice-core studies show that in some places dramatic changes happened remarkably swiftly: temperatures rose by as much as 20°C in a decade. Then, 10,000 years ago, the wild fluctuations stopped, and the climate settled down to the balmy, stable state that the world has enjoyed since then. At about that time, perhaps coincidentally, perhaps not, mankind started to progress.

    以人类的标准看,地球上所历经的大多数时间要么寒冷之极,要么酷热难耐。5,000万年前,两极没有冰川,鳄鱼生活在怀俄明州。18,000年前,苏格兰的冰层厚达2英里;并且由于形成巨大冰层的缘故,海平面同现在相比,下降了130。冰芯(Ice-core)记录的研究告诉我们,在某些地区,气候曾经发生过剧烈的突变:十年间温度骤升20摄氏度。后来,到大约10,000年前,强烈的气候波动停止了,并且趋于温和、稳定。自那时起,地球进入了气候平稳的阶段。或许是巧合,或许不是,人类也是从大约那个时候开始繁衍、兴旺起来的。

    Man-made greenhouse gases now threaten this stability. Climate change is complicated and uncertain, but, as our survey this week explains, the underlying calculation is fairly straightforward. The global average temperature is expected to increase by between 1.4°C and 5.8°C this century. The bottom end of the range would make life a little more comfortable for northern areas and a little less pleasant for southern ones. Anything much higher than that could lead to catastrophic rises in sea levels, increases in extreme weather events such as hurricanes, flooding and drought, falling agricultural production and, perhaps, famine and mass population movement.

    但如今,人类制造的温室气体正在威胁这种稳定。尽管气候变化复杂无常,但从我们本周的调查研究来看,得到的计算结果却相当明确。据预测,全球平均温度在本世纪将上升1.45.8摄氏度按照这一升幅的下限,对于生活在北方地区的生物来说,气候将变得更为舒适,但对于南方地区的生物来说,气候将变得更恶劣一些但只要升温的幅度高于这一估计的下限值,海平面将灾难性地,同时增加极端气候事件的发生,如飓风、洪水、干旱、农业减产,还可能导致饥荒和大规模的人口迁移。

    Nobody knows which is likelier, for the climate is a system of almost infinite complexity. Predicting how much hotter a particular level of carbon dioxide will make the world is impossible. It's not just that the precise effect of greenhouse gases on temperature is unclear. It's also that warming has countless indirect effects. It may set off mechanisms that tend to cool things down (clouds which block out sunlight, for instance) or ones that heat the world further (by melting soils in which greenhouse gases are frozen, for instance). The system could right itself or spin out of human control.

    谁也说不清楚哪种变化发生的可能性大,因为气候几乎是一个无限复杂的系统。要预测出特定二氧化碳的水平将令地球升温多少是件不可能的事。这不仅因为温室气体对气温的确切影响还不清楚,而且全球变暖会带来诸多间接性的影响。全球变暖可能会引发某些机制,这些机制既可能减缓变暖(例如,形成云层遮蔽阳光),也可能进一步促进全球的升温(例如,冻结在土壤中的温室气体被融解释放)。气候系统可能会自我组织并调节,也可能会脱离人类的掌控。

    This uncertainty is central to the difficulty of tackling the problem. Since the costs of climate change are unknown, the benefits of trying to do anything to prevent it are, by definition, unclear. What's more, if they accrue at all, they will do so at some point in the future. So is it really worth using public resources now to avert an uncertain, distant risk, especially when the cash could be spent instead on goods and services that would have a measurable near-term benefit?

    处理气候问题的首要困难正是不确定性。因为气候变化所造成的损失不得而知,所以一切防范措施和努力能够带来的利益也自然是个未知之数。此外,即便这些措施确实能够带来利益,那也只能在将来的某个时候发挥作用。那么现在,尤其在如今这个能够用现金换取那些具有近期收益的商品和服务的时候,利用公共资源来避免这一场未必发生的远期风险是否值得?

    If the risk is big enough, yes. Governments do it all the time. They spend a small slice of tax revenue on keeping standing armies not because they think their countries are in imminent danger of invasion but because, if it happened, the consequences would be catastrophic. Individuals do so too. They spend a little of their incomes on household insurance not because they think their homes are likely to be torched next week but because, if it happened, the results would be disastrous. Similarly, a growing body of scientific evidence suggests that the risk of a climatic catastrophe is high enough for the world to spend a small proportion of its income trying to prevent one from happening.

    如果风险很大,那么答案是肯定的。各国政府一直在做这类用现金规避风险的事情。他们抽取税收的一小部分用于维持军队,并非因为担心自己的国家处于随时面临侵略的危险处境之中,而是因为一旦战争爆发,后果将不堪设想。个人也是如此。人们花费收入的一小部分用于家庭保险,并不是因为担心自己的住所在一周以内付之一炬,而是因为一旦火灾发生将损失惨重。同样地,越来越多的科学证据表明:气候性灾害的风险之高足以令全世界为之花费总财富中的一小部分,目的就是防范此类灾难的发生。

    And the slice of global output that would have to be spent to control emissions is probably not huge. The cost differential between fossil-fuel-generated energy and some alternatives is already small, and is likely to come down. Economists trying to guess the ultimate cost of limiting carbon dioxide concentrations to 550 parts per million or below (the current level is 380ppm, 450ppm is reckoned to be ambitious and 550ppm liveable with) struggle with uncertainties too. Some models suggest there would be no cost; others that global output could be as much as 5% lower by the end of the century than if there were no attempt to control emissions. But most estimates are at the low end—below 1%.

    而且,这部分用于控制温室气体排放的全球性开支不会很高。化石能源同某些替代能源在成本上的差距已经不大,而且可能会继续缩小。有些经济学家正试图估算出将二氧化碳的浓度控制在不高于550ppm(百万分之一个单位)水平的最终成本(目前二氧化碳的浓度是380ppm,要将未来的浓度控制在450ppm水平似乎是种奢望,而550ppm是人类生存所能耐受的上限),他们也在同各种不确定性搏斗。一些数学模型的结果显示不需要任何花费就可以达到;另一些模型显示,到本世纪末为止,同不控制气体排放现比,控制温室气体排放会令全球经济减少5个百分点。但是,大多数估测出的全球经济减少幅度都很低——不足1个百分点。

    The technological and economic aspects of the problem are, thus, not quite as challenging as many imagine. The real difficulty is political. Climate change is one of the hardest policy problems the world has ever faced. Because it is global, it is in every country's interests to get every other country to bear the burden of tackling it. Because it is long term, it is in every generation's interests to shirk the responsibility and shift it onto the next one. And that way, nothing will be done.

    这样看来,无论是技术层面还是经济层面,解决这个问题并不如想象中那样困难重重。政治层面才是真正的障碍。气候变化是当今世界面临的最难处理的政治问题之一。正因为这是一个全球性的问题,世界各国为了自身的利益竞相把解决问题的责任推卸给其他国家;正因为这是一个长期的使命,每一代人为了自己的利益将解决问题的责任转交给下一代。长此以往,一事无成。

    What Kyoto did

    京都议定书做了些什么

    The Kyoto protocol, which tried to get the world's big polluters to commit themselves to cutting emissions to 1990 levels or below, was not a complete failure. European Union countries and Japan will probably hit their targets, even if Canada does not. Kyoto has also created a global market in carbon reduction, which allows emissions to be cut relatively efficiently. But it will not have much impact on emissions, and therefore on the speed of climate change, because it does not require developing countries to cut their emissions, and because America did not ratify it.

    京都议定书(注1),这份试图让世界上的污染大国将污染物的排放控制到1990年的水平以下的协议并未完全宣告破产。尽管加拿大还无法完全履行自己允诺的责任,但欧盟各国和日本可能即将达成各自的目标。此外,京都议定书还设立了一个全球性的碳减排市场,通过这个市场可以相对有效地减小碳排放。但是,该议定书将不再对碳排放起重大作用,因此对于气候变化也就无能为力了。这不仅因为议定书中并未规定发展中国家减排的义务,而且因为美国拒绝执行京都议定书。

    The United States is the world's biggest producer of greenhouse gases, though not for long. Every year China is building power-generating capacity almost equivalent to Britain's entire stock, almost all of it burning coal—the dirtiest fuel. It will shortly overtake America, and India is not far behind. Developing countries argue, quite reasonably, that, since the rich world created the problem, it must take the lead in solving it. So, if America continues to refuse to do anything to control its emissions, developing countries won't do anything about theirs. If America takes action, they just might.

    美国是目前世界最大的温室气体排放国,然而这种情况维持不了多久了。中国每年新增的发电装机容量几乎相当于整个英国的容量,而大多数是以煤,这种污染最重的燃料为动力的。中国马上就会超过美国,印度也紧随其后。而发展中国家却振振有辞:既然这个问题是富国们引起的,富国理应挑起大梁解决问题。因此,如果美国继续拒绝采取措施控制排放,那么发展中国家也不会承担自己的责任。但倘若美国采取行动,那么发展中国家也可能共担责任。

    Two measures are needed. One is an economic tool which puts a price on emitting greenhouse gases. That could be a carbon tax or a cap-and-trade system, such as Europe's Emissions-Trading Scheme, which limits how much producers can emit, and lets them buy and sell emissions credits. Ideally, politicians would choose the more efficient carbon tax, which implies a relatively stable price that producers can build into their investment plans. The more volatile cap-and-trade system, however, is easier to sell to producers, who can get free allowances when the scheme is introduced.

    有两项措施必须采纳。其中一项是经济手段,即给排放温室气体标上价格。可以考虑提出一套碳税体系或一套限额交易体系,例如欧洲的排放交易方案(ETS),该方案对生产商的碳排量作出了限制,并允许他们买卖排放信用(emissions credits)。政客们选择更有效的碳税政策将是最理想的选择,这样生产商必须在投资方案中将一笔相对固定的成本考虑在内。引入的限额交易体系越灵活,那些不受排量限制的生产商越容易接受。

    Either of these schemes should decrease the use of fossil fuels and increase the use of alternatives. In doing so, they are bound to raise energy prices. To keep down price rises, and thus ease the political process, governments should employ a second tool: spending to help promising new technologies get to market. Carbon sequestration, which offers the possibility of capturing carbon produced by dirty power stations and storing it underground, is a prime candidate.

    无论选择何种方案,都应当设法减少化石燃料(注2)的使用,并增加其他替代能源的利用。要达到此项目的,政府必须提高能源价格。为了压制价格上升,进而配合政策推行,政府应该采用另一项措施:从财力上的支持新技术顺利进入市场。固碳技术是一种最佳的选择,该技术能够捕获从肮脏不堪的发电站排放出的碳并将其储存在地下。

    Although George Bush now argues that America needs to wean itself off its dependency on oil, his administration still refuses to take serious action. But other Americans are moving. California's state assembly has just passed tough Kyoto-style targets. Many businesses, fearing that they will end up having to deal with a patchwork of state-level measures, now want federal controls. And conservative America, once solidly sceptical, is now split over the issue, as Christians concerned about mankind's stewardship of the Earth, neo-cons keen to reduce America's dependency on the Middle East and farmers who see alternative energy as a new potential source of energy come round to the idea of cutting down on carbon.

    尽管,现在乔治·布什强调美国应该抛弃自身对石油的依赖,但他领导的政府对此却依然不予重视。然而,其他美国人正在采取行动。加州议会刚刚通过了一项京都议定书般苛刻的关于污染物排放标准的提案。由于害怕自己最终面对的是各个州政府制定的五花八门的条款,许多企业现在希望联邦政府直接介入条款的制订。而且在美国,对石油问题曾抱有怀疑的保守派现在也开始闹分歧了:基督教徒们只关心人类在地球上履行的职责;新保守派们却一心想着减少美国对中东的依赖;而看好替代能源的农民们,将其看作一种能量来源的潜在新途径,并改变了原来的看法,开始接受减少碳排放的观点。

    Mr Bush has got two years left in the job. He would like to be remembered as a straight shooter who did the right thing. Tackling climate change would be one way to do that.

    留给布什的时间还有两年。如果他想给人留下一个好印象:一个做好事的正派人物,那么,一种途径就是着手解决气候变化问题。 

    注1:为了人类免受气候变暖的威胁,1997年12月,在日本京都召开的《联合国气候变化框架公约》缔约方第三次会议通过了旨在限制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的《京都议定书》。 《京都议定书》规定,到2010年,所有发达国家二氧化碳等6种温室气体的排放量,要比1990年减少5.2%。具体说,各发达国家从2008年到2012年必须完成的削减目标是:与1990年相比,欧盟削减8%、美国削减7%、日本削减6%、加拿大削减6%、东欧各国削减5%至8%。新西兰、俄罗斯和乌克兰可将排放量稳定在1990年水平上。议定书同时允许爱尔兰、澳大利亚和挪威的排放量比1990年分别增加10%、8%和1%。《京都议定书》需要在占全球温室气体排放量55%以上的至少55个国家批准,才能成为具有法律约束力的国际公约。中国于1998年5月签署并于2002年8月核准了该议定书。美国曾于1998年签署了《京都议定书》。但2001年3月,布什政府以减少温室气体排放将会影响美国经济发展发展中国家也应该承担减排和限排温室气体的义务为借口,宣布拒绝批准《京都议定书》。

    2化石燃料,亦称矿石燃料,是一种碳氢化合物或其衍生物。化石燃料所包含的天然资源有煤炭、石油和天然气。

     

    特别感谢论坛的icetea、dgrkl、xwei、chinapot和nEo老大提出的宝贵意见!

    Translated by edenbahamut

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    冥王星绝地反击

    Planetary science

    行星科学

    Pluto fights back

    冥王星绝地反击

    Sep 7th 2006

    From The Economist print edition

    Not everyone is happy with Pluto's demotion

    并非所有人对于冥王星的降级而庆幸

    NEVER cheer for the coup until the countercoup has failed. Though Pluto has officially lost its lofty title of “planet”, a rebellion against its demotion is brewing.

    切勿因一时的得势而得意忘形。尽管冥王星已正式地失去了“行星”这一地位崇高的头衔,但是企图颠覆这一降级决议的反抗正蓄势待发。

    The International Astronomical Union (IAU), which regulates such matters, decreed on August 24th that the ninth planet was not actually one after all. It is too small and too pathetic. It has not even managed to sweep up the cosmic detritus in its neighbourhood as real, macho planets like Jupiter and Earth have done. But fuelled by the knowledge that only 400 of the IAU's 9,000 members were available to vote at the crucial meeting, which was held in Prague, a web petition against the decision was promptly set up at www.ipetitions.com/petition/planetprotest.

    主管天体事务的国际天文学会(IAU)于824宣布第九大行星实际上不能算作行星的决议。冥王星实在太弱小、太不中用了。它甚至不能像那些真正强大的行星那样,例如木星和地球,将身边的宇宙碎石清除干净(注1)。但是在本次布拉格举行的重要会议上,参与投票的仅有400人,而国际天文学会的成员达9000人。有鉴于此,一份抗议这项决议的网络情愿书被迅速刊登在如下网址:www.ipetitions.com/petition/planetprotest

    Members of the public are also wielding the web. Sites such as www.plutoisaplanet.com and www.pleasesavepluto.org have been launched. Sales of “Pluto is a Planet” T-shirts are high. And a band called Jimmy and the Keyz has written a song called “They demoted Pluto”.

    许多公众也纷纷建立网站,据理力争:例如www.plutoisaplanet.comwww.pleasesavepluto.org。印有“冥王星是行星”字样的T恤抢手热销。一个名为“Jimmy and the Keyz”的乐队写了一首名为“他们毁了冥王星”的歌(注2)。

    Official guardian of celestial terminology the IAU may be. But it is struggling to bat away the tomatoes being thrown at it by a sentimental public and a generation of schoolchildren who do not want to create new mnemonics to remember the names of the planets. Whether listening to public opinion is really the best way to arrive at scientific definitions is questionable. But there is a suspicion that the IAU's leaders may cave in to the pressure and find an excuse to reinstate Pluto at the next general meeting, in 2009.

    天体术语的官方捍卫者可能还得由国际天文学会来担当。但是,目前它正苦苦挣扎、抵挡那些情感上无法承受的公众以及一代不愿重新接受那些行星名称的学生们砸来的西红柿。聆听公众的意见是否是达成科学定义的最佳途径还有待讨论。但却存在这样一种猜测:国际天文学会的领导者们可能会向压力屈服,并在2009年召开的下一次联合会上另找借口替冥王星恢复行星地位。

     

    1:冥王星被降级为“矮行星”,矮行星的定义是:与行星同样具有足够的质量,呈圆球状,但不能清除其轨道附近其他物体的天体。

    2:虽然歌名的原意是“他们将冥王星降级了”,但是出于歌名不宜翻译得太长,而且应该适当地加入一些公众对冥王星的感情,以及对降级的不满,故译作“他们毁了冥王星”。当然译作“他们降了冥王星的级”也可。

    Translated by edenbahamut

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    September 04

    包容“异己”

    Cryptography

    密码技术

    The non-denial of the non-self

    包容“异己”

    Aug 31st 2006

    From The Economist print edition

    How philosophy can help create secure databases

    如何用哲学打造出一个安全的数据库

    IN THE 1940s a philosopher called Carl Hempel showed that by manipulating the logical statement “all ravens are black”, you could derive the equivalent “all non-black objects are non-ravens”. Such topsy-turvy transformations might seem reason enough to keep philosophers locked up safely on university campuses, where they cannot do too much damage. However, a number of computer scientists, led by Fernando Esponda of Yale University, are taking Hempel's notion as the germ of an eminently practical scheme. They are applying such negative representations to the problem of protecting sensitive data. The idea is to create a negative database. Instead of containing the information of interest, such a database would contain everything except that information.

    上世纪40年代,一位名叫卡尔亨培尔(Carl Hempel)的哲学家提出:通过改变“所有的乌鸦都是黑色”这一命题的逻辑表达方式,人们可以得到另一句等价的命题“凡黑色物体以外的都不是乌鸦”。单凭这类逆否式的命题就足够有理由将哲学家们牢牢地困在象牙塔里,因为只有在校园里他们才不会由此制造麻烦。然而,一批计算机科学家在耶鲁大学的费尔南多艾斯彭达(Fernando Esponda)博士带领之下,正打算利用亨培尔的思想为基础从事一项不同寻常的实践。他们正在用这类逆向表达思维处理绝密数据保护的问题。他们的思想是建立一个反数据库。这类数据库并非存储重要的信息,相反,它将存储的是除这些信息以外的一切数据。

    The concept of a negative database took shape a couple of years ago, while Dr Esponda was working at the University of New Mexico with Paul Helman, another computer scientist, and Stephanie Forrest, an expert on modelling the human immune system. The important qualification concerns that word “everything”. In practice, that means everything in a particular set of things.

    反数据库的概念是几年之前方才成型的,当时艾斯彭达博士正在新墨西哥大学同另一为计算机科学家保罗·赫尔曼(Paul Helman)共事。一同共事的还有一位人类免疫系统建模领域的专家斯蒂芬妮·福里斯特(Stephanie Forrest)。最重要的限制条件(反数据库中)就落在了“一切”这个词上。在具体操作过程时,所谓的一切指的是某一个特殊集合所包括的一切信息。

    What interested Dr Esponda was how the immune system represents information. Here, “everything” is the set of possible biological molecules, notably proteins. The immune system is interesting, because it protects its owner from pathogens without needing to know what a pathogen will look like. Instead, it relies on a negative database to tell it what to destroy. It learns early on which biological molecules are “self”, in the sense that they are routine parts of the body it is protecting. Whenever it meets one that is “not self” and thus likely to be part of a pathogen, it destroys it. In Hempel's terms, this can be expressed as “all non-good agents [pathogens] are non-self”.

    令艾斯彭达博士感兴趣的是免疫系统究竟是如何描述信息的。在这里,“一切”指的是一切可能的生物分子,主要是蛋白质分子的集合。免疫系统是一个有趣的系统,因为它无需知道病原体的“长相”便可以保护其主人免遭其害。免疫系统之所以能够识别破坏性的物质,是因为其仰仗的不是一般的数据库,而是一个反数据库。免疫系统事先掌握了“己方”的生物学分子结构,因为这些分子是系统所保护对象的基本结构。免疫系统一旦发现一个“异己”分子,那么这个分子很可能是病原体的一部分,免疫系统便随之对其发起攻击。从亨培尔的思想来看,这个过程可以用“一切不怀好意的物质(病原体)都是异己分子”。

    The analogy with a computer database is not perfect. The set of possible biomolecules is not infinite, but it is certainly huge, and probably indeterminable. The immune system does not care about this, because it has to recognise only what is not in its own database. Make one adjustment, though, and you have something that might work for computers. That adjustment is to define “everything” as a finite set, all of whose members can be known—for instance, all phrases containing a fixed maximum number of characters.

    将这类免疫系统同计算机数据库作类比并非恰如其分。尽管一切可能的生物分子集合不是一个无穷大的集合,但是该集合的大小肯定是一个天文数字,还可能大到不可限量。免疫系统并不用理会这一点,因为它要做的仅仅是识别出自身数据库内不包含的对象。尽管作某种调整,你就可能获得能够为计算机所用的集合。那种调整就是把“一切”定义成一个有限的集合,集合内所有的元素都可以被获悉——例如,定义所有的词组有一个固定字符数的上限。

    A database of names, addresses and Social Security numbers (a common form of identification in America) might require only 200 characters to contain all possible combinations. That would limit the total number of character combinations. A positive database containing all the data in question would be a small subset of those combinations. The negative counterpart of this database would be much larger and contain all possible names and addresses that were not in the positive database plus a lot of gibberish. But it would not be infinite. By looking at the negative database, it would be possible to deduce what was in the positive database it complemented.

    一个储存有姓名、地址和社会安全号码(美国身份识别的常见形式)可能仅需要200个字符就可以包含所有可能的组合,这样便可以限定全部字符组合的数量。如此以来,正数据库所包含的全部内容将是所有字符组合中的小子集。但是与之对应的反数据库就要大得多了。这个反数据库包括了正数据库以外的所有可能组合以及许多无效的数据。但是,这个反数据库的大小并非无穷大。因此通过反数据库,人们便可以推算出它的补集——正数据库的内容。

    That would not guarantee security against a search for the presence or absence of a particular name and address. Indeed, the whole point is that such searches should be possible. But it would prevent fishing expeditions by making it impossible, for example, to look for the Social Security numbers of all the people living on one street.

    如果是那样,这类反数据库就不能保证数据不经由查询某一特定的姓名和地址而泄漏出去。全部的关键都在于这类搜索应当是可执行的。但是若禁止这类搜索方式,那么这类数据库就可以防范他人打探隐密讯息(注1),如窃取居住在某条街上所有居民的社会安全号码。

    Dr Esponda sees great potential for using negative databases when there is a need to look at the intersection of many sets of data owned by different parties. Two or more banks, for example, might wish to work out which transactions they have in common without revealing the whole contents of their databases. Using negative databases to do this would, according to Dr Esponda, provide a robust back-up to traditional cryptography, which relies on codes that can be broken.

    艾斯彭达博士认为反数据库的潜力巨大,特别当不同团体的数据集要交互使用的时候。例如,有两家或多家银行想要了解他们之间业务的重叠部分,但是又不愿意透露各自数据库中的全部内容。根据艾斯彭达博士的观点,使用反数据库可以达成此项功能。使用此类数据库相当于在传统上依赖于能够被破解的密码技术上又添加了一把保险锁。

    An interesting extension of the idea might be to use negative surveys to collect sensitive information privately. Dr Esponda gives the example of a negative survey in which respondents are asked to tick the box of one sexually transmitted disease they do not have. He reckons that this would be sufficient to estimate the population frequency of each disease, without having to ask people whether they actually suffer from such diseases—which is intrusive and also invites lying. As he puts it: “In Hindu philosophy, to find out who you are, you ask what are you not. Then you are left with what you are.”

    或许利用反向调查的方式秘密收集敏感性的信息也是一种拓展这用思想的有趣途径。艾斯彭达博士提供了一个利用反向调查的例子,在这个例子中,被调查者们要勾出他们并未患上的一些性传播疾病。他设想通过这项测试足以预测出每种疾病的发生频率,而无需询问人们是否真的患有这类疾病——这样做不仅唐突冒犯,而且往往得不到真实的情况。正如艾斯彭达说的那样:“在印度人的哲学中,若要了解你是谁,你就要弄清楚你不是谁。问到最后,剩下的那个就是你了”。

     

    1fishing expedition:【美】打探隐密消息

    感谢论坛的icetea提出的建议和给予的帮助

    Translated by edenbahamut

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    August 29

    望远镜显神通,暗物质现踪影

    Cosmology

    宇宙起源

    Through a glass, darkly

    望远镜显神通,暗物质现踪影

    Aug 24th 2006

    From The Economist print edition

    The first proof that dark matter really does exist

    首次发现暗物质确实存在的证据

    THAT the universe is filled with matter people cannot see—matter that simply passes through pretty much everything undetected—is hard to accept. But it would appear to be true. The alternative—that somehow gravity works differently at extremely large distances—has just been ruled out by astronomers who are watching one of the most violent collisions in the history of creation.

    对对宇宙中到处都有人们看不见的物质这种观点——这种物质可以轻松地穿过差不多所有物体而不被人察觉——很难让人接受。但这种观点很快将被看作是正确的。就在最近,同这种观点针锋相对的另一种观点——认为当两物体之间相距很远的时候,引力的作用方式会改变——刚刚被天文学家们否定。他们是通过观察星系团形成之初一次最激烈的星系碰撞过程后作出这一结论的。 

    Most galaxies are found in gravitationally bound groups, called clusters. Sometimes these clusters collide and merge with one another. The bullet cluster—otherwise known as 1E0657-556—is one such example. Some 100m years ago, it was created when a smaller cluster smashed into a larger one at about 5,000 kilometres per second. The crash was the highest-energy cosmic event known to have occurred since the Big Bang. The winds generated by the collision created a bullet-shaped cloud of hot gas that gives the cluster its name.

    大多数星系发现于各个靠引力维系的集团内,也成为星系团。有时这些星系团彼此撞击并发生合并。子弹装星系团——又被称作星系团“1E0657-56——就是由两个大星系团碰撞形成的。该星系团是在大约1亿年前,一个较小的星系团以每秒5000公里的速度撞击一个较大的星系团后形成的。这次撞击产生的能量是自“宇宙大爆炸”以来最大的一次。撞击产生的风形成了子弹状的热气团,该星系团故此得名。 

    In clusters, most of the “normal” matter—the atoms that make up the stars, the planets and any being living on them—is in the form of hot gas and stars. The mass of the gas between the galaxies is far greater than the mass of the stars within them. Scientists have known since the 1930s that there was a problem: that the mass of the observed matter was far too small for gravity to keep the stars within the galaxies and the galaxies within clusters. Either there was some huge but unseen mass that was doing the job, or gravitational theory was wrong and gravity worked differently on cosmic scales.

    在各星系团内部,大多数“正常”物质——原子,构成了恒星、行星及其所承载的一切事物——是以炽热的气体和恒星的形式存在的。不同星系之间气体的质量远远大于各星系内恒星的质量。自上世纪30年代起,科学家们就发现了这样一个问题:能够观察到的物质所具有的质量,根本不足以产生足够的引力把恒星束缚在星系内部,也无法将星系束缚在星系团中。对此有两种解释:要么这种巨大的引力由一种看不见的物质产生的;要么引力理论错了,即在宇宙尺度下,引力的作用方式会发生变化。 

    To test which was correct, astronomers led by Douglas Clowe of the University of Arizona turned their telescopes on the cloud in the bullet cluster. In the collision that formed it, the stars mostly missed each other and went speeding ahead, relatively unimpeded. The clouds of gas, however, were held back because they presented a much broader face to each other. The gas was slowed by a drag force similar to air resistance.

    由美国亚里桑那大学的道格拉斯·克洛韦领导的一批天文学家将望远镜的观测目标对准了子弹状星云团中的气团,以检验上述两个理论的正误。在形成该星云团的碰撞过程中,大多数恒星彼此分离并且快速向前运动,几乎未受任何阻力。然而,那些气团的运动却受到抑制,因为它们彼此间的接触面在增大。这些气团在一种类似空气阻力的外力拖拽作用下放慢了速率。 

    If dark matter exists, it should have travelled with the stars, because the particles that constitute dark matter—whatever they may be—do not interact with each other or anything else, except through gravity. If, however, dark matter does not exist and it is gravitational theory that needs modifying, then the mass of the bullet cluster should be distributed as it is in the rest of the universe—that is, the mass should be mostly in the gas clouds rather than in the stars.

    如果暗物质确实存在,那它应该伴随恒星们一起运动,因为构成暗物质的微粒——无论是何种微粒——除了引力之外,不会同包括自身在内的其他一切物质发生作用。但是,如果暗物质不存在并且需要对引力理论进行修正,那么子弹状星系团的质量就应该呈现出同宇宙内其他区域一致的分布格局——即绝大多数质量应该包含在气团内而不是恒星里。 

    Dr Clowe and his colleagues used a technique called gravitational lensing to detect the mass distribution of the bullet cluster. Gravitational lensing occurs because gravity, as Einstein showed, bends light. That means a massive object such as a galaxy can act like a lens, bending light from things behind it to a focal point in front of it, and forming a natural telescope.

    克洛韦博士及其同事们使用一种称为引力透镜(注1)的技术来探测子弹状星系团的质量分布情况。引力透镜效应(注2)的产生是因为引力会改变光路,正如爱因斯坦提出的那样。它的意思是一个质量巨大的物体如一个星系,可以像棱镜一样,使物体后方的光线发生弯曲并折射到物体前方的某个焦点上,并形成一个天然的望远镜。 

    The images they obtained, which will be published in a forthcoming issue of Astrophysical Journal Letters, showed that the mass of the bullet cluster was mostly with and ahead of the stars, whereas the gas accounted for little of it. Merely changing the way in which gravity acts on normal matter cannot explain this distribution. Thus, dark matter must exist, and it was wrenched apart from normal matter by the force of the collision of the clusters. The task for the next 70 years is for physicists, astronomers and cosmologists to discover exactly what it is.

    克洛韦博士他们观测到的照片——即将刊登在下一期《天体物理学通讯》上——表明子弹状星系团的大部分质量都集中在恒星的周围或前方,而气团仅仅占总质量的一小部分。只靠修正一下重力对正常物体作用的方式不可能解释这种情况。这样一来,暗物质就必须存在,并且受星系团撞击产生的作用力影响而从正常的物质中分离出来。对物理学家、天文学家和宇宙起源学家们来说,未来70年的任务就是揭开暗物质的庐山真面目。

     

    1:引力透镜技术是贝尔实验室的科学家们创造的一种方法,用来给暗物质结构绘图。

    2引力透镜效应是爱因斯坦广义相对论所预言的一种现象,由于时空在大质量天体附近会发生畸变,使光线在大质量天体附近发生弯曲(光线沿弯曲空间的短程线传播)。如果在观测者到光源的视线上有一个大质量的前景天体则在光源的两测会形成两个像,就好像有一面透镜放在观测者和天体之间一样,这种现象称之为引力透镜效应。对引力透镜效应的观测证明阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论确实是引力的正确描述。

    Translated by edenbahamut

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    August 25

    违禁物品,一览无遗

    Airport screening technology

    机场安检技术

    Full exposure

    违禁物品,一览无遗

    Aug 17th 2006

    From The Economist print edition

    New methods to prevent terrorism on aeroplanes are being developed

    防范恐怖分子登机的新技术渐露端倪

    DESPITE increased airport security since September 11th 2001, the technology to scan both passengers and baggage for weapons and bombs remains largely unchanged. Travellers walk through metal detectors and carry-on bags pass through x-ray machines that superimpose colour-coded highlights, but do little else. Checked-in luggage is screened by “computed tomography”, which peers inside a suitcase rather like a CAT scan of a brain. These systems can alert an operator to something suspicious, but they cannot tell what it is.

    尽管自“911”之后机场的安全状况有所改观,但是用以扫描藏匿在乘客身上和行李箱中的武器和炸药的技术几乎未作改进。乘客徒步走过金属探测门,而携带的行李则需通过X射线检测仪的检测。检测仪除了能对不同的色彩编码后加亮显示以外,几乎没有别的功能。检测托运行李的技术是“计算机断层成像”(注一),用该技术检测行李内部就好比对大脑作一次CAT注二)扫描。这些安全系统可以发出警报来提示安检人员行李内存在可疑物品,但是它们却无法告知这些可疑物品具体是什么。

    More sophisticated screening technologies are emerging, albeit slowly. There are three main approaches: enhanced x-rays to spot hidden objects, sensor technology to sniff dangerous chemicals, and radio frequencies that can identify liquids and solids.

    虽然行动迟缓,但更尖端的检测技术正在浮出水面。这种改进的技术包括下列三个步骤:利用增强的X射线显示出藏匿的物品、利用传感技术搜寻危险化学品,并利用无线射频技术识别液态和固态物质。

    A number of manufacturers are using “reflective” or “backscatter” x-rays that can be calibrated to see objects through clothing. They can spot things that a metal detector may not, such as a ceramic knife or plastic explosives. But some people think they can reveal too much. In America, civil-liberties groups have stalled the introduction of such equipment, arguing that it is too intrusive. To protect travellers' modesty, filters have been created to blur genital areas.

    许多检测仪制造商正在使用“反射”或“后向散射”X射线技术(注三),利用这种技术可以看清楚掩盖在衣物后面的物件。这种X射线可以检测出金属探测器检测不到的物品,例如陶瓷刀或塑胶炸药等。但是,有些人认为这些射线的功能有些过了。在美国,各公民自由团体阻挠这种装置的使用,他们认为这是一种过度侵犯的行为。为了避免旅客的不满,金属探测门通过模糊处理筛除了敏感部位。

    Machines that can detect minute traces of explosive are also being tested. Passengers walk through a machine that blows a burst of air, intended to dislodge molecules of substances on a person's body and clothes. The air is sucked into a filter, which instantaneously analyses it to see whether it includes any suspect substances. The process can work for baggage as well. It is a vast improvement on today's method, whereby carry-on items are occasionally swabbed and screened for traces of explosives. Because this is a manual operation, only a small share of bags are examined this way.

    为了探测出炸药的蛛丝马迹,这些机器本身也正在接受测试。旅客们穿越一台机器时,会有一阵气体吹过,其目的是获取人体和衣物里面物体的一部分分子。这些气体被会吸入一个过滤器,并同时分析其组成以探查是否存在任何可疑物质。行李也同样经历这个检测过程。凭借对旅客随身物品的检测和偶尔取样分析来搜索炸药,如今的检测将得到极大的改进。因为这种操作是手动的,所以仅一小部分行李可以通过这种方式检测。

    The most radical of the new approaches uses “quadrupole resonance technology”. This involves bombarding an object with radio waves. By reading the returning signals, the machines can identify the molecular structure of the materials it contains. Since every compound—solid, liquid or gas—creates a unique frequency, it can be read like a fingerprint. The system can be used to look for drugs as well as explosives.

    最引人注目的新方法是使用“四极矩共振技术”(注四)。这种方法涉及用无线电波引爆物体的过程。通过读取引爆后返回的信号,机器可以识别信号里所包含物质的分子结构。因为任何化合物——无论固体、液体还是气体——都会产生唯一的频率,这就好比是读取指纹一样。该检测系统可以探测毒品药物也可以探测炸药。

    For these technologies to make the jump from development labs and small trials to full deployment at airports they must be available at a price that airports are prepared to pay. They must also be easy to use, take up little space and provide quick results, says Chris Yates, a security expert with Jane's Airport Review. Norman Shanks, an airport security expert, says adding the new technologies costs around $100,000 per machine; he expects the systems to be rolled out commercially over the next 12 months. They might close off one route to destroying an airliner, but a cruel certainty is that terrorists will try to find others.

    因为要让这些技术跃出实验室的大门,从零星试点变为统一配备,其价格必须平易近人,维持在机场能够支付的水平。克里斯·耶茨,《简氏机场设备年鉴》(注五)杂志的一位安全顾问,认为这些机器必须操作便捷、体积狭小、反应及时。另一位机场安全顾问诺曼尚克斯说每台机器配备新技术所需费用大约为10万美元;他希望在未来12个月,这一安全系统可以全面推向商业化。这些新技术可能封锁了一道企图破坏飞机的门槛,但严酷的现实告诉我们,恐怖分子不会就此罢手,他们还会另辟蹊径。

     

    注一: CT即计算机断层成像技术(Computed Tomography),它是与一般辐射成像完全不同的成像方法。一般辐射成像是将三维物体投影到二维平面成像,各层面影像重叠,造成相互干扰,不仅图像模糊,且损失了深度信息,不能满足分析评价要求。而CT是把被测物体所检测断层孤立出来成像,避免了其余部分的干扰和影响,图像质量高,能清晰、准确展示所测部位内部的结构关系、物质组成及缺陷状况,检测效果是其它传统的无损检测方法所不及的。

    注二:CATComputerized axial tomography),即计算机轴断层成像技术

    注三:后向散射X射线技术(backscatter X-ray technology)是指拍摄时,射源和侦测器位于同一侧。这种技术可以用来扫描通过的车辆、火车车厢和货柜,照出里面的人、塑料爆裂物、毒品等一切有机物质。

    注四:四极矩共振技术,又称为核四极矩共振技术,是一种最新的核磁共振技术,当四极相互作用——四极相互作用是原子核内部电荷及原子核外部电荷(即电子和其它核子)之间的一种可能发生的相互作用——足够强时就不需要任何磁场,并且硼原子会按照四极相互作用所确定的特殊频率共振。

    注五:简氏年鉴不仅具有专门化、系列化、群体化的特色,而且面向世界,资料十分翔实,附有大量照片、图片及完备的索引。如《简氏世界航空飞行器年鉴》,介绍世界各国各种型号的飞机、滑翔机、飞艇、火箭、导弹等的发展情况。与之配合的有《简氏机场设备年鉴》和《简氏航空电子学年鉴》。简氏集团的网站:www.janes.com

    Translated by edenbahamut

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    August 24

    化波浪为电力

    Technology Quarterly

    技术季刊

    Making waves

    化波浪为电力

    Jun 8th 2006

    From The Economist print edition

    Energy: Converting the motion of the sea into electricity requires a trade-off between efficiency and resilience—or does it?

    能源:海洋的动能转变为电能时效率和弹性不可兼得——非如此不可吗?

    THE prospects for wave power have risen and fallen, appropriately enough, for years. But now the technology finally seems to be making headway. Not only is the world's first commercial wave farm due to be switched on and connected to the electricity grid in Portugal this summer—but an even newer type of wave-power generator could drastically reduce the cost of extracting energy from the sea.

    多少年来,海浪能的利用前景始终沉浮不定。但如今技术似乎正在这方面不断取得进展。这不仅因为今年夏天在葡萄牙世界上第一座海浪发电厂将要开始投入运作并接入电网,而且一种更新型号的海浪能发动机可以极大地降低从海洋获取能源的成本。

    Wave power first attracted interest in the 1970s, when Stephen Salter of the University of Edinburgh devised a device that converted the motion of waves into electricity. The potential is vast: a report published earlier this year by the Carbon Trust, an organisation set up by the British government to help meet its targets for reducing greenhouse-gas emissions, concluded that 20% of Britain's electricity could be provided by wave and tidal power. This is four times more than previous estimates, and means that marine energy alone could enable Britain to reach its emissions-reduction targets. In America, meanwhile, the Department of Energy's National Renewable Energy Laboratory has estimated that the use of wave power on the east coast could provide 10-25 times more electricity than the total wind potential of the Great Plains.

    对海浪能的兴趣始于上世纪七十年代,当时英国爱丁堡大学的斯蒂芬·沙特教授(注一)设计了一个能够将海浪的动能转变为电能的装置。海浪能的潜力巨大:今年年初碳信托基金会(Carbon Trust)提交的一份报告上说海浪能和潮汐能可以提供英国20%的电能。碳信托基金会是英国政府设立的一个机构,其任务是帮助政府解决减少温室气体排放的问题。这份报告中给出的数字比之前估计的数字高出四倍多,这表面仅仅依靠海洋提供的能量就可以帮助英国达到温室气体排放减少的目标。与此同时,据隶属于美国国家能源部的国家可再生能源实验室(NREL)估测,利用海浪能给东海岸地区提供的电能比整个大平原地区全部风力发电的潜能高出1025倍以上。

    Given this potential, why is it that so far, not a single commercial wave-power generator is in operation? “The biggest problem with wave-power generators is that they are relatively expensive,” says Keith Melton of the New and Renewable Energy Centre in Blyth, England. Most produce electricity at a cost of between 10-20 pence (18-36 cents) per kilowatt hour (kWh), whereas electricity produced from natural gas costs around 4p/kWh. One reason for the expense of wave power is the need to make the equipment impervious to storm damage and corrosion. Of the countless wave-power concepts invented over the years, most have been heavily over-engineered to reduce the chances of breakdown at sea. This reduces their efficiency, increasing the cost per kWh and preventing wave power from making progress.

    既然潜力如此巨大,那么为何迄今为止无任何一台商用海浪能发电机投入使用。“最大的问题在于海浪发电机的价格现对比较昂贵,”位于英格兰布莱思的新能源和可再生能源中心的基思梅尔顿这样说道。利用海浪发电的成本大多介于1020便士(折合1836美分)每千瓦时(KWh),而天然气发电的成本大约是4便士每千瓦时(4p/KWh)。海浪发电的成本如此昂贵的一个原因是,全部设备必须采取防风暴、防腐蚀的设计。几十年来,有关利用波浪能的设想比比皆是、数不胜数,而大多数设计方案都添加了过多的改进,其目的就是为了减少机器在海里发生故障的可能。这些改进降低了机器工作的效率、增加了发电的成本,还使得海浪发电技术停滞不前。

    But now things seem to be changing. Near Póvoa de Varzim, off the northern coast of Portugal, three 150-metre-long articulated snake-like pontoons, called Pelamis Wave Energy Converters, are in the final stages of being hooked up to the country's national grid, says Andrew Scott of Ocean Power Delivery, the firm behind them. Each one has three power-converter modules distributed along its length, which transform the flexing motion at the snake's joints into electricity as the snakes are buffeted by the waves. The three snakes are the first stage of a planned 24-megawatt wave-power farm, which will be capable of providing 15,000 households with power. The Pelamis's design avoids the trade-off between resilience and efficiency by switching to a higher-efficiency mode in calm seas.

    但是,事情现在似乎发生了转机。据英国海洋动力传递公司的安德鲁斯科特称,在靠近葡萄牙北海岸的Póvoa de Varzim附近,有三根长150蛇形浮筒,被称为“海蛇号”的海浪能转换器正翘首以待,准备接入国家电网。英国海洋动力传递公司是“海蛇号”的制造商。每根浮筒都有三个动力转换模块并按长度分布,这些模块将浮筒衔接处不断牵动摇摆产生的动能转变为电能,这就像蛇受到海浪拍打而扭动一样。这三条“蛇”是建立一座拥有24兆瓦特发电量的海浪能发电厂的第一步,届时该发电厂能够为15000户家庭供电。“海蛇号”的设计通过采用在平静海面更高效的模式,从而避开了弹性和效率不可兼顾的矛盾。

    But the new device, called the Snapper, increases efficiency still further. Electrical generators tend to work most efficiently when a small force is applied at high speed—which is just the opposite of what wave power provides, says Ed Spooner, a consultant engineer based near Durham, in England, who invented the Snapper. His invention works much like a typical linear generator, in which a magnet is moved up and down inside coils of wire, inducing electrical currents in the process. But there is a crucial difference: alongside the coils are a second set of magnets of alternating polarity. These prevent the central magnet from moving up and down smoothly. Instead, magnetic forces repeatedly halt its motion, so that it moves up and down in a jerky fashion. The resulting series of short, rapid movements is more suitable for generating electricity than a slow, smooth movement. Early tests suggest that it could be as much as ten times more efficient than existing wave generators. Having spent years floundering in the water, could wave power finally be ready to make a splash?

    不过一台被称作“Snapper”新装置能够进一步提高其运作效率。埃得斯波纳认为,当对一台高速运转的发电机施加一个很小的作用力时,往往会把发电机的效率最大地发挥出来——而海浪提供的外力则恰恰相反。他是“Snapper”的发明人,现居住在英格兰的达勒姆附近,是一名顾问工程师。他发明的装置运转起来就像一台典型的直线发动机。在装置内,磁铁在线圈内上下移动从而产生电流。但是有一个重大的区别:沿线圈旁放置了另一块同线圈内那块磁极相反的磁铁。这样可以避免线圈中央的磁铁上下移动的幅度过小。否则,磁力会不断阻止磁铁的运动,这样磁铁的运动便会时断时续。其结果会导致磁铁以一系列短促、快速的方式运动,这种运动比起缓慢、小幅的运动更有利于发电。早期的研究表明,这种装置的效率有可能达到现存海浪能发电机工作效率的十倍以上。人们已经在海水中苦苦寻觅了这么多年,海浪是否能够在最后溅起一丝灵光呢?

     

    注一:Stephen Salter,为英国爱丁堡大学工程科学院教授,国际上知名的海洋能专家和发明家,英国皇家科学院的“Fellow”。早在1974年,他就在著名的国际刊物Nature上发表了后来被称为Salter点头鸭波能装置的著名论文。目前Salter教授在不断继续海洋能方面的深入研究工作。

    Translated by edenbahamut

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