人类能否学会像动物一样冬眠?

B站影视 内地电影 2025-11-17 23:43 1

摘要:本期杂志展现了诸多关于人类梦想的精彩内容。关于ITER(国际热核聚变实验堆)的故事是这些梦想中规模最大的一个。这个位于法国南部的大型公益科研工程团结了全球几乎所有国家的力量,经过了数十年的努力探索与建设,终于在实现热核聚变、建造“人造太阳”的道路上取得了新的进

地球是一个奇迹

文化|全球

卷首语·最终的梦想

撰文:本刊编辑部

擅长梦想正是人类的非凡之处。我们更乐于分享人们用创造与创新将脑海中的梦想转化为现实的故事。

本期杂志展现了诸多关于人类梦想的精彩内容。关于ITER(国际热核聚变实验堆)的故事是这些梦想中规模最大的一个。这个位于法国南部的大型公益科研工程团结了全球几乎所有国家的力量,经过了数十年的努力探索与建设,终于在实现热核聚变、建造“人造太阳”的道路上取得了新的进展。在工业规模日渐庞大,环境污染与能源危机接踵而至的当下,人工可控核聚变梦想的逐步实现,也许能让我们得以看清未来清洁能源的发展方向。

另一个精彩报道来自实验室和野外调查。由亚当·皮奥里带来的这个专题将讲述科学家如何构思实验,试图解开动物冬眠秘密的故事。

美国科罗拉多州立大学正在研究十三条纹地松鼠,想了解它是如何迅速变胖然后在冬眠时绝食的。加州大学洛杉矶分校的研究人员试图弄明白黄腹旱獭是如何通过冬眠停止基因衰老的。阿拉斯加大学费尔班克斯分校的生物学家在观察最极端的冬眠者北极地松鼠,它可以将体温降低40°C存活8个月。华盛顿州大学则专注于各种身体素质最接近人的熊类,希望从它们身上学习经验,并探索未来如何诱导人类进入冬眠状态。这些成果可能会彻底改变我们对健康和医学的理解,并帮助应对未来长时间太空旅行带来的诸多挑战。

日本摄影师石黑卓也改造了自己的照相机,专心捕捉家乡昆虫的种种动向。摄影师李继保关注家乡东平湖的变化,试图从其前身“水浒梁山泊”开始追溯历史的遗痕。考古学家阿龙·德特尔-沃尔夫不顾同行的无视,执意追索和研究遗传自远古的太平洋纹身背后的意义……这些故事,无时不在提醒我们,创造力能够以多种形式展现,而我们每个人都拥有肆意梦想并认真付诸行动的力量。

《华夏地理》2025年11月刊精彩内容提前看

探秘人造太阳,寻获无限清洁能源

撰文:迈克尔·芬克尔

当今世上,各方竞逐正酣,皆为驾驭核聚变那近乎无穷尽之能量。在法国南部的一座小镇,一项规模空前的科学超级工程正以寸功累进之势,逐步接近其终极目标:于地球之上构筑一颗“人造恒星”,永解全球能源之需。

在太阳内部,核聚变发生于氢原子在极端高温和压力下分裂并重新融合成更重的元素之时。而在ITER,科学家计划将类似的反应“装入”托卡马克装置内,它是一座巨大的真空密闭室,将被安置在图中的这个托卡马克坑中。|保罗·韦尔佐内

宇宙苍穹中,那些真正的恒星,其性至简,一目了然。我们的太阳,大约形成于46亿年前,源自一团成分近乎单一的云气——氢,宇宙中最基本、最丰富的元素。引力将这团星云揉捏成一个巨大的旋转球体,并持续挤压,导致其密度和温度急剧飙升,直至其核心温度达到约1500万摄氏度。

此等温度与压力之下,氢原子在碰撞中崩解,化作由原子碎片构成的混沌“浓汤”,是谓“等离子体”,这是继固体、液体和气体之后的第四种物质形态。尽管在地球上除了闪电和霓虹等外,极为罕见,但等离子体占据了太阳系总质量的99%以上,其中大部分以高度活跃的状态储存于太阳内部。

在太阳的这锅“浓汤”中,每时每刻都有数万亿次反应发生,四个氢原子通过一系列步骤结合生成氦。由于氦需要在更高的温度下才能实现聚变,因此可在太阳内部的狂暴环境中悠然漂浮,犹如一艘坚固的救生艇,即使身处1500万摄氏度的高温,也能泰然自若——而太阳中的氢储量足以再持续制造氦长达50亿年。

在每一次核聚变反应中,还会生发另一进程。一个氦原子比四个氢原子的总和略轻,那些被释放出来的残余物质充满能量,在等离子体中横冲直撞,逐渐向太阳表面移动,然后涌入太空。其中朝向得当者,便会为地球带来些许热量和光明。

今年4月,在经历了多年的延误和挫折后,ITER终于迎来里程碑时刻。工作人员将托卡马克装置必需的九个巨型真空室模块中的第一个部件成功吊装就位。这些模块相互嵌合,每个重约1350吨,都需要一套特制工具方能正确精准对位。|保罗·韦尔佐内

太阳之威力竟至于斯:其每秒产生的总能量,足以供给整个地球恣意挥霍数十万年而不竭。而恒星成就巨能的过程,竟看似如此简单,诱人遐思。

倘若我们能在地球上创造一个小型太阳,并利用其释放的能量呢?那么理论上,我们将拥有一个近乎无限的廉价清洁能源——不排放二氧化碳,并且有望遏制全球变暖和环境恶化。世界将真正得以拯救。

虽然听起来好似天方夜谭,但在法国南部某处广袤的建筑工地上,这样的宏图壮举早已悄然展开。

在那里,对硬科学的突破和对人类深度协作的需求皆空前未有,且难以预测,而一个更加美好未来的愿景正在有目共睹地照进现实。

梁山泊

撰文:李继保

从大野泽到梁山泊,从京杭大运河上的漕运“水柜”到南北水调输水干线上的调蓄水库,东平湖的历史悠久,且演变复杂。而水泊梁山故事的代代流传,则让“梁山泊”不仅是一个地理名称,更成了充满遐想的英雄之地。

东平湖是黄河流经鲁西南自然形成的大片水洼,存在于五代到元初的梁山泊之区域内。中华人民共和国成立后,东平湖开辟为黄河滞洪区。|李继保

有人说,故乡是难以割舍的根。然而,对于我,故乡却是一个多维的时空概念,交织着复杂的情感与意象。我出生于黑龙江牡丹江市,可那儿是父辈的客乡,之前祖辈扎根在山东梁山县的高庄村,属于东平湖二级湖区。

东平湖是黄河下游最大的湖泊,黄河、汶河、大运河交汇于此,既是黄河滞洪区,也是黄河补给区。1958年8月,为保黄河安全,国家修建了东平湖水库,包括高庄村在内的二十多万名库区百姓因此举家外迁,远走他乡。我们家落户在牡丹江。1963年经国务院批准,东平湖修筑二级湖堤分级运用,外迁移民陆续返回湖区。

梁山素有“家家植树,户户养羊”的传统,每逢冬春农闲时节,或是集日、庙会,斗羊比赛便会热闹开锣,成为民众喜爱的娱乐活动。|李继保

1980年,我告别生活了十年的牡丹江,随父辈返乡,又成了东平湖畔人。牡丹江收藏了我童年的印迹,东平湖铭刻着我鲜活的现实。在人类迁徙史上,东平湖移民或许微不足道,但是对于血肉鲜明的个体,却是一记深刻的生命烙印。

这些年来,我常在两点往复之间追寻故乡的意义。渐渐发现,地理概念只是个借口,乡情所寄便是故乡所在。于是,我站在东平湖思望着牡丹江,同时将牡丹江折叠的岁月铺展于东平湖。沿着东平湖,我日复一日寻找曾经失落的根,并将探寻的过程衍化为一枚枚温情的影像。

东平湖西岸附近早起打鱼的渔民正将捕获的鱼从渔网中摘下来。东平湖水产资源丰富,孕育着鲢鱼、鳙鱼等四十多种经济鱼类,以及菱角、芡实等十几种水生植物,是我国长江以北地区难得一见的水产“聚宝盆”。|李继保

从大野泽到梁山泊,从京杭大运河上的漕运“水柜”到南水北调输水干线上的调蓄水库,东平湖的历史悠久且演变复杂。上古时期,济、濮二水汇集而成大野泽,《元和郡县志》记载其“在巨野县东五里,南北三百里,东西百余里”,波及今梁山、东平、巨野、汶上、郓城等多地,浩瀚汤汤。岁月变迁,由于黄河多次泛滥涌入,大野泽日益淤积,泽面北移,到五代后期,形成了环绕梁山的巨浸梁山泊。

北宋时期,黄河洪水反复灌入,湖面最盛时北到今天的东平湖,南抵巨野,东西百余里、南北三百里,史书称“绵亘数百里,济郓数州赖其蒲鱼之利”。北宋韩琦经过此地时留下了这样的诗句:“巨泽渺无际,斋船度日撑。渔人骇铙吹,水鸟背旗旌。蒲密遮如港,山势遥似蓬。”

多动症:一种现代成年人也会患上的疾病

撰文:达丽尔·奥斯汀,雷娜·戈德曼等

当今有数百万成年人被诊断患有注意力缺陷与多动障碍(ADHD)。科学如何解读成人ADHD的病征?它可能存在哪些风险因素?女性这一群体又如何为了解该病真正的机制提供了新视角?

这种疾病的症状似乎会随着年龄的增长而发生变化,研究人员正在重新研究个中原因,以及对于那些已经在疲于应对一团糟的生活的人来说,这又意味着什么。|安娜·戈德亚西

成人注意力缺陷与多动障碍跟传统认知有何不同

医生们错了。数十年来,许多精神病学家认为,患有ADHD的儿童长大后就会不治而愈。然而新的证据揭示了一个不一样的真相。目前美国约有700万名儿童被诊断患有ADHD,但美国疾病控制中心最近的一项调查显示,有1550万美国成年人也患有此病。事实上,约有一半的确诊患者为成年人。

ADHD患者一般难以集中注意力,也无法持续工作。他们可能会感到坐立不安、话痨、冲动之下打断他人说话,或者在排队等候时需要费劲心力地控制住自己。成人ADHD表现出来的样子往往不一样,这是因为成年人通常会更好地掩盖症状。

如何确定你是否有患病的风险

科学家们正在勾勒成人ADHD患者的共同特征,并为这些患者寻找新的应对策略。

迹象虽有,但不明显。达斯廷·钱德勒从不做作业。在学校里,他被贴上了“懒惰”的标签。直到几年后,他母亲(现就职于一家儿科诊所)看到他吃力地翻修自己的第一个房子的时候,才恍然大悟。“儿子,我很难过,”她对他说,“可你得去做个ADHD检查。”

虽然医生和研究人员尚不能确定这种疾病的确切病因,但是主流理论认为,主要是遗传和大脑工作时发生的生物学反应似乎与它相关。研究表明,与未患ADHD的人相比,约有80%的ADHD患者身上有相似的基因成分。

传统上,人们总是把ADHD与不守规矩的男孩联系在一起。但如今,心理学家正在研究该病对女性的影响,从而帮助我们提升对这种疾病的认识。|安娜·戈德亚西

为何新发现的ADHD患者中也有女性

拉赫·伊多乌23岁时,以为自己得了痴呆症。她发现自己忘记了生日、错过了工作会议,管理自己的信用卡欠款也十分吃力。上网搜索后发现,她患有早发性痴呆症,但很快就被她的医生否认了。又花了4年时间与两位精神科医生进行评估之后,伊多乌最终被确诊患有ADHD。

突然间,她生活中的每件事都说得通了:她小时候总是坐不住、靠着咖啡提神通宵赶作业,以及回复朋友们的信息要花上好几个星期。“这是个重大发现。”现年31岁的伊多乌说。根据美国疾病控制和预防中心的数据,她是数百万被诊断患有ADHD的成年女性之一,近年来,这个数字还在持续上升。研究人员将原因归结于多种因素,如公众认识的提高、远程医疗的发展,以及过去对女性ADHD的诊断不足。

如何拍摄一场大火灾

撰文:布赖恩·雷斯尼克

科学家们称,近年来肆虐美国西部的大火的燃烧状态很不一样。对于一名风光摄影师来说,记录火灾后的景象也需要一种新方法。

2021年的“卡尔多”(Caldor)山火烧毁了埃尔多拉多国家公园约70,000公顷的森林,抢救性砍伐公司随后赶来清理被烧焦的树木。他们卡车留下的车辙发出温暖的光,与被近期一场大雨冷却的树桩形成鲜明的对比。|马特·布莱克

如今的大火已有所不同。多年来,美国西部大火成灾,但在加州大学洛杉矶分校的丹尼尔·斯温等研究极端气候事件的科学家们看来,现在的野火可谓史无前例,它们以摧枯拉朽的速度移动和增强。用斯温的话来说,这些新的大火正在做着“看似不可能的事”。

以2020年发生在加利福尼亚州北部的“百万山火”(gigafire)为例,它是该州现代火灾追踪史上首个过火面积超过40万公顷(约100万英亩)的大火,蔓延的范围比美国最小的州罗得岛面积还大。它的着火规模并非史上最大,但燃烧速度堪称野火榜首。“200年前就不乏过火面积上百万英亩的大火,有些就发生在加利福尼亚州,”斯温说,“但它们不会像这次这样几天内就烧完40万公顷土地,要烧上几个月。”

肉眼看去,红杉国家公园内的这根树枝与它下面的黑色花岗岩融为一体,但在热成像照片上,这根树枝就变得十分醒目。“这一刻它是如此清晰……就在万物皆毁的边缘。”布莱克说。|马特·布莱克

最近,斯温正在通过卫星热成像监测2024年发生在洛杉矶北部的“桥火”(Bridge Fire)。他的电脑屏幕上是一张地图,图上的黑点表示温度高达数百摄氏度的区域——这种高温意味着“要么你看到的是火山喷发,要么就是野火”。

就在第二天,这场大火就像墨汁滴在棉花上一样,蔓延了18,000公顷。这个燃烧速度并不稀奇,草原大火的蔓延速度就是如此。但这可是北美洲部分最陡峭山脉中的森林大火。斯温说,这场大火“得把鲍尔迪山上上下下烧个精光,再把下一座山上上下下烧个精光,然后是另一座山”。

寻找新的休眠模式

撰文:亚当·皮奥里

使人类进入冬眠是一个能彻底改变医学、促成太空旅行的科幻概念。它甚至比你所能想象的更接近成为现实。

艾琳·贝尓巴克正在参与一项由美国宇航局(NASA)支持的人体试验,该试验旨在模拟人类冬眠的效果——这或许能帮助克服长期太空飞行带来的一些生理问题。匹兹堡大学的科学家计划监测她的呼出气体和体温,以测算她的新陈代谢率用于研究。|丽贝卡·黑尔

匹兹堡大学应用生理学实验室的卡拉威团队开始给这名男子服用镇静剂以抑制他身体的自然震颤反应。18小时后,他的体内体温从37°C下降到35°C,心率和血压也同时下降,新陈代谢率(以及伴随的对食物、氧气和二氧化碳清除的需求)下降了20%。不过,受试者依然可以从床上起来,拖着脚步去卫生间排空膀胱,并在饥饿时按铃要吃的喝的——这样在减少对导尿管或静脉输液管依赖的同时,还能确保受试者有气力回馈信息和作出本能反应。

受试者是5名身体健康的实验志愿者之一。他们年龄从21岁到54岁不等,在半暗环境中悄悄地打着瞌睡,模仿着宇航员们在为期9个月火星之旅中的冬眠模式。卡拉威是心脏护理和控制性低温领域的专家,美国宇航局 ( NASA ) 委托他寻找一种简易方法,在不使用呼吸机或者镇定药物的前提下,让人体能够进入模仿冬眠某些关键特征的休眠状态。对受试者使用谨慎剂量的右美托咪定药物达到了这一效果。按卡拉威现在的说法,尽管昏昏欲睡、神志恍惚,但如有必要,受试者依然能在危急情况下做出反应, “ 就跟冬眠的熊一样。 ”

为了破解冬眠的奥秘,像海科·詹森这样的生物学家正在仔细研究世界上最具代表性的冬眠动物:熊。普尔曼市的华盛顿州立大学熊类中心饲养的11头灰熊是来自黄石国家公园的“捣蛋熊”及其后代。如今它们正在为有益的科学研究而冬眠。|科里·阿诺德

让人类进入冬眠模式是科幻电影中太空旅行的常见主题。无论是《2001太空漫游》中HAL9000拔掉插头杀害几名冬眠乘员的情节,还是《太空旅客》中克拉斯·普拉特因为太过孤独而提前唤醒了冬眠中的詹妮弗·劳伦斯,都是科幻电影中的经典场景。但NASA有一个宏伟目标,希望最快在21世纪30年代就将宇航员送上火星。

而让人类真正进入冬眠模式可能是实现这一目标的关键,这也是美国宇航局(NASA)和欧洲航天局(ESA)都在支持卡拉威等人研究的原因。理论上,像熊一样的冬眠状态能帮助宇航员用打盹度过乏味的长时间太空旅行,并减少机组人员之间的冲突。他们体内减慢的新陈代谢可能有助于为飞船减重:整个任务过程中消耗更少的食物和氧气,不需要携带更多货物,从而减少了用于推进的燃料消耗。

航天局资助的研究甚至正在探索减缓人体的新陈代谢是否能减轻有害辐射对身体的损害——太空的辐射量是地球上的200倍,一旦成功实现将是对太空长途旅行可行性的巨大推动。事实上,欧空局首席探索科学家安杰莉克·范·翁贝尓根表示,在实现载人火星任务的梦想时,太空辐射“会是一个很大的挑战”。

一只北极地松鼠在阿拉斯加布鲁克斯山脉山麓的洞穴中醒来,结束了长达8个月的冬眠。每年秋季,科罗拉多州立大学的科学家们都会在附近的图利克野外考察站给松鼠佩戴项圈,通过追踪体温和光照数据来判断松鼠是否在洞穴内。到了春天,醒来的松鼠会被戴上耳标并称重,之后它们便开始夏季的觅食活动。|科里·阿诺德

不过,科学家们研究冬眠并不只是为了能将宇航员送入更深更远的太空。神秘的分子水平变化使得动物能够进入冬眠并恢复清醒,如果我们能够解开这种变化的秘密,那么冬眠的“生理超能力”或将拯救地球上的无数生命。

冬眠是一种奇迹般可逆的休眠状态,其特征包括极度嗜睡、体温和代谢率降低以及其他许多显著的变化。“这是一个公认的道理,”卡拉威解释道,“在低体温情况下,比如动物冬眠时,它们能更好地、更长时间地忍受缺氧和血流不畅。”

但是,需要回答的“为什么”还很多:为什么熊睡觉时肌肉不会萎缩?为什么它们的血液不会凝结?又是什么触发了这个机制呢?在寻找答案的过程中,科学家现在正一步步接近他们迄今为止最雄心勃勃的发现:冬眠动物大脑中有一个中枢按钮,可以同时激活冬眠的各种有益现象。

美国《国家地理》中文版

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来源:国家地理中文网一点号

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