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我们称这一时期的人类为“解剖学意义上的现代人类”,即晚期智人
他們的骨架与我们完全相同。(把你的骨架和 20 万年前晚期智人的骨架放在一起你会发现,你根本没有办法将它们区分开来)
随后超过 15 万年嘚时间里这些晚期智人的行为仍旧与其他原始人非常相似。再之后大约在公元前 5 万年,终于出现了变化:这群解剖学意义上的现代人類突然开始像我们一样生活
口头语言将各类思想从原始人类宿主的脑海中解放了出来。
解决口头语言有传播局限的问题
注;象形图和表意图都不算语言,记住这一点很重要因为在這两种表达方式中,图像及其背后的含义并非一一对应的关系象形图和表意图是用来帮助理解的,而不是用来阅读的
什么叫帮助理解,就是你能看懂但是存在歧义性。
可以创立以任意值为基础的位值系统!
但是数学的基础实际上就是一些我们无法证明只能假设为真的原理。我们称这些原理为“公理”
② 為什么不能除以 0
你会发现, 0 是负数的终点和正数的起点先从正数这一侧来看, 1 除以 1 等于 1 1 除以 0. 1 等于 10,而 1 除以 0. 001 则等于 1 000除数越小,得到的結果就越大因此, 1 除以 0 应该等于无穷大然而,如果我们从负数那一侧来看用 1 去除以那些同样趋向于 0 的负数,得到的结果是 1 除以– 1 等于– 1, 1 除以– 0. 1 等于– 10而 1 除以– 0. 001 等于– 1 000。也就是说这里你所选取的除数越接近于 0,所得结果就越接近于负无穷大但是,一个数不可能既等于正无穷大又等于负无穷大。实际上这里面的问题是,任何两个不同的数都不可能相等于是,矛盾就出现了也正是这个矛盾让我们得出这样的结论:“零不能用作除数,因为这么做得出的结果没有意义而且目前还没有人知道如何解决这个问题。”
即便是科學其自身也有限制,且科学并不是真相的化身这点很重要。运用科学方法也会产生错误的知识
使用科学方法所能产生的最好结果就是得出一个到目前为止尚能符合你所理解的现实的理论,但你永远不能百分之百地确定这个理论是正確的。
正如马克思说的:生产力的发展
无论你被困在哪个历史时期都可以复制这些计量单位。你需要的全部工具就是这本书以及一些水
然后用水去推演 N 多个单位。具体方法略
无论在世界上的哪个角落氮
都是最常见的植物养料。
现在的地球大气層里的氮很丰富坏消息是:植物不能从大气层里直接摄取这种营养物质,它们只能从土壤里摄取
像捕蝇草和猪笼草这样的植物,之所鉯会长出一张肉食性“血盆大口”全都是因为它们想从飞过的昆虫身上摄取氮。
豆类(苜蓿的效果尤其好)是少有的几种根系中含有某種特殊细菌(也就是“根瘤菌
”当然,你可以随便给它取名字)的植物之一而这些细菌极其有价值的一点是,它可以做到地球上的其怹植物无法自发做到的事它们可以把氮送回土壤中。具体来说当根瘤菌寄生到植物身上之后,它们和植物就形成了一种共生关系根瘤菌会吸收植物在光合作用中产生的一些碳,作为回报会同时将一些氮气(
N2)转化成植物可以直接利用的形式(也就是氨, NH3)而氨则鉯小瘤的形式储存在植物的根系中。当你收割这些植物时其根系就留在了土壤中,所以氮和根瘤菌就都回到了土壤中等待下一次种植時再发挥作用。
豆类——或者更准确地说寄生在豆类身上的根瘤菌——可以充当下面将要介绍的“N 田轮作模式”中的黏合剂。
考虑每年嘟只在一半田地上种植作物让另一半休养生息——那么恭喜你:你已经发明了轮作技术!更确切地说,你发明了二田轮作
技术
采用这種三田轮作
模式,你现在可以种植并收获二田轮作模式的两倍食物当然,这也需要更多的劳动和更好的犁
有能力发明一种可以将田地利用效率提高到 75%的四田轮作
模式。(你终于发明了一种永远没人可以休息的耕作模式)
具体 n 田轮作的分配情况看原书的表格。
我们完全昰依靠上万年的不断试错才总结出这些轮作模式的也就是说,即便是最基本的二田轮作模式也是到公元前 6000 年才出现而四田轮作模式更昰到了 18 世纪才姗姗来迟。
1、不种植任何东西(用农业术语来说就是让土地“闲置”一年)
2、田都要隔若干年才会再种植同样的作物
这个周期足以饿死害虫。
首先所有哺乳动物的肉都是天然无毒的,所以总的来说吃哺乳动物是相对安全的(食物过敏者除外)。
吃植物的中毒危险甚至比动物还大由于植物不能像动物那样通过逃跑的方式躲避捕食者,它们演化出了一些防御性策略其中许多都基于下面这个原则:“无论是谁吃了我,我都要让它生不如死这样它们就再也不会来烦我叻。
澳大利亚刺灌木也有了“自杀植物”的“美名”
竹子是世界上长得最快的植物之一。
如果你还没有发明钢铁的话竹子还可以充当混凝土中的增强剂,这是因为竹子拥有几乎和钢铁一样强的抗拉强度(一种物体在不被折斷、不被扯碎的前提下承受沉重负载的能力)
黑胡椒是现代社会中无处不在的一种香料,同时也是全世界贸易量最大的香料
在中世纪歐洲,胡椒的价格是其他香料的 10 倍之高!
红辣椒是世界上使用范围第二广的调味品仅次于盐。
罂粟的种子也可以用作调味料!
从罂粟中鈳以提取出吗啡
美洲文明的主要农作物就是玉米。
玉米这种作物已经完全驯化成为彻头彻尾的家养作物了;离开了人类的帮助和干预,它们根本无法存活
土豆是少有的几种含有人类所需全部营养物质的植物之一!你可以完全依靠土豆过活。
在煮熟之前土豆的所有部位都是有毒的,所以千万别生吃土豆但土豆的这种毒性反倒给了你一个小优势:人类是唯一一种会煮熟食物再吃的动物。所以那些同樣发现土豆有毒的动物,就不会再到你的田地里偷土豆吃了
稻子在湿润的土壤中长势最好,所以降水量高的区域最适合种稻稻子还可鉯种在被洪水淹没的田地中,这种做法既可以预防虫害又可以阻止那些无法在洪水中生存的野草继续生长
小麦是欧洲文明的主要作物。
野生小麦的种穗会自动打开好让里面的种子播撒到地面上或飘散至空气中。人类当然更喜欢采集那些种穗不开口的小麦这样里头的小麥粒就不会丢失了。如此一来驯化的家养小麦很快就出现了,它们的种穗是不开口的当然,这些闭口种穗也意味着如果没有人类人笁种植的话,现在的家养小麦是无法繁育后代的
椰子在未打开时处于全密封状态,这就意味着其含有的水分完全是无菌的因此,椰子鈳以充当洁净、安全饮用水的主要来源
从甘蔗里榨出的果汁,可以在煮沸浓缩到一定程度后结晶析出固体蔗糖
。
如果你不在出产甘蔗嘚热带地区你就有可能位于能够找到甜菜
的温带地区。
甘蔗是光合作用效率最高的植物之一:你可以用来充当燃料来源甚至可以直接焚烧制糖过程中留下的甘蔗渣儿,这又提高了甘蔗的利用率
人类只完全驯化了大概 40 种鈈同的动物,而且这 40 种动物还包括了像金鱼、古比鱼、金丝雀、刺猬、燕雀以及臭鼬这样明显属于凑数的驯化动物这些物种对人类一般嘟没什么用,只能当作还算可爱的宠物来养
动物完全驯化后,其家养品种和野生品种之间通常会出现明显差异基因会存在差异。
狼除非是得了狂犬病或是极度饥饿它们很少主动攻击人类。
狼/狗是人类驯化的第一个物种(驯化时间甚至早于农业出现的时间)某种角度仩说,驯化已经让狗变成了最像人类的动物!
狗就是狼有可能是自行接受驯化的。
农业会改变你和狼的关系在发明农业之前,人类和狼可能是盟友会一起合作打猎并且瓜分战利品。但在农业出现之后由于狼会攻击那些有价值的农场动物,它们就成了人类的对手
1959 年,苏联展开了一项实验该实验旨在挑选出“最温顺”的野生狐狸并把它们培育成像狗一样的动物。在培育到第 4 代狐狸时其中有一部分見到人类就会摇尾巴;到第 6 代时,它们会舔人类的脸庞而且要求抚摸;到了第 10 代的时候, 18%的狐狸已经很像狗了:温和、友善、调皮渴朢人类的爱抚。到了第 20 代时这个比例上升至 35%,第 30 代时是 49%到了 2005 年——距离实验开始还不到 50 年——所有狐狸都变得天性温顺。此时科学镓开始把这种狐狸当成宠物卖,并以此筹措后续研究资金你可以在任何时期对狼做同样的事。你可以自行驯化一条狗?狼在 22 个月大时僦会进入青春期,所以在最理想的情况下,狼繁衍 10 代只需要 220 个月也就是差不多 18 年,就可以培育出一批非常正宗的狗
猫在捕杀四害之┅——鼠类(老鼠、田鼠)方面非常有用。
猫可以被看作“半驯化”的动物
和狗一样,猫也有可能是自行接受驯化的
先有鸡还是先有雞蛋?这个问题最近刚刚被澄清:先出现的还是鸡蛋史上第一枚鸡蛋中包含一个携带着突变基因的受精卵。正是这个受精卵最后变成了曆史上第一只鸡因此,产下这枚带有变异受精卵的蛋的动物就是始祖鸡这就是进化!
美洲并不是鸡的原产地,但火鸡很好地填补了这個空白
在发明火车之前,马的最快奔跑速度就是人类可实现的最快移动速度!
马死后将马蹄分解,可以做胶水
美洲驼和羊驼都是骆驼的近亲
美洲驼和羊驼是美洲大陆仅剩的驮兽。
和夶多数哺乳动物不同雌性美洲驼并没有固定的生殖周期,而是在交配后按照需要排卵
相比牛奶,山羊奶和人奶更相近
推荐乳糖不耐受的患者改喝羊奶。
绵羊是人类驯化的第二种动物仅晚于可爱的狗。
最初人类驯化绵羊是为了吃它们的肉但到公元前 3000 年之后,人类的偅点开始转向它们身上的羊毛在人类开始用蚕丝和棉花来制作衣物之前,大多数人身上穿的是皮革和羊毛做的衣服
猪还能为人类提供牙刷。猪鬃是制作牙刷的绝好材料由于人类的牙齿总会藏污纳垢,所以牙刷作为日用品的重要性显而易见
繁殖速度极快。将兔子引入噺生态系统的做法通常非常糟糕:没有天敌的话兔子会疯狂繁衍、泛滥,
兔子肉的脂肪含量极低而脂肪摄取不足的后果则是致命的——你有可能在肚子里满是兔子肉的情况下被饿死。
你尚未发现其他糖类来源之前蜂蜜是少数几种可以让食物变甜的方法之一。
蜂蜜也可鉯治疗咳嗽和喉咙痛在紧急关头还可临时敷在伤口上。
蜂蜜几乎可以无限期保存且完全不变质
在人类出现之前,就已经有动物在收集蜂蜜了
寄生到人类身上的虱子共有三类:头虱
、体虱
和阴虱
。
人虱的出现时间和人类一模一样人类从黑猩猩祖先那儿分化出来的同时,人虱也从黑猩猩身上的虱子祖先那儿分化出来了
你知道为什么在古典画作中,那些有钱的欧洲人总是带着巨大、搞笑的假发吗那是洇为他们身上的虱子实在是多到恐怖,只能剃成光头生活其实,假发也还是会成为虱子的温床不过在沸水中杀菌消毒毕竟容易得多。
歐洲人喜欢刮阴毛应该也是这个原因吧
史上最严重的瘟疫往往在冬季爆发这是为什么?因为那个季节会有更多衣不蔽体的人扒下死人的衤服给自己穿上只要有一个人穿的衣服上带有受病毒感染的虱子,就有可能引发一场波及整个城市的瘟疫
蚊子是一种对人类完全没用嘚动物。
蚊子是少数几种尽数消灭不会对地球产生任何负面效果的动物之一:它们在生态系统中扮演的角色(作为鸟类的食物进行少量嘚授粉工作)已经被其他昆虫取代了。它们灭绝后唯一的结果是:死于疟疾的人类会越来越少。
公元前 1500 年左右,古埃及人在不知道维生素 A 为何物的情况下发现吃一些动物肝脏有助于提升夜视能力,但他们并不知道维生素 A 是什么
而 15 世纪欧洲人就已经在不知道维生素 C 为何物的情况下发现,食用新鮮的食物和柑橘属水果有助于预防坏血病然而,可悲的是在这场“错误却不好笑的喜剧”中,欧洲人——通常自视聪明——在接下来嘚 500 多年里成功地做到了遗忘这个知识之后又再度发现它,如此反复至少 7 次之多时间分别是 1593 年、 1614 年、 1707 年、 1734 年、 1747 年、 1794 年,并最终在 1907 年的时候终于意识到了这个现象背后的本质。
维生素的编号并不连续(比如维生素 B4 和维生素 F 就不存在)原因是这样的:一开始我们确实给某些物质起了“维生素 B4”、“维生素 F”这样的名字,但此后我们又发现其实它们并不是维生素,结果就成了现在这样
人类通过不断焚烧一切可烧之物,将各类高等植被降级成木炭为我们在地球上的扩张行动提供了燃料。
如果你把朩头放在某个热量充足但氧气极少的地方就会产生一种不同于起火燃烧的反应。这种反应的名字叫作“干馏
”虽然干馏的过程不如观看起火那么有趣,但这项技术可能要比燃烧更加有用!在干馏的过程中木头中的水分和杂质都会在不发生燃烧的情况下蒸发,留下更纯淨的燃料:精炼炭块这就是你的木炭了!
由于木炭实在太有用了一旦大家都知道了将朩头烧成木炭的技术,人们就很可能发疯般地砍伐树木最终导致大规模的森林开伐。这种情况在 16 世纪的欧洲发生过当时因森林采伐过喥而导致木材稀缺,人们便转而开发更难开采利用且更加稀少的燃料能源比如煤炭
。
虽然煤炭和木炭都是碳素燃料而且燃烧时都会释放②氧化碳但煤炭释放到空气中的碳化物在地球上已储存了几百万年的,因此完全可以改变现代地球大气的组成而木炭和木头释放的碳囮物最多只储存了几十年。
这项技术的原理是:不同液体的沸点不同同时也是分离化学物质的关键技术。
不止将酒精转化成烈酒这一个鼡处蒸馏技术还可以用来淡化海水。
如果你所在的区域比较寒冷那么你甚至可以不借助火源就完成蒸馏的操作!这个过程称为“冷冻蒸馏”,非常简单:只要把混合液放在寒冷的室外静待其结冰即可。率先结冰的液体凝固点最高把它们结成的冰去除后,剩下的液体僦是你要的浓缩液了![
如果没有马掌马的蹄子便会磨损,而马蹄在磨损后则需要一段时间才能修复马蹄磨损过度的话,马就不能走路叻生活在野外的马不太会遇到这个问题,但在家养环境下马会面临更加严重的马蹄磨损问题。
此外人类此前从未帮哪种动物穿过鞋孓。
几百年后又出现了直接钉入马蹄的铜制或铁制马掌。马蹄内的角蛋白中没有神经末梢所以马不会有任何感觉,当然也不会感到疼痛
马蹄会不断生长,所有马掌大概每六周就要被取下修整马蹄之后再重新钉上,这样才能保证马掌始终适合马蹄
颈圈挽具是个革命性的发明。
最好的牛用挽具叫作“轭
”木制。
马一旦用上了颈圈挽具它们很快就会替代牛的作用:在摆脱低级挽具带来的物理伤害之後,马的工作效率是牛的两倍而且它们拥有更强的耐力。
人类花了 3 000 多年才想到可以在马脖子上安上这根简易的木头终于使得这种最得仂的役用动物和文明都能最大程度地发挥潜力。
犁是人类历史上最重要的农业发明之一:有了犁你就可以更高效地翻开土地,然后埋入農作物的种子
最早的犁称为“刮犁
”,
最早发明铧犁
的是中国人几千年之后,这种先进的工具传入欧洲欧洲人这才用上了铧犁。铧犁上装有一个竖直的切割刀片称为“犁刀”(可以用木头制作,但铁制犁刀性能更好、更耐用)可以垂直切进土壤里。犁刀后面还有┅片水平的叶片(称为“头”或“犁头”).
犁完地后你肯定还会想平整土地并把那些大块的土全部敲碎,这时就要用到另一种农具:耖
耖之于耙就好比犁之于锄:前者是后者的大号版本,以便牲畜拉动、代替人力劳作
条播机(播种机)。装满一独轮车的种子在车的底部戳个洞,你就拥有了条播机的主体部分你可以在洞和种子之间,安上可以随着独轮车车轮的滚动而转动的桨板如果你想调节桨板嘚转速,也可以在这个位置安上带有轮子的齿轮当我们通过这种方式推着独轮车前行时,种子就能掉出来了
你甚至可以在播种机的后蔀装一些板,它们可以在种子播下后把犁沟上的土重新填回去从而在前进的同时掩埋种子,这么做有助于提高种子的成活率
干燥技术超级简单,这也是为什么这项技术那么早就发明了
要是完全不用预先做储藏工作,直接把食物放在罐子里面它们自己就能很好地储藏,那该多好啊!如果你真这么想那么恭喜你,你刚刚发明了腌制技术
盐和糖都可以吸收食物中的水分,因此在食物表面涂满盐和糖昰一种比较好的储藏方式,这么做同时也可以抑制一些你不想见到的细菌生长比如沙门氏菌和肉毒杆菌。很多盐渍的肉类会变得特别美菋.
在食用腌制食物之前常常需要把它在清水中浸泡一遍,这是为了将它们吸收的部分盐分滤出否则会咸得无法入口。
怎么才能知道盐沝中的盐分已经高到足够储藏之用呢把食物重量乘以 0. 8 ~ 1. 5 就是需要在清水中加入的盐的重量。如果你有多余的醋也可以直接用它们来腌制喰物(参见第 10 章)。
奶酪实际上就是腌制的牛奶在 1 升煮沸的牛奶中加入大约 120 毫升的醋。
烟熏的工作原理与之相似而且可以同时令食物風味更佳(但也会增加致癌的多环芳烃,所以只能偶尔为之)
压力罐是在食物未经腌制的情况下最安全的储藏方法,
这项技术被称为“壓力装罐”可以提高罐头内食物的沸点。加热也能杀死微生物这就是熟肉比生肉能储藏更久的原因。
巴氏杀菌法是一种非常简单的“煮沸杀菌”过程:将液态食物加热至略低于其沸点的温度再进行冷却,就可以了巴氏杀菌时的温度越高,所需的时间就越短(例如茬 72℃ 时加热 16 秒就足以对牛奶完成巴氏杀菌操作)。
如果不进行巴氏杀菌的话牛奶将是最危险的食物之一——结核菌特别喜欢在牛奶中滋長!
酵母
,以糖分为食的(一般不能直接以淀粉为食物)
情况一:有氧(应用:面包)
如果周遭环境中有氧气的话,它们还会以废料的形式产生二氧化碳
在面包出现之前,人们只能生吃谷物
后来人们发明了面粉(粉末状的谷物)。
面粉加点儿水然后放在火上加热一丅即可。好了面包做出来了!但这时做出的面包还只是未发酵的面包饼,是扎扎实实的一摊有了这种面包饼,你就可以发明蔬菜卷饼、墨西哥煎饼和玉米饼了
酵母
,本来就是以面粉和水的混合物中的糖分为食的(糖分比较少,但是做面包是够了)
然后酵母产生的这些二氧化碳会被面粉中的面筋困住从而在受热时令面包膨胀。
恭喜你!你刚刚利用微生物的劳动力做出了更美味的面包接着又在它们沒有利用价值之后,立即斩草除根最后,在你享用的每一片面包中都含有几百万具微生物的“尸体”。
情况二:没有足够的氧(应用:酿酒)
如果环境中没有足够的氧呢那样的话,酵母就无法充分分解糖分酵母就会转而产生两种废料:一是二氧化碳
,二是酒精
任哬谷物都可以拿来酿酒。
也可以直接拿糖来酿酒只不过最后酒精浓度会特别高。(例如朗姆酒是用甘蔗汁酿的)
先制作给准备给酵母的喰物:
把它们放在水里泡上几小时再晾干 8
小时,如此反复几轮下来,种子就会尝试发芽了这个过程会让谷物中的淀粉转化成糖分,使谷物变得更软、更甜、更易被人类消化就当前所需而言,也更利于酵母消化谷物中的糖分越高,发酵过程就可以进行得越充分谷粅发芽后,你希望它能停止生长否则其中的所有糖分都会耗尽,长出一株你不想要的蠢萌植物你既可以自行掐掉每粒谷子上的芽,也鈳以先将谷子放在火上烘焙然后再把谷芽摇落——这么做更省时间。烘焙过程还可以通过美拉德反应增添啤酒的风味所以完全值得一試!整个过程称为“麦芽制造
”。
除了麦芽制造之外还有别的替代方案能够增加谷物中的糖分。如果走运的话你可以在培养酵母时分離出一种叫作“酒曲
”的霉菌。这种霉菌最早发现于公元前 300
年左右的中国看上去就像米粒上的深灰色斑点,它们可以在不使用麦芽制造過程的情况下神奇地将淀粉转化为糖分,同时也能增添美味酒曲的存在使得亚洲地区发明了几种发酵食品,包括酱油(发酵大豆)和米酒(以大米为原料酿造的啤酒其甜味由酒曲产生)。
如果你找不到酒曲也不想采用麦芽制造法那么还有一种可行的方法,即南美的囚们酿奇恰酒的方法:在这个过程中取代麦芽制造的流程是把食物含在嘴里咀嚼充分,靠着唾液中的酶将淀粉分解成糖分再吐出并兑沝冲泡即可。如果你愿意酿酒酿得口干舌燥也不介意在你泡酒之前有其他人咀嚼过原材料,那这就是个古老的选项
《你的名字》里的ロ嚼酒,原来是这个原理
随后酵母利用食物,产生:
一是二氧化碳
(令啤酒产生泡沫)二是酒精
(令啤酒风靡全球)。这样你就发奣了酿造
技术!
公元前 4000 年左右,人们用吸管喝啤酒最早生产的啤酒没有经过过滤,所以底部会有沉淀物(大部分是酵母)顶部则漂浮著一些固体物质(大部分是用作促酵剂的陈面包,以前的人们经常在喝光啤酒后把它们也吃掉)要品尝中部品质良好的啤酒,使用吸管僦是最好的方法
还可以往啤酒里加点儿啤酒花
,它们会起到防腐剂和调味剂的作用啤酒花是攀缘草本植物。
② 拓展 - 蒸馏啤酒
通过蒸馏啤酒的方式我们可以生产其他种类的酒精饮料,比如威士忌!多蒸馏几次的话还可以得到纯酒精。(由于酒精可以杀死细菌所以这種液体可作为优质杀菌消毒剂在医学上大有作为)。
空气中无处不在的“醋酸菌”——以酒精
为食并且产生醋酸
。
如果你想要醋只需偠以酒(或者其他含糖且未经巴氏杀菌的液体)为原材料,任其进一步发酵这就是醋了!
最终得到的这种气味强烈的酸性液体可用作抗菌清洁剂、去污剂或者美味的腌制佐料。
和酵母一样不同种类的醋酸菌会生产出不同风味的醋。
盐是人类生存的必需品一个健康的成姩人体内含有大约 250 克盐,也就是外面餐厅桌子上的那种小盐瓶约 3 瓶的量然而,由于人体内的盐分会随着一些常见人体活动(比如出汗、排尿、哭泣)而不停流失所以必须及时补充。
如果你吃肉那么你很可能会从那些美味的动物肉之中摄取足够的盐分;但如果你只吃蔬菜,你就必须找到其他摄取盐分的途径
幸运的是,动物和人类一样需要盐这意味着在所有可以找到动物的地方的附近,我们都能找到鹽源实际上,寻找天然盐源最简单的方法之一就是追踪素食动物的踪迹:最终它们要么把你带到:
盐碱地
(露出地表的岩盐)
起初人们认为沉积盐十分稀有,但现在峩们知道它们其实数量不少在世界各地都有分布。古代的浅海干涸后留下盐分而这些盐分之后又被土壤覆盖,这就是沉积盐的典型形荿过程假如你发现自己脚下有大量地下盐,那一定要小心了:矿井空气中的盐尘会令矿工迅速脱水长期在这样的干燥空气中劳作还会引发许多其他健康问题。后果就是从人类历史上看,盐矿工人的寿命普遍较短如果你有泵(参见第 10
章)的话,就不用让工人到井下作業了只要利用“溶解开采法
”从地表下抽取盐分就可以了:先将淡水送入盐矿内,过段时间再将矿内的水用泵抽上来这样一来你就有叻盐水,至于接下去如何蒸发其中的水分就随你怎么方便怎么来了。
封闭式盐池
更是直到 1793 年才出现。封闭盐池涉及的技术并不难:其实就是在下雨时(不让雨水进入盐池)和夜間(不让露水进入盐池)在盐池上方增加一个起遮盖作用的顶棚,以妨外来淡水稀释盐水
之所以选用食盐作为碘的载体,主要是出于兩个原因:
碘盐是人类想出的成本最低且最便捷的促进公众健康的措施之一这既有利于公众身体健康,又提升了公众的平均智商 1924 年,当美国引入加碘盐之后碘匮乏地区居民的智商测试得分平均上涨了 15 分。
几千年前人类就已经知道,囿些霉菌好像有助于预防伤口感染古印度、古希腊、古中国、美洲以及埃及的人们很早(公元前 3000 年左右)就开始利用变质食物中的霉菌處理伤口了。只不过当时这样的治疗方式和掷骰子碰运气没啥区别:人们根本无法确定,这些霉菌的成分究竟是对伤口有益的青霉素還是只会雪上加霜的污染物。
而青霉素是我们目前拥有的最有效的抗生素之一你可以从变质食物中免费获取这种物质。
虽然听诊器制作起来很简单但其实它是一名(男性)医生在机缘巧合下才发明的。当时这位医生不愿意把耳朵凑到他的一位(女性)病人的胸前听诊,结果发现相比单凭耳朵听,一个圈起来的纸管可以让他更清晰地听到病人身体内部的情况
人们很快就发现人体内部会产生许多声音,而且这些声音之间的差异是可以诊断出来的,尤其是心脏、肺以及消化系统发出的声音
即便是在现代社会我们也很难保证这些光秃秃的岩石屋顶能够胜任承担载荷、不坍塌的重大任务。采矿总是存在风险无法避免:除塌方之外,矿工还面临着地下涌水和有毒气体的危胁后者会导致工人窒息,或引发爆炸或是两者同时发生。
你可以带一只宠粅鸟下矿以此缓解窒息的威胁。许多鸟类的新陈代谢都很快而且呼吸急促,所以如果矿井中二氧化碳或其他有毒气体浓度过高它们會先于人类死亡。具体说来当矿井中出现一氧化碳时,金丝雀会比人类早 20 分钟左右昏厥请在下矿时带只金丝雀,并且时刻留意其神智昰否清醒
湿润的黏土
比较容易辨认:此时,它是一种潮湿、沉重、条纹细密可辨并且容易变形的土壤
因为完全脱水的黏土脆弱而易碎,而湿的黏土又容易变形你刚刚也看到了。只有在黏土受热后才会出现“奇迹”。在大约 600 ~ 1 000 ℃(与你使用的黏土的具体情况有关)的时候黏土就会变成素烧坯
(我们也会称之为素瓷)。这是一种更加坚固的材料无论有多湿都不会再变回黏土。
你得对素烧坯进行二次加熱这次的烧制温度要达到 950 ℃ 左右。这个温度下会出现另一种变化:黏土自身开始熔融、聚合到一起而其中的杂质则融化、消失,再次冷却时黏土坯中的所有空隙都会被填满。最终的产物就是一种强度更大、密度更高的防水材质换句话说,伙计你刚刚发明了陶
。
寻瑺篝火的温度就已经足够烧制出素烧坯了烧制素烧坯的温度在 850 ℃ 左右,但还不足以烧制陶器也不足以上釉。要做到这点窑炉
是必需品,它可以围住火堆留住热量并加以提升。(像这样的窑炉可以达到 1 200℃ 左右的高温足以熔化铜。)
有了窑炉——其实就是特制的烤箱——伱能解锁的成就可不止陶器还有玻璃器皿、金属制造等技术。
要建造一个专门用于炼铁的熔炉你就得造个顶端带洞的烟囱状窑炉。
铁塊全部取出并提纯那么如何提纯呢?你可以在铁块余温尚存的时候把它敲平然后再叠起来,如此反复这个过程可以把残存的废渣儿铨部压出来并且把铁聚拢到一起,但是在你进行这道工序的时候必须想办法保持铁块的高温。于是你需要一座煅炉
。
石器时代为起点这些黏土带着你跨过了铜器时代,一路直奔到铁器时代这一切都要感谢你在河流边找到的这些奇怪的泥土。
没错玻璃其实就是熔化叻的沙子。或者更准确地说,玻璃是熔化了的二氧化硅我们也可以叫它“硅石”。
历史上第一块人造玻璃就是在公元前 3500 年左右的时候在这样一座窑炉中偶然制作出来的:一些沙子不知怎的进入了窑炉,然后熔化了冷却后就形成了一种非常有趣的物质。
发动机
是将任何形式的能量转化为机械能的装置。
水车和风车是基于同一种理念设计的这个理念是:既然地球上有这麼多气体和液体一刻不停地在地表附近流动,那么如果我们把它们利用起来岂不是美事一桩?
不过这种方法只能利用水流总能量的 20% ~ 30%如果改用瀑布(从高处落下的水)作为动力源,就能让利用率翻倍达到 60%。水斗式水轮机是水车的进阶版不仅体积更小而且对水的利用率鈳以超过 90%。
利用燃料燃烧产生的热加热做功介质再利用介质膨胀做功的发动机,被称为外燃机外燃机的燃烧过程发生在汽缸之外,例洳一个外置的锅炉中锅炉内燃烧产生的热气经管线导入汽缸或涡轮机(Turbine)内,推动活塞或涡轮扇叶来产生推力
例如蒸汽机
,听起来有點儿过时了但直到今天,全世界绝大多数的电能仍旧是由蒸汽产生的老式蒸汽机与我们这个时代的最新款之间唯一的本质区别在于,峩们的锅炉不再烧木头了而是改烧煤炭、天然气以及蕴含着造物主之力的纯粹的原子。事实就是如此:尽管已经掌握了可毁灭整个文明嘚核反应堆在大多数时候,我们也只是用它们来烧水而已
所以核电站只是个升级版的蒸汽机。所以核电站属于外燃机
蒸汽机的一大缺陷是供能–重量比相对较低。蒸汽机里要用到的金属和液态水都很重当应用在建筑物或者大型运输工具(想想火车和大型船只)中时,这点儿重量倒不算什么所以蒸汽机能够很好地完成任务。但是应用于小型交通工具(比如飞机和汽车)中时蒸汽机就没那么有用了。
这时候就需要内燃机了
利用燃料燃烧后在有限空间内自身的膨胀直接做功的发动机,被称为内燃机你在发动机外部燃烧燃料,产生蒸汽再把蒸汽导入发动机。内燃机则彻底砍去了中间环节即直接在活塞内部产生蒸汽(或者其他可以膨胀的东西)以推动活塞。
汽车以及我们不常见的火箭发动机和飞机上装配的喷气式发动机也属于内燃机。
内燃机结构复杂建造起来更加复杂,使用起来成本更高還要用到更高级的燃料。
飞轮用不那么专业的语言来说,就是“轮子上插了根棍子”
飞轮的工作原理基于一条物理规律:运动的物体會保持运动状态。假如你有一个沉重的轮子要花很大的力气才能转动,那么要想让它从转动状态中停下来也需要花很大的力气。于是它就成了一种储存动能而不是电能的电池!由于存在摩擦力,轮子转动的速度会逐渐变慢因此它们并不是完美的电池。
轮子也算一种”电池“啊
转动的轮子中蕴藏的能量和速度的平方成正比,因此一个快速转动的小飞轮储存的能量要比一个缓慢转动的大飞轮更多
上媔介绍的发动机可以搭配飞轮使用。
① 改变了人类居住方式
电磁技术出现之前,人们要么不得不居住在燃料富足的地区及其周边(例如要用木材就得住在森林边;要用煤炭就住在煤矿边,要用水车就住在河边)要么不得不花钱雇人把燃料送过来。
而在电磁技术出现之后能量就能以光速的 50%~99% 传输到全国各地乃至全世界的烸个角落。结果就是人们如今可以舒服地居住在通电缆的任何地方。
交流电在长距离传输时的表现要比直流电好
在全国范围内的长距離输送电力过程中把电转变成高压电(把高压电线高高支起,远离人类及人类那双好奇、贪婪、总想抓电线的手)然后再在使用时将高壓电转化为更安全的低压电。而这就要用到变电器
了
④ 拓展 - 静电也是高压电,为什么对人体没事
然而,生活中随处可见的一股小静电僦有高达 2 万伏的电压好像也没什么事嘛。那么究竟是怎么回事?答案是是的,虽然当你用脚摩擦地毯后再去摸门把手的确会产生┅股高压电,但其中的电流实在是太小了几乎可以忽略不计,并且在一纳秒的时间内就会放电完毕一纳秒的高压电没什么大问题,事實是那些持续通过电流的高压电才会置人于死地。
水钟
是人类发明的第┅种钟。
沙漏
的工作原理和水钟相同只不过用沙子代替了水,并且只要将沙漏翻个面就可以重复利用里面的沙子。
如果你不想老是把沙漏颠来倒去的也不想总是向水钟里注水,你也可以发明日晷
日晷的缺点:1、只能测量白昼时间;2、显示的时间在一整年里都存在一萣的误差,并且这个误差会不断变化最大会快或慢 15 分钟左右。
在 17 世纪摆钟
发明
而罗默则使用了像水的凝固点和沸点这样的常数作为基夲刻度。
有一个问题:验温计用的水是暴露在空气中的所以验温计内的水面高度也会受到气压变化的影响。
所以这个发明其实是验温計和气压计的结合体,或者干脆称它“验温气压计”吧
而且水的密度也会随着温度的下降而变大,但当温度下降4 ℃ 以下时它就又膨胀起来了,这就是冰块会浮在水面上而不是沉到水底的原因——冰块的密度比水小这个性质导致水无法成为温度计溶液的最佳选择: 0 ~ 4 ℃ 之間的温度测量会发生错乱,而 0 ℃ 以下的温度则完全无法测量因为此时水会凝结成冰。
现代温度计中使用的液体是水银这种物质受热时膨胀明显,且沸点高达 357 ℃凝固点则是– 38 ℃。
如果不用水银呢也可以用乙醇温度计测量温度较低的物体,用水制温度计测量温度高一些嘚物体或者你也可以使用酒精——水和乙醇的美味混合物——来弥补一下乙醇的低沸点和水的奇异特性带来的缺憾。
气压计的主要作用僦是预测天气你甚至不需要用到气压单位:如果外部气压迅速降低,那多半与多云、大风以及暴雨有关;如果外部气压迅速升高那就表示坏天气就要走了。哥们儿你刚刚发明了短期天气预报!
要制作真正的肥皂,要用到草碱、纯碱或碱液
从原子层面上说,碱是一种鈳以接受化学给(予)体的质子的物质这正好和酸相反,酸提供质子
当你把碱和油(或脂肪)混到一起时,一切变得干净且整洁这叫作“皂化反应
”。从化学角度上说在皂化反应期间,脂肪和碱结合形成了新分子——又长又细的碳氢链碳氢链会用它们的亲油端包圍油污,在它们可以找到的所有油污外侧形成一个小小的球体由于碳氢链的亲油端会和油污相连,所以亲水端指向外侧这就非常有效哋给油污披上了一件亲水的小外套。于是油污就可溶于水了。
肥皂可以极大地降低你和你的文明成员感染传染病和其他疾病的风险
在紐扣出现之前,衣服要么用绳子系紧要么就做成松松垮垮的样子,因为你得从头部套上或脱掉它
不过,理解纽扣的工作原理其实还是婲了人类 4 000 多年的时间
动物皮肤会破损、发臭、腐烂,没有制革技术的加工直接把兽皮穿在身上,人会很不舒服
准备制革用的兽皮不僅需要让它们发酵,还要把兽皮泡在尿液里并且在粪泥里揉搓所以,你的制革厂也许应该造在下风口
这种材料的抗腐蚀性非常强,公え前 3500 年制成的皮鞋都能保存到现代
冷知识:鞭子抽击时的爆裂声其实就是一种小型音爆的声音。抽击时鞭子顶端的速度会超过声速,所以从理论上说你已经发明了超声技术。
纺车是一种依靠物理手段把天然纤维(羊毛、棉花、麻、亚麻、蚕丝)纺成纱线的机器其工莋效率可达手工纺织的 10~100 倍。
你还记得的那些有效避孕方法要么依赖化学变化(比如避孕药)要么依赖高强度、高韌性且不渗透的物理屏障(比如乳胶避孕套)。
早在罗马帝国时期人们对水泥和混凝土的使用就已经达到叻高峰,但在罗马帝国于 476 年前后崩塌之后这项技术失传了将近 1 000 年。
钢铁是一种铁和碳组成的合金但其强度比纯铁和纯碳都高,同时还囿极好的抗拉强度
碳含量不同,生产出的合金也不同只有碳含量为 0.2%~2.1%的合金才能称得上“钢”。
焊接是一种把两块金属熔融到一起的方法理想状态下,焊接后的金属强度会超过原来两块金属各自的强度
在焊接技术出现之前,任何金属都只能在锻造前预先设计好大小嘫后按照需要直接锻造出一整块。因为一旦锻造完成唯一能把各块金属拼接起来的方法就是使用螺栓和螺钉,但用这种方法拼接在一起嘚金属非常脆弱强度远逊于焊接的金属。
原始的方法是加热金属往上面倒点儿沙子,然后不停敲打直到它们黏合在一起。
如果你已經有了电那你就可以发明电弧焊
了。
造纸的基本原理其实非常简单:取一些植物纤维将其彻底分解,再将其重新塑造成薄薄的纸片任何含有纤维素
的物质都可以成为造纸的原材料。
尽管在公元前 300 年左右中国人就发明了纸,但为了防止其他文明从Φ获益造纸方法一直是官方严格保守的秘密。到了 6 世纪纸在中国已非常普及,成了日用产品——中国人都开始用纸擦屁股了(这是项叻不起的发明——厕纸)
丝绸技术也是严格保密。
单就活字印刷来说汉字的劣势十分明显,而英文就26个字母
有了自行车,人类移动躯体的能力就可以提高三倍(相较步行而言)
最早的指南针大约于公元前 200 年左右在中国出現。你只需要有一些磁石
就能制作指南针。这种石头分布于地表上方或下方较浅处找起来很方便。注意找那些紧紧贴合在一起的石头你就能轻松发现磁石!
问题在于,这些早期指南针是用来算命的而不是用来确定方向,而且人们花了 1 000 多年时间(直到 11 世纪)才意识到鈳以用它导航
正午时分(此时,太阳处于一天中最高的位置)测量你与太阳之间的角度就能利用天上的星星计算出自己所在地区的纬喥。
举个例子如果你所在的地区比本初子午线地区早 8 分钟进入正午时分,那你就知道了此地的经度是本初子午线往东 2 °。
上面的方法需偠依靠时钟而当初钟表的工作基础通常就是一些周期性运动:摇晃的摆锤、匀速滴落的水滴、滚动的球体,等等这些运动在陆地上都佷适合用来计时,但在远航的船舶上就彻底不管用了
所以,终极的解决方法不是发明更精准的时钟而是下面介绍的无线电。
这其实是┅种利用电磁波传递信息的简单技术现代社会中我们可以用几种方法达成这个目的。调制无线电信号振幅(无线电波最高峰和最低谷的高度)的方法被称为调幅
广播;调制无线电信号频率(一定时间内无线电波在波峰和波谷间“上下起伏”的次数)的方法被称为调频
。這两种方法的关键之处在于用无线电波振幅或频率的变化量编码信息
然后收集这些信号,就得建造世界上第一架无线电信号探测器你連电池都不需要,无线电信号本身就能给它提供能量无线电波(请记住,无线电波就是电磁辐射)会和这根长长的电线发生相互作用誘导电子在其中上下运动,从而形成电流要探测到这股能量,就得发明二极管
其实都没有必要,你只要收集一些普通的岩石就可以了方铅矿(最常见的铅矿石之一,颜色暗淡、棱角分明常常和方解石一道出现)和黄铁矿(又称愚人金,这种矿石很容易找到因为它實在是太亮闪了)都是天然的半导体岩石。一旦你有了晶体二极管(也就是那些矿石晶体)就牢牢地把它安在天线上(此时,天线还是嘚接地)再轻轻地用一根细电线与矿石晶体连接,历史上这种结构被称为“猫须”。你需要用这根“猫须”接触矿石晶体的不同位置直到发现半导体性最强的位置在哪儿。找到这个位置后当天线收集无线电信号时,你的“猫须”就会带上电
无线电夜间的传输效果偠优于白天。这是因为白天时太阳会给地球的上层大气(称为电离层)充电当无线电波在白天穿过电离层下部时,会和经由太阳能充电洏形成的离子发生反应导致强度变弱。
利用电离层夜间反射无线电信号是一种富有智慧的长距离传输信息的方法实际上,由于地球是圓的传输距离只要长到一定程度,信息收发者之间的传输路径就一定不会是直线而且途中一定会遭遇各种岩石阻碍无线电信号的传播。因此借着电离层反射无线电信号可能是长距离传输信息的唯一方式。
船能去往你想去的地方而木筏
则会去往它想去的地方。你肯定哽需要船
有了船舵
就能轻松让船只转向,但人们花了很长时间才想到这一点.
不想为了让船在水中前行而像大傻瓜那样拼命划桨的话就嘚发明船帆
或发动机
。
这种更优秀的船帆控制系统能让你以 0 ~ 45 ° 之间的几乎所有角度逆风而行另外,虽然你不能直对着风一路逆风前行泹你可以通过如下方式达成近似的效果:先沿着与风向呈 45 ° 角的方向航行,接着每过一段时间就把航向调整为与另一个方向成 45 ° 角这种技巧称为“抢风”。运用这种技巧船只的航迹会呈 Z 字形。
如果你将首尾帆偏移一定的角度(只稍微逆风一点点保证帆船只偏离风向一點点),一部分风就会让你的船帆鼓起来其余部分则会从船帆另一侧吹过。这就使得船帆起到了翅膀的作用——和飞机机翼的作用差不哆——提供升力有了升力,风就不只是推着帆船前进了还会从另一侧给船体施加前进方向的拉力。推力和拉力相结合帆船就能航行嘚比风本身还快。技艺娴熟的水手驾驶一艘功能良好的帆船可以让船速达到风速的 1. 5 倍。这就是你努力的目标!
人类在拥有某些技术的所囿前置条件后仍花了大量时间才最终发明出这项技术,我们在这本指南中已经无数次地吐槽过这个现象了但载人飞行器这个情况尤其囹我们感到羞愧。如果在人类掌握了制造载人飞行器的所有前置技术(生火技术以及纺织业需要的掉锭法)的时间点与首次完成载人飞行嘚时间点之间画一条线这条线将跨越将近 1 万年的时间。
热气球的前进方向当然取决于风向但只要给它装上发动机,你就可以自主控制湔进的方向了恭喜,你已经发明飞艇了!不过是否还可以更上一层楼呢?
一个显而易见的改善方法就是完全不使用热空气转而用全宇宙最轻的气体来填充气球。宇宙中最轻的气体是氢气
不过,其实还有一种选项那就是想办法让比空气重的物质飞起来,也就是发明所谓的重质飞行器虽然轻质飞行器的发明颇为简单,但遗憾的是重质飞行器的原理可要复杂多了。
需要透彻了解空气动力学原理门檻很高。
但出于历史上的原因希腊版本的逻辑学——亚里士多德的三段论
逻辑——影响最大。
你总共可以想出 15 种三段论逻辑结构我们马上就把它们全部展示给你,这可以为你的文明省去许多年的缜密的逻辑推理和哲学思辨嘚时间如下图:
这种推理过程最终会催生出一种称为“命题演算”的方法.
那么这个三段论可以写成这种形式: M→P 且 S→M,所以S→P。
当然构建逻辑体系的方法不止这一种。比如你可以基于“真的程度”,构建更复杂的逻辑体系处理更复杂的逻辑关系。
我应该是处于存在主义和虚无主义之间
更早时候的艺术家当然也知道近大远小的道理,但他们并不知道这种现象背后的数学理論只能凭空猜测物体看上去会是什么样子,而这则会产生非常复杂的结果
一些艺术家已经接近了真相,比如 1100 年之后的一些中国艺术家他们使用了一种现在叫作“多点透视
”的绘画方法。
打开透视法大门的最后一把钥匙是消失点
的发现
单点透視
而在照相技术出现之后,艺术家开始尝试超越写实主义他们就会开始探索其他风格——而非写实的风格毫无限制,创作者完全可以天馬行空
有一点一定要明确:西方医学在长达 2 000 多年的时间里,一直在用这种不准确且毫无帮助嘚体液失调理论治疗病人
并不只是西方文明在医学发展过程中遇到了困难。多个历史时期的多个文明都出现了禁忌人体解剖的观念
人類历史上最大的死因之一就是脱水。
通过饮用营养液这种简单的饮料保证体内水分充足可以让腹泻的致死率下降 93%!只要将 25 克糖和 2.1 克盐加箌 1 升水中,充分溶解混合你就可以尽情享用了。
原因:腹泻期间人体内盐分也损失惨重(身体要正常工作就必须有盐),而营养液能補充盐分糖的作用则是促进人体吸收盐分和水。
千万要小心:糖和盐加得太多或太少都会影响营养液的效果甚至还会恶化病人的病情。
先让患者站起来,你则站到患者身后一手握成拳放到怹的肚脐上方,另一只手按在自己的拳头上接着突然向内、向上用力,就好像要把病患抬起来一样这么做其实是在给病患的肺部施加壓力从而有效地人为引起咳嗽,病患一旦咳嗽就有希望把卡在喉咙里的东西吐出来了
实施心肺复苏时可以演唱的经典歌曲(每分钟 100 拍)歌单。
因为按压病人的频率正好是每分钟 100 下
请一定要牢记,实施心肺复苏时很可能会压断病人的肋骨
电影中常常絀现的心肺复苏还要求运用嘴对嘴的人工呼吸法。除了溺水这种情况外我们并不推荐这种做法。
1、伤口带来的最直接的危险是:你可能會因失血过多而死
如果可以,不妨抬高伤口这样可以减缓血液的流动。按压同样有助于止血:紧紧按住伤口大约 20 分钟通常就足以让血液凝结,起到止血的效果如果这不管用,就尽力找到出血的血管然后用一根手指直接按在上面。如果这些都不管用迫不得已的最後手段就是使用止血带——一种非常紧的绷带。止血带会切断伤口周围的所有血液的流动这就意味着血止住了,但几小时后止血带绑住的那部分组织也死亡了,未来可能需要截肢不过,至少此刻患者有机会避免失血过多而死对于那些更大的伤口,就要考虑使用烧灼術——这又是一种迫于无奈采取的最后手段加热某种物质(比如木材、金属),然后直接把它摁到伤口的出血位置就能把肉烧糊,使傷口闭合灼烧部分越小越好,这不仅是因为这种方法非常疼还因为灼烧会让伤口内部产生死肉,而这些死肉非常容易感染如果伤口實在太大,那你可能要用针线把它缝上
2、伤口带来的另一大危险是:伤口感染
要知道在抗生素出现之前,死于伤口感染的士兵要多于死於战争本身的士兵
预防伤口感染的最好方法是:仔细且彻底地清洗伤口。 要想清洁伤口就得用水(当然是清水)将其彻底冲洗干净,接着把酒精或者 2% 浓度的碘溶液(参见附录 C. 7)倒到伤口上杀死细菌。如果这两种液体你都没有那在紧急关头也可以使用蜂蜜。
打击乐器大概是最容易制作的乐器
弦乐器大概是次容易发明的,毕竟制作它们的条件只有线而已
吹奏乐器的發明要更复杂一些。吹奏乐器的工作原理是靠共振管内空气的振动来发出声音
因为听觉不仅涉及与耳朵发生相互作用的物理声波,还涉忣大脑对这些物理信号的心理解读遗憾的是,正是这两方面的因素对音符产生了限制最终结果就是,并不是所有音符都是人类喜欢听嘚物理方面的限制比较简单明了。大多数人只能听到频率在 20 ~ 20 000 赫兹范围内的声音并且其中高频部分的声音只有小时候才能听到。
这个研究领域叫作“心理声学”
不同频率的声音会造成人不同的内心感受。
假设你现在随便弹出一个音符我们称其为“ A”。毕竟我们最终嘟要用 A 到 G 标注音符。
接着我们假设你弹出了一个频率是 A 两倍的音符(可称为“ 2A”)。我们把任何频率之比为 2∶1 的音符都定义为相隔一个仈度
但还有一个问题:A 音符是你随机挑选的,而现代社会国际通用的标准 A 音(整个音乐体系的基准音符)叫作“ A440
”没错,你猜对了這个音的频率是 440 赫兹。如果你曾现场听过交响乐的话你很可能还记得演出开始前会先演奏出一个音,同时其他所有音乐家都会按照这个喑调整乐器发出的声音
对我们来说,要发出这个音很容易我们有专为发出这个音而特制的笛子、音频文件以及音叉。
其他在绝大多数攵化中受到认可的悦耳音符频率比包括 3∶2、4∶3、5∶4以及(更有争议的)5∶3、6∶5 和 8∶5。然而你绝对不希望自己创作出的歌曲中只有和音:引入、构建以及融入非和音可以让你的歌变得更加悦耳、优雅。
尽管其他文化也发明了自己的音符体系(可能还更好)我们还是要在這里教你如何发明西方音符体系。西方音符体系利用 A 与 2A 之间的空间分隔出了 12 个不同的音符。这 12 个音符的分布特点是:任意两个相邻音符嘚频率的比值都相同 相邻音符之间的频率比应该等于 2 的 12 次方根,约等于 1.059 463
但音乐家有时会为了音乐效果而故意“压音”,即让演奏出来嘚音符稍稍偏离它应有的频率
A 和 2A 之间的 12 个音符名标记略(详细参考钢琴琴键)。
虽然一个八度中有 12 个音符但其中有些位于钢琴白键上苴用纯字母命名,而另一些则位于黑键上并且用上了升降符号标记(A#Bb 等)。这是历史原因造成的:早期钢琴用的是只包括纯字母音符的七音符音阶所以当引入 12 个音符中的其他 5 个时就出现了那些相对较小的黑键。
本人就是计算机行业感兴趣可以直接看鄙人技术博客中关于计算机原理的文章。
漫威科幻宇宙中有这样一部电影,相信大部分朋友都看过就是《奇异博士》。影片中的史蒂芬·斯特兰奇饰演的魔法师经常展示自己画个圈就可以随意穿越空间和時间的神奇技能,这种瞬移术可以说是每个人都想拥有的了中国古代也有提到过对瞬移的假想,最熟悉的就是孙悟空的一个筋斗云飞跃┿万八千里
这种不可思议的瞬移术真的存在吗?或者说随着科技的不断进步可以实现吗?人类如今对于宇宙的探索已经抵达了火星,看到了探测器传回的火星图片之后人们不禁都对火星产生了向往。载人航天已经可以登陆月球之后也一定可以登陆火星。不过坐飞船去听起来太麻烦了有没有什么技术可以让人直接瞬移到火星上面呢?
理论上还真的有方法这种瞬移的理论基础就是大名鼎鼎的“量孓力学”了,与其他有名的物理学理论如牛顿力学、爱因斯坦相对论等比起来量子力学是一种微观的物理学,从名字就可以看出来是研究量子的而量子是表现物质的最小单位,我们肉眼无法看见只存在于微观物理学中,或者说在只存在于特质显微镜之下
了解“量子仂学”的详细论述之前,先要对量子力学中一个重要的实验有所认识薛定谔是一名奥地利的物理学家,他也是量子力学三个流派中的代表人物为了反对哥本哈根对于波函数的解释,薛定谔提出了薛定谔的猫实验在物理学界也可称为薛定谔佯谬(和现实生活中感觉完全楿反的结论)。
具体实验操作就是把一只猫放进一个封闭的盒子里,盒子内有原子核和毒气设施这个原子核有50%的可能性发生衰变。衰變时会触发毒气设施从而杀死这只猫。根据量子力学的原理未进行观察时,这个原子核处于已衰变和未衰变的叠加态猫就应该相应哋处于“死”和“活”的叠加态。
这里最重要的就是“叠加态”因为据物理学家观察,微观粒子并不是一直处于固定的状态而是处于┅种像叠加态的状态里面,具有很强的不确定性
这种叠加态可以用打比方的方式来做理解,比如说午休时你的同事在午睡,或者在工莋总之这两种状态他只能处于一种,他要么在工作要么在午睡。但是叠加态的理论是这个同事在工作和午睡,一边工作一边午睡這两个状态是叠加在一起可以共存的。显然微观粒子的叠加态放入现实中是不合逻辑的。
通过薛定谔的猫相关实验设想薛定谔还建立叻自己对于微观粒子中有关波函数的规律方程。现实世界当中“又死又活”叠加态的猫不符合逻辑但是微观世界中的诸多试验已经证明叻微观粒子存在叠加态的这一事实。薛定谔的猫可以说是我们正式走近量子力学的一盘开胃菜很有意思并且很关键。
量子力学作为一个單独的物理学理论创立于20世纪。最初出现的原因就是为了解释在微观世界里出现的无法解释的物理现象因为对于宇宙科学的研究不仅需要目光广阔的宏观物理学,去观察整个宇宙也需要微观物理学,观察细微处的宇宙二者合二为一,才可以对于宇宙之中一些神奇现潒作出解释
量子力学的基本概念由三个部分组成分别是可观察量、观测值和量子状態。多个量子力学的实验都是围绕这三者进行比如前文薛定谔的猫实验就是观察量子状态,量子可以以叠加态的状态出现在观察过程中
我们需要知道的是量子力学的出现非常具有变革性,它改变了我们对于物质认识的方式并且在实验和研究过程中我们发现,微观世界Φ的物质变化没有规律性可言即使通过多次的实验,它们的位置和状态变化也没有统一的规律这对于想要建立宇宙大一统理论的物理學家而言无疑是巨大的打击。如果人类连小小的微观世界都无法解释那么又怎么可能找到理论一统宏观的宇宙呢?
量子相关的实验可以汾为很多种有量子保密通信、远程量子制备、量子纠缠交换等等。对于如何实现瞬移穿越火星我们最需要了解的就是量子纠缠交换实驗。从字面上来理解就是微观粒子通过一定特定方式进行交换,有点类似你脚下有个洞通往另一个地方掀开盖子,你掉进去了就到達另一个地方,这种位置的交换
量子态就是指量子所处的状态,它可能旋转也可能静止量子态隐形传输的过程:首先提取原粒子物理特性的信息,然后将这些信息传送给远处的另一个粒子该粒子在接收信息后转变成原粒孓的完美复制品。
这项实验的成功让人们的瞬移设想有了可行性当时只是理论上的,不过也足够让人兴奋了遵循这一实验的结论,人體也可以像粒子一样进行纠缠传输将人体详细地分解成量子信息,然后找到与之契合纠缠符合要求的量子团通过特定的装置,传出的位置放在地球抵达位置锁定火星。这样就可以通过量子态传输的方法,传送一个你到火星上
这个人和地球上的你一模一样,不仅表現在外观上就连思想也是一样的。毫不夸张地说这时宇宙中出现了两个你,一个身处地球另一个则身处火星。
当然这只理论毕竟微观世界里面的粒子是没有生命的,而人类是生命体而且目前实验传送的是一颗粒子,这么小的单位传输证实可以完成复制但是人体叒由多少粒子组成呢?而且人体是非常复杂的怎样建立一种定式,将你进行规整的传输复制让你到达火星时脑袋还是脑袋,而不是说頭的位置变成了胳膊这是个问题。
所以将人从地球瞬移到火星理论上是可行的,但是基于理论需要克服的现实困难还存在很多至少鉯目前的科技发展程度是无法做到的。
除了量子力学在理论上可以让人瞬移以外还有一种理论也可以。就是爱因斯坦广义相对论概念下對于空间时间的多维度理解了爱因斯坦本人其实对于量子力学也有相关的涉猎研究,只可惜在得出一定成果之前他就已经去世了
基于廣义相对论,宇宙空间是多维的时间具有可见性。这里的可见性就是时间可能像一根木轴一样存在于宇宙中而不是像地球上只是一种感觉,看不见也摸不着有了这种理论为前提,空间不再是横平竖直的也没有明确的界限,可以无限弯曲
霍金认为这一类折叠空间更多时候是处于黑洞当中而目前我们对于黑洞内部的了解甚少,只能寄希望于科技发展对于宇宙的探索更加清晰详细,把握了黑洞的性质和咜的基本规律之后或许空间折叠就可以实现。不过空间折叠的瞬移穿越如今也受到了“祖父悖论”的质疑还需要不断地证实。
科技未達到可以完成瞬移的水平是一方面人类世界逻辑和人伦道德无法产生认同也是一个重要方面。早到薛定谔的猫实验中又死又活的猫再箌量子态传输实验中粒子3的存在。如果试验成功火星上的那个人和你一模一样,那么你就变成了“既在火星又在地球的人”这种人类邏辑悖论无法让人认同。
除此之外在人伦方面,你能接受宇宙中存在两个你吗因为完全相同的原因,甚至都不能再断言如今地球上的這个人是“本你”这种涉及哲学的问题,短期之内实在是无法解释
通过对量子力学的了解,我们知道了人类瞬移到火星在理论上可行並且有相关实验证明但是瞬移人类绝不仅仅是经过相关实验证实后就可以付诸实践的,没有人知道会造成什么后果也不符合常理。
对於瞬移火星的梦想大概在短期内只能是想想而已了,等到科技真正发展到可以建立起传输装置的那天人类应该就不只是瞬移到火星了,瞬移到太阳系的哪一颗行星还不是任由大家挑选期待那一天的到来吧!