这两天有点感冒跟去年疫情放开后新冠感染很类似应该是流感或者再次感染吧。

从昨天开始喉咙就一直很痛晚上开始流鼻涕睡觉的时候发烧头疼晚上来回醒了好几次浑身都是汗第一次醒来做了个噩梦。

今天来头疼浑身酸痛无力什么都干不进去,于是我就在床上躺了一天一直在思考睡眠和做梦的一些问题这篇文章就是这些思考的一个简单记录。

先看看睡眠生物界的大部分动物都进化出来了这种机制。他的根本原因应该起源于我们的眼睛感光机制和地球形成的白天和黑夜等晚上看不见东西的时候,整个生物世界几乎都平静了下来这时候机体就可以进入某种修复状态如果把我们的身体看成一个精巧的机器人的话,那么晚上的时段就是在维修保养。

简单的维修保养只要躺在地上静坐不动就可以了我们为什么要失去自我意识,进入所谓的睡眠这种状态呢?实际上失去意识对很多动物来说是很危险的因为在这个过程中他们很可能遭到其他捕食性动物的攻击。

这很可能是我们大脑的运行机制导致的。假设我们大脑的神经元之间的突触间的递质不停的进行传递以及神经元上电位的流动变化一个复杂网络形成了某种电和化学反应的一个复杂的过程我们把这个过程产生的不停的思考的自我认为是意识的起源的话那么这个复杂的电和生物化学反应过程很有可能产生某种杂质或者说反应输出的垃圾副产物。

这些副产物很有可能无法在这个过程进行的当中清除掉必须关掉整个反应过程才能执行一些清理修复工作。这也许就是我们必须睡眠的原因我们看一些场景比如说在中午很累的情况下稍微打个盹儿就能恢复精神状态。这极有可能就是在自我意识关闭的那个短暂间隙,大脑执行了一些垃圾清理工作。

如果我们仔细的研究这些垃圾物质的产生机制以及大脑的代谢过程,很有可能发现一些大脑运行机制的起源以及对自我意识如何产生这个深刻的哲学问题提供更多的科学论证这需要医学和生物科学界更多的努力和投入我们现在的技术手段毕竟还有限。

我们再研究一下大脑的结构很多东西是特别复杂的我们举个例子来类比一下比如我们有一个简单的下棋程序,他可以下过人类的大部分选手我们做一个简单的机器人把这个程序放在他所谓的头部的大脑位置当然这个程序是在一块儿具有存储和执行单元的芯片上运行的我们模拟出来几个简单的机械的手可以在棋盘上进行操作,看起来是一个有点儿简单智能的机器人的样子。

如果这个机器人被某种外星人发现了,他们拆开这个机器人尝试研究这个机器人具有的一些简单的智能的来源于是就把他的大脑也就是所谓的芯片给拆解开研究里边的构造细节那么他们能够发现什么呢?

他们无非是看到一些各种各样的沟槽和掺杂构成的pn结形成那个所谓的晶体管和门电路罢了这些门电路构成了我们所谓的控制和存储单元通过精确的电流和时序来形成某种程序过程

但是对于不懂我们计算机基本原理的外星人来看,他们只看到电流在这些所谓的复杂的电路结构中流过就产生了看到的所谓的简单智能很难从电流本身去拆解还原出来我们整个程序和复杂系统的构造。

引用莱布尼茨的一段话很早以前看到的,我忘记原文出自哪里了大致意思是如果我们可以把人类的大脑放大,比如说就像一个磨坊的大小我们可以清楚的看到里边每一个细胞和神经元之间的连接构造这样我们可以从中看出来我们大脑思维的过程是如何产生的吗?或者说我们可以从中找到那个所谓自我意识或者心灵的那个东西吗?不是的,我们什么也看不出来。

也许我们可以尝试从另一个角度,也就是说从顶往下的角度来研究大脑的结构,也就是从我们自己的思维本身里的一些概念原理推理的过程进而尝试去研究我们大脑产生智慧的本质。同样是莱布尼茨他曾提出过构造一种通用的人类的语言不同于我们的汉语英语这种语言是非常精确的,每一个都对应我们大脑里的相应的概念。我们可以用这种语言进行精确的逻辑推演一些概念会被更基础的概念组成或者推理出来这就形成了我们整个人类的智慧体系甚至可以进行思考推理未来更复杂的东西。

然而我们多年的尝试表明这个语言是很难被创造出来的在某种程度上,它类似于我们现在所谓的形式逻辑的哲学分支或者更具体一点,它形成了我们现在所谓的谓词演算和数理逻辑的概念和学科,也算是现在人工智能的一个分支吧有兴趣可以研究一下。

讨论的有点儿发散了,我们再回到一开始的话题讨论一下做梦相关的东西吧。

我们为什么要做梦呢?以及大脑是如何产生梦境的各种机制呢?

也许做梦有一定的生理上的意义比如巩固大脑的某些功能或者强化记忆之类的又或者也许他就是生物进化过程中为了等待天亮而形成的一种避免过度无聊的机制。

有一种说法是做梦其实是早期生物在尝试对各种危险环境的复盘比如在梦境中尝试对其他生物的攻击进行有效的反抗或者逃跑类似一个虚拟的训练过程环境,不过这个说法可能还有待更多的科学验证

也可能梦境本身没有任何意义只是是生物进化过程中的一个副产物而已

我们再讨论一下梦境产生的机制。

实际上做梦的过程中,我们的自我意识已经是被运行起来的了跟深度睡眠不同这时候身体处于一种警戒状态很容易被周边环境的声音和震动惊醒。

做梦的过程跟现实过程的差别其实并不大我们可以很清晰的感受到自我的存在,并进行各种判断选择跟现实不同的只是梦里边输入输出是大脑模拟出来的比如我们的眼睛看到和耳朵听到这些所谓的输入这时候是被屏蔽掉的。我们在梦境里看到和听到的都是大脑模拟生成的假信号,同样我们的手和脚这些运动器官的输出也被屏蔽掉了,我们在梦里会生成一些身体的假象尝试运动的时候会看到这些运动输出被执行。

也许大脑里有某个功能单元我们姑且把它称作梦境生成器吧在做梦的时候他会接管我们身体的输入和输出随机的产生各种各样的梦境。

实际上这个功能单元可能并不复杂他生成梦境也不是通过自己本身产生的而是在梦境中我们的自我意识想到的一些东西或者念头这个梦境生成器这些念头里边随机的挑选一些概念想法然后从大脑里检索各种各样曾经有过的场景拼凑出来的一个梦境场景然后我们的意识思维根据这个梦境不停的去思考想象一些可能的新的想法念头这个生成器觉到这些想法念头进而拼凑生成新的一些梦境于是这个循环过程就不断的生成了连续的梦境。

因为这个生成器是根据我们在梦里大脑的想法随机拼凑合成的一个连续过程所以我们的梦有很多是非常不符合逻辑的但是他的场景都是很真实的从我们现实生活中选择拼凑生成的,当然有一些各种各样拼凑出来的奇怪的东西。

所谓“日有所思,夜有所梦”这个生成器就是根据我们的念头,从我们曾经见到过的各种场景中收集拼凑所以我们在梦里看到的大部分都是现实场景中曾经发生过的或者很久以前发生过的或者看到的自己没有意识到以及这个生成器通过各种拼凑组合形成的各种各样奇怪的生物和事物。

其实我们可以通过仔细的观察我们的梦境,然后去研究这个梦境生成器的原理机制的。这可以作为我们的医学或者心理学的一个课题有些人可能会不以为然,不认为这是什么值得研究的东西。然而所谓真正的科学就是凡事都去较真。真的去较真了,仔细的去推理研究发现很多东西的运行理论和机制可能都是很简单的。

好了基本上就这些了这篇文章就是简单的记录一下几个琐碎的想法可能看起来没那么连贯

又到过年了,今年是农历龙年。龙这种传说中的生物,如今已经成为了我们中华民族的符号象征,今天我们来认真讨论一下的真正起源。

任何传说都基于一定的事实基础,我们的先人不太可能凭空创造一种神秘的生物,即便是神话,那也要有最初的事实基础内核原型,然后才能在上面进行各种演绎想象

一种说法是龙起源于蛇,它的形象是很像的。在我看来这种说法的可信度并不高。蛇是一种很普遍的生物,而且很招人讨厌,人类本能上厌恶这种生物,很难想象我们的祖先会敬畏崇拜它。

而且我们的祖先是见过蛇的,并给他取了一个叫做蛇的名字,那就说明它跟龙没有任何关系, 龙这个字的出现即便不比蛇早也不会比他晚, 这件事上是没有任何含混可言的, 即便是巨大的蛇,比如说蟒蛇我们的祖先也不认为他是龙并专门给他取了蟒这个名字。

而且无论怎么含糊,龙有爪子,这一点是确凿无疑的,这跟有本质的区别

还有另一种说法,就是龙起源于鳄鱼,后来华北平原的鳄鱼灭绝了就成为逐渐演化成后来的龙的形象了。这个说法看起来似乎有点道理,而且鳄鱼是是水生动物,比较契合。然而,古代鳄鱼是有明确记载的,它的名字叫鼍,鳄鱼皮被用来做鼓,诗经里有“鼍鼓逢逢”的记录。

我们的汉字是一种象形文字,透过几千年的历史,即便很多东西没有文字记录下来,我们单纯分析文字符号本身就可以找到一些蛛丝马迹。

比如刚才说到的鼍,这个字的字形本身就很像一只鳄鱼。我们再举一些其他例子看看。

当年在商周旁边的一些少数民族部落,每个部落都有一个符号文字来对他们,分别是东夷,西戎,南蛮,北狄。演化到了今天这些词已经被用来称作那些落后文明部落了,甚至用来贬义指代外部的敌人,比如蛮夷。晚清刚接触西方先进技术的时候就说,师夷长技以制夷,包含了一定程度的自大,又觉得对方好像更厉害一点,但嘴上却又不愿示弱。

夷这个字,甲骨文可以明显地看出是一个绑着绳子的箭矢,即便是现在的字的形态,也可以拆分为一个拿着弓的人,这个字很明显说明了东边的部落喜欢拿弓射箭。他们的战斗力并不是特别弱,比如当年商就是因为征东夷人而国力大损,西周崛起并取代了它,这就是我们都知道的武王伐纣的故事了。

狄这个字就更形象了,甲骨文是一个人一只狗,金文则是一堆火旁边一只狗,今天这个字也是火的旁边有一只狗,非常形象生动的描述了北方少数民族的特征。

蛮字是上面两边挂着丝,下边有一条蛇,这表明了南方少数民族的特点。

戎这个字是戈和十构成,代表了矛戈和盾牌,很有可能是说西北少数民族的战斗特点。不过这个字后边演化的意义比较多,指代战争征伐,还有戎车之说,这里我们先不讨论更多的细节了吧

这些字都很形象的表明了周边少数民族部落的特点。虽然今天有一些贬义吧,但周边这些少数民族在历史上多年的融合征战中,都已经成为了中华民族的一分子,我们今天大部人的基因里边很有可能都包含来自他们的一部分。

说这么多,只是为了表明汉字本身就包含了很多信息。另外还有一个就是每一个部落都会有一个他们自己的符号或者图腾,这在古代是为了互相之间的区分,甚至很有可能在没有文字的时候,他们就把这些符号画在自己部落的旗帜衣服甚至额头上都是有可能的,以便跟其他部落进行区分。

那么龙是不是也是这样一个被一支部落用来当作自己符号的一个标记呢?我们历史上的传说是当年黄帝统一各部落,然后合符釜山,从各部落的符号当中取出一部分放在一起构成了龙这个统一的符号。不过这毕竟只是传说,根据现在出土的各种各样的龙的形象,甚至6000多年7000多年前的都有,这很可能早于黄帝的时间。釜山合符的说法似乎还需要更多的考证,或许将来考古可能会有更多的发现吧。

,铺垫了这么多,该说一下我的猜测了。我认为龙很可能是起源于我们早期的部落对恐龙的崇拜。

今天恐龙在全世界到处都能发掘出来在早期的华夏大地上,恐龙骨架几乎可以肯定曾被我们的先民们发现他们一定会猜测这到底是什么动物,因为他们从来没有在狩猎当中见过这样的事物。这种巨大而又神秘的东西一定是很符合早期那些祭祀崇拜的,甚至发现这些恐龙骨架的那个部落把这个骨架当做他们的神明和图腾。

我们看一下甲骨文和金文的龙字,它上面那个王冠是人为后来加上去的应该是为了彰显这种生物无的地位。这个字的形象本身可以看到一个巨大的张着大嘴的头颅还有一个很长的脊椎骨这跟我们今天挖掘出来的恐龙化石是非常相似的特别是头部

再看一下考古的发现比如河南濮阳出土蚌壳龙,从照片上看简直跟恐龙就没有什么两样只是身子略微细长跟今天的龙的形象更像这很可能是古代人对恐龙的脊椎还原不够导致的或者说恐龙的肋骨化石没有那么明显,从而显得躯体略显瘦了一些。

甲骨文和金文里边存在龙这个字而且他的形象非常具体这说明这种生物不是凭空想象出来的。而是从现实当中取材先民们是见过某种东西而创造出来的龙这种形象而且这种生物在自然界并不存在。恐龙是很好的符合所有这些特点。

恐龙有爪子有巨大的头颅,而且巨大神秘很容易让我们祖先崇拜蛇是永远不具备这些特点的

我们前面说过了,我们的汉字是象形文字,每一个符号都有对应的图形和意义,很难想象我们的先民们会无中生有创造出来龙这样一个符号。

而且按照我们的文献记载传说中的龙还有各种不同的类型比如应龙就可以飞刚好对应恐龙之中的翼龙。古代人可能也发掘出来出过各种各样的不同类型的恐龙骨架才给出了不同类型的龙的传说。

另一个线索是龙和水的关联传说中龙是水神。这很可能源于古代洪水过后把巨大的恐龙骨架化石冲刷出来了或者人们从干枯的河道底部发现的恐龙骨架进而把这种神秘生物跟水联系在了一起。

比如,“伏羲王天下,龙马出河,遂则以画八卦”。这个所谓的龙马,很有可能就是在河里边的恐龙化石骨架,这样看来河图洛书的故事也不是完全没有事实根据的。

再看左传里的记载:

秋,龙见于绛郊。魏献子问于蔡墨曰:吾闻之,虫莫知于龙,以其不生得也。谓之知,信乎?。

这个记载的事实据很高子说龙从来没有被人活着到过这里可以推断出所谓的龙见于绛郊就是恐龙化石骨架可能性可信度几乎都有百分之八九十。这个记载可能是最靠谱的说法了,而且春秋时代很早,他们更接近龙的真相。 “虫莫知于龙,以其不生得也”,这句话应该也是口口相传很久了,人们只挖出来过骨架,却从来没有捉到过活着的龙,但可以确定这种生物的存在。就像他们后面对话里说的,周易里记录了大量的“飞龙在天”,“见龙在田”,“群龙无首”等说法。“若不朝夕见,谁能物之?”

所谓“文王拘而演周易”,周文王的时代比他们还要早五六百年,当时恐龙化石可能更为常见,才有了周易里的大量记载。不过也有说法是周易里的龙指的是星象,这个还需要更多专业的研究考证吧,我没有足够的时间深究下去了。

这里顺便再给出我的另一个更有趣的猜测。早期的龙和祭祀有关,周易是关于八卦之类的占卜书,龙马出河也跟八卦有关,很可能八卦就起源于用恐龙化石的肋骨方位来预测占卜,跟烧龟壳牛肩胛骨类似。八卦里那些长短横杠跟肋骨非常相似,而且恐龙骨架这种神秘的事物,被早期祭司们拿去占卜非常合理。倘若果真如此,那么所有的传说就能放到一起系统的来解释了。再看伏羲王天下,龙马出河,遂则以画八卦”,就是一句非常客观合理的记录了,不禁让人感叹,古之人不余欺也。

随着时间的流逝,华夏大地上的人类活动越来越多恐龙化石的出土越来越少,越来越多的人们都从来没有见过这种化石,龙这个字的形象也越来越抽象,越来越接近神话传说。现在的龙其实更多是后人把自己的想象意向把加进去创造出来的一种幻想传说的生物了。

今天我们所说的龙即便是起源于对恐龙化石骨架的崇拜他的形象意义也早已不是当初的了,他是被我们无数代的华夏人民们不停的塑造重构形成了今天的意义和内涵以及他的神话和背后的故事成为了我们整个民族和文化的一部分。

至于未来它甚至还可能进一步的演化发展可能500年后,我们的后代画出来的龙跟今天的有很大差别这都取决于我们的文化发展以及创造出来新的各种故事和传说。

过年闲暇,研究下这么无聊的事情。其实这个话题是值得我们的考古和历史界仔细去研究考察的一个民族不要向前看走向哪里去,还要向后去研究从自己哪里来希望在不久的将来,我们的考古发现能给出更多的解释吧。不管怎么说过年讲的是开心快乐讨论一下这么应景的话题也是很有趣的。

这篇文章的想法源于前段时间教九岁的小侄女打游戏时的一些观察很喜欢玩宝可梦,可能是游戏简单节奏轻松吧,最重要的是里边的小动物,看到可爱的就舍不得一定非要抓到。

看着打游戏的时候我就在思考,有没有可能在现实之中创造出来一种皮卡丘这样的生物呢?当然不是说拥有像游戏中那样的电系技能,而是我们构造出一种外观上长得跟皮卡丘几乎一模一样的可爱的小动物,如果能搞出来的话,当宠物卖一定是非常有市场的,小孩子几乎没有抵抗力。

现在宠物店一只狗大致能卖几千块,按这个价格,皮卡丘估计全球至少可以卖出上亿只,想象一下,这是一个多么巨大的市场。更何况前期要是出货少,价钱甚至都可以做到几十万

我们现在讨论一下,是否真的能人工创造出来这样一种生物呢?

先说答案,很有可能,而且可行性可操作性极高。

在遥远的过去,人类就已经开始通过杂交来产生一些优良物种比如通过马和驴来杂交生成骡子这充分说明了人类尝试改造我们这个世界上现有物种的强大意愿通过新的物种来使生活更便利美好

植物上,我们做的尝试就更多了比如说我们最早的赖以生存的谷物都是对自然环境不停的选择优化培育出来的

比如说小米吧,他最初就是由自然界中的狗尾巴草被我们华夏大地的先民们不停的优化选择培养出来的水稻也是我们一代代的不停的尝试和杂交改良的基因来提高产量

另外一个我们经常使嫁接技术,甚至可以在一棵树上结出好几种不同的水果

以上这些例子都说明了人类自身尝试对上帝创造的这个世界进行一些破解改良绕开生物本身的进化进程培育改进符合我们自身利益的物种实际上,这个过程本来就已经发生了成千上万年甚至十几万年

今天我们有了新的技术和手段甚至可以绕开生物本身的生殖系统,通过对某些基因片段的编辑删除增加来为现有生物添加或减少一些生理特征和功能这个技术源自于对一些细菌内部遗传物质上的一些叫做CRISPER的回文重复序列的研究发现了原核生物系统的一些免疫机制这个机制通过识别入侵物种的一些特殊的基因编码片段记录在这些回文序列里,进而合成一些切割蛋白,把侵入的病毒基因给切碎进而保护自身

在切碎这些入侵序列的一系列蛋白质当中一个叫Cas9的蛋白非常有利用价值CRISPER结合起来我们可以实现对任意匹配序列点位进行精准的DNA切割而且如果提供一段基因的话细胞自身的修复机制会自动把这些基因插入到切口上这样我们就可以实现对遗传物质的任意增删了

通过巧妙的构造我们实现了一套被称为Crisper-Cas9的基因编辑工具,它非常的简单好用而且便宜这个剪切编辑工具对人类的影响是如此的重要以至于2020年的诺贝尔化学奖就颁发给了他

在中国也许你不太了解这个技术的细节但是应该会对和它相关的两个影响很大的事件有所耳闻一个是2016年河北某大学学术造假事件另一个是2018年深圳的基因编辑婴儿事件

好了没必要讨论Crisper-Cas9过多的细节了重要的是有了这个工具,我们就可以任意的突破生物杂交的限制,对某段基因实现精准的剪切拼接

尽管这个技术放到人身上有违伦理道德但是我们是不在意把它用在狗兔子身上的。

我们看一下皮卡丘我们在生物界里找几种具有它的特征的动物游戏里说它是一种鼠类毛皮又是黄色的,所以黄鼠狼最接近它的描述

但是他的体型又比黄鼠狼大且肥胖很多,跟猫差不多两只耳朵很长,有点像兔子行为风格则更像一只狗

如果有可能的话,我们把这些特征综合起来比如黄色的毛皮,长耳朵偏圆的体型以及边的标志性的两个点从自然界的生物里提取这些相关的基因把它综合到一只狗的胚胎上进而构造产生出一种长相类似于皮卡丘的生物

然而,直接构造远没有那么简单我们现在只是把一些特殊的特定的基因可以进行编辑插入要是构造一个复杂的协调的整个生物个体系统的话,绝不是简单的基因拼凑那么简单在生物生长发育的过程中,它有很多基因表达的一些特殊的精妙的细节,我们甚至有的都还没有能够仔细的去理解

然而,我们可以一步一步来就像我们驯化宠物一样,也不是一步到位的,它需要若干年若干代的不停的繁殖培育比如先把黄鼠狼的皮毛渐渐的转移到一只狗上面然后在这些狗的后代上面添加,比如说像兔子那样的耳朵然后调整它的四肢结构

Crisper-Cas9一经推出以后,就立刻得到了投资界的追捧几名创始人都拿到了风投并建立了自己的公司,然而若干年过去了,在资本潮水逐渐退去之后他们却很难盈利最近开始裁员并且砍掉了许多研发线

实际上,我觉得他们一开始就走歪了当然,医疗和制药领域是一个巨大的机会但是,基因编辑技术虽然可以解决这些问题,可是他对每一个人拥有不同的基因都要特殊的定制化,构造一个不同的编辑剪切方案才能去治疗而不像传统的制药公司,在工厂里可以大量的生产一个药品卖给所有人

解决这个问题的方式是换一个新的领域比如育种再比如我们今天讨论的这个构造的宠物市场

实际上,如果觉得构造出来一个皮卡丘实在是太复杂,需要好多年不停的研究积累才能生成这样完美的生物那么就可以选择从简单的方向起步

比如说我简单的搜索了一下发现好多人居然养黄鼠狼当宠物然而,黄鼠狼最让人忍受不了的是它的臭腺,很多人花大价钱去做手术把它摘除这就是一个很好的切入点直接用基因编辑的技术把黄鼠狼的臭腺给切除掉,甚至他们的后代当中都不会再产生这些东西这个品种的黄鼠狼放到宠物市场上一定很畅销至少能给一家初创公司带来可观的现金流,维持整个公司后续的研发运转

如果稍微用心一下,就会发现宠物市场上类似的机会要多得多我就一直奇怪,他们甚至愿意冒着巨大的舆论风险去编辑人类的胚胎婴儿却从来没有看到这个巨大充满利润的市场

当然,制药和解决人类自身疾病也是一个很大的市场做的好的话,不只是带来利益上的回报像什么糖尿病白血病之类的,随便解决一个都有可能获得诺贝尔奖得到巨大的荣誉但是从做一家企业的角度来看路要一步一步走先从简单而且风险低利润大的宠物市场下手公司维持足够的现金流,再去考虑那些困难的方向实际上,在改造宠物这个过程中,是会不停的带来大量的技术积累的说不定我们一不小心就能发现另外一个比Crisper-Cas9更令人激动的技术

既然我们能够造出来皮卡丘了,那么为什么这些类似的技术不能用来改周其他生物呢?比如说马吧,可以让他综合部分牛的基因对饲料不怎么挑剔,然后再加上驴的一些特性温顺和吃苦耐劳,这就产生了实际上更大的生产价值了。其他的类似生物像牛羊驴猪都可以进行符合我们自身利益的改造,进而产生更多的经济价值,以提升我们生活的便利性。

毕竟我不是专业的从业人员这些想法都是一时之间冒出来的,很多细节都没有仔细的思考这个领域也许有其他没有考虑到的困难吧但感觉大体方向是可行的

消费不只是简单的衣食住行人类每年花在宠物身上的钱是非常可观的这是一个至少万亿的市场未来没必要天天非要卷着计算机互联网从目前的趋势来看,在不远的将来生物技术很有可能集中爆发需要的只是几个简单的市场契机作为导火索市场上赚到的真金白银是激励研发的最大动力要是能够形成一个回馈的正循环就会不断激励在医疗,制药以及生物育种的各方面的突飞猛进那就是一个国家的新的支柱产业甚至引发整个人类文明的一场新的革命

好了随便写写记录一下都这么一大堆了,后边有空再讨论其他一些相关领域的想法希望在未来的一二十年之内构造宠物的这些想法能够实现吧到时候比如说逢年过节回趟老家给小朋友带一只活生生的皮卡丘过去想想都很有趣

这几天郑州暴雨,各种画面视频令人触目惊心。

洪水在河南自古就是不断重复的灾难,这一点在各种史书里都可以找到记录。

不过,在我的记忆里,小时候雨下的最大的时候,也就是把沟道河流填满,没有那种所有地方都淹没很深的大水。也许是概率吧,攒了多年,终于暴发了一次。

今天随便写点,不讨论自然灾害,就简单的记录下我的一些思考。

这次破纪录的一小时降水超过200毫米,超过所有中国陆地降水量的极值。

为什么郑州会下这么大的雨?为什么降水更多的沿海城市比如深圳上海没有这么大的雨呢?那些沿海城市因为台风导致的暴雨难道不应该更大吗?

这是我心里的疑惑,也一直在思考答案。下面写的,都是个人的一些想法观点,并没有花大量时间精力去做科学的研究论证,看看就好,没必要较真。也许将来有大把的空闲时间了可以再去做更细致的研究,今天写下来只是记录一下自己的想法思考,方便将来翻阅备忘。


先看一下年平均降水量,郑州大致在600多毫升左右。作为对比,我们拿深圳来举例子,深圳的年平均降水量大约是1900多,大致有三倍的样子。

这样看来,深圳确实降水比较多。

然而,下的多并不意味着短时间内下的大。就像跑步,跑得远并不意味着短时间内跑得快。

可为什么深圳瞬时雨量不够大呢?

我们先看看降水是如何形成的。

通过蒸发,大量的水蒸气进入空气当中,这些含有水汽的空气形成所谓的云,当他们与冷空气相遇的时候,水汽凝结,就形成了雨滴。

先给出一个简单的规律:

空气中储存的水汽多少跟温度有关,温度越高,能储存的水汽量越大。

这个比较容易理解,比如冬天嘴唇容易干就是因为温度低空气里的水分较少。

再比如夏天,我们从冰箱里拿出一瓶啤酒,过一会啤酒瓶上就会布满了水珠。这是因为夏天空气温度高,含水汽量高,而刚拿出的啤酒温度低,它会导致周边的空气温度降低,低温空气储存不了那么多的水汽,就凝结析出了。

降雨的过程跟这个也差不多,南方从海洋上吹来的风饱含水汽温度高的空气,突然遇到从北方吹来的寒冷空气,形成对流并向上抬升,迅速凝结,就形成了降水。

当然降雨除了这种,还有一种是被山坡抬升导致的。抬升过程中,海拔越来越高,空气温度开始降低,而且大气压大气密度也在降低,导致储水量更低,于是水汽凝结降雨。

降雨的大小取决于什么呢?当然跟空气中的水汽储量有关系。同时,也跟对流空气的温度差有关系,就像我们从冰箱里拿出的啤酒,温度越低凝结的水滴也就越多。

其实理解了这个原理,很多问题就比较容易推出结论了:

  • 瞬时降雨的大小取决于空气中水汽的储量密度以及对流温差强度
  • 空气中的最大水汽储量密度取决于温度。

所以,瞬时降雨的大小取决于当地最高温度,因为这决定了空气中水汽储量的上限。

我们看一下各地的最高气温,这都有气象数据可以查到。深圳夏天大致在30多左右,其实并不算热,主要是潮湿。因为靠海的缘故,热量大部分用来加热海水蒸发。

河南这种内陆平原就不一样了,阳光照射大地全部用来加热,温度甚至都能到40度以上。夏天三十七八度很正常。

忘了在哪看的说每升高一度水汽储量增加7%,我没有去仔细查证,但是感觉增长曲线不一定是线性的。

可以认为,郑州的温度甚至可以比深圳高10度左右,这带来的水汽储量差别是巨大的,这也导致郑州暴雨的上限要远比深圳高。

同时,北方过来的冷空气到河南的时候温度要比到深圳的时候更低。因为横跨中国大陆的过程中它们可能慢慢被传递热量升温。这样看来河南这边的对流温差强度大的概率更高。

水汽含量高,加上对流强度更高,所以,北方内陆出现瞬时大暴雨的可能性其实远比沿海城市要高。

在北方,暴雨的危害主要来自于猛涨的水位无法快速流走。雨过之后,洪水往往快速消退。并不会形成长时间的内涝,地面很快就恢复了干燥。

来自海洋的水汽进入内陆平原,如何不停的积聚,以及受到冷空气对冲、山坡的阻拦等产生各种运动和交互的细节,可以看作一个随时间变化的气流运动。要去模拟这些空气的气流是十分复杂的,它是三维变化的,通过数值模拟计算的话要牵涉到大量的微分方程,各种各样的参数,且很容易被一些细小的因素参数影响。所以天气预报往往需要超级计算机去模拟计算,也很难做到精准。不过鉴于天气预报都搞了这么久了,气象学应该有一个简单可以用的模型吧。等将来有大量空余时间了再去仔细搜索研究下。

需要指出,并不是温度高了,空气中的含水量就高,只是说明储存的能力变多了,需要水汽不停的蒸发或运输进来才相应的增多。西北沙漠地区就是个例子。

我们把空气中的水汽含量的百分比称为相对湿度,数值范围在0%到100%,分别对应完全没有以及水汽饱和。这个数值可以代表我们人体对潮湿的一种感觉,太干太湿都会觉得不舒适,看天气的时候可以注意一下这个数值。

记住,相对湿度在不同温度下真实含水量的绝对值是不一样的,它代表的只是水汽饱和度百分比。所以,冬天的80%可能比夏天的40%含水量更少。

好了,大致就这些,概括一下,可以认为全文只有一句话:温度上限决定暴雨大小的上限。

最近因为一个项目需要,对wordpress进行了简单的二次开发。
说实话,wp的代码写的很烂,可读性很低。一个简单的博客系统,数据库总共就几张表,代码居然有几十万行。基本是一堆函数套函数,没有class之类的封装。应该是搞的比较早,那时候php的oop还不完善吧。
对数据库的支持也不是很完善,目前官方只有mysql,其实作为一个简单的个人博客,直接用sqlite足够了,完全不存在性能上的瓶颈,而且wp的大部分用户都是小白,对他们来说安装配置mysql也是个门槛。
好吧,不能光批评,也说说好的一方面。
wp最大的优势是有一个庞大的社区,大量的主题和插件,甚至可以说形成了一个完整的生态。很多问题搜一下都有现成的解决方案,不用自己写代码。对于一些简单的场合用一下还是能节省不少时间的。
如果有一个简单轻量的类似wp的系统,应该能有一定的市场。搜了下,还真找到了几个,有一个叫typecho的,也是我朝码农搞的,用起来还不错。估计作者也跟我一样对wp的庞大臃肿感到不满吧。然而最近已经不怎么更新了,应该是用户群体很难形成规模效应。
有时间的话可以把这个博客迁移过去。
好了,牢骚发的差不多了,进入正题。
花了一天时间,搞了个wp的主题,就是现在使用这个。主要是为了练手先熟悉下好方便后面的开发。
我不喜欢很多花哨的东西,一个简单的主题,排版看起来顺眼就行。typecho的默认主题看起来还不错,顺着他的排版直接抄了不少。
暂时取名叫Diogenes吧,本来想叫simple什么之类的,不过太通用一定很多重名的,找个稍微生僻点的名字比较有独立性。
申明一点,我对犬儒主义没有任何兴趣,Diogenes这个名字也是很早之前通过那个亚历山大的故事知道的。这个名字刚好符合简单,生僻,看起来好像也很牛等几个条件,在我需要取名字的时候一顿检索恰好出现在脑海中,仅此而已。
最后,给出这个主题的下载链接,如果你觉得主题不错,欢迎在自己的网站使用

点这里下载Diogenes主题

过年回老家休息几天。荒芜的院子里到处都是树叶树枝。花了半天打扫了一下。然后点了一把火把这些东西都烧掉。

真是好久没有点过火了,望着熊熊火苗,我开始陷入了沉思。

有很多过于熟悉的东西,我们往往忽略了它的存在,不去问为什么。燃烧的火焰就是其中一个。

火为什么会燃烧会发光发热呢?显然它是一种化学反应,这是我们在课本上学到的。

干枯的树叶和树枝,大部分都是由植物纤维构成。这些纤维是什么呢?是单糖形成的长链。本质上是碳氧氢这些元素组成的巨大的有机化合物。当燃烧发生时它们和空气中的氧气,生成二氧化碳和水。这是燃烧这个过程背后发生的基础的化学反应。

然而我们现在把这些基本的反应放在一边,而把目光仅仅聚焦于燃烧这个过程本身。

基于持续的观察,现在有几个有趣的事实,可以深入研究一下。

首先,烟是往上冒的。你可能会说这是废话,我们当然都知道烟是往上冒的了。然而你还记得刚开始我们说的那句话吗?对于过于熟悉的东西,我们往往会忽略它的存在,而不去思考为什么。

烟的本质是什么?在植物纤维和氧气的剧烈反应当中,肯定会导致整个链条破碎,然后有一些短链或者分子团,会随着剧烈的反应提供的动能而被甩到空气中,这些短链的断开会导致整个物体的破碎,形成各种各样的小颗粒。如果这些小颗粒来不及与氧气彻底的反应,那么就会飘到空气中去。这些微小颗粒以及部分水分混合在一起就组成了烟雾。

如此看来,组成烟雾成分的分子量应该比空气的平均分子量要大得多。那为什么它会往上冒而不是往下沉呢?答案就是温度。

pv=nkt,压强体积不变的话,T升高就意味着n减小。更少的分子个数就意味着更低的密度。用我们的俗话说就是温度升高,气体膨胀,密度减小。

密度减小就很显然了,我们的大气,就像水一样是有浮力的,这些热空气就会往上飘,往上浮,所以说烟是往上冒的,热气球跟它的道理也是一样的。

水的浮力是什么呢?只不过是上下表面之间的水的压力差罢了,空气的浮力也是一样。造成这种现象的核心还是地球的重力,因为重力导致上下表面的压力差。

如果我们在太空无重力环境下点燃一支火柴或者一个蜡烛会是什么情况?应该不会产生像我们看到的那样尖尖的火焰,因为整个燃烧表面压力都是均匀的,产生的火焰应该是球状的。

怀着这样的想法搜索了一下,果然是如我所猜测的那样,甚至可以看到拍的图片。

烟是往上冒的这一点,我们在很多地方都可以利用,比如说烟囱。如果我们有一个很大的可乐罐,两端各开一个口,我们在后面开口用一个很长的导管把它导到一个很高处,然后在前面开口的地方在里边放一些木柴在里面点燃,这个时候,烟一定是顺着后面开口往上冒的,而我们塞木材那个小口,就会只是空气往里面进。这是因为,膨胀的空气会往上浮,而他就会顺着那个导管往上走,往上走产生的吸力会使得空气从我们塞木材那个口里面流入。

而我们广大拥有智慧的劳动人民,在历史的长河中,早就发现了这一点,每个民族造的房子里面都有高耸的烟囱,这样在厨房的屋子里面点火的时候,屋里是没有烟气的,只会顺着烟囱往外冒。

利用这一点,我们也可以构造一些很有趣的取暖装置,可惜在城市的房间里我们无法直接点燃火焰,即使你愿意点,也没有木材可以烧。

如果我们在野外点燃一个火堆会是什么样的情况?假如没有风的情况下,那么火也是往上冒的。周围的空气贴着地面,流向火焰的本身,这个流动的形状就像火字的下半部一样,所以点燃火堆的形状,就跟我们伟大的先人创造了火字一样。

第2个有趣的观察就是火焰是一个缓慢的化学反应过程,它与氧气的反应,有一个速度,缓慢的把这些热量释放出来,不是很快,但也不是很慢。恰巧是达到我们观察到火焰的那种程度。

这个恰到好处的反应速率,意味着我们可以用火焰来烹饪食物,利用火焰来锻造等等。所以我们不该忽略这个反应速率在我们人类文明的诞生和发展中起到的重要作用。

如果这个反应速率过快,能量在一瞬间就被释放出来,那就变成了我们熟悉的爆炸。实际上爆炸也是化学反应,甚至那些炸药的能量密度并不一定比得上其他物质,但是它的反应速率是足够的快,以至于很快很短的时间内就把所有的能量释放出来,这些能量瞬间形成了强大的冲击力。

如果反应速率过慢,我们就会感觉它像铁生锈或者说一些物体腐烂一样,并不会产生明显的火焰。正是能量的速度释放得恰到好处,足够产生光和热,才生出了火焰。一系列的有机碳分子和空气分子的混合物,在一个我们可以见到的火焰的区域内部,发生反应,放出热量,产生我们可以看到的光。

所以如果你仔细的思考这些背后发生的过程,当你看着火焰的时候,看着火苗不停的上穿下穿,意识到背后那些分子剧烈运动碰撞达到更低能量的结构并放出光和热形成的一个区域,就会觉得这是一个很有趣很有意思的一个过程。

第3个有趣的事情是大气中的氧气密度以及二氧化碳的密度,和植物以及燃烧之间的关系的平衡。

如果我们放任植物不停的进行光合作用,那么大气中的二氧化碳会逐渐的被他耗尽。然而我们现实世界中的二氧化碳却是维持在一个稳定的百分比上。

这个原因也可以归结于植物的叶绿素进行光合作用的效率,可能在很久以前大气中的二氧化碳密度很高,但是植物的叶绿素不停的合成,直到达到我们今天空气中二氧化碳的密度,基本上稳定下来。这个速度对植物来说很吃力,如果密度太低的话,植物就无法进行下一步的光合作用。

所以动物的消耗以及各种各样的燃烧,各种各样的产生二氧化碳的活动,也许对整个生物圈的存在运行是不可或缺的一环。这些不断生成二氧化碳的速率,和植物现在光合作用的速率逐渐达到了一个动态的平衡点,也就是我们目前大气中二氧化碳的密度。

我们可以从植物进化中看到一些端倪,我们现在有一些碳三植物和碳4植物。碳4植物的光合效率没有碳3植物高。碳4植物花费更大的能量精力,为的是可以在更低的二氧化碳密度下进行光合作用。之所以会进化出来碳4植物,可能就是因为二氧化碳密度越来越低,导致一些植物消亡,而一些新的植物进化产生吧。

然而人类不断的燃烧排放,产生的二氧化碳的速率已经超过了之前动物们的速率,但是想必植物也会加快它们的光合作用的速率,很多人觉得温室气体的排放是一个问题,其实我觉得未必,可能植物会不断的把这个问题解决掉。

最后这个二氧化碳和氧气浓度的问题,我已经思考了很久,改天有时间的话单独再写一篇吧,现在只是随便突然想起了。

这篇文章是在火边用手机和语音写下的,现在火差不多结束了,所以文章也应该差不多结束了。有句话一直想装逼引用下,今天总算逮到机会了:“火萎了,我也准备走了”。好吧,如果你读过这首诗的话,应该知道其实用在这里是很不吉利的,然而我实在忍不住放弃这么好的装逼机会。