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第729节（第2页）

百米竞赛中，运动员起跑时间和发令枪枪响时间差距在0.1秒以内，算作抢跑，取消竞赛资格。我们来计算一下运动员的极限反应时间。人的神经通过钠离子和钾离子通道调节细胞内外浓度，改变电位，来实现信号传递。速度大约30米秒-120米秒，多数人的传递速度位于下限附近。以博尔特为例，发令枪离他的头部越5米距离，声速按340米秒计算，传到他的耳朵约16毫秒。不同跑道的运动员距离不同，从1米到10米，那么带来的时间差为30毫秒。声音在耳膜上产生振动，导致电信号产生，传输到大脑，大脑经过处理，对腿部发出信号，腿部肌肉收到信号，释放钙离子，触发肌肉收缩，开始起跑。听觉神经细胞的电压改变大约需1毫秒时间，从耳部传到大脑中央沟后方的听觉野，距离大约10cm左右，耗时1-3毫秒。神经信号从大脑传递（运动区、脊髓、腿）到腿部，最后到脚前掌，距离约1.8米，耗时15-60毫秒。不同人的耗时差别体现在大脑的处理部分。天赋或训练程度的差别，这部分的处理时间最短情况是：条件反射，信号直接脊髓传递，不经过大脑。来自听觉野的信号进入大脑，再触发动作命令，这部分时间不好确定。而钙离子浓度的改变大约几毫秒时间。那么固定消耗时间的变动范围就是，大约是毫秒。对于多数人而言，固定的信号传递时间80毫秒是可以接受的。那么，如何估计大脑处理时间呢？

在电子竞技领域内，星际争霸曾经是风靡一时的游戏。顶级职业选手的操作可以在300APM以上，也就是一秒内手要操作5次以上。屏幕画面进入眼睛，传递到视觉野，距离大约20cm，大脑信号进入脊髓，传递到手上，距离大约是人身高的一半（正常人双手平举，长度基本等于身高），考虑到脖子长度、选手的身高，全部距离按照0.2+0.2+0.8=1.2米计算。则固定消耗时间，约为毫秒，按40毫秒计算。一次手操作时间为200毫秒，手指按键或点击鼠标消耗时间大约60毫秒（手指的按下和复位一般消耗120毫秒，极限70毫秒），手指移动或鼠标移动，消耗时间不少于点击时间，则大脑处理时间至多为40毫秒。在游戏中，选手对局势的战略战术判断、定位敌方单位，都是相当消耗时间的。而赛跑中，对专业选手而言大脑仅仅起到一个信号中继的作用，其消耗时间可按几毫秒来估计。那么选手的神经反应时间大约就是90毫秒，考虑身体从静止到体现出状态变化消耗时间，100毫秒以内的抢跑判断标准相对合理。

思考：

1.在电子竞技中，第一人称射击类游戏（FPS）也很考验人的反应速度。按照上述分析，人的神经传递时间是40毫秒左右，点击鼠标约60毫秒。目标出现在鼠标图标中到点击命中目标，时间约0.1秒以上，和视觉暂留长度差不多。当然某些人的天赋异禀，传递信息仅需要20毫秒，其对手就需要战术弥补。当目标出现在视野中，需要滑动鼠标去射击，则时间更长。

2.大型恐龙，比如梁龙，在臀部都有一个辅助的神经处理系统。神经传递方式在动物中相似，可以认为速度也接近。考虑到近30米的长度，神经传递时间接近1秒。因此辅助系统很有必要。

3.动物的敏捷和体型相关，神经的传递距离远近也轻微地参与影响。动物的局部速度远超神经反应时间时，躲避这个词就不存在了。比如鮟鱇和黑曼巴蛇。

正常情况下，身体要消耗一定的能量维持体温和其他器官的基本运作，这部分能量消耗成为基础代谢率。在平均状态下，运动带来一定的消耗，整个能量消耗就是全部代谢率。热带人体型小，体重低，并且环境温度高，整体消耗很小，即代谢率很低。在摄入食物后，大量食物都可以转为身体的组织，促进身体的发育。温度及寒带人体型大，体重高，环境温度低，代谢率很高。大量食物都转为热量。需要摄入更多的食物来促进身体发育。由于热带人体型不大，身体发育很容易达到目标，因此热带人的性成熟较早。同样，热带妇女绝育也早，比如拿破仑的皇后。现代营养普遍改善，因此现代青少年的发育也较以前早。同时食谱也是重要因素，肉食含的激素量大，更容易刺激性发育。

思考：

1.利润的诱惑使得大家提高饲料中的各种激素。养猪场的猪3个月就出栏。自然状态下的猪寿命是20年！这样的猪还完全是幼年状态的猪，但体内的激素促进猪的身体进入少年时期。现代养鸡场，若为了促进鸡下蛋，在饲料中大量加入雌性激、素。那么鸡蛋会提前促进女孩性发育。

2.自然状态下的动物体内激素含量不均衡，按照中医的观点就是某些肉性热，性燥。自然状态下的猪肉性平（微寒），本身是好东西。

3.现代污染严重，水里面的重金属成份会通过植物、浮游生物代谢而聚集起来。小鱼虾、甲壳类动物因摄入这些聚集了金属的生物而大幅度提高体内的重金属浓度。大型鱼类采食这些小动物，最终浓度达到非常高的程度。人类如果食用这些污染水域的鱼，很容易因重金属而产生各种疾病。

4.二恶英，分子结构和雄性激素比较接近，进入人体后会可能会参与到激素作用中，越战中落叶剂大批量使用，导致大量胎儿畸形。

某一定体积的物体，切割成两部分。则整体体积不变，而全部表面积增加了两倍的切面面积。反复进行切割，则面积持续增加。我们身体的肺部进行氧气交换，肺部容量因人而异，成年人基本保持2-6升之间。也就是说我们一次吸气，可以得到2-6升空气，进行氧气交换时，是空气与肺泡表面进行，也就是说肺泡面积越大，我们能交换到的氧气越多。而所有肺泡的体积总和是2-6升，那么如何才能增加交换面积呢？只有一个办法，让肺泡的体积非常小。我们的肺泡数量大约是3亿多个，直径约0.2毫米左右。肺泡的总体表面积大约是40-100平方米。因此增强心肺功能，可有效抵抗氧气含量减少引起的高原反应。

思考：

1.汽车尾气是一大污染源，不过现在汽车都增加了汽车尾气的净化装置，主要是金属铂来分解那些氮氧化合物。金属铂价格昂贵，如何才能有效利用呢？在汽车尾气通道中，一块直径约15厘米的长条陶瓷上开有大量细长的空隙，空隙上布满直径约1-10纳米的耐高温耐腐蚀氧化物小球，在小球上放置金属铂颗粒。经过这些步骤，铂的表面积极其庞大，完全可以净化尾气至环保标准。

2.人呼吸时，大量空气灰尘进入鼻孔，为了防止这些灰尘进入肺中，鼻孔中生长着许多鼻毛。可以有效吸附灰尘，在城市生活的人们都可以验证这点。鼻毛不可拔掉，每拔一次，新生鼻毛就变粗，降低了鼻孔通道灰尘吸附能力。

3.壁虎可以随意爬行，其脚趾上长有近10亿微细的毛。这些毛和接触面之间的吸引力总和完全可以让壁虎随意爬行。

4.炒菜时，肉类都被加工成肉丝、肉片，很少有方块的肉（花椒肉丁、宫保鸡丁，这些肉丁都是小方块，红烧肉是较大方块，但是烧的时间长）。这样肉总量不变，但是和热油的接触面大大增加，很容易一起熟。肉上面附着的调料也很足，味道好。

5.原子、弹的核心是铀235或钚239，质量超过一定界限就发生核反应。引爆原子、弹就是让若干个低于临界质量的铀块，突然集中在一起，突破界限，发生链式反应。如图所示，枪式的效率低下。收聚式的效率很高，迅速让核料的表面积降到最低，最大程度地引爆核料。

6.川菜中有道雪魔芋烧鸭，其中的雪魔芋味道鲜美。菜里面的雪魔芋形状类似海绵，中间多孔，吸附了大量汁液。类似的食材有冻豆腐、面筋、竹荪。

7.丝瓜瓤多孔容易吸附油，洗锅刷碗干净。硅藻土同样多孔，只不过孔细微得多。可以吸附悬浮微粒、杂质、大分子有害物质。可以做水和空气的过滤材料。由于表面积大，还可以做稳定剂。诺贝尔发明的硝化、甘油炸药，就使用硅藻土做稳定剂。新型的硅藻土装修材料可发挥多孔吸附能力，降低污染。类似材料有活性炭（木炭），可以过滤空气和水，甚至做防毒面具的滤芯。

8.我们吃饭，牙齿的研磨作用会将食物粉碎，这样食物的表面积大大增加，进入胃部后，消化液可以充分对食物进行消化，这样消化速度快，胃部的负担轻。另外快速吃饭，大脑会对胃部的饱食信号会滞后，导致摄入食物过多。因此平常细嚼慢咽，可以有效利用食物，减少多余热量摄入。

9.考古发现，奴隶时代，奴隶大约20岁就已经把牙齿磨光了。因为食物非常粗糙，这些奴隶即便没有劳作累死，寿命也不会长。牙齿失去作用后，获取食物能量的代价增加。在进行马匹交易时，买方通常都要观察马的牙齿，可以判断健康状况。

梅乐芝经理的科普文章（十）

第10节波

平静的水面，落下一颗石子，就看见一圈一圈的水面起伏，以石子落水处为圆心，慢慢向外蔓延。随着时间流逝，起伏最终消失，水面恢复平静。这种扰动（石子、雨滴等引起的水面起伏）以一定速度向远处传播（蔓延），称这种传播着的扰动为波。

通常将波的概念限制在自然世界中。在社会变化中，也有类似的情况，称呼的概念换成浪潮，趋势等等。比如谣言产生后，开始传播，四处都流传着，范围越来越广。这是虚假信息的传播。从流行歌曲、网络名词到时尚，都符合波动定义。文明的交流，通过商业贸易，也是波。

回到物理世界，石子造成的扰动，是石子势能转换成水的动能。而波在传播中，抵达的水都开始扰动，意味着动能也在传播。随着波越传越远，接收动能的水越来越多。按照能量守恒，那么所有收到动能的水的动能总量不变，那么每部分水的动能越来越小。最后动能全部转为热量，水面恢复平静。换而言之，波传播过程同时也是能量传播过程。

对于物质运动状态变化类型的扰动传播，我们称为机械波。如果是人的思维模式变化类型的传播，可称为心灵风暴波。如果是人有组织行为类型的传播，可称为社会运动波。机械波的出现，意味着：1.扰动源存在，也就是有能量供应源。2.存在接收扰动的对象，称为介质。这两种存在，对其他类型的波也是适用的。对于石子形成的波，扰动源就是石子，介质是水。宗教的传播，扰动源就是教义，介质是人。

观察：

1.艺术体操运动中，运动员舞动着长带，长带在空中上下卷动，却不落地，正是波的传播，使得带子始终处于状态剧烈变化中，而无法落地。

2.世界各地经常出现地震。报道中会给出震中位置，地震强度级别。震中就是扰动源的位置，级别就是地震能量的强度。地震波在传播中，能量随之而来，改变建筑物品的状态。如果能量太大，建筑等承受不住而损坏。损坏程度称为烈度。随着传播距离的增加，总能量逐渐损耗，加之能量分担对象越来越多，危害逐渐减小。