从发现赝品到创造色彩，我们探索艺术的科学。此外，在新闻中，癌细胞转化为脂肪，对我们最喜欢的饮料之一构成威胁，真的有“月球的阴暗面”吗?
在这一集里
将癌细胞转化为脂肪细胞
与巴塞尔大学的Gerhard Christofori合作
本周，瑞士的科学家们宣布了一种阻止癌症的新方法。他们已经找到了一种使癌细胞转化为无害脂肪细胞的方法。这项技术依赖于这样一个事实，即更具攻击性的肿瘤细胞——实际上能够造成最大的伤害并扩散到身体的其他部位——也是最易受化学影响的;因此，有可能使用两种现有的、获得许可的药物来说服它们从相对非特化的癌细胞转变为不能再生长的惰性脂肪细胞。Chris Smith采访了来自巴塞尔大学的Gerhard Christofori。
格哈德:所以这些细胞，侵袭性癌细胞不同于原来的肿瘤细胞。能够在血液中存活，在远处的器官中存活并且对化疗有抵抗力但这也使它们具有很强的可塑性。这些细胞有很大的潜力转化成其他类型的细胞这就是我们尝试使用的。
克里斯:所以你说的是说服这些细胞因为它们是高度易受影响的，这就是为什么它们如此成功的原因，但说服它们变成不那么讨厌的东西。
格哈德:是的。我们开始在培养皿中培养这些细胞然后我们使用已知的因素和处理方法，例如，胚胎发育会形成脂肪细胞。我们的目标是将侵袭性乳腺癌细胞转化为脂肪细胞。
你为什么选择脂肪细胞为什么你想把它们变成脂肪细胞。
格哈德:是的，脂肪细胞有两个优点。首先，一旦脂肪细胞形成，它就不再分裂了。它不会产生更多的细胞。另一个优点是脂肪细胞也是高度分化的所以它们处于功能的最后阶段它们不会回到原来的细胞类型。这样它们就不会再变成具有攻击性的癌细胞了。
Chris -所以你首先在一个盘子里做了这些研究。这个测试能让你发现“我需要什么信号来暴露这些细胞，把它们推向最终的死胡同，在那里它们变成脂肪细胞，再也回不去了。”
格哈德:没错，通过了解这些信号，我们可以推断出哪些可用的药物可以用来取代这些信号和这些因素，然后在乳腺癌的小鼠模型中使用这些药物。
克里斯-这有用吗?
格哈德:它起作用了，实际上效果出奇地好。同样令人惊讶的是，接受治疗的老鼠没有严重的副作用，实际上没有明显的副作用，我们没有看到任何毒性。我们所看到的是原发肿瘤不再具有侵袭性这些侵袭性癌细胞转化为脂肪细胞脂肪细胞基本上就像体内正常的脂肪细胞一样。因此转移，也就是向远处器官的播散，也被抑制了。
克里斯-你用的是什么药?
格哈德:所以我们用的是两种药。一种叫做罗格列酮它被用于治疗糖尿病这种药物可以诱导干细胞转化为脂肪细胞。另一种药物是一种叫做曲美替尼的癌症治疗药物。它是一种信号抑制剂，可以使肿瘤细胞分裂并形成更多的肿瘤细胞。
克里斯:如果比较接受这种治疗的动物和没有接受这种治疗的动物的结果。这两个结果集有什么不同?
格哈德:有两个主要观察结果。第一个是对照组用安慰剂治疗的动物，它们表现出高度侵袭性的原发性肿瘤侵入，然后转移主要在肺部而在用罗格列酮和曲美替尼联合治疗的小鼠中，我们看到恶性癌细胞侵入周围组织的减少，肺部也基本上没有转移了。
Chris -如果你看看有反应的动物的比例是几乎所有的动物还是只有一部分?
格哈德-是他们所有人。
Chris -但是癌症是出了名的异质性。如果你观察癌细胞，它们都有大量不同的基因变化，因为这就是我们正在处理的野兽的本质。那么你是如何让所有的细胞都做出反应的为什么我们没有逃脱而有些细胞却回来把癌症带回来因为它绕过了你对它施加的封锁?
格哈德:这是一个非常好的问题。肿瘤细胞向侵袭性恶性癌细胞的转化在不同类型的癌症中相对保守。实际上，这个程序也被用于胚胎发育，当某些细胞必须通过身体迁移形成器官时。例如，在胚胎形成和器官形成期间。因此，我们预计这种转化为恶性肿瘤的程序在不同的癌症类型中都是保守的，因此大多数细胞将成为靶标。甚至不同类型的癌症也有可能被同样的疗法所针对。
咖啡受到威胁
剑桥植物园的亚历克斯·萨默斯
咖啡是世界上最重要的爱情之一。在英国，我们每天要喝掉9500万杯咖啡。但新的研究表明，高达65%的野生咖啡品种正面临灭绝的危险。Hannah Laeverenz-Schlogelhofer把水壶打开，坐下来和剑桥植物园的温室主管Alex Summers聊了聊，了解了更多关于世界上最受欢迎的饮料……
亚历克斯-好的，一杯标准的速溶咖啡。
汉娜-下午有事来接我。
亚历克斯-没错，只是为了让咖啡因留在体内。
汉娜——手里拿着一杯热气腾腾的咖啡，我们前往热带地区，嗯，在温室里的热带雨林，看看我们对咖啡因的需求来自哪里。
生产咖啡的植物是一种灌木。它是一种灌木，可以生长在森林的林下或森林边缘，达到合理的大小。我们说的是六英尺八英寸左右。叶子呈椭圆形，相对较大，它们是相反的，我们喝的咖啡是由果实制成的。所以咖啡果是一种红浆果。想象一下比冬青上的浆果大两到三倍的东西。这就是咖啡果实的样子。真正的咖啡豆是果实里面的种子。
汉娜:所以当你喝咖啡的时候，你实际上是在喝咖啡树的种子?
亚历克斯:当然。在研磨前，这些咖啡豆会被烘烤和干燥，然后它们会被烘烤和研磨，然后你就会得到你会用来做咖啡的熟悉的粉末。
汉娜:当你看到手工咖啡店的菜单时，你会看到很多不同种类的咖啡。这些不同的类型从何而来?
亚历克斯:我想在很多情况下，咖啡的类型和葡萄酒的类型非常相似。所以环境对咖啡豆的味道有很大的影响，对咖啡的种类也有很大的影响。咖啡生产中主要使用两种咖啡豆。有阿拉比卡咖啡和卡尼弗拉咖啡也就是罗布斯塔咖啡。所以最高端的咖啡是阿拉比卡咖啡和咖啡的主力所以速溶咖啡来自罗布斯塔咖啡。
汉娜——发表在《科学进展》上的一项研究报告了一项全球咖啡风险评估的结果，结果似乎相当令人担忧。
亚历克斯:所以这篇论文的关键发现是60%的咖啡物种正面临灭绝的威胁。所以我们讨论的是我们讨论的这两个物种，是124种咖啡中的两个物种。在这60%的物种中，它们可能在未来几十年内不复存在。这很重要。实际上，我们看到的是一个巨大的资源如果我们想让我们的咖啡作物具有更强的抗旱性或抗病性，那么在我们刚刚谈到的两种咖啡品种的野生近缘种中就有潜力将其培育给后代，并为未来生产新的品种和作物。
从越来越多的干旱，到疾病的快速传播，咖啡物种正面临着广泛的威胁。
亚历克斯-我认为对咖啡物种威胁的核心风险是栖息地退化和农业。当我们看到森林因各种原因被砍伐时，我们看到咖啡栖息地的丧失，而且咖啡品种的分布范围往往受到限制。这意味着在很多情况下，它们已经进化到非常严格的特定气候条件下，因此当它们目前的栖息地退化时，它们在迁移到新的栖息地或新的范围时不是很灵活。疾病，特别是在我们倾向于只种植一种或很少几种品种的驯化作物地区，成为一个真正的问题。
汉娜:这些物种处于危险之中，我们能做些什么呢?
亚历克斯:这里重点强调了两个方面，一是改善了原地保护，即改善了对有咖啡野生亲缘物种的地区或地区的保护，同时也从种植它们的正常范围之外的角度出发。所以像我们在植物园这样的地方，这样做也非常重要。特别是因为咖啡有顽固的种子，你不能把种子储存在干燥的冷库中。在这种情况下，要在正常范围之外收集咖啡，你必须把它当作一种植物来种植。我们必须认识到的一件事是植物园在这方面的重要性。从植物园的角度来看，我们都必须更多地相互交流，确保我们不仅保护了罗布斯塔咖啡和阿拉比卡咖啡的一小部分多样性，还保护了其他物种。
发烧是如何帮助你对抗感染的
剑桥大学的克莱尔·布莱恩特
伴随感冒或流感而来的头痛和喉咙痛已经够让你难受的了，那么为什么身体还要让我们加倍难受，把发烧扔进混合物里，把我们自己的皮肤煮熟呢?我们已经知道，一些感染微生物在高温下生长不太好，但现在中国科学家发现，较高的体温也有助于免疫细胞更有效地到达感染部位。剑桥大学的免疫学家克莱尔·布莱恩特在仔细研究了这些发现后，对克里斯·史密斯进行了采访……
克莱尔:在感染和其他免疫过程中会产生一堆蛋白质，这些蛋白质会推动前列腺素分子的产生，从而导致体温升高，这对细菌的生存环境非常重要。但似乎如果你的体温升高，它会增加你存活和从感染中恢复的机会。非常重要的。为什么会发生这种情况是很有趣的。
克里斯-所以基本上体温是由大脑设定的，不是吗?对感染的反应会释放出一些化学物质，然后触发设定值上升，我们都这样做。动物也会这样，所有的东西都是这样。这显然对我们有好处。
克莱尔:是的。
克里斯-那么中国的研究人员在他们的论文中到底说了什么?他们做了什么?
克莱尔:所以他们所做的是他们观察了一个有趣的过程你需要你的免疫细胞到达感染部位的信息。为了做到这一点，免疫细胞，比如T细胞，实际上必须跳出循环的列车，进入被感染的组织。
Chris -这些白细胞在血液中流动，它们不需要在血液中它们需要在有活动的地方，在实际的组织中。
克莱尔:是的，所以他们在血液中巡逻，他们需要下车，进入组织，才能解决这个问题。所以组织用一些非常简洁的方式产生化学物质来吸引这些细胞进入组织，但它们实际上需要离开，离开这列火车。所以发生的是，血液的内衬血管产生了一堆粘性分子，然后像t细胞这样的受体看到了这些。然后它们会粘在一起沿着血管壁以这种粘稠的方式滚动，直到它们到达一个感染的部位这是由化学吸引剂指示的，这些分子会吸引这些细胞。然后这些细胞实际上从血管壁移动到组织中，这个过程——粘，滚，侵入。
这就是组织从血液中吸收细胞的方式它使感染区域的血管比正常情况下更粘稠这样细胞就能获得立足点，然后进入。但是温度方面是如何起作用的呢?因为我们已经能够在显微镜下观察你刚刚定义的过程很多年了，我们知道血细胞开始更好地粘在感染区域。那么温度是从哪里来的呢?
克莱尔:这是这篇论文非常巧妙的地方他们所做的是有一堆蛋白质在你发烧的时候会被特别调节，它们被称为热休克蛋白。在这篇论文中，这些人所做的是他们展示了其中一种并且只有一种叫做热休克蛋白90的蛋白质被上调了。
然后它能做的是将信号从细胞内部发送到细胞外部通过一种叫做-4整合素的特殊蛋白质这种蛋白质实际上产生了粘性，它是粘性受体。
克里斯-就像尼龙搭扣一样?
克莱尔-就像细胞尼龙搭扣一样。所以发生的是hsp90与-4整合素的尾部结合并在细胞表面进行向上调节。但更巧妙的是，这种蛋白质可以结合两个整合素分子。所以这些受体蛋白会结块，产生多重粘性，并增加对血管壁的最大粘性。
克里斯-换句话说，你已经有了感染的区域使得血管变得更粘稠了。我们知道。但是，当你加上体温升高的影响时，需要到达感染部位的细胞也会变得更粘。所以综合效果是细胞更容易附着在血管的一侧那里有感染区域然后挤进感染区域。
克莱尔:完全正确，因为α -4整合素对停止和入侵信号至关重要。
现在我们对炎症的过程有了更多的了解，有很多疾病是免疫系统失控的，自身免疫性疾病，比如SLE和关节炎。有没有可能利用它来抑制免疫系统因为没有它，我们显然需要免疫系统来摆脱感染但是当我们不想让免疫系统攻击时就会有各种各样的后果。
克莱尔-是的。真正奇妙的是现在我们了解了其中的机制，热休克蛋白90的上调，实际上你可以下调它，你可以关闭它。这样你就能减少黏性降低免疫系统对这些组织的侵入程度所以像类风湿关节炎这样的疾病关节就不会再被这些t细胞浸润这样就能降低免疫系统的反应。
克里斯-他们在实验鼠身上做了这个实验。人类体内也有同样的分子吗?我们可以假设这也适用于我们吗?
克莱尔:是的，我们有。热休克蛋白与整合素一样具有进化保守性。所以很有可能我们能够通过使用这种分子的方法来治疗免疫疾病。
神话:月球的阴暗面?
David Rothery，开放大学
当你抬头看月亮时，你总是看到同样的东西。对一些人来说，它是一张脸——月球上的人——对另一些人来说，它是一只巨大的兔子或一位优雅的女士。但看到同一张脸被照亮，引发了关于另一面应该是什么的讨论，有些人称之为“月球的阴暗面”。最近，随着中国的嫦娥四号探测器在月球的另一面着陆，这句话经常被重复，这让英国开放大学行星地球科学教授大卫·罗瑟里(David Rothery)几乎要打转了，他正在执行月球任务，以纠正这一科学错误……
1月3日，中国人在月球背面着陆了!他们做得好吗?
我的意思是，我受够了听到它，读到它在媒体上的报道。但月球并没有黑暗的一面，至少不是永远黑暗的一面。我是平克·弗洛伊德(Pink Floyd)的粉丝，但对不起，月球没有阴暗面。
中国人在月球背面着陆。这是月球永远背向地球的一面。但它并不比月球近面暗，它看到的阳光和月球近面一样多。事实上，更多一点，因为在月球的远端，你永远不会看到地球挡住太阳的路。
所以让我们去掉这个短语“月球的阴暗面”。打个比方，它是黑暗的，但它是误导的。它是月球的背面。
现在，就像太阳系中几乎所有已知的卫星一样，月球有这样的特性，它每绕其行星运行一周，就会旋转一次。所以近地面总是朝向地球。相反的一面，远的一面，总是背对着地球。而且，如果你在这些卫星背面的表面，你将无法看到这颗行星，因为它在地平线以下。
为什么会这样呢?嗯，这是由于潮汐。潮汐力减慢了每个卫星的旋转速度，突然间，每个轨道恰好旋转一次。这意味着你不必通过在固体表面周围移动潮汐隆起来扭曲身体的形状，因为整个隆起可以保持固定的位置，面向地球的方向。
就是这样。月球有远的一面，但没有暗的一面。所以，如果你听到有人说中国人或其他任何人在月球背面着陆，请轻轻地纠正他们。
但是在月球背面着陆是多么伟大的成就啊。看不到地球了。你收不到来回的无线电信号。所以中国人把类星体中继卫星放在一个光环轨道上，绕着月球远端的拉格朗日点运行，这样它就能一直看到月球远端的月球和地平线上的地球。在月球背面着陆的技术工作非常出色。当我们把探测车放在更有趣的地方时，我们将对月球的远端了解很多……
月球的流星历史
Thomas Gurnon，南安普顿大学
在其46亿年的历史中，地球受到过彗星、小行星的轰击，甚至有一次，一颗行星撞向了我们。后一种碰撞的产物就是月球!与地球本身相比，月球可以揭示更多关于撞击地球的信息，因为与地球不同，月球没有天气、构造板块或不断重塑其景观的冰河时期。相反，月球表面有着近乎原始的记录，记录着千百年来撞击地球的各种物体。亚当•墨菲spoke to Thomas Gernon, from Southampton University, who was on the team who has worked out how to interpret the lunar landscape to decode what’s been arriving, and when...
托马斯:我们的团队使用了美国宇航局月球侦察轨道器收集的数据，这是一艘宇宙飞船，在过去十年左右的时间里一直在绕月球飞行，收集数据。我们发现，这些大陨石坑周围的岩石丰度与它们的年龄有很强的联系。
这意味着，较年轻的陨石坑周围暴露的石块比较老的陨石坑周围暴露的石块要大得多。这种相关性得到了陨石坑的证实，我们已经用阿波罗任务的样本很好地确定了陨石坑的年代。利用这种非常强的相关性，我们能够确定月球上100多个最大的撞击坑的日期，并有效地得出了月球上这些大型撞击坑的第一个年表。所以很有趣的是，地球和月球都显示了大约两亿九千万年前，也就是恐龙时代之前，撞击流量的强烈增加。我们认为，在恐龙进化之前，撞击地球的岩石数量是地球的两到三倍。因此，这个尖峰可能使人们认为导致地球上恐龙灭绝的撞击更有可能发生。
亚当:月球上的天气怎么样?因为那里没有大气层，所以没有风和天气。事情到底是怎么变坏的?
托马斯:我们认为这些大岩石在数亿年的时间里实际上已经分解了。我们认为岩石的分解有两个原因。首先是微陨石的轰击，这些微小的碎片不断撞击月球表面。另一个原因是我们有热循环。月球上的一天大约是地球上的28天，所以我们在14天的白天和14天的夜晚之间切换，白天加热岩石，而夜晚加热岩石。
亚当-快速的加热和冷却以及极端天气是导致它们崩溃的原因吗?
托马斯:当然。所以我们认为，它们在逐渐分解，我想在10亿年的时间尺度上，你的大石块会变成土壤，或者他们所谓的月球风化层。
亚当:那么你的数据对地球有什么影响呢?
托马斯:我们比较了月球上的年龄分布和地球上的年龄分布。我们的发现令人惊讶，在过去的六亿五千万年中，月球和地球上的实际撞击通量几乎是相同的。这是令人惊讶的，因为我们通常认为地球的撞击记录是有偏差的，因为侵蚀等等。
亚当:地球上有没有一个没有陨石坑的时期，你能找到有轰击的时期?
令人惊讶的是，我们发现地球和月球之间的相似性在6.5亿年前就停止了。我们看到的是地球上撞击坑的突然中断，否则我们会用月球来类比。这与地球经历了非常严重的全球冰川作用的时期非常吻合，被称为“雪球地球”，人们认为这一时期持续了数千万年。在最近的另一篇论文中，我们证明了这是一个令人信服的证据，在这个雪球阶段，侵蚀程度非常高。我们认为在垂直方向上，大陆上平均有3到5千米的侵蚀。这是地球历史上从未见过的。在这段时间里我们已经把地球表面所有的大陨石坑都刮掉了就像布里洛垫一样。
亚当:下一步是什么?下一步要关注什么?
Thomas -我们很高兴能够突破这项技术的极限，也许可以看看它是否能在几十亿年的历史中进一步应用。我们所做的是把月球作为一个目录，以便有效地了解地球的过程，这样我们就可以通过观察太阳系内的其他天体，了解很多关于地球历史的知识，比如侵蚀和板块构造，这对我来说真的很令人兴奋。
科学中的艺术
与Katie Reinhart, Sietske Fransen, Making Visible Project, crash合作
科学插图在科学史上一直起着至关重要的作用:查尔斯·达尔文和作家比阿特丽克斯·波特都是科学插画家。亚当·墨菲前往剑桥的惠普尔图书馆，与来自“制造可见”项目的凯蒂·莱因哈特和西茨克·弗兰森交谈，了解这种科学……
亚当:今天我们有照片，电影，甚至虚拟现实向我们展示我们的科学。但在那之前，这些事情并不总是如此。科学家们必须对他们想要讨论的事物使用令人难以置信的、非常详细的图纸。我去了剑桥的惠普尔图书馆，从凯蒂·莱因哈特和西茨克·弗兰森那里了解到这一点。首先，凯蒂告诉我科学和艺术之间的重叠。
凯蒂-我不能给你确切的数字，但这两种情况都有。有些人，比如罗伯特·胡克，自己也画了很多像。我们知道罗伯特·胡克是画家彼得·莱利的学徒。档案里的很多东西都是他自己画的，很多画都是他画的。但很多人没有。我们还知道，他们与工匠和艺术家合作，为他们制作图像，特别是为他们出版的作品制作图像，因为制作木块或雕刻图像，为雕刻图像切割铜板是一项专业技能，所以你需要去找受过培训的人。
亚当:但是艺术对这些科学家来说有多重要呢?Sietske Fransen告诉我更多。
西茨克:学习绘画是绅士教育的一部分，这不仅是为了科学，也是为了理解艺术。因此，我们从17世纪的手册中得知，人们被告知要观察著名肖像或其他绘画的雕刻，并复制它们来学习观看，这当然也是科学领域的一项非常重要的技能。
亚当——然后我们潜入图书馆的档案室，从一本罗伯特·胡克同时代的书开始，他是艾萨克·牛顿的对手。他给我看的那本书对我这个历史爱好者来说非常非常有趣。
凯蒂:这是1665年第一版的《缩微术》，是胡克写的关于他通过显微镜看到的东西的书。
亚当-你看到的其中一件事是。这是一只跳蚤吗，一个巨大的跳蚤图像?
凯蒂:当然。跟你说的一模一样是个巨大的跳蚤。
亚当:这个形象是怎么来的?他到底是怎么得到这个的?
所以我们知道罗伯特·胡克是一个绘图员，正如我们已经说过的，所以他可能自己画了图像，然后有铜版切割工，或者铜版雕刻工为出版物制作实际的图像。有一件很重要的事情需要意识到，看看这张图片，它现在差不多有两张A4纸那么大，它是一张复合图片。所以如果你用显微镜看，用17世纪的显微镜是不可能看到整个跳蚤的。所以这意味着你要看几次，他必须移动跳蚤，通过镜头看然后他看到的所有东西都连接到一个图像中。
亚当-图像在今天的科学中是司空见惯的。这些照片有什么革命性的?
Sietske:我认为最具革命性的事情是每个人以前都见过跳蚤，因为跳蚤比现在更常见。所以它们跳到我们和周围的动物身上。但从来没有人在这么近的地方看到过它们。例如，他们没有意识到腿上有毛。
亚当-除了画些小东西。还有什么地方这么重要?
凯蒂:在我们一直在做的研究中，我们真正发现的一件事是，图像被用于每一个科学学科。所以我们看到了天文观测的图像，恒星和彗星的图像，以及通过望远镜看到的东西的图像。我们看到了人体解剖，在解剖周围，在肾脏和膀胱结石周围，有时是在他们死前，有时是在他们死后。我们在我们现在所说的物理或化学中看到它们因为我们看到发明或设计的仪器的图纸，有时实际上是创造和使用的，不同的气泵有时不是，有点像虚构的仪器，或者从来没有实现过它们没有工作，或者从来没有创造过。除此之外，我们还会看到很多数学图表，你在学校里做的几何和代数的证明这些数学证明和图表我们一直都在看。
亚当:科学插图的时代对女性来说很重要，因为她们经常被排除在科学的其他方面之外。
Sietske:有女性艺术家在工作，我们在皇家学会里也有几个例子。例如，马丁·李斯特的两个女儿，帮助或为他的出版物制作了许多图像。所以肯定有女性参与其中，我们对女性的了解甚至比我们对男性科学家的了解还要少。但有可能一些我们不知道名字的艺术家实际上是女性。
凯蒂:是的，我认为这是关于女性科学家和女性形象创造者的一个很好的观点，在这个时期，很多劳动仍然没有得到认可。
所以我们不知道，就像我们不知道是谁雕刻了这些图像一样。那些不知名的人可能是女性，而我们所知道的女性，在某种程度上，不成比例地没有因为她们所做的工作而得到认可。
保护历史绘画
和保拉·里恰迪一起，菲茨威廉博物馆
如果你需要保护古老珍贵的艺术品呢?你怎样才能更多地了解它，并在不损坏它的情况下保证它的安全?克里斯·史密斯采访了剑桥菲茨威廉博物馆的科学家保拉·里恰尔迪，她正在研究非侵入性研究人工制品的方法。
Paola:嗯，我们要做的第一件事就是仔细观察它我们使用一系列成像和光谱方法来弄清楚例如，谁画了这幅画，他们是怎么画的，他们使用的材料是从哪里来的?谁委托的艺术品?他们为什么要委托它，什么时候委托的?艺术品背后的背景是什么?你可能会说，我们做了很多法医学研究。
克里斯-这就像是对一幅画的尸检。
保拉:当然。这正是我们所做的。
克里斯-但是有人递给你一张照片，你就能从照片上看出这一切?
保拉:嗯，你必须把它带到实验室，你必须使用不同范围的光照方法。所以我们使用x射线，红外线，紫外光，可见光，通过各种不同的光谱方法，你实际上可以弄清楚关于一幅画的很多东西。举个例子，如果我们用红外线，拍一张画的照片，通常你可以看到下面的东西下面的东西可能是画家在画这个物体之前画的草图。不同的艺术家通常有不同的绘画风格。这是一种很好的区分不同艺术家作品的方法，即使从画作本身看不出来。
克里斯:关键是这个的非破坏性方面，你用光来询问表面，光只是反射，几乎没有伤害，但有信息写在光回来，给你线索，关于那里有什么。
宝拉:没错。我们利用光与物质相互作用的不同方式，所以它可以反向散射，你知道，它可以以不同的方式反弹。这些不同的方式意味着我们可以探测到反射到仪器上的任何光线。
克里斯:这能告诉你艺术家使用的颜料中的化学印记或指纹，所以你几乎可以得到化学特征。
宝拉:没错。是的。所以一些方法，比如拉曼光谱，这与面条无关，但更多的是与一位印度科学家有关，他发现了这种效应。
所以是印度人而不是中国人或日本人?
保拉:是的。拉曼先生是一位发现拉曼效应的印度科学家。在这种情况下，它会给你色素的分子指纹。它能准确地识别出你在看的是哪种材料。
克里斯:想必在历史上不同时期上艺术学校的不同的人会使用一种特定的或相当独特的调色板，这对他们作为画家来说是独一无二的，对他们工作的时代也是独一无二的。这个推论合理吗?
Paola -这是一个非常好的观点，但不幸的是，在历史上的大部分时间里，调色板几乎是一样的。
克里斯-所以有效的方法是有效的，所以继续使用它。
宝拉:没错。直到18世纪末，19世纪初，我们才开始看到不同的颜料出现，这实际上是在历史悠久的古代大师画作中检测这些颜料，这是一个很好的方法来测试是否有人对它们做了什么。
克里斯-是的。你是否也能理解时间是如何影响这些颜料的，因为其中一个关键是，如果我们看一幅500岁的画，它在墙上挂了很长时间，它有很多光和阳光漂白，它有氧化作用，人们过去经常抽这些东西伊丽莎白时代是臭名昭著的，不是吗。你以前会看到这些巨大的管道，到处都是烟雾。所以你能开始看到这些色素是如何随着时间的推移而变化的，它们是如何与它们所处的环境发生化学反应的，因此a)如何预测它会是什么样子b)如何纠正它。
保拉:是的。是的，这正是我们所做的，这就是为什么我们与文物保护人员合作这么多，从而保护，你知道，稳定和保存这些文物，为未来做好准备。所以我们试着检测各种类型的退化，比如你可能会在一幅画上看到的退化，并找出我们是否可以阻止这种退化。我们通常不希望逆转它，或者不可能逆转它。你通常不希望今天的一幅画看起来没有任何历史，你知道这是一件有500年历史的东西，你应该看起来有500年历史。
Chris -确实有人对我说过，你知道，艺术的一部分是它在不断发展和变化。所以我们干预自然老化的过程是错误的这将从艺术中夺走一些东西来让时间倒流，但是。但是如果你拍一张照片你就能知道照片是如何随着时间发生化学变化的。你能不能让电脑，把时钟倒回你看到这些不同的颜料被使用的地方然后把它们放回原来的样子。
Paola——事实上，盖蒂博物馆的一个团队已经做了这样的研究，他们将一幅随着时间的推移而变老变暗的画作与同一艺术家绘制的一幅照明手稿进行了比较，因为手稿已经封闭在书里500年了。所以它没有老化，没有暴露在光，烟和其他降解剂中。所以他们采用了这种颜色，然后用数字技术处理了一幅画，使它看起来像那样。
克里斯:你感到震惊吗?它看起来有明显的不同吗?
宝拉:绝对是，非常不一样，非常棒。
Chris -所以在所有的情况下你都想要干预因为我听很多化学家说过你最终会用各种化学物质来破坏一幅画实际上你确实需要干预并阻止事情发生。有什么方法可以做到吗?你能不能用一种同情艺术的方式来做这件事。
保拉:当然。如果过去有人以非同情的方式干预，现在的文物保护人员就会干预一幅画。然后你要去除之前的干扰确保你保留了颜料。
克里斯:这是真的，因为他们一百年前的技术和我们今天的技术根本不一样。所以你花了大量的时间来拆解人们最好的尝试和最好的意图。他们毁了所有人的生活吗，你能把它弄下来吗?
保拉:看情况。有时确实如此。有时你无法挽回，但并非总是如此。
克里斯:那么如果你来修饰一件艺术品，让它看起来很漂亮，然后停止它的时钟，会发生什么呢?然后我把它带到画廊，他们说这是赝品，因为看，这些颜料都不应该在那里。
保拉:嗯，我们今天所做的通常是使用与这幅画的历史相适应的颜料和材料。我们也记录下我们所做的一切。
发现伪造
纽约艺术鉴证研究所的杰弗里·泰勒
当一幅老画和它看起来的不太一样时会发生什么。只要有艺术，就有人愿意伪造它。那么，科学如何帮助我们区分真品和赝品呢?为了找到答案，亚当·墨菲采访了纽约艺术法医研究所的杰弗里·泰勒。
杰弗里-我们开始用很多不同类型的光来观察它。所以我们用普通的光(可见光)观察它，用显微镜仔细检查它，然后我们转向紫外线光谱，然后我们转向红外光谱，我们用它来看穿画，可能会注意到画下的东西或油漆层下面的其他东西。
亚当:所以你可以在他的作品中发现一些你意想不到的东西。
杰弗里-是的，你可以。当然，这是赝品的一个共同特征;好的伪造者会用——我们有一个粗略的术语:捐赠画，意思是他们在跳蚤市场上捡到的画，通常刮掉一些油漆，有时直接涂在上面，但这将给他们一个很好的时期画布支架，所以画的所有部分看起来都很古老，令人信服。所以看看下面，也许会看到一幅完全不一致的早期画作——这将是一个线索!
亚当-当你完成了这些，下一步要做什么?
杰弗里:一般来说，当我们做艺术品鉴证分析时，我们会特别关注颜料，并试图找出这件艺术品可能创作的日期。我们确实是在利用颜料的历史知识来进行评估。而新色素进化和发展的驱动力之一就是远离毒性。白色尤其如此，所以直到19世纪，铅白一直是画家的主流白色，然后他们在19世纪发明了新的白色，这些白色的毒性不那么大，主要成分是钡和锌，但效果也不那么好。然后真正关键的发明是钛白粉的发展，我们用1921年的日期作为它的引入。我们最重要的日期之一就是看一件艺术品是否含有钛，因为这通常会帮助我们解决很多案件。后期的赝品，制作于50年代、60年代、70年代以及更近的年代，但声称是20世纪初的;我们通常可以通过钛的存在来排除它们。
亚当:那就说维米尔的画吧，那里面就不会有钛白粉，所以如果有的话，你就知道这是赝品。
杰弗里-不，不会的。是的。我的意思是，在维米尔的作品中，他在17世纪的作品，都很简单。我的意思是，当我们看到可能是伦勃朗或范戴克的作品时，这些艺术家使用的颜料真的很少。他们的画太棒了。我的意思是，他们会使用六到七种颜料，这就是他们所有的颜料。随着时间的推移，这变得越来越困难，你看到的是一幅据称来自更近时期的画。
亚当:与真品相比，你有多少赝品?
杰弗里-真悲哀。我想说的是，我们研究的80%到90%都不是客户所希望的。这可以有很多不同的变化，我的意思是，伪造是指有明显的欺骗意图。所以通常这意味着有著名艺术家的签名，而画作不是。很明显，这是为了欺骗别人而制作的。我们也有假货:不一定是恶意的东西，它们只是被错误地归类了。我们有很多这样的案例。或者我们正在看一幅17世纪的画，客户希望这是一位非常著名的大师的作品，结果我们确定这确实是一幅17世纪的画，但它更有可能是一位在这位艺术家圈子里工作的小大师的作品。所以有很多不同的方式可以让艺术品不那么真实，但是80%到90%的时候，这是坏消息。
在制色厂里面
斯图尔特·森普尔，艺术家
创造新颜料需要什么样的科学?它们能做什么?从最黑的黑色颜料到最粉的粉色颜料，Georgia Mills采访了艺术家Stuart Semple，他在绘画方面就像一个神奇的工厂……
斯图尔特-我不知道你从何说起。有点像威利·旺卡的巧克力工厂。我们的颜料比其他任何颜料都能发出更多的光。最粉的粉色变成了你画过的最黑的黑色……能变色的东西，能堆肥的东西，各种各样的东西!
乔治亚州-我不知道从哪里开始!你跟我说过你的发光涂料，你的发光涂料……
斯图尔特-是的。我们称它为“Lit”，它基本上是一种类似于你小时候在卧室天花板上看到的星星发光的技术。但如果你愿意，我们的刻度盘可以调到12度。它持续了12个小时，非常明亮，即使在白天它也在发光。
Georgia -嗯，我记得那些星星，它们在半小时后就暗淡了……
斯图尔特:他们有点垃圾，不是吗?
Georgia -你是怎么做到的?
斯图尔特:基本上，我们使用了不同的地球活化剂，所以这些是自然产生的元素和金属，它们吸收能量，然后再以光的形式释放出来。但是我们发现通过组合不同的光，它们会在不同的时间发出不同频率的光。从本质上讲，这种混合物是自我充电的，所以有一个非常明亮的初始辉光，然后是一个几乎无限持续的余辉。
Georgia -你是怎么找到这些的?
斯图尔特:现在我的工作室里有一位法医杰迈玛，她非常棒。她做了大量的研究，大量的开发，大量的采购和大量的演奏。我们最终得到了一种能很好地融合在一起的混合物，不同波长的能量相互影响，使其发挥作用。
乔治亚-我得说我没见过很多发光的画。这个是用来做什么事的?
斯图尔特:你不会相信人们用它做的事情……有一天，一个人把它和清漆混在一起，把他家的整个地板都刷了一遍。有趣的是，发展中国家把它用在道路标记上，艺术家们也用它来创作很棒的雕塑和绘画，等等。
乔治亚州:现在我们来看另一个极端，你提到你有最黑的黑人……
斯图尔特-是的，我们有。
乔治亚州:怎么做?
斯图尔特:你从哪里开始?让我从如何以及为什么我把最黑的变成黑色的故事开始……大约两年前，一个实验室在物体表面种植了纳米粒子森林，这些纳米管可以捕获几乎所有的光。这真是太神奇了，整个世界都很兴奋——99%的光?难以置信。他们与一位名叫Anish Kapoor的艺术家签订了独家协议，所以只有他才能在他的艺术中使用它，每个人都被冒犯了，真的很恼火。
我做了世界上最粉的粉色，并把它放在我的网站上，我说任何艺术家都可以使用最粉的粉色，只要他们不是Anish Kapoor。我不得不同意一份法律免责声明说他们不是他或者他们不会告诉他。不管怎样，在我这样做之后，每个人都开始给我留言，Anish实际上得到了粉红色，并把它放在了他的Instagram上——完全是另一回事——每个人都说“你必须做出一个比他的黑色更好的黑色!”两年后，我们制作了《黑色2》，这是一款很棒的哑光黑色。
但在那个时候，我们必须使用已经存在的颜料。问题是几乎每一种黑色颜料，碳是最常见的一种，都会反射某种光。如果你想到一块煤或木炭，它反射光线，它是闪亮的。我们想要一种能吸收光线的东西。所以我们不得不向它添加添加剂，我们从化妆品行业借来的添加剂，以使它变得柔和，使它变暗，以阻止前面的光反射。
不幸的是，当你在黑色颜料上添加补光剂时，它会增加白色，所以你开始进入灰色色调，这实际上不是你想要的。所以从那以后，我们就一直在开发黑色3，在向世界各地的测试者发送了1000个测试包后，我们终于在一周前完成了它。我们现在的方法是和达拉斯的一个实验室合作他们为我们定制了一种颜料本质上是一种黑色颜料生长在纳米大小的陶瓷微球上。所以我们有了哑光黑色颜料，这很神奇。
乔治亚州-这是更好的吸收光，它不释放像其他黑色一样多?
斯图尔特:是的，所以它没有反射率，它的反射率是零。接下来我们要做的是把它混合到颜料中这是这项创新的另一方面。我们创造了一种丙烯酸聚合物来容纳这种物质，它比任何其他丙烯酸聚合物都有更多的键，这意味着我们可以用颜料给它增压。这意味着在可见光光谱中，我们看到98%到99%的光被吸收，用英语来说，这意味着你得到了看起来非常奇怪的黑色物质。如果你把它画在3D的东西上，它们看起来就像2D的轮廓。这是奇怪的。
乔治亚州-哇哦。你认为它可以用来做什么?你会让其他艺术家使用它吗?
斯图尔特:不，除非他向我道歉，把我买粉红色的3英镑99还给我，否则他不能拿。我不知道人们会用它做什么，很多人都在问，我知道黑色在摄影工作室里使用世界上一些最伟大的艺术家都在用它但我不知道它在望远镜里有用。它在绘画中很有用。我是说最黑的黑，你可以用它做出很多东西。
Georgia:还有，非常简单地说一下，接下来是什么?
斯图尔特:接下来，我们创造了一种桉树为基础的、完全可分解的、闪闪发光的颜料，这真是太棒了。我们希望把这项技术应用到丙烯酸涂料中，这样我们就可以制造出以植物为基础的、环保的、坚固的丙烯酸涂料。
植物吃土吗?
马库斯很奇怪，像巨大的橡树这样的树，怎么能长得这么大，而且在地上没有挖一个洞。如果它们的质量不是来自泥土，那又来自哪里呢?在坎布里亚大学国家林业学院的安德鲁·韦瑟罗尔的帮助下，珍妮·格雷西一直在深入研究寻找答案……
安德鲁-虽然想象植物在每根的末端都有一个小嘴是相当奇妙的，就像一种倒置的捕蝇草，但简短的答案是否定的，植物不吃土。任何种植室内植物的人都知道，当植物生长时，你不必到处往花盆里填土。
植物不吃土的证据是由17世纪一位名叫让·巴蒂斯特·范·赫尔蒙特的科学家提出的。范·赫尔蒙特在将柳树种在已知重量的干燥土壤中之前称了柳树的重量，五年后他重新称了柳树的重量，晾干土壤，重新称了柳树的重量。柳树的质量增加了，但土壤并没有减少。他可能认为土壤以某种神秘的方式得到了补充，但范·赫尔蒙特实际上得出的结论是，重量的增加“仅仅是由于水分的增加”。
论坛上的Jenny - Evan_au也讲了这个关于柳树实验的故事，并指出树的主要质量是水和纤维素含量。纤维素提供了植物的结构，由碳、氧和氢的长链组成。但这些真的都来自水吗?
尽管他做了仔细的实验，但不幸的是，这也是错误的答案。我们现在知道，虽然植物从土壤中获取水分和养分，但它们的质量来自有阳光的空气。爱因斯坦的e = mc2是世界上最著名的公式，但作为一名护林员，我最喜欢的是净光合作用方程，其中阳光将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气。葡萄糖是一种糖，它是一种食物来源，让橡树这样的树木长得如此之大，而氧气，让我们得以生存!
Jenny -在论坛上，ChiralSPO同意这个推理，并写道:“水和空气中的二氧化碳是构成树木大部分质量的原材料”。
这就是我们的答案…光合作用:当植物需要更多的食物时，它们只需要一点点的零食!
下次我们考虑布里的问题。
Bree -如果一个人出生时完全失聪，听不到任何东西，他们会用什么语言思考?
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评论
布里关于耳聋的问题
布里关于聋人思维的问题让我想起了我一直想知道的事情。作为一个有视力的人，当我睡着的时候，即使我闭着眼睛躺在黑暗的房间里，我也能在梦中“看到”东西。一个生来就看不见任何东西的人呢?他们会做带有视觉图像的梦吗?如果一个人在晚年失明了呢?当他们做梦的时候，即使他们的眼睛看不到任何东西，他们还会“看到”东西吗?
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