它是粒子吗?还是波浪?本周我们来看看光。从它最早的起源和它能揭示的大爆炸，到牛顿为什么用针戳他的眼睛来探测颜色的起源，大脑如何解码视觉世界和仿生植入物来逆转失明。此外，在新闻中，还揭示了变色龙非凡的变色能力，超声波如何对抗阿尔茨海默病，以及人们在握手后用手指做什么……
在这一集里
阿尔茨海默病超声突破?
与昆士兰大学的Gerhard Leinenga合作
2015年3月12日，著名作家特里·普拉切特爵士去世
与阿尔茨海默病长达八年的公开斗争这种导致智力逐渐丧失的疾病影响着全世界4000万人，随着世界人口老龄化，这一数字预计在未来几十年将增加两倍。但除了缓解症状之外，目前还没有能够真正阻止疾病进程的治疗方法。现在，昆士兰大学的科学家格哈德·莱内加发现，超声波可以从大脑中去除有毒的化学物质-淀粉样蛋白，科学家们认为这种物质会导致阿尔茨海默病。他和克里斯·史密斯谈过……
格哈德:你可以把阿尔茨海默症患者的大脑想象成大脑细胞的有毒环境。这种有毒环境的主要创造者之一是一种叫做淀粉样蛋白的分子，它会阻止神经细胞之间的交流，也会影响它们的健康和生存。因此，我们知道大脑中有高浓度的淀粉样蛋白而血液中含量较低。我们想知道我们是否可以通过使血脑屏障渗漏来去除或冲洗出一些淀粉样蛋白。
克里斯-它会从神经系统渗出进入血液。
格哈德:可能会有类似的机制。
克里斯-那么暂时使血脑屏障渗漏有多容易呢?
格哈德:直到最近，很难或不可能以安全可逆的方式做到这一点。所以，我们使用了一种叫做超声波的新技术来打开血脑屏障。超声波基本上就是声波的应用。
克里斯-超声波是如何打开血脑屏障的?
格哈德:所以，它是通过与注入血液的微泡分子相互作用来实现这一点的。这些是充满气体的小贝壳，超声波使它们膨胀和收缩。这会影响到大脑的血管，使屏障有轻微的渗漏。你可以把它想象成细胞之间的小孔或细微的缝隙，分子可以从这里挤过去。
克里斯-你怎么知道那真的有效?你怎么知道血脑屏障在这个过程中被暂时拆除了?
格哈德:你可以将通常不会进入大脑的分子注入血液，我们发现这些分子存在于大脑中。我们可以在治疗后发现它们。
克里斯-当你重复这个实验的时候你用老鼠做这个实验这些老鼠患了相当于老鼠的阿尔茨海默病?他们会怎么样?
格哈德:所以，当我们在治疗过程中打开这些老鼠的血脑屏障时，我们发现淀粉样蛋白水平降低了大约50%，老鼠的记忆力也得到了改善。
克里斯-那么，你认为它是如何工作的?
格哈德:我们最初的假设之一是淀粉样蛋白可以通过漏血脑屏障进入血液。但我们在血液中检测不到高淀粉样蛋白水平。所以，我想了解大脑内部到底发生了什么。另一种消除淀粉样蛋白水平的方法是通过大脑中的小胶质细胞的作用。这些细胞有能力吃掉淀粉样蛋白并将其移除。但我发现在超声波治疗过程后，小胶质细胞吞噬淀粉样蛋白的能力增加了一倍。
Chris -这些细胞有效地消耗并清除了累积的有毒蛋白质，这是否安全呢?
格哈德:这是我们在小胶质细胞中发现的，这些小胶质细胞通常会降解或咀嚼，使其安全。
克里斯-暂时拆除你的血脑屏障会不会有不好的一面?这是有原因的。
格哈德:当我们考虑打开或使血脑屏障稍微渗漏时，你需要考虑它对某些分子是渗漏的，而对其他分子则不是。因此，血脑屏障开口的大小足以让较小的分子和蛋白质进入血液，但不足以让细菌或病毒进入大脑。我们在治疗的老鼠身上没有发现任何副作用。事实上，他们的行为有所改善，他们的大脑或大脑细胞没有受到损害。
克里斯:你认为这可能是一种治疗人类的方法吗?
格哈德:我认为这对人类来说可能是一种治疗方法。一旦我们能够扩大和适应这项技术，从治疗一个非常小的大脑，比如头骨薄的老鼠的大脑，到治疗一个头骨厚的人脑，我认为这绝对有可能应用于阿尔茨海默氏症患者。
在大脑中发现了“疼痛区”
与牛津大学的安德鲁·塞格达尔博士合作
我们都经历过疼痛的感觉，从恼人的割伤，到
折断骨头的剧痛。长期以来，科学家们一直在寻找大脑中解码疼痛程度的部分。现在，牛津大学的安德鲁·塞格达尔(Andrew Segerdahl)认为，他已经确定了人类的“疼痛区”，这个区域被称为背后岛，很吸引人，正如他向丹妮尔·布莱克威尔(Danielle Blackwell)解释的那样……
疼痛是一种复杂的、多维度的体验。任何遭受疼痛的人，无论是慢性的还是仅仅是一阵非常严重的头痛，都可以告诉你情况就是这样。它不仅涉及到疼痛的强度和在你身体上的位置，而且还经常涉及到以前的疼痛经历的记忆，甚至更情绪化的经历，比如焦虑，关于疼痛何时会停止或为什么会出现。所以，疼痛的研究变得很复杂，因为每次你让一个人痛苦时，你都必须处理这些变量。
那么，你使用的新技术是什么?它是如何帮助你破译与疼痛强度有关的大脑区域的?
我们使用的脑成像方法是ASL也就是动脉自旋标记。美国手语的作用是，当你的大脑在工作，你在思考，你在使用大脑的不同部分时，大脑的不同部分需要氧气来活跃。动脉血是氧气的主要输送系统。因此，这种成像方法实际上是利用了这些原理，我们可以用它来标记血液，这样它就变成了一个信号，可以用成像方法拍照。我们实际上可以开始计算流向a区和B区的绝对血液量。
你刚才看到的是血流量的变化我猜是血流量的变化或者是特定区域大脑活动变化的标志。
安德鲁:没错。
那么，你是如何用这个来观察大脑活动的变化的呢?你是否同时改变了疼痛强度?
安德鲁:没错。实验对象会躺在扫描仪上。我们把它们放进去，然后在它们的腿上放一点辣椒素奶油，就像辣椒奶油一样。渐渐地，这种体验从完全无害——你没有任何感觉——到轻微的升温。然后随着时间的推移，这种变暖开始变得痛苦。它逐渐适应了。所以，这个词的意思是，疼痛开始减轻一点。然后你能做的就是追踪疼痛强度是如何变化的方法是让实验对象评估你此刻感受到的疼痛程度我们同时也会对他们进行扫描。这个过程持续2个小时。这让我们能够在脑岛的背后方观察疼痛的变化，疼痛的强度。
丹妮尔:所以，你能够将参与者报告的疼痛强度的变化与大脑特定区域的活动和血流量的变化联系起来。
这就是这种方法的工作原理。
丹妮尔-这个技巧做起来有多简单?我们很快就可以用它来了解人们是否感到疼痛吗?例如，如果人们无法沟通，我们还能发现他们可能有多痛苦吗?
可以肯定的是，目前我们正处于脑成像在临床上变得非常普遍的阶段。因此，我们看到全球的医院都安装了非常好的高功率扫描仪。所以，我们非常希望这种类型的结果可能会非常有帮助，就像你说的，想象那些没有能力交流他们可能感受到或没有感受到多少痛苦的人群。所以，我在想那些人，比如婴儿，小孩子，那些可能处于昏迷状态或正在经历痴呆症的人，或者我们可以真正了解他们可能经历的痛苦程度。或者换句话说，通过一种新型的疼痛疗法，他们可能会得到多少缓解。
真正的《海底总动员》
马克斯·格雷，剑桥大学
FameLab是一项国际科学传播竞赛，参赛者走上舞台，与公众谈论科学。在过去一个月左右的时间里，英国各城市都举行了预选赛，过去几周，我们收到了来自剑桥郡决赛选手的消息。凯特·阿尼接受了地区冠军马克斯·格雷的采访，并问他进入决赛的感觉如何……
麦克斯-实际上感觉很好。我还是有点惊讶。不，这感觉棒极了。
凯特-你的获奖演讲是关于小丑鱼尼莫的。这就是你作为研究人员所从事的工作吗?
麦克斯-不，不是的。我确实研究过珊瑚礁中鱼类的行为，但不是小丑鱼。实际上，我研究的是清洁濑鱼，这是一种遍布太平洋的鱼。
好吧，让我们听听你的价格优势。所以，如果你能给我们三分钟关于尼莫的时间，你可以开始了。
麦克斯-是的，当然。所以通常，当我向新朋友介绍自己的时候，规模不是很大，但我会告诉他们我是一名海洋生物学家。我所做的是研究珊瑚礁群落中鱼类的行为，它们的反应通常是，“哦!就像《海底总动员》一样。但无论如何，这部电影对珊瑚礁生态系统的描绘并不差。人们通常会接着问，“那么，这部电影有多准确?”此外，电影中明显存在的一些不准确之处，是否让我感到烦恼?这太荒谬了!我的意思是，这就像问其他动物学家《狮子王》中的不准确之处是否会惹恼他们一样，就好像有人要去萨凡纳，期待看到长颈鹿和斑马完美编排的舞蹈一样，所以不，这不会惹恼我。
话虽如此，我要谈的正是《海底总动员》中的那些不准确之处，以及为什么如果它在生物学上是准确的，它将是一部非常不同的电影。之所以会出现这种情况，是因为小丑鱼和海葵鱼的两个非常有趣的细节。首先是所谓的顺序雌雄同体从广义上讲，鱼是无性或无性的。然后随着它们的成长，它们成为海葵群落中第二具统治力的个体，它们变成了雄性。它们会长出睾丸。随着他们的进步，他们接管了我们社会中最大最具统治力的个体，他们改变性别成为女性。
如果你还记得《海底总动员》的电影，在电影的开头，有一对小丑鱼在繁殖，它们很高兴，它们刚刚一起产下了一窝漂亮的蛋，不幸的是，接下来发生的事情是雌鱼，母鱼被梭鱼吃掉了。
到目前为止，非常准确——这确实发生了。
然而，接下来发生的事情是，她的死将引发尼莫的父亲进行变性手术，成为一名新母亲，这将使这部有趣的电影更像是一部艺术电影，而不是一部大片。
现在，关于这种鱼的第二个有趣的事情是一种叫做“孝顺同类相食”的行为，这是一种鱼或任何动物实际上会吃掉它们的后代的过程，如果出现问题，它们会发现自己处于不利的境地。以小丑鱼为例，电影中的新父母更有可能这样做。他们这样做的规律令人震惊。所以，在类似于《海底总动员》的情况下，真正可能发生的是鱼妈妈会死，鱼爸爸/现在，鱼妈妈会吃掉所有的蛋，包括尼莫，这将会是一部非常不同的电影，因为她的变性父母是食人者。
变色龙变色突破
与日内瓦大学的米歇尔·米林科维奇教授合作
雄性变色龙作为自然界的变色之王是当之无愧的，它们能迅速地将自己的皮肤颜色转换成一系列奇妙的色调。但是他们是怎么做到的呢?
以前人们认为，变色龙通过在皮肤细胞周围移动色素化学物质来实现这种快速变化，但没有任何实际证据支持这一观点。现在，日内瓦大学的一个研究小组使用高倍电子显微镜进行了更近距离的观察。他们发现，变色龙皮肤上有一层特殊的颜色细胞，叫做虹膜细胞，它含有微小的纳米晶体，可以弯曲光线，从而赋予这种爬行动物变色的能力。Kat Arney采访了Michel Milinkovitch来了解更多。
米歇尔:我们提出了一个疯狂的假设，鉴于我们没有看到这种动物是如何改变颜色的，我们认为，也许这种动物实际上能够调节它们纳米晶体之间的距离，因为这当然会改变反射的光。光子晶体就像一面选择性镜子。所有的光都通过，除了一个特定的波长，将以100%的效率反射。所以，你得到的是一种非常明亮、非常纯净的颜色。但是被反射的波长是连续材料层之间距离的函数。所以，当距离很短的时候，就会发出蓝光，而当晶体彼此距离较远的时候，就会发出更多的黄光或红光。
凯特:然后当你改变这些晶体层的组织结构时，它基本上就会变成不同的颜色。当你意识到这一切发生时，你感到惊讶吗?
米歇尔-是的。我们从来没有想过这是可能的，因为动物主动改变光子晶体的几何形状来改变纳米晶体之间的距离。
你觉得变色龙是怎么做到的?
也许他们的做法和我们概括体外现象的方式是一样的。我们取一块皮肤，我们把它放在培养皿里然后我们改变盐的浓度，我们保存皮肤样本的溶液。因此，细胞会收缩或膨胀取决于你放入系统的土壤量。
这就意味着晶体会离得更近或更远。
米歇尔:没错。这就是我们所希望的，通过改变整个细胞的几何形状，你可以迫使纳米晶体的晶格也收缩或膨胀。这就是正在发生的事情。我们确实看到了这一点。我们看到的是单个细胞从红色变成蓝色，通过了光谱的所有其他波长。
凯特:在你的实验室里工作，看着这些美丽的颜色在你面前变化，那一定很美妙。它一定会让你觉得大自然和变色龙都很神奇。
米歇尔:这些生物太神奇了。事实上，这可能就是人们对这些结果如此感兴趣的原因。人们真的很喜欢变色龙，因为它们有许多不同的特征，非常壮观。它们有这些突出的舌头，可以在远处伸出来捕捉猎物。它们有奇怪的脚，它们有惊人的变色能力，这在蜥蜴中是独一无二的。它们的皮肤里有一个神奇的工具箱。
Finger-sniffing好
和魏茨曼研究所的Idan Frumin一起
上次你和别人打招呼的时候，你和他们握手了吗?现在有一个更难的问题:之后你的手做了什么?你当时可能没有意识到，但很可能是你下意识地把它放到脸上闻了闻!以色列魏茨曼研究所的研究员伊丹·弗鲁明(Idan Frumin)向克里斯·史密斯(Chris Smith)解释说，他使用隐藏摄像头发现，我们人类的行为更容易被社会接受，就像两只狗第一次见面时的行为一样。
这是一段文字记录伊丹·弗鲁明(Idan Frumin)关于人们在握手后闻手指的采访是可用的。
什么是光?
与剑桥大学的Scott Mandelbrote, Zephyr Penoyre, CHaOS合作
对大多数人来说，“光”指的是有一系列颜色的东西
你能看到的东西。但可见光实际上是一个更大的“电磁波谱”的一部分，这个波谱的一端是长波无线电波，另一端是波长很短的x射线和伽马射线。我们能看到的这部分光谱大致位于中间。更复杂的是，有时光表现得像波，而在其他时候，它表现得像一束微小的粒子。艾萨克·牛顿是研究光的先驱之一。格雷哈·杰克逊去剑桥大学图书馆见了历史学家斯科特·曼德布罗特，看了一些牛顿的原始笔记本，他在那里记录了他试图理解这个神秘实体的尝试……
格莱哈——当我们走过这些过道时，我们走过了查尔斯·达尔文，现在我们来到了牛顿的过道，我可以看到开尔文的论文，再往前一点，是欧内斯特·卢瑟福的论文。这是一个惊人的科学手稿收藏。
斯科特:是的，牛津大学图书馆拥有世界上最好的科学手稿收藏之一，从19世纪末开始就收藏着牛顿的论文。
格莱哈——我来这里看的论文是专门放在手稿阅览室里的。我太兴奋了!你们可能也听到了，一想到能看到艾萨克·牛顿爵士亲手手写的原始笔记本，我就有点惊讶。
斯科特:我们现在所在的房间里有很多牛顿的论文，一个很棒的收藏，还有牛顿写的一些最重要的东西。
Graihagh -它们保存得非常好，我开始明白为什么了，因为它们被漂亮地摆放在每个笔记本的枕头上!我想知道我们是否可以特别关注这一个因为它是一种A5笔记本，有一个看起来像眼球的东西，上面有一根棍子指着它。他在这里描述了什么?
斯科特:嗯，他是这样写的:“我拿了一条胸衣，把它放在我的眼睛和骨头之间，尽可能靠近我的眼睛后部，用它的末端按压我的眼睛，出现了几个白色、黑色和彩色的圆圈。当我继续用胸尖揉眼睛时，哪些眼圈最明显……”
格雷哈:是的，你没听错。牛顿掀开他的眼睑，在眼球和颧骨之间插了一个圆针，也就是我们今天所说的大针。他还把一块铜板也插在那里，后来，他一直盯着太阳，直到失明!幸运的是，牛顿的视力在各种情况下都恢复了。何苦呢?你可能会想。牛顿对光的本质以及我们如何看待周围的事物很感兴趣。这个特殊的实验是为了看看颜色是外部世界的产物还是大脑创造的。虽然在他的眼睛里扎一根针并不能完全确定这一点，但这是引导他证明白光是由7种不同颜色组成的许多步骤之一。在这个启示之前，人们普遍认为光是纯净的，颜色是由光明和黑暗混合而成的。 So, white light is 7 colours combined. But what physically is light? I met Zephyr Penoyre, a trainee physicist at Cambridge University, on the river to see if he could give me any answers.
牛顿是光是粒子这一观点的主要支持者之一，他相信这一观点，因为他看到了光如何在一个表面上以直线反射，就像一个球在一个表面上反弹一样。
格莱哈-托马斯·杨出现了，他说"不是牛顿。你错了。”他说了什么?
Zephyr -他想出了一个奇妙的实验，你在一块材料上开两个小缝，然后把光照在它们上面。如果牛顿是对的，我们会看到两个光点。
Graihagh -我能看到它起作用了。
Zephyr -这似乎是有道理的，但实际上，如果你这样做，你不会看到这些，你会看到一系列白色和黑色的条纹。
Graihagh -有点像条形码。
西风-对，看起来跟条形码一模一样。这是只有波浪才会做的事。我们这里有两个极点和一条河，我将展示干涉是什么样子的。
格雷哈-好吧，我们开始吧。我们有两根撑篙，因为我们在剑河上，你要同时把它们浸在水里和从水里捞出来。
西风-是的!所以，我要把它们浸入和取出。它们很重。
Graihagh -正如你所预料的那样，我们从两极看到了一系列的涟漪，就像你在池塘里扔了一块石头，你看到了涟漪。但实际上，在涟漪交汇的地方，发生了一些非常有趣的事情。
西风-涟漪是什么，是一系列的波峰和波谷从一个点向外移动。但在两股涟漪交汇的地方，有些地方，山峰聚在一起，它们叠加在一起;有些地方的槽是在一起的，加起来的。但有些地方，高峰和低谷相遇，它们加起来什么也没有。因为波具有叠加和消去的特性，这就是为什么我们在墙上看到一系列的明暗条纹。这就是为什么杨的实验证明了光一定是一种波。
grahagh -问题解决了!这就是我16岁时在课本上看到的，光是一种波，对吧?
西风-是的，光是一种波。但现在，下一个问题是，光如何传播。所以，我们知道声波必须穿过固体或空气。水波必须在水中运动。那么，光穿过什么呢?
格雷哈——空气?不一样吗?
西风-嗯，我们知道光确实在空气中移动，因为我们在地球上看到了光。但我们也看到光在空间中移动。我们知道空间是真空的。声音不能在太空中传播，因为在太空中没有任何东西可以传递振动。但不知何故，光是这样做的，这是下一个真正困扰科学家的问题。
Graihagh -那么光是如何传播的呢?
西风-一个叫詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的人出现了，他证明了电场和磁场可以制造波浪在数学上是正确的。他把这些放在一起，证明光实际上是电场和磁场的变化。这不仅解释了光如何在真空中传播，还解释了光如何以不同的颜色、不同的温度和能量出现。
grahagh -不同波长的光有不同的特性，这就是无线电波、微波和x射线的来源。都是光，只是形式不同。光是一种波动，我们都可以松一口气了。很遗憾，没有。爱因斯坦提出了光电效应。他注意到，当某种颜色的光照射在金属上时，金属会发射出更多的电子。这很奇怪，因为波不应该对电子有这样的影响。另一方面，粒子可以。于是爱因斯坦说:“嘿!你知道吗? Light comes in little packets or bundles and I hereby call them photons. Does that mean Newton was right all along when he said light was a particle. Well then Einstein developed his theory of special relativity and said light was a field of waves. Yeah, I know, confusing. So, this takes us right back to square one - what is light? A wave, a particle, or could it in fact be both?
在某些方面，牛顿是对的。光可以表现得像粒子，像光子。但与此同时，麦克斯韦和杨是完全正确的，他们说光表现得像波。光同时具有这两种特性。我们称之为波粒二象性。这是我们在科学上看到的很多证据，但我们仍然不能真正解释为什么光有时表现为粒子，有时表现为波。
Graihagh -这是否意味着我们仍然不知道光是什么?
西风-有点像。我们仍然可能会发现对光有更好的解释，或者它可能只是光将继续是我们不太理解的令人困惑的东西。
仿生眼
Patrick Degenaar博士，纽卡斯尔大学
我们对光的依赖可能比你意识到的要多——我们的眼睛完全是
依靠光来感知我们周围的世界。没有光，我们就无法欣赏美丽的日落，看不到我们所爱的人的面孔，也看不到世界上的自然奇观。但是我们怎么看呢?当这个过程停止工作时会发生什么?帕特里克·德格纳在神经修复术这一开创性领域工作。这些设备或方法可以替代可能因受伤或疾病而受损的运动、感觉或认知大脑功能。帕特里克向克里斯·史密斯解释了这些设备未来的工作原理。
帕特里克:基本上，光来自物体。它们通过眼睛的光学系统，在眼睛后部的视网膜上成像。当光线照射到视网膜后部时，我们有一些叫做视杆细胞和视锥细胞，它们起着感光器的作用。它们能感觉到光。一旦它们感觉到光，信号就会经过一系列的处理。最后，眼睛的最后一个阶段是称为视网膜神经节细胞的细胞，它通过视神经投射到大脑的后部。值得注意的是，视觉皮层，大脑中处理光线的部分，在最后面，这就是为什么拳击手，当他们被打脸的时候看到星星的原因，因为视觉皮层压在头骨的后面。
克里斯-听起来不舒服。所以，当一个人的视力出现问题时，可能是该通道的任何部分受损或损坏，但是人们失去视力的常见原因是什么?
帕特里克:这个星球上绝大多数失明的人都是因为一种叫做白内障的疾病。这就是眼睛里的晶状体基本上变得不透明，不再允许光线通过的地方。但就我对假肢的兴趣而言，我更感兴趣的是造成一些损伤但保留视网膜完整的情况。一种特殊的情况被称为视网膜色素变性，患病率约为1 / 3000。在这种情况下，光敏细胞被破坏。但眼睛的其他部分仍然完好无损。如果这给了我们一种可能性，如果我们能和那些剩余的细胞交流，你就能和大脑交流，从而恢复某种视觉信号。
Chris -所以，因为视杆细胞和视锥细胞已经退化或损坏，那里没有细胞可以收集光并将其转化为视网膜可以处理的电信号。但是因为视网膜的其他部分仍然在工作，如果你能输入新的信号，模仿那些缺失的视杆细胞和视锥细胞，你就有可能重新拥有一个工作的视觉系统。
帕特里克:对。
克里斯:但是我们怎样才能实现你的愿望呢，帕特里克?
帕特里克:多年来，人们一直在研究视觉皮质假体。它实际上可以追溯到20世纪20年代。但在1992年，研究视网膜色素变性疾病的人们发现，视网膜神经节细胞仍然完好无损。在过去的20年里，世界各地的不同小组都在研究植入各种类型的电极，并用这些电极刺激剩余的细胞。他们可以带回一些闪光，当有足够的电极到位时，你可以制作一些非常基本的图像。
克里斯-这有用吗?我们是否拥有能够刺激正确位置的正确细胞从而产生有意义的视觉图像的设备?
帕特里克:从基本理论来说，这根本行不通。但它在一个非常简单的层面上起作用，从根本上说，之前提到过眼睛实际上是在试图处理我们周围的世界。眼睛所做的就是把信号分成开和关两种通路。这是正极和负极。从根本上说，这是关于创造对比。现在，只有当正负路径不同时才有信息。所以，如果你插入一个大电极，同时刺激两者，它应该根本不起作用。结果是关闭通路比打开通路慢一点。因此，当你做刺激时，你会得到一点对比。你还是能看到一些东西。 But it's relatively weak.
克里斯-帕特里克，简单地说一下，我们是否能够制造出能够刺激眼睛正确部位的设备来给人们提供某种图像?
帕特里克:没有商业设备可以提供非常非常初级的视觉。但即将问世的下一代设备是基于一种名为光遗传学的新技术。它们基本上可以通过基因工程在光眼中形成一层对光线敏感的新层。这样就能更准确、更有力地分离开和关通路。这应该能让你恢复某种视力——好吧，从法律上讲，你仍然是盲人，但这比目前可用的要好得多。
你看到我看到的了吗?
Richard Clarke博士，伦敦大学学院
艾萨克·牛顿爵士对颜色是否是外部世界的产物很感兴趣，
或者是在头脑中创造的。在他之前，希腊哲学家恩培多克勒认为，光线从眼睛中流出，在物体上反射，这使我们能够看到它们。那么，我们对颜色和周围事物的感知是内在的还是外在的呢?或者两者兼而有之?伦敦大学学院的物理学家兼神经科学家理查德·克拉克专门为凯特·阿尼开发了一系列测试，以找出……
[文字来源]
解开宇宙的秘密
与剑桥大学的安东尼·拉森比教授合作
有大量的光我们看不见。事实上，可见光只构成了
整个光谱中极小的一部分。x射线、伽马射线和无线电波都是我们看不见的光的例子。自20世纪30年代以来，天文学家已经知道宇宙的秘密可以通过这些不可见光来揭示。格雷哈·杰克逊向宇宙学家安东尼·拉森比讲述了时间开始时发出的一种特殊的光……
grahagh——剑桥以西几公里处坐落着Mullard射电天文台，它是一个看起来像巨大的卫星天线的集合，日复一日地盯着天空。他们正在寻找一种不同的光——一种我们看不见的光，那就是无线电波。
安东尼:我从1978年开始研究无线电波，1984年搬到剑桥，从那以后一直在这里工作。
grahagh -这是剑桥大学的宇宙学家Anthony Lasenby博士，你能听到的嗡嗡声是AMI。
安东尼:我们站的整个望远镜叫做AMI，也就是弧微开尔文成像仪。所以我们刚刚听到的声音是AMI移动到天空中的另一个源。
grahagh -如果我们戴上一副神奇的眼镜，让我能看到无线电波，就像AMI一样，我今天抬头看天空，我会看到什么?
安东尼:嗯，你会看到一些非常明亮的光源。太阳发出强烈的辐射，这里有很多单独的射电源研究了很多年。但在它们背后的东西是一种点状图案和我们称之为背景波动的小结。天空中有热的部分，也有不热的部分，它们随机地分布在我们周围。
Graihagh -这些斑点是什么?
这些基本上都是化石。我们今天看到的光子是大爆炸后40万年发射的。它们非常重要，因为如果你观察它们的性质，你可以推断出许多关于宇宙的非常有趣的事情。
这些光子化石是在宇宙大爆炸后不久发射出来的，宇宙学家把它们统称为宇宙微波背景辐射。但在发现后，电信公司贝尔实验室的阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊最初认为这是相当不同的东西。
他们在贝尔电话实验室，贝尔对宇宙染料是否会影响地球上的无线电通信很感兴趣。因此，我们建立了一个实验来监测和测量这些宇宙噪声源。对这种声音的一个可能的解释是，它离家更近了。他们用来观察天空的天线里实际上是鸽子的粪便，因为任何局部温暖的东西都会发射辐射，如果它离你足够近，就像某种普遍的噪声源。但是他们取消了。他们把鸽子移出鸟巢。
Graihagh -我想用它刮掉所有的鸽子屎。
安东尼:没错，在那之后，他们与普林斯顿大学的理论学家取得了联系，他们可以从他们的观察中看出，它确实是内在的，来自整个天空。在那一刻，微波背景被发现了。
Graihagh -既然这是在60年代发现的，那么为什么我们今天还在研究宇宙微波背景?
安东尼:因为上面印着惊人的信息。但要找到这些信息，你必须以比最初更高的分辨率来研究。
格雷哈——当贝尔的团队观测宇宙时，宇宙背景辐射的测量值在整个天空中是均匀的。没有热斑或冷斑，这很奇怪，因为我们今天看到的宇宙并不是一个均匀的温度。它充满了恒星和星系，宇宙学家称之为结构。贝尔的团队应该能够在这些结构最初形成时看到它们的足迹。也就是说，他们应该能够看到天空中留下的热斑和冷斑。虽然这很令人困惑，但事实证明，这只是让我们的望远镜看到更高分辨率的问题。1992年，一颗名为COBE的卫星中奖了。它发现了这些印记，这些涟漪，所有人都在寻找。但COBE之后的WMAP和普朗克等后续卫星才刚刚开始揭开宇宙的秘密。即使在今天，还有很多东西需要理解。
安东尼-暗能量的比例是多少，有多少暗物质，有多少普通物质，宇宙是开放的还是封闭的还是平坦的?如果你能在微波背景中得到非常精确的测量，你就能很详细地读出这些东西。
因此，AMI和世界各地的其他卫星的探索仍在继续。
安东尼:当然，对于AMI来说，探索还在继续。卫星，这是另一个问题因为普朗克两年前就结束了我们现在没有另一颗卫星。每个人都非常渴望我们有另一个任务，可以绘制整个天空，只有卫星才能做到。继续研究微波背景对于推进我们的物理理论非常重要。所以，我们希望会有另一颗卫星，但目前还没有。
鳗鱼:电的来源?
邦加在推特上问我们是否可以把鳗鱼作为电力来源?它会有效率吗?它与其他能源相比又如何呢?Khalil Thirlaway采访了国家标准与技术研究所的David LaVan博士，以找出答案。
哈利勒-所有生物都会发出弱电场。但电鳗是少数几种可以用身体产生强烈电脉冲的鱼类之一，它们利用这种脉冲产生了巨大的效果。但是他们是怎么做到的呢?我和国家标准与技术研究所的大卫·拉文博士谈过。
电鳗在短时间内产生电流，与人类的方式非常相似。当一个人决定移动一块肌肉时，一种被称为动作电位的电脉冲会在你的大脑中被激发，通过神经元传播，导致肌肉收缩。这些单独的信号携带的能量很小。
哈利勒——这些鳗鱼使用微弱的电脉冲来扫描它们生活的亚马逊浑浊水域中小鱼的自然电场。一旦它们找到美味的食物，它们就会发出更强的脉冲，使猎物瘫痪甚至死亡，从而轻松地成为一顿美餐。
大卫:鳗鱼体内产生电能的细胞，叫做电细胞，也会产生动作电位。但是这些电细胞堆叠在一起，以增加电流的总电压。大鳗鱼可以产生高达600伏的电压。
哈利勒——哎哟!600伏几乎是英国市电电压的三倍，是美国市电电压的五倍。那么我们能驾驭这种惊人的力量吗?
从技术上讲，用鳗鱼或电细胞为人类设备供电是可行的，但实际上，鳗鱼的电对我们来说并不是很有用。首先，重要的是要认识到鳗鱼将食物中的能量转化为电能。没有自由能。其次，电鳗发电的效率不高。事实证明，在自然环境的理想条件下，它们可以将食物中大约15%的能量转化为电能。然而，这个值并没有考虑在人工栖息地维持它们所需的能量。加热和净化水所需的能量，以及种植和运输食物所需的能量，如果你试图驯化它们，所有这些都会进一步降低效率。
哈利勒-这看起来费了不少功夫。这与其他可再生能源相比如何?
商业上可以买到的太阳能电池板，比如你现在在很多屋顶上看到的，将阳光转化为电能的效率大约是15%。从研究实验室出来的最新太阳能材料的效率大约是它的两倍。所以，在很大程度上，利用阳光发电利用太阳能电池板，而不是种植食物，喂鳗鱼，发电，会更好。
哈利勒:那么，回答你的问题，是的，利用鳗鱼的电力是可能的，但是不，它不适合我们日常的用电需求。然而，在某些情况下，鳗鱼的电细胞可能是一种有用的电源。例如，为一次性可生物降解的电子产品供电。像拉万博士这样的科学家也在利用他们从电细胞身上学到的东西来启发设计新的人工能源的研究。感谢大卫·拉文的精彩回答。下周，我们将回答克里斯这个俗气的问题。
克里斯-奶酪真的会让你做噩梦吗?
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