本周，我们要透过窗户看，或者更确切地说，看窗户:我们在看玻璃!接下来，玻璃是如何制作的，彩色玻璃是如何工作的，防弹玻璃真的防弹吗?新闻报道:为什么鸟类会有大麻烦，在海峡中游泳，挠痒，以及一种治疗普通感冒的潜在方法……
在这一集里
从美国消失的鸟类
肯·罗森博格，康奈尔大学
在世界各地，数百万人联合起来，为应对气候变化采取行动。人们非常关注环境和世界动植物的变化。我们需要担心，因为许多物种正面临巨大的压力。我们穿过森林时听到的鸟鸣可能会被寂静所取代。克里斯·史密斯采访了肯·罗森伯格，他在美国康奈尔大学研究鸟类种群和栖息地，他的最新发现发表在《科学》杂志上，肯定会把猫放在众所周知的鸽子中……
肯-这项研究表明，在北美，我们周围丰富的鸟类数量正在惊人地减少。自1970年以来，我们看到那里的鸟类总数减少了30%。这意味着损失了30亿只鸟，这意味着我们最好的估计是1970年大约有100亿只繁殖鸟，而今天大约有70亿只。
克里斯-如果你按不同的物种进行分类，谁是最大的输家，还是每个人都是输家?
Ken:嗯，我们看到几乎每个栖息地群都有大量的损失。损失最大的可能是草地和农田鸟类，因为它们的损失比例最大。自1970年以来，它们的数量减少了一半以上，而且绝对损失最大，大约有7亿只鸟从它们的种群中消失了。但几乎每个栖息地都有较小程度的损失。
克里斯:有赢家吗?这些人的数量增加了吗?
肯:有。在北美，大部分的保护投资都在水禽和湿地鸟类身上。数据显示了这一点。湿地鸟类是唯一增加的类群。自1970年以来，水禽的数量在同一时期增加了一倍多，这是因为在湿地恢复和水禽管理方面的投资，主要是为了休闲狩猎。
克里斯，我很想知道你是怎么数到30亿只鸟的。
肯:我们使用了很多不同的调查数据来源，因为有很多鸟类观察者，我们有很多眼睛和耳朵，通过组织标准化的调查，让志愿观鸟者来统计鸟类，400种鸟类在繁殖鸟类调查中得到了很好的覆盖，然后我们引入了其他调查，比如圣诞节鸟类统计，来观察我们只在冬天看到的鸟类。所以基本上我们把每个鸟类群的最佳信息放在一起。
克里斯:但是在论文中你也谈到了使用雷达?
肯:对，气象雷达会给你一张在任何给定时间内迁徙的鸟类总数的图片，这些鸟都是在夜间飞行的。雷达捕捉到了它们夜间迁徙的总生物量，通过观察这个数字，在11年的时间里，我们看到候鸟的总生物量减少了。这与我们在调查数据中看到的下降幅度大致相同。所以两种完全独立的方法和数据来源显示了相同的结果。
Chris -你认为支撑这一切的机制是什么?你认为这是一个单一的机制还是有一系列的因素?
肯:肯定有很多因素。我们有一种强烈的感觉，栖息地的丧失和退化是大多数鸟类灭绝的主要原因，但人类造成鸟类死亡的原因有很多，包括杀虫剂、猫、窗户、与建筑物和塔楼的碰撞。有很多不同的驱动因素，将它们固定在任何物种的特定下降上是非常困难的，这是我们研究的下一个阶段。
克里斯:我对这些数字的规模感到非常震惊，不仅是规模，而且是它发生的速度有多快，我问你这个问题的原因是，如果我们想要阻止这种下降，我们需要知道是什么导致了这种下降。听起来你对这一点还不太清楚。因此，要掌握这一点将非常非常困难，也许已经太晚了。你觉得呢?
肯:嗯，我认为对大多数群体来说还为时不晚，我们知道鸟类种群非常有弹性，我们有这个来自湿地和水禽的模型来指导我们。我们知道，对于秃鹰和其他猛禽，当我们发现滴滴涕的问题时，我们能够禁止使用这些杀虫剂，并阻止这些鸟类被射杀，它们的数量确实反弹了，所以我们需要复制这些成功。因此，在草原上，我们需要改变农业政策，允许在栖息地上有一些原生草地，农业已经变得如此密集，以至于把鸟类从景观中挤出来，甚至在10-20年前，我们还能和更多的鸟类一起生活。所以这需要在个人层面和社会层面采取很多不同的行动。但我们充满希望，因为我们知道这在其他案例中也奏效了。
克里斯:你在北美看到了这种情况，但你是否认为这是一个可怕的类比，但是煤矿里的金丝雀代表了世界各地的地理状况?如果我在欧洲、俄罗斯或澳大利亚做同样的研究，我会看到类似的趋势吗?
当然，这些论文一个接一个地出现关于欧洲鸟类数量的减少，全球昆虫数量的减少，这是一个全球现象。生物多样性的丧失，物种的丧失，丰富度的丧失，所以煤矿里的金丝雀的比喻在今天是完全正确的。这告诉我们，我们的环境中有一些可怕的问题，我们可以看到鸟类发生了什么，因为它们太显眼了，我们可以数它们。所以我们可以肯定，它告诉我们的是，这些事情也发生在其他群体身上，我们看到了生态系统的解体和整体环境健康的恶化。如果损失像我们现在看到的那样普遍，那么这种情况肯定会发生。
游过海峡
Christof Schwiening
本周，莎拉·托马斯创造了一项新的世界纪录，她成为了第一个连续四次游过英吉利海峡的人。她在18摄氏度的水中连续游了54个小时。菲尔·桑索姆采访了剑桥大学的克里斯托弗·施维宁，讲述了她是如何做到的……
菲尔——周二黎明刚过，莎拉·托马斯就摇摇晃晃地登上了多佛的莎士比亚海滩，成为了第一个连续四次游过英吉利海峡的人。
莎拉是一名37岁的美国长距离游泳运动员，也是乳腺癌的幸存者。现在，在她完成治疗一年后，她创造了一项世界纪录。
她是怎么做到的?她是如何从癌症治疗中恢复过来的，在刺骨的冷水中度过了两天多的时间，游了本该长达三次的马拉松，但由于强烈的潮汐，最终只游了近五次?
嗯，这在一定程度上要归功于生理学。
莎拉接受了一系列挑战的训练，第一个挑战是能量。她通过每半小时喝一杯蛋白质恢复饮料来保持卡路里的摄入。但为了最有效地利用这些卡路里，她需要一种特定类型的肌肉，称为1型或慢抽搐肌肉。它是红色的肌肉，就是那种能让你从火鸡上得到黑色肉的肌肉。与二类快速收缩肌肉不同，慢收缩肌肉对耐力很有帮助，因为它非常善于利用氧气。它有很高的血液供应，它有一种叫做肌红蛋白的小分子可以从血液中吸收氧气，它有很多线粒体可以将氧气转化为能量。适合长距离运动。通过训练，你可以将更多的肌纤维转化为一型肌纤维。
菲尔:第二个挑战是寒冷。剑桥大学的生理学家克里斯多夫·施维宁对这一壮举印象深刻。
Christof -如果我掉入英吉利海峡，我可能活不过一个小时左右。那么，莎拉是如何在接近18摄氏度的水中存活54小时的呢?莎拉所做的就是尽量减少她在游泳过程中体温过低的程度和后果。
菲尔——她甚至没有穿潜水服——只戴了一顶帽子、一副护目镜和一件泳衣!她必须训练自己的身体，尽可能避免散热。
克里斯托夫——最大限度地减少热量损失的主要适应是简单地使温暖的血液远离冷水——这是通过限制血液流向皮肤和存在一层相对较厚的皮下脂肪来实现的。
这两种情况并不是萨拉独有的，但萨拉似乎异乎寻常地擅长于保持持续的高热量输出，即使她的核心体温已经下降到我们大多数人都会发抖的水平。这种能力的一部分是她的有氧适能——持续代谢燃料的能力。
但是，她一定也设法“训练”了她的颤抖反应——游泳时颤抖是适得其反的——这是人们经常暴露在寒冷中的一种众所周知的适应。
菲尔——这一切都意味着她能很好地抵御寒冷!她说，最糟糕的部分可能是海水，使她的嘴和喉咙干燥。她甚至被水母蜇过。尽管如此，她还是坚持了下来。
克里斯托夫:所以，我怀疑莎拉在生理上并没有那么不寻常。萨拉真正的力量来自于当最简单的心理任务几乎不可能完成时，她能够集中精神继续把一只手臂放在另一只手臂前面。这需要练习和耐力，很少有人能做到。
治疗普通感冒
伊恩·古德费罗，剑桥大学
我们大多数人每年平均会咳嗽或感冒三次。在超过一半的病例中，罪魁祸首是鼻病毒和肠病毒。当有症状的人打喷嚏时，他们会喷出数以百万计的这种颗粒的雾，这些颗粒在空气中漂浮，等待你吸入。一旦它们在你的鼻子和喉咙里的细胞上定居下来，它们就会入侵、劫持细胞并将它们转化为病毒工厂;然后循环又开始了，让你在这个过程中感觉很糟糕。但在《自然微生物学》杂志上发表的一项新研究中，斯坦福大学的Jan Carette和他的团队已经在我们的细胞中发现了一种蛋白质，这些病毒在生长时依赖于这种蛋白质。切断这种物质的供应可以阻止病毒的传播。那么，这有可能为治愈普通感冒铺平道路吗?剑桥大学病毒学家伊恩·古德费罗向我介绍了这项新研究的结果……
伊恩:在这篇论文中，他们基本上确定了一种宿主蛋白质，这种蛋白质似乎是导致普通感冒和肠道感染的许多病毒所必需的。当它们删除编码这种特殊蛋白质的基因时，病毒就不能再感染细胞了。
克里斯-他们是怎么发现这个基因的?
为了鉴定这种基因，他们使用了一种删除人类DNA中每一个基因的方法。
克里斯-那是什么，一个接一个吗?所以他们检查整个基因组，一次一个地使一个又一个基因失效，然后测试那个失效的基因是否对病毒有影响?
伊恩-没错。所以你一个接一个地改变每个基因，然后用病毒感染它们，然后你寻找存活下来的细胞。这些存活下来的细胞对感染有抵抗力，因此在一个对病毒生命周期至关重要的基因中发生了突变。
克里斯-对。于是他们确定了一个基因。他们发现的那个似乎如此重要的基因是什么?他们知道为什么禁用它会对病毒产生这种影响吗?
伊恩:这个基因本身被称为SETD3，是一种被称为甲基转移酶的蛋白质。他们不知道它在病毒生命周期的哪个阶段发挥作用，但他们知道，在没有这种蛋白质的情况下，细胞基本上完全抵抗感染。
克里斯-他们一开始在培养皿中展示了这一点，但这在活体动物身上有效吗?因为在培养皿中禁用一个基因并让一个细胞茁壮成长是一回事，但在你试图这样做的整个动物身上是非常不同的。
伊恩:这是这本特别出版物的一大亮点。他们已经将他们的观察结果从永生细胞转化为一个完整的有机体模型。他们用老鼠做模型，灭活了这个基因，结果显示，当你用这些不同的病毒感染这些老鼠时，它们对感染有完全的抵抗力。
克里斯:在临床上，这个发现的相关性或用途是什么?病毒学家们现在该如何推进这一研究，它是否有可能成为——我讨厌这个词——治愈普通感冒的途径，或者至少是某些形式的普通感冒?
伊恩:所以这篇论文所做的就是确定了一种关键的全细胞蛋白质，这种蛋白质对导致一系列疾病的一整组病毒都很重要。这并不是说明天我们就能突然研制出一种针对这种蛋白质的药物，但它的作用是，如果我们找到一种方法来改变这种蛋白质的功能那么我们可能就有了一种有效的方法来治疗，控制或预防这些病毒的感染。因此，它确定SETD3是病毒生命周期中的一个重要组成部分。如果你能制造出针对SETD3的药物也许就能抑制病毒复制。
克里斯:同样的策略可以用于其他临床相关感染吗?因为感冒是一件事，它很讨厌，但它绝不是病毒使人类堕落的主要方式。
伊恩:是的，完全正确，现在在病毒学中，个人使用这种精确的方法变得越来越普遍，你使用CRISPR-Cas筛选来识别在病毒生命周期中必不可少的宿主蛋白质，然后将其用作治疗方法的潜在目标。就在最近，我们对引起肠胃炎的诺如病毒家族进行了一些研究，采用了完全相同的方法。当我们这样做了之后，我们做了一个CRISPR-Cas筛选来识别一种叫做G3BP1的蛋白质。这种蛋白对于小鼠诺如病毒的复制和人类诺如病毒的复制都是绝对必需的。我们希望在未来，这将使我们能够开发出一种潜在的治疗方法来控制诺如病毒引起的肠胃炎。
Chris -病毒因能够改变基因组成而臭名昭著;它们会变异或改变。如果我们确实知道如何利用这些弱点，制造药物来阻止它们，难道不是很有可能，病毒很快就会通过调整它们的操作方式来绕过我们设置的任何障碍进行反击吗?
伊恩:当我们考虑开发任何一种病毒治疗方法时，关于耐药性发展的这一点是一个真正的关键因素。正如你所说，病毒变化非常快。但是当我们以宿主蛋白质为目标时，病毒很难改变来克服它。这并非不可能，但病毒对针对病毒蛋白的药物产生耐药性比对针对宿主的药物产生耐药性要容易得多。
瘙痒IgNobels
Francis McGlone，利物浦约翰摩尔斯大学
本周，一场非常特别的科学颁奖典礼在哈佛举行:第29届搞笑诺贝尔奖。但是什么科学值得这样的荣誉呢?亚当·墨菲与来自利物浦约翰摩尔斯大学的弗朗西斯·麦格隆谈论了他关于挠痒的研究的力量……
9月12日，最负盛名的颁奖典礼举行了:搞笑诺贝尔奖。只有最优秀的科学家才能获得这些奖项。今年，他们进行了一些开创性的工作，比如证明如果披萨是在意大利制作和食用的，那么披萨可以预防疾病和死亡，更好地了解立方袋熊粪便，以及估计5岁儿童的唾液量。好吧，也许不是你第一眼想到的，但是搞笑诺贝尔奖颁给了那些让你发笑，然后让你思考的科学，这些科学可能听起来很古怪，但背后却有重要的意义。今年的获奖者之一是来自利物浦约翰摩尔斯大学的Francis McGlone，他和Gil Yosipovitch等人一起研究了抓挠痒的快感——你知道当你痒的时候，你必须去抓它，然后终于摆脱它的那种感觉。弗朗西斯跟我谈了他的工作。
弗朗西斯:在这个实验中，我们观察了不同的身体部位，看看痒在哪里最容易伴随快乐。所以我们观察了这三个不同的身体部位，并在我们让他们发痒之后问他们，哪一个是最有回报的，我认为正是这个实验的古怪之处吸引了一个搞笑诺贝尔奖。但在你为什么想抓挠痒这个显而易见的问题背后，还有一个潜在的问题，为什么当你抓挠皮肤时，它会如此有益。这是我真正感兴趣的，因为你刚刚抓的皮肤，如果你在不痒的时候抓皮肤，实际上会很不舒服。但一旦我们产生瘙痒，再次抓挠皮肤部位就会变得非常兴奋。
亚当——正如我提到的，搞笑诺贝尔奖必须让你思考。他们不能只是古怪。那么这个作品让你想到了什么呢?
弗朗西斯:这项研究也有临床意义，因为慢性瘙痒是一种患者无法忽视抓挠一块皮肤的情况，直到它经常受损。所以痒-抓循环是许多慢性疾病的临床特征。大多数人都喜欢慢性疼痛，也会同情那些遭受疼痛折磨的人，但我认为，就瘙痒对人们的伤害而言，它并没有真正得到人们所需要的那种信任。我有一个很好的例子，一个病人的脚被地雷炸掉了，这经常导致失去的肢体产生幻肢痛。但这位病人声称，这是大脚趾和旁边脚趾之间的幻痒。所以他的脚上本来就没有痒，我想大多数人都能体会到不能挠痒是多么的可怕。所以，我们需要看看潜在的机制，为什么瘙痒如此普遍，为什么它不能被忽视，在临床条件下，我们如何最好地治疗慢性瘙痒。当然，对于所有这些有趣的问题，首先我们需要了解其机制，然后我们才能更好地尝试和治疗这种情况。
亚当:很有可能在听到你现在有点痒之后。当一切尘埃落定，所有问题都解决了，奖项也颁发了，弗兰西斯认为搞笑诺贝尔奖在科学界的地位是什么?
Francis:我认为搞笑诺贝尔奖已经举办了很长一段时间了，它们确实为我们作为科学家增加了一个非常重要的因素，使我们能够向更广泛的观众讲述我们的故事。所有的搞笑诺贝尔奖都是基于良好的科学，但有点古怪。我认为这为吸引观众打开了一扇门，他们可能对我们的科学领域不感兴趣，但他们被这种奇怪所吸引，当然，在这种奇怪的情况下，他们会接触到这些研究领域正在回答和提出的基本科学问题。我认为搞笑诺贝尔奖提供了一种极好的机制，通过这种机制，普通公众或更广泛的公众可以意识到我们作为科学家所做的事情。
邮箱:金条和重力
本周，彼得·布里杰一直在联系一个有趣的实验，涉及重力和金条，罗布·克莱门茨即将完成一个真正标志性的挑战……
Chris -我们现在开始看邮箱了，这是节目的一部分，我们会宣读你们的来信。现在彼得·布里杰从澳大利亚和我们取得了联系，他给我们寄来了一封非常好的信。在它最终到达我们这里之前，它实际上到处都是。很抱歉我们来晚了一点，彼得，但是他一直在联系我们告诉我们他在剑桥度过的时光，因为他最初是和离心机一起工作的，这让他思考和好奇重力，所以他提出了一个实验，他说:你能把一根金条带到世界各地去测量它在赤道和两极的重力感觉吗?这个想法背后的原理是，因为赤道的旋转速度比两极快得多，那么棒子在那里的重量显然应该小一点，因为它在两极不像在赤道那样被抛到太空中。亚当，这是个好主意吗?
亚当-我想是的。首先要说的是;我们不会像一些可怕的环岛一样被甩出地球，重力比任何旋转的地球都要强大得多。但这是一个很好的实验，因为这个实验在历史上已经做过很多次了，他们发现，在世界的不同地方，重力实际上是不同的，他们发现重力的波动幅度可以达到物体重量的0.5%。所以像吉隆坡或新加坡这样靠近赤道的城市，有些东西比像奥斯陆这样的地方轻0.5%，因为它们在两极。
克里斯-这是一种很极端的节食方式，不是吗?去赤道只是为了减轻一点体重。
亚当，我是说如果你要这么做让自己对音阶感觉好点那你就这么做。
克里斯-这么说已经完成了?
亚当:是的。是的。他们不仅带着磅秤去了这些地方因为那是你测量物体重量的方法我们有卫星在轨道上测量这些东西。
克里斯-那是格蕾丝，不是吗?这两颗卫星绕着地球旋转，测量其中一颗相对于另一颗的加速速度，因为他们就是这样给格陵兰岛的冰称重的，从而知道冰融化的速度。
亚当:这是重力恢复和气候实验GRACE。当其中一个经过重物时，它会被拉到前面一点，然后另一个会赶上来，这就是它测量物体的方式。
克里斯-非常感谢你亚当。与此同时，快速喊出罗伯·克莱门茨。现在他在诺丁汉郡，他是一群非常精选的兄弟中的一员如果我可以这么说的话，因为他完成了相当于铁人挑战的音频，因为他完成了我们整个裸体科学家播客目录的近1000集，可以追溯到最开始。我们是现存历史最悠久、持续时间最长的播客之一，所以这是一项了不起的成就。他现在已经到了2019年8月，所以罗伯，繁文缛节就在眼前，你几乎是最新的，你几乎与项目同步了。我们很想知道是否还有其他人跑过这样的马拉松，所以如果你是这对兄弟中的一员，请告诉我们。
吹制玻璃是如何工作的?
莱恩·伍德，玻璃解决方案公司
当一个化学家想要一个巨大的试管，或者一个哈利波特电影想要一些看起来很花哨的玻璃器皿在药剂师的场景中，他们会去找谁?答案通常是位于伊利的“玻璃解决方案”。菲尔·桑索姆去见了他们的技术主管瑞安·伍德，他自己也试了一下……
Ryan:好的，这是我们制造的最大的物品之一，它是一个50升的容器，三层玻璃。化学反应会在里面进行然后外面还有两件外套。其中一个是保持它需要的正确温度第三个是真空套，这样就不会有热量损失。
菲尔:很明显，这与我刚才看到的大玻璃管的原材料有很大的不同。你能告诉我你是怎么从那个变成这个的吗?
Ryan:我们使用的方法有很多，所以我们会把圆柱玻璃拿出来，放在我们的车床上。
菲尔:还有车床，澄清一下，那是什么?
莱恩:所以它就是一个大机器，用来固定和转动玻璃器皿。玻璃的工作温度约为1100度。所以在我们开始移动玻璃器皿之前我们需要达到1100度左右。
菲尔-当你把玻璃加热时会发生什么?它对它有什么影响?
莱恩:我们只是把玻璃熔化，使它具有延展性，这样我们就可以移动它，然后当它低于一定的温度时，它就停止移动了。所以我们必须把所有的东西都保持在合适的温度下，我们还需要做很多其他的事情。
你得担心压力，玻璃压力。当我们摆弄玻璃时，它试图把自己拉开。所以我们得在玻璃碎之前尽快把它放进烤箱。玻璃器皿需要放在565度的烤箱里。
菲尔-所以你是说如果你在冷却的时候不及时把它放进烤箱，它就会受到太大的压力而破碎?
是的，所以如果我们把这个杯子放在一边，当它冷却的时候，杯子就会破裂。
菲尔:这个烤箱过程被称为退火，在565华氏度的温度下，玻璃中会有微小的流动，这种微小的流动意味着玻璃结构中的小应力点会被平滑下来。这是一天辛苦工作的最后一步。
我们这里所有的玻璃器皿都是手工制作的。车床是我们唯一拥有的机器，我们需要车床。除此之外，所有东西都是手持的。我们有石墨棒，一旦玻璃器皿变热，我们就会用石墨棒来移动玻璃，我们还有其他工具。我们的每台车床上都有一系列不同的火焰。
菲尔-我现在可以看到一些喷气式飞机，是的，它们看起来很可怕!
瑞安:这就是我们所说的口哨喷射器，我们最大的一个叫做胡椒罐。这是一个非常非常大的火焰。这个手电有一个火焰，可能是30毫升的火焰，丙烷和氧气的混合物。所以这是一个非常非常热的火焰。
菲尔-那是什么意思，就像一个明亮的蓝色火焰在我面前?
是的，我们可以得到更长的火焰取决于我们做什么。我们可以达到2到3英尺，那里非常非常嘈杂，非常非常热。
菲尔——我真的很害怕。实际的吹风从何而来?
瑞安-所以如果我们想要一个圆的结束在一个管，我们需要连接管道从我们的嘴通过车床进入玻璃器皿，然后我们会加热玻璃器皿，我们会轻轻地吹成形状的玻璃。几乎所有低于20升的东西，我们都会吹玻璃。
菲尔-在这一点上，瑞恩让我试一试。我已经准备好了。能有多难呢?你只是
加热管子的一端，然后吹掉另一端。
瑞恩-[噪音]把这边加热，好吗?(噪音)所以这是非常薄的。
菲尔-它差点爆了，不是吗?
所以你可以看到玻璃有多灵活。如果你吹得太用力，它就会碎成碎片。
菲尔-我第一次做得怎么样?
Ryan:很好……
菲尔-也许比我想象的要难。瑞安一直在努力说我尝试的好话。所以我决定继续前进。
学做这么大的东西有多难?因为那是一艘大船?
瑞恩:要达到一定的水平，至少需要五年的训练。要达到这种尺寸的船，大约需要10到15年的时间。很难看到和理解杯子的情况，也很难预测杯子会发生什么，一旦你把它加热。
菲尔:当你在学习的时候，你认为你在什么方面做得更好?
瑞恩:这是在学习如何把两块玻璃连接在一起。当你把两块玻璃连接在一起时，你需要它们运行我们所说的磨合过程，所以我们需要制造一块玻璃，这是非常非常困难的。
菲尔:随着病情的好转，烧伤的次数会越来越少吗?
瑞恩:不太好。我已经工作22-23年了，但我还是和其他人一样容易受伤。
菲尔:你为科学实验室以外的地方制作作品吗?
赖安:绝对不会。所以我们为电影产业做了很多。所以我们的一些工作包括哈利波特电影，里面的时间转换器和很多坩埚。
最新的是《美女与野兽》电影，我们制作了酒杯和玫瑰花的盖子。
菲尔-最难做的东西是什么?
可能这些大型反应容器只是因为它的大小和重量。不仅如此，你还会中暑。制作这些夹克的斯科特，在他把两件夹克连在一起之后，他会满身是汗，然后他会因为热而疲惫不堪。
菲尔-这是一门真正的艺术，不是吗?
这是一门真正的艺术。所以我们确实喜欢我们所做的事情，因为我们有一点点艺术的一面。有人说这是一门正在消亡的艺术。然而，玻璃在科学市场上永远占有特殊的地位。它是一种惰性物质。我认为玻璃总会有未来，如果有科学，就会有玻璃。
什么是玻璃?
帕迪·罗亚尔，布里斯托尔大学
从化学角度讲，玻璃是什么?为什么它如此特别?克里斯·史密斯和布里斯托尔大学的帕迪·罗亚尔一起来到演播室，带我们从镜子里看过去……
稻谷玻璃是一种无定形的固体，可以由许多不同的材料制成，就像冰是水的结晶固体，氯化钠是结晶固体一样，它们在化学上是不同的。玻璃也可以在化学上不同，是固体，但它们是无定形的。
克里斯:但是我们称之为窗玻璃的东西在化学上到底是什么，里面有什么原子呢?
稻谷-硅和氧。所以每个硅有两个氧，这是玻璃的一个例子。但还有许多其他材料也可以制成玻璃。例子包括许多有机分子，比如邻苯二酚。你甚至可以用水制作杯子。你必须非常努力，非常迅速地冷却它。要制作玻璃，基本上需要做的是在材料有机会结晶之前将其冷却。所以基本上任何东西都可以变成杯子只要你能很快把它叫下来。从本质上讲，我们所说的杯子是当你把液体冷却，直到它的粘度比水的粘度大几万亿倍，原则上任何液体都可以这样做。
克里斯:帕迪，你看老建筑的窗户，底部的玻璃比顶部的厚，这是真的吗?因为玻璃是液体，几百年来，它慢慢下垂，往下流。
帕迪:对不起。不，不是的。那是无稽之谈。玻璃确实在流动，但它是在材料冷却时流动的。正如我们刚才听到的，玻璃是1100摄氏度的液体，在从这个温度降到室温的冷却过程中，流动发生了。在环境温度下，玻璃和人们可能遇到的任何其他固体一样坚固。因此，在几个世纪的时间尺度上，材料没有任何有意义的流动或变形。
克里斯:作为一名科学家，你对什么眼镜感兴趣?你是如何更好地学习和理解它们的?
帕迪:就玻璃物理学而言，关于玻璃的真正问题是，我们真的不知道玻璃是什么。这听起来可能很奇怪，因为我们可以简单地看着它，但从根本上说，我们不明白为什么这些液体变得如此粘稠，它们变得比水粘稠几万亿倍，正如我所说，但为什么会发生这种情况?事实是我们不知道。它的发生可能是因为有一种被称为理想玻璃的底层物质，而向这种底层物质的过渡可能会导致液体变得非常非常粘稠，我们称之为玻璃。另一方面，可能只是流动性，液体中粒子移动的量，或分子移动的量，变得越来越少。所以本质上有两种相互竞争的观点。有很多不同的理论，但它们都归结为这两个相互竞争的观点，要么是分子以某种方式移动得越来越少，要么是有一些潜在的过渡到所谓的理想玻璃。
彩色玻璃的科学
Jeremy Baumberg，剑桥大学
彩色玻璃绝对是令人惊叹的，但是什么使彩色玻璃染色呢?亚当·墨菲前往剑桥的耶稣学院教堂，与剑桥卡文迪许实验室的杰里米·鲍姆伯格会面，他从一些真正令人惊叹的角度解释了物理学……
亚当-我一直很喜欢彩色玻璃。当光线穿过它时，颜色会变得多么鲜艳。但是是什么使彩色玻璃染色，它是怎么变成那样的呢?为了找到答案，我和剑桥大学卡文迪什实验室的杰里米·鲍姆伯格一起参观了剑桥大学耶稣学院教堂绝对令人惊叹的彩色玻璃，他用真正美丽的东西向我解释了物理学。
Jeremy -染色其实是…他们在制作的时候往玻璃里添加了一些东西，事实上，它是几千年前罗马人偶然发现的。所以玻璃里有一些东西赋予了它颜色，实际上是一小块金属。
亚当-什么样的金属?有多小?
杰里米:所以我们说的尺度是十亿分之一米，大约是人类头发的千分之一。所以它们是由原子块组成的，大概100个原子，稍微大一点。这些金属块的行为和大块金属块的行为非常不同。所以像黄金这样的金属……如果我有一根金条，想象一下把金条切成钻头。所以黄金看起来是金色的，但在某个阶段，它看起来不再是金色的。但是我必须把它切得非常非常小，这个尺寸和光的波长差不多，也就是百万分之一米。一旦比这更小，金中的电子与光相互作用的方式就会改变，我就开始看到颜色了。
亚当-彩色玻璃可以投射出彩虹中的每一种颜色。帝王红色和炫目的蓝色有什么区别?
有趣的是，如果我改变金块的形状，我就会得到不同的颜色。所以如果我把一个球形的黄金块放进我的玻璃里，那么当我在彩色玻璃里观察它时，它通常是红色的。如果我看散射光，它看起来是绿色的。所以我得到了一些奇怪的虹彩性质。如果我把它从球体变成棒子它实际上会变成深蓝色。如果我换成盘子，我也会得到绿色。如果我用银，就会得到不同的颜色，还有铜，所以金、银和铜是一些主要使用的金属，因为当它们进入玻璃时，它们会给你这些小块的金属。所以你实际上不加，你不把液态金属倒进杯子里。你要做的就是把一些金属的氧化物,所以矿石地下挖出的净化,在发射的玻璃,金属的离子开始粘在一起,开始形成这些小块,这是他们的方式这么做——这是玻璃制造商的技巧来创建这些不同的发光颜色,我们看到所有的教堂和教堂。
亚当-杰里米并没有把他的时间花在看彩色玻璃上，尽管那很可爱。我们今天如何运用这种思维?
Jeremy:光与金属的强烈相互作用也是我们现在对它感兴趣的原因。所以我们的一些项目，例如，尝试使用两个非常非常靠近的小金属块，然后光被困在它们之间的空隙中。光被困在一个非常小的区域，它允许我们看到非常小数量的分子，所以我们可以用它来感知。事实上，我们正试图把这些金属纳米颗粒倒进马桶里，制造出一种智能马桶，它可以告诉人们的大脑状态是否正常，或者他们应该服用多大剂量的抗精神病药或抗抑郁药。如果你喜欢生物医学方面的话。我们正在尝试做的另一件事是制作变色壁纸。就像这些颜色可以给彩色玻璃上色一样，我们现在可以用它们来做壁纸，但我们想让它们改变颜色:你按一下开关，你的建筑就会从红色变成绿色。所以没人能做到。如果你能拿起他们的彩色玻璃，拨动开关，我们就能改变所有的颜色，罗马人会惊呆的，但这就是我们正在努力做的，原理是一样的。我们把光困在离金属很近的地方，如果我们改变周围材料的性质，我们就能改变散射的颜色。
亚当-罗马人并不知道他们站在纳米技术的前沿，他们只是把东西混在一起，然后就成功了。那么今天，我们如何着手制作这些东西呢?
即使是教授也能在化学实验室里做到这一点。所以我带了一些来。这是一个小瓶子。这实际上是……我几年前做的，现在还是一样。再说一次，它看起来有点像小麦彩色玻璃，不是吗?方法是取一种金属盐，然后将其还原;所以你加入一种化学物质，它会把电子加到金属上，或者带走它们。在这种情况下，它带走了它们，所以它们变成中性的。然后开始聚集，这些微小的金属种子开始生长。 The trick however is to get them to grow in the right way, and to all stop growing at the same time. So if you could imagine it's like a whole load of little tiny chunks of metal and they all start slowly growing together, and then you stop it when it reaches the right size or you've used up all the metal ions in the solution. Even though it's using gold, there's only a tiny amount of gold in this bottle here and already gives a very strong colour. So the interactions with the light are very strong so you don't need much gold to do this.
使玻璃防弹
詹姆斯·佩里，剑桥大学
我们通常不认为玻璃特别坚韧，恰恰相反。但是我们可以让我们的玻璃更坚固，我们甚至可以让它防弹，但是怎么做呢?来自剑桥大学的詹姆斯·佩里加入了克里斯·史密斯的工作室，来解释一些艰深的科学……
詹姆斯:所以事实证明，如果你能准确地决定把所有的硅原子和氧原子放在哪里，玻璃理论上的最大强度大约是一块实际玻璃的一千倍。
脆性材料——玻璃就是一个典型的例子——它们的破坏和失败主要是由缺陷、不完美，尤其是裂缝造成的。当你冷却一种材料时，它会收缩，所以当你冷却玻璃时，它会收缩，它的表面看起来有点像一个干涸的池塘，到处都是裂缝。
因此，在拉伸或弯曲材料时，裂缝尤其成问题。所以如果你拿一块玻璃，你开始弯曲它，它的外缘受到拉伸，而内缘受到压缩。在外缘，当你拉它的时候，很大的力——很大的应力——集中在那些小裂缝的顶端。所以所有的力都集中在一个原子键上，这个键最终会在一个比整个物体膨胀所需的小得多的应力下打开。
克里斯-它会像拉链一样被解开，不是吗?它几乎会向下传播到物质中。所以一旦开始…
詹姆斯-它停不下来。
克里斯-…它会加速。
詹姆斯:没错。
Chris -你说了一些有趣的事情，因为你说过，当它冷却下来的时候，外面会比里面冷却得快一点这就会产生池塘褶皱的效果就像你说的那样因为外面会相对拉伸而里面会被挤压一点。
有没有什么干预的方法来改变这种情况，这样我们就不会让玻璃变得那么脆弱?
詹姆斯:是的，非常喜欢。所以，如果我们回到16世纪，皇家学会发现了一个有趣的小东西，叫做鲁珀特王子的水滴。所以如果你把一团热的熔融玻璃扔进一池水里它就会冻结，变成一只蝌蚪。你可以用锤子敲它的头或者用铅弹打它它也不会动。
但如果你用手指夹住它的尾巴，它会立刻碎成无数个小碎片。
克里斯:为什么?
詹姆斯:那么，让我们把时间提前几年，到上个世纪之交，我们意识到，通过快速冷却材料——现在我们用高压空气代替水来制造钢化玻璃——你可以快速冷却表面，然后内部冷却得更慢。但是当它冷却的时候，它的体积也会减少，所以它最终会把外面的边缘拉进去，让中间的边缘处于张力状态，外面的边缘处于压缩状态。
这就阻止了很多表面的小裂缝打开。这意味着如果你把钢化玻璃装进去，它就必须克服它已经承受的压力以及在它失效之前所需要的张力。
克里斯-那为什么剪掉末端会折断呢?
詹姆斯-这种钢化玻璃是用来做架子之类的东西的，你不会希望它在最小的敲击下就碎了。问题是它会失效，而且会非常灾难性地失效，因为一旦你突破了那层，你就会设法调整中间的拉伸位，它就会破裂。
所以在下降过程中，尾部非常薄外部的压缩层非常薄。所以你把这些裂缝从尾巴一直烧到顶部。同样的事情也发生在钢化玻璃上，当钢化玻璃被打碎时，它通常会变成成千上万的小立方体。这在某些应用程序中非常有用因为你最终不会得到大的尖头碎片你最终会得到一堆小的碎片
克里斯-就像挡风玻璃一样，你不想刺穿司机，你想要可以刷掉的小块玻璃?
詹姆斯:没错。但是如果你想在最初的撞击后保持屏障的完整，这就不是很有用了。
克里斯:换句话说，就是防弹玻璃，因为你想要的是玻璃，这样它就不会在整个挡风玻璃上发生灾难性的破坏，然后又以某种方式作为防御下一个弹丸的屏障。因为不然的话，你可以用两发子弹杀死一个人，一发子弹打碎挡风玻璃，挡风玻璃可能会挡住第一颗子弹，但如果整个挡风玻璃都碎了，你发射下一颗子弹，它就会直接穿过去。
那么我们如何阻止这种情况呢?我们怎样使玻璃钢化?
詹姆斯:超过一定的力或一定的压力，你会造成一些伤害，你无法摆脱这个事实。所以诀窍就是要制造出这样一种材料，即单次撞击造成的伤害，不会完全灾难性地摧毁你的材料。
你可以通过层层构建来实现。第一层是玻璃，非常非常坚固。这样就能让弹丸凹下去，变软。所以它从非常尖的尖端变成了更平坦的尖端。
子弹的能量其实不是很大，但它集中在一个很小的区域。所以如果你能把它分发出去，就更容易放慢速度。这就是第二层的作用。所以在它后面放一种聚碳酸酯，通常是一种塑料，很软但很坚韧。所以在这个过程中它会变形并吸收大量的能量。
最后有趣的是你可以有一个单向玻璃。如果一层玻璃后面是一层聚碳酸酯，玻璃会压平子弹，聚碳酸酯会抓住剩下的子弹。一个很好的例子是如果你朝一个方向射击首先会有玻璃，使子弹变平然后进入聚碳酸酯层，然后吸收能量。然而，如果你朝另一个方向射击，你首先直接穿过聚碳酸酯层，击中玻璃层，然后玻璃层失去张力，产生许多小玻璃碎片。
所以詹姆斯·邦德可以——如果他想的话——从他的车里射杀一些敌人，他的防弹玻璃挡风玻璃可以让他做到这一点。但只要他不先开枪，他就能挡开敌人的子弹!
詹姆斯:是的。只要你把玻璃正确地放在窗户上!
克里斯-是的。它真的有效吗?你真的能用玻璃挡子弹吗?还是说它真的能阻止你的挡风玻璃被石头或其他东西摧毁，而不是子弹?
詹姆斯:是的。所以更准确的描述应该是防弹塑料加上一点玻璃。一开始这些东西很厚。你可以让它们达到几英寸厚，所以很明显，大量的能量可以被吸收。值得一提的是，用詹姆斯·邦德来类比，我认为《明日之城》有一辆车，坏人试图用锤子和子弹破门而入，但车窗表面却丝毫没有发生任何变化。事实并非如此，你会相对容易地造成一些伤害，但你需要付出更多的努力，才能穿过那些多层，进入里面。
问:脚趾甲能代替犀牛角吗?
为了得到一个咬指甲问题的答案，Mariana Marasoiu向拯救犀牛组织副主任Jon Taylor和前WCS大象协调员Simon Hughes提出了这个问题。
马里亚纳-角蛋白是构成我们大部分头发和指甲的物质，但它也是构成犀牛角的物质。这和象牙不同，象牙是很长的牙齿。它们的角是犀牛受到偷猎威胁的主要原因，不幸的是，它们在亚洲和非洲都被非法杀害。
我们请了几位专家来帮助我们回答这个问题。
拯救犀牛国际组织是一家大型野生动物保护组织，致力于保护犀牛免受偷猎和栖息地丧失等威胁。该组织的乔恩·泰勒解释说，我们首先需要了解人们为什么使用犀牛角。
对犀牛角的需求是基于许多因素的，其中它的化学成分在某种程度上是靠后的。在越南，拥有或赠送犀牛角被一些人视为地位的象征。能够获得如此昂贵而难以捉摸的物品被认为是一个人财富、权力和影响力的象征。研究表明，人工替代品，甚至是圈养犀牛角，都不被认为具有同样的气派——当然，给老板送一盒别人剪下来的脚趾甲不会有同样的效果。
马里亚纳—我还采访了西蒙·赫奇斯，他在亚洲方舟为亚洲野生动物建立保护区。他提到，引入犀牛角的替代品实际上可能会产生负面影响。
西蒙——出售野生犀牛角的替代品，如合成犀牛角(也有人提出)或人类指甲中的角蛋白，破坏了亚洲减少犀牛角需求的重要努力。这是因为积极营销替代品将有助于使犀牛角产品的需求和消费合法化，包括优质的野生产品。
马里亚纳-所以对犀牛的需求可能会增加!
Simon -要解决犀牛偷猎危机，我们需要的是有效保护野生犀牛种群，并根据行为改变运动的原则，合理设计减少需求的工作，而不仅仅是提高认识，同时对贩卖和销售犀牛角的人进行威慑性处罚
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