伦敦和许多其他欧洲城市面临着Ã?英国每年因空气污染罚款3亿英镑。工程师们表示，解决方案的一部分在于电动交通工具，所以本周，裸体科学家们正在研究新一代车辆的引擎盖，从第一辆电动公共汽车到未来的超级跑车。金宝搏app最新下载此外，还有关于科学家如何在实验室中用声音使物体悬浮的新闻，以及为什么现在有三种“2型”糖尿病……
在这一集里
发明了《星际迷航》的声波牵引波束
布里斯托尔大学的布鲁斯·德林克沃特教授
如果你不知道牵引波束是什么，那你可能看得不够多
《星际迷航》!但是，对于外行人来说，这是一种远距离操纵物体的方法，布里斯托尔大学的布鲁斯·德林克沃特已经成功地利用声波模式做到了这一点，他将声波塑造成空气中的声音“笼子”，可以捕获物体。如果你移动声波笼子，里面的东西也会跟着动。正如克里斯·史密斯所发现的那样，这一发现可能会对我们行医的方式产生重大影响。
布鲁斯-我们制造了世界上第一个全功能牵引光束。对于牵引波束来说，它必须能够从一侧抓住一个物体，所以这意味着必须有一个能量源——在我们的例子中，声波——它必须传播出去，它必须抓住物体，我们必须能够把物体拉回到源头。
克里斯-给我们讲讲实验方法吧。你是做什么的，它是如何工作的?
布鲁斯-那么，想象一下在你面前有一排小喇叭。这个阵列大概有一个餐盘那么大每个扬声器大概有你的缩略图那么大。它们都在输出声波。对我们来说，关键是要仔细控制来自不同扬声器的单个输出的干扰方式。
所以，我们正在创建一个干涉图案。我们称之为声全息图，因为它是三维的，虽然你看不见，但那里有一个三维声场。如果你能进去听，声音会在三维空间里变化。因此，我们仔细地调整了那些扬声器的输出，创造了这些非常特殊的条件，最终产生了悬浮、旋转和运动的牵引波束效应。
克里斯:什么频率换句话说，发出的声音的音高是多少?我能听到吗?
布鲁斯-不。你听不到的。所以，我们现在的系统工作在40千赫兹。所以，你的耳朵可以听到15到20千赫之间的声音，这取决于你的年龄。所以，我们远远超出了这个范围。我们在蝙蝠、狗和猫都能听到的范围内。所以他们可能不喜欢我们的实验。但这个频率范围的好处是，它意味着我们可以使用非常大的声音，但我们仍然听不到它们。
克里斯:声音从这一排扬声器中发出，不同的声波以一种你需要小心控制的方式相互作用。当他们这样做的时候，他们创造了这个三维全息的声音效果，这个音景，它对那些在声音影响范围内的东西有什么影响呢?
布鲁斯-描述牵引波束和这些诱捕点的最佳方式是，我们悬浮和诱捕的物体都在一个安静的地方。所以，声音水平非常低，它们被一个高强度声音的笼子包围着。所以如果它们试图移动，就会被这种高强度的声音推回去。
Chris -这能影响到什么类型的对象?
他们的全部范围还不清楚。我们研究的是毫米尺度。所以在40千赫兹时，空气中声音的波长大约是一厘米。所以，我们只能使体积很小的物体悬浮起来，大约是体积的一半。所以我们做了大约5毫米，一个小豌豆的大小。
你可以在任意方向上缩放它。你可以选择更小或更大的规模，这可能会让科幻迷更感兴趣。不幸的是，如果你达到更大的尺度，那就意味着更低的频率，最终意味着你能听到它。
克里斯-范围是多少?据推测，声音正在从扬声器的光线中传播出去，因此，随着距离的增加，声音变得越来越弱。所以，一定有一个点，它不再起作用了。
布鲁斯-是的，你说得很对。你必须在你要悬浮的物体附近达到一定程度的声强。你需要140到150分贝，也许更高，在那个地方，所以是的，随着声音的传播，它会衰减。
我们的系统可以使物体悬浮在离它30厘米远的地方。如果我们有更强大的传感器，我们可以扩展它。我可以想象把它延伸到半米，可能一米，不会太难。
克里斯:现在，这是在空气中工作的，它依赖于你把扬声器的能量释放到空气中，使空气分子振动，从而产生这些区域，在那里你有一个平静的地方，物体想要坐在那里。如果你用不同的介质，比如，如果你把它放进一个很浓的气体或很轻的气体的圆柱体，它的行为会不同吗?
布鲁斯:声学的好处之一就是一切都随波长变化。所以，只要这些波存在，我们所说的这些现象就存在。所以，如果你换一种介质，波长会在给定频率下改变，但物理性质不会改变。是的，它适用于任何媒介。我对像水一样的介质很感兴趣，尤其是组织，因为我对用这种技术来操纵人体内的物体很感兴趣。
克里斯:例如，你可以通过操纵人体内的物体，通过向体内发送声波来为外部物体提供引导和信号。
布鲁斯-是的，我想是的。我认为首先要做的是靶向给药。所以，目前在这一领域有很多工作和兴趣，但这个想法是，你把药物封装在小胶囊里——非常非常小，这样就可以注射——然后你可以用牵引光束技术把它们移动到想要的位置，然后用超声波脉冲把它们炸开。所以，你可以把药物精确地送到你想要的身体部位。
DNA的变化不是随机的
剑桥大学比尔·阿莫斯教授
剑桥大学在发现DNA(我们每个人体内的遗传密码)方面有着悠久的历史。在20世纪50年代，沃森和克里克宣布他们已经解开了DNA的结构——著名的双螺旋形状。60年后的今天，另一位剑桥科学家在DNA方面有了重大发现。这次是关于遗传密码改变或“突变”的方式，以允许进化发生!比尔·阿莫斯首先向格雷哈·杰克逊解释了什么是突变。
比尔:基因突变就是DNA的改变。如果我们的DNA从未改变，你可能会认为这很好。当然，这不是很好因为这意味着你没有可变性。所以如果疾病来了，你没有任何可变性来对抗它，所以你不能进化，你不能改变自己。所以你需要通过突变来平衡新颖性但是大多数突变实际上是有害的所以你想要一点点但不要太多。
Graihagh -这些突变是什么时候发生的?
比尔:嗯，这是一件有趣的事情。以前，直到最近，我们都没有得到很多DNA序列。所以我们不能非常准确地量化突变率每个人都做出了完全可以理解的假设它们只是随机发生就像雨滴落在路上一样。假设这些都是随机的如果你在路上放一大堆不同的桶，它们会以相同的速度装满。我的研究似乎揭示的真正奇怪的事情是，由于染色体相互作用的方式。事实上，变异会吸引突变。所以这意味着如果你把一个已经有水的桶放出去，你会得到更多的雨水，这是一个非常奇怪的模式。
格雷哈:那么，你的意思是，你现在可以预测这些突变将在我们的基因组中发生在哪里。
Bill -突变过程的随机性越低，你就越能开始预测这些突变将在哪里发生。这些发生在一个群体中，但也发生在个体中你甚至可以应用于观察易患癌症的突变更容易发生的地方。
Graihagh -所以，我想它对我们未来如何筛查和预测癌症等疾病有一些真正的基本好处——医学意义。
比尔:理解这一点很重要。我的意思是，随着我们越来越多地进入基因组时代，每个人似乎都在从许多生物体中收集DNA序列，从人类身上收集大量的基因数据，我们真的进入了一个我们可以非常精确地量化变异所在的时代。我的研究表明，我们现在可以用它来更准确地预测未来突变会发生在哪里。就我所发现的这种现象的进化而言，其中一个巨大的好处是，它会吸引更多的基因突变，而这些基因确实需要更多的变异。所以，如果你一开始是可变的，你就会吸引更多的突变，让你变得更可变，这有助于你把突变引向基因组的片段，在那里它们是最有益的。
Graihagh -回到你的桶的比喻，你更有可能把所有的水收集在一个桶里，而不是其他两个桶，这表明这些变化或这些突变是在一个集群中发生的。为什么会发生在这些热点地区?
比尔:这是DNA复制过程发生的一个小小的反常现象。我们每条染色体都有两个副本，当它们结合在一起时，如果染色体上有一点不同，例如，你可能从你棕色眼睛的母亲那里得到一个基因，它编码棕色眼睛，而从你蓝色眼睛的父亲那里得到一个基因，这就是区别。实际上，基因组会识别出这是一种差异。在试图纠正这种差异的过程中，他们撕裂了一部分DNA并将其传递给其他人。就像在做一个小修理工作。在修理过程中，他们可能会犯更多的错误。这就是为什么它们倾向于彼此靠近。
格雷哈:那么，你的意思是，你现在可以预测这些突变将在我们的基因组中发生在哪里。
Bill -突变过程的随机性越低，你就越能开始预测这些突变将在哪里发生。这发生在一个群体中，但也发生在个人中你甚至可以应用于观察哪里的突变更容易导致癌症。
Graihagh -所以，我想它对我们未来如何筛查和预测癌症等疾病有一些真正的基本好处——医学意义。
比尔:理解这一点很重要。我的意思是，随着我们越来越多地进入基因组时代，每个人似乎都在从许多生物体中收集DNA序列，从人类身上收集大量的基因数据，我们真的进入了一个我们可以非常精确地量化变异所在的时代。我的研究表明，我们现在可以用它来更准确地预测未来突变会发生在哪里。
大数据为医学铺平道路
Joel Dudley博士，纽约伊坎医学院
本周，一种研究疾病的新方法和控制疾病的最佳方法出现了
已发表于科学转化医学。这项工作是基于所谓的“大数据”。简而言之，随着健康记录被转换为计算机系统，利用这些数据来研究和治疗疾病的机会正在打开，这是我们以前无法做到的。乔尔·达德利(Joel Dudley)和他的同事正在开发一种医学上的疾病社交网站。他们可以寻找个人基因、临床测量和生活方式因素之间的联系，然后绘制出一个人在“疾病景观”地图上的位置，这张地图可以揭示出关于一个人预后的大量新信息。研究小组已经发现，实际上有三种不同形式的2型糖尿病，正如克里斯·史密斯发现的那样……
Joel -这项研究的总体目标是真正开始实现精准医疗的概念这至少在美国是一个大术语奥巴马总统在他的国情咨文中提到了这一点用数据丰富的土地对医学进行了新的审视。我们有像遗传学和电子健康记录这样的东西，我们是否能真正以新的眼光看待医学和疾病，并更精确地理解它。这就是我们要实现的。我们采用的方法实际上借鉴了社交网络的一些想法。我们用健康记录中的所有信息来代表每个病人例如血液测试，身高，体重，诸如此类的东西我们把病人连接到一个网络中。社交网络的一个类比是，如果人们有相同的朋友，或者对电影或书籍有相同的兴趣，你会说他们在社交网络中联系得更紧密。这让我们可以绘制出整个西奈山病人群体的临床网络这实际上代表了一张地图让我们开始真正理解就像谷歌地图一样，“你的GPS数据在地图上的哪里你在这个病人群体中的位置哪里有不同的疾病?”
克里斯:好吧，让我们先考虑糖尿病的方面因为这是你在这里用的例子。当你开始把所有被诊断为2型糖尿病的人的这些趋势汇总在一起时，你会发现什么?
乔尔:你可能知道，糖尿病是世界范围内的一大健康问题，尤其是在美国和纽约。所以，我们最初关注的是糖尿病。当我们建立这个地图时，我们问的问题是，“2型糖尿病患者在哪里?”他们住在地图上的什么地方?”事实上，我们发现数据中出现了三个不同的亚组我们能够证明这些组之间的差异在临床上是有意义的。例如，所有2型糖尿病患者患心血管并发症的风险都会增加。但在我们的研究结果中，有一组人患糖尿病的风险甚至比2型糖尿病患者更高。另一个有趣的群体是癌症风险增加的群体。
Chris:因此，我们可以假设，我们过去认为的一种疾病实际上可能不止一种。如果你能像这样对他们进行分组，这是否意味着不仅他们患某些疾病并发症的风险不同而且他们对某些治疗的反应可能性也会不同?因此，通过能够更详细地分析它们，我们可以为每一组单独提供更好的预后、诊断和治疗。
这绝对是一个目标和机会。所以，我想指出的是，我们也有这些人的基因。因此，我们甚至能够找到每个群体独有的遗传因素。这些遗传因素也很重要，因为它们可能给我们提供一个机会，比如作为生物标志物。所以，如果你是一个新诊断的糖尿病患者，机会可能是，现在这些遗传因素让我们说，“好吧，你实际上可能是一个4型糖尿病”在未来如果结果证明有那么多类型的糖尿病。虽然我们担心所有糖尿病患者的癌症，但现在，这些遗传因素可能表明我们应该更频繁地对你进行筛查。
克里斯:那是糖尿病。这项技术是否意味着你可以采用同样的策略并将其应用于所有疾病?
乔尔:当然。我们对这项研究感到兴奋，因为这种方法是可以推广的。所以，它的设计不仅仅是为了研究2型糖尿病。它可以用来研究任何有许多因素的常见复杂疾病。可能是类风湿关节炎、多发性硬化症和癌症。在丹麦甚至英国等国家，国民健康服务系统收集和集中了大量的数据，我们有很大的机会应用这些方法。希望这些地图能继续变得更好，因为我们可以整合数字健康和可穿戴设备等信息，以及来自应用程序的数据。我认为最终在未来，我们会有更高的分辨率，也许我们会有一个工具，有点像谷歌地图，用于健康和复杂的慢性疾病。
克里斯:对于你在这里考虑的糖尿病患者来说，根据你的发现，对普通的2型糖尿病患者有什么直接的影响吗?
乔尔:在研究中，一旦我们发现了什么，我们就会反复测试，然后确保它是真实的，下一步是做一个前瞻性研究，我们真的在设计一个研究来复制这些发现，这些方法是可以扩展的。因此，我们甚至可以与其他健康中心联合起来，在更大的范围内进行测试，并希望能够转化这些发现，更快地改善糖尿病的治疗。
土卫二能孕育生命吗?
与开放大学的David Rothery教授合作
土星有一颗小卫星叫土卫二，非常神秘:它是固态的
在表面上，但有一个温暖的内部海洋，周期性地向太空喷射冰粒。现在，研究人员对这些羽流的化学成分进行了建模，已经弄清楚了土卫二是由什么构成的，它有一些有趣的生命存在的机会。来自开放大学的行星地质学家大卫·罗瑟里一直在和格雷哈·杰克逊一起研究这些结果。
大卫:论文中的内容是一系列实验，用我们认为土卫二内部海洋的碱性盐水，让它在粉状岩石样本中循环。他们通过碳质球粒陨石材料进行了试验，这是陨石和其他一些岩石的最原始形式。实际上，通过碳质球粒陨石进入水中的化学物质与在羽流中发现的化学物质最相似。所以，他们认为土卫二的核心就像一种原始的陨石物质。这意味着它没有融化，而是产生了更进化的岩石。
Graihagh:这篇文章还强调了什么有趣的事情吗?
大卫:嗯，论文表明应该有相当多的氢分子。这是生成的H2分子。这是因为水和岩石物质之间的水化反应。这只是溶解的氢气，它们应该存在于从土卫二海底的热喷口喷出的水中。因为海洋的样本被喷射到太空中，我们应该看到氢气以及我们已经看到的其他东西。上周三，卡西尼号探测器在距离土卫二表面49公里的地方飞过了羽流，当我们得到结果时，这一点将得到检验，这是一次非常低的飞越。当我们在一两周内从卡西尼号上得到结果时，我们会发现这些羽流中也含有氢分子，这将使我们对这项新发表的研究结果更有信心。如果那里有氢，这对那些试图寻找生命栖息地的人来说是非常令人兴奋的因为如果你有氢从热喷口出来那么微生物就可以利用它来促进它们的新陈代谢就像它们在我们自己的海底所做的那样。
grahagh -这将是一个非常令人兴奋的发现。
大卫-会的。我们不会找到生命的。我们所要做的就是确认一个适合生命生存的栖息地。
格雷哈——所以，在接下来的几周内，你可能能够确认那里是否有氢，但是我们可能很快就会知道那里是否有生命，也许在未来的一些任务中?
大卫:我们确实需要一个未来的任务，一个有质谱仪的任务，它将能够测量和分析大型有机分子，这些分子应该在羽流中有痕迹。如果土卫二的海底有微生物，一些微生物就会被喷到太空中，我们就能研究这些微生物。
Graihagh -所以，我们可能要等上十年或者更久。我觉得当我们在太阳系中寻找微生物生命时，所有的注意力都集中在火星上了。
大卫:是的。没错，火星离我们更近，但要想在火星上找到生命，你必须在火星表面着陆，这是我们可以做到的。我们知道我们可以做到，但是恩克拉多斯，你不需要着陆。你可以穿过这些羽状物，如果那里有生命，你会飞过一团死生命的喷雾。在土卫二上更容易收集。所以，我们不应该因为我们也在研究火星而停止研究土卫二。
缺少大便便会导致营养危机
与牛津大学的克里斯·道蒂博士合作
在过去，世界上的大部分地区都像非洲大草原，由
大型自由漫游的动物，统称为巨型动物。体型很重要，因为像这样的大型动物在粪便中重新分配营养物质方面发挥了关键作用。在海洋中也是如此。但现在这些动物中有许多已经灭绝，地球可能面临着营养危机,牛津大学的克里斯·道蒂向罗莎琳德·戴维斯解释道。
克里斯·d -大型动物不一定比一个地区的所有小动物吃得多，但它们确实移动得更多。因此，它们在将营养物质从A点运送到b点的过程中非常重要，所以现在，我们所处的世界，有很多浓度梯度和营养物质。所以有些地方营养丰富，有些地方营养丰富。然而在过去，我们认为营养物质在陆地和海洋中的分布要均匀得多。
罗莎琳德:你在海洋调查中看到了什么?
克里斯·d -海洋哺乳动物，尤其是鲸鱼，因为它们体型庞大，在水平方向上对营养物质的再分配非常重要，但更重要的是，它们在垂直方向上对营养物质进行再分配。所以它们倾向于在大约100米深的地方觅食，然后游到需要呼吸的水面，并倾向于在地表水中重新分配这些营养物质。
这实际上是一个非常关键的点，因为通常情况下，养分循环发生在养分从山顶流向海底的地方。这基本上是遵循重力的，但我们在这篇论文中展示的是，像鲸鱼这样的哺乳动物，它们实际上可以在重力的作用下移动营养物质。基本上，就是把养分恢复到陆地表面。我们表明，在过去，这种再分配过程实际上是相当重要的，现在还不到以前的10%。
罗莎琳德:哇!不到10%，所以实际上是在急剧下降?
Chris D. -没错，这主要是由于鲸鱼、海洋哺乳动物、海鸟和洄游鱼类的数量减少。
罗莎琳:我们能做些什么来解决这个问题吗?
如果我们想要恢复动物数量，只要停止捕杀它们，最终它们会回来的。在陆地上，这有点棘手，因为我们面临着一个越来越拥挤的星球。我们可以考虑重新设计我们的牧场系统来复制自然系统。我们有更多的生物多样性，无围栏的牧场系统，然后我们可以开始看到营养流动的增加，正如我们过去假设的那样。
罗莎琳德:那么，我们是否看到植物质量的下降与营养含量的下降有关?
克里斯·d -这是我们的假设。许多生态系统，特别是热带生态系统是磷有限的。我们的意思是，如果你添加更多的磷，这些植物会生长得更快。如果植物因为磷含量减少而产量下降，那就意味着动物可获得的果实也会减少。因此，它基本上有这些级联效应。
罗莎琳德:仅仅是磷，还是循环中还有其他营养物质也在减少?
克里斯·d -不。实际上还有其他营养成分。我把重点放在磷上，因为磷是由动物分布的元素之一，它对植物、动物和人类的生命都至关重要，因为我们需要它来作为肥料。
容易开采的磷可能在短短50年内耗尽。所以问题是，50年后，当我们不再有便宜的磷时，我们该怎么办?也许我们可以尝试恢复过去存在的磷的自然循环系统。
Rosalind -所以，如果我们还有大象在这片土地上漫步，我们在英国的植物会更健康吗?
克里斯·d -没错。所以基本上，大型动物是特别重要的，因为它们可以远距离运送这些营养物质。这很有趣。大多数人都没有意识到，巨型动物曾经在全球范围内非常丰富。
很多人把巨型动物和恐龙搞混了，但巨型动物是与我们现在的生态系统共同进化的哺乳动物，实际上，如果不是人类的狩猎和气候变化导致它们灭绝，它们可能还会在这里。这些动物在全球都很丰富。没有它们，我们所期望的生育率就会大幅下降。
盘子上的污垢污染
Matthew Pencharz，副市长，大伦敦政府
我们早就知道空气污染对我们的健康有负面影响，
世界各地的城市正面临着越来越大的压力，要求它们清理自己的行为。伦敦就是其中之一。英国首都现在正面临欧盟委员会每年3亿英镑的罚款，原因是未能达到规定的清洁空气标准，如氮氧化物(NO)2——以及已知对健康有害的颗粒物。查理·莱斯特兰奇前往大伦敦市政府，与负责环境和能源的副市长马修·彭查兹交谈，以了解问题的严重程度。
马修:我不会坐在这里说伦敦不是一个拥挤的城市，因为很明显，它就是一个拥挤的城市。但是当你想到我们所看到的人口增长，巨大的经济增长，然而，我们已经重新安置了很多空间从汽车到公共汽车，首先是最近的自行车。
Charis -显然，空气污染是目前的一个大问题。伦敦和世界上其他大城市相比怎么样?
马修:嗯，在大多数大城市，当然还有欧洲城市，发达城市，空气污染，空气质量当然是一个挑战。但与世界上大多数城市相比，我们实际上做得相对不错。如果以健康影响来衡量，在全球36个最大的城市中，我们确实排在第九位。显然，这还不够好，但我认为它确实向你展示了我们在世界上所处的位置，以及我们正在取得一些进展的事实。
查里斯:那么，伦敦真的有可能因为目前的空气污染程度而被罚款吗?
所以值得一提的是，我们并不是唯一这样做的人。事实上，绝大多数欧盟国家都未能遵守二氧化氮的规定。但委员会对我们的政府启动了违规程序，值得一提的是大众丑闻，一家汽车公司被证明在排放标准上作弊。它向你展示了部分责任在于我们看到转向柴油车，而这些柴油车并不像我们承诺的那样清洁。这就是为什么像伦敦这样的城市，英格兰和英国的其他大城市，以及欧洲大陆的城市都在孤军奋战，因为我们拥有的最大工具之一就是清洁的车队，车队。如果这些飞行器继续不能达到我们所要求的性能，你就会看到明显的困难。
城市空气对你的健康有害吗?
与伦敦国王学院的本·巴拉特博士合作
无论来源如何，污染都是一个严重的问题，尤其是当它来的时候
为我们的健康。那么，我们受到的影响有多大，可能存在哪些风险?本·巴拉特是伦敦国王学院的一名研究人员，他使用尖端技术来测量我们吸入的气体，格雷哈·杰克逊把它拿出来看看她到底吸入了什么……
本:这是微型空气浓度计，这是柴油排放监测仪的一个奇特的名字。所以，它通过一个模仿你呼吸的管子将空气吸入过滤器，并监测过滤器的黑度，作为黑碳的测量。黑碳是通过任何燃烧过程排放的，但在城市里，它来自车辆——主要是柴油车。
Graihagh -当我走在伦敦的街道上时，它会显示出我吸入了多少。
本:是的。它每隔几秒钟读取一次，我们会把它与GPS手表结合起来，这样你就可以看到你在哪里，当你走动的时候，污染情况就会可视化。
格雷哈-我应该说它是亮蓝色的。它比我的手掌大一点，顶部有一根橡胶管，上面有一个夹子，我想我会把它夹在我的运动上衣上。
本:就像你说的，如果你能把它别在翻领上，那么GPS手表也就打开了。你可以把它戴在手腕上。
Graihagh -我感觉像个孩子在穿衣服。我得带着这些讨厌的无线电设备。
本，我更喜欢把自己当成医生而不是幼儿园老师。
grahagh——装备齐全，我上路了，我真的很想测试一下Ben的装备，所以我沿着繁忙的道路，大摇大摆地沿河来到大本钟，然后为了真正给他一个机会，我上了一辆黑色出租车。
我真的很想去滑铁卢。
当我回到国王学院的时候，我已经出去整整一个小时了。本把数据加载到他的电脑上，然后……
本，我查了张地图。我把GPS数据和你的污染监测数据结合起来这是你上次在伦敦散步的地图。我能看到你离开我们的大楼，沿着河走了一会儿，水位真的很低。然后你撞上了威斯敏斯特的桥，然后发生了一些事情，水位飙升。在这张地图上，我可以看到关卡从漂亮的黄色变成了深红色，这并不好。
Graihagh -有点像交通灯系统。有趣的是，那些红色区域实际上是我上出租车的地方。
本:好的。我猜这就是你所做的，因为当有人进入汽车和出租车特别糟糕时，关卡确实会大幅上升。现在，如果你看一下你的结果的时间序列我们可以看到沿着河流的这些很低的水平，1,2微克，然后它飙升。所以我们从2或3微克上升到35到40微克。所以在乘坐出租车的过程中，这是之后的10倍。
grahagh -这真的很令人惊讶，因为你会认为乘坐出租车，你可以更好地保护自己免受环境和空气污染的影响。
本:是的。人们以为在他们的小保护箱内，不管是汽车还是出租车，他们都不受外界污染的影响，但实际上，当你仔细想想，你正坐在污染源中间，这些污染源就是汽车尾气，它们直接从排气口出来，通过汽车的通风口，进入汽车的驾驶室。
Graihagh -这是在测量黑碳。具体来说，当我吸入它时，它对我有什么影响?这对我的身体有什么影响?
在某种程度上，黑碳是汽车尾气的示踪剂，尤其是柴油车尾气。我们仍在研究哪些成分对健康最有害或有毒。但是有粒子，液体，气体的混合物，所有这些都进入了污染的云中，其中一些是被包裹的。所以，其中一些是氧化金属，可以攻击肺内壁。其中一些是致癌的碳氢化合物。所以，这是一个真正的豌豆汤，里面有各种各样的化学物质和化合物。然后如果它进入你的血液，如果它们足够小，那么它就会传播到你所有的器官——大脑，心脏等等。
grahagh -如果我住在伦敦，我想这会改变短期和长期的风险敞口。
本:是的。这一发现凸显了我们所面临的空气污染问题，即这些污染物可以进入血液。因此，空气污染现在与心血管影响、认知影响、癌症等有关，因为你是对的。一旦进入血液，它就可以到达身体的任何地方。有长期和短期的影响。因此，这些颗粒会随着时间的推移而积累，对你的身体产生缓慢的影响——减少肺部生长，心血管问题等等。但是那些已经易受影响的人，因为他们已经有了某种健康状况，会在短期内受到影响。所以他们可能会加重病情，无论是哮喘发作，慢性阻塞性肺病发作，甚至是心脏病发作。
Graihagh -这真的很可怕。
这很可怕，真正令人震惊的是这是一个重大的公共卫生挑战。但与肥胖、水质、吸烟等其他公共挑战相比，人们对这一问题的理解水平还很低。所以，公众需要更多关于问题本质的信息，他们如何负担得起，然后政治家和政策制定者就会有更大的压力来帮助解决问题。
grahagh——显然，长期的解决方案是彻底消除城市污染。短期内，我能做些什么?我是一个骑自行车的人，所以我在想，我应该戴上那种口罩吗?
本，你从自己的数据中看到了自己，钻进车里并不是保护自己的办法。积极的旅行在很多方面对你都有好处。因此，与在伦敦或英国任何其他城市打车的风险相比，在安静的道路上行走的好处是显而易见的。
电动汽车达到标准了吗?
Peter Cowley，科技投资人
解决城市污染问题的一个办法是改用电动汽车。但
技术的现状如何?市场准备好迎接这样的转变了吗?Peter Cowley投资了这些技术，所以他一直在研究它们的潜力。
彼得:最主要的区别当然是传动系统本身，或者说是能量的来源，对于汽油发动机来说，它当然是一个从汽油中产生能量的旋转发动机，而对于电力发动机来说，它需要一些电池来源，可以是化学电池，可以是再生的飞轮，也可以是电容器，然后将其转化为驱动车轮的动力。这是主要的区别。车的其他部分基本保持不变。
Chris:要想让市场接受这项技术，就必须让供电和充电变得容易。如果你现在看一下整个英国，在提供充值方面是什么样子的?
彼得:嗯，我家里就有一台，是政府资助的，剑桥附近也有很多。小型充电器，我想目前在英国大约有1万个。其中大部分将存储在人们的私人硬盘上。
克里斯:那么充电需要多长时间呢?因为人们不想在高速公路服务站等上几年才给车充电。他们想尽快从A点到达B点。那么这些车需要多长时间或者充电需要多长时间?
彼得:这是一个有趣的数字。如果我在家里充电，那不是一个13安培的插座，而是上面的那个，充电时每小时能多跑10英里。然而，如果你用特斯拉的超级充电站给它们充电，你的充电速度大约是每小时200英里。所以对大多数人来说，只是在晚上充电，你在工作时充电，不会有任何区别。只有当你说，如果你想中途停下来。
Chris -决定一个产品是否被市场所接受的，一定是成本效益。所以，当你计算出购买车辆的价格和每英里行驶的价格时，这些数字是什么样子的?
彼得:目前，电池每英里要花2便士，汽油每英里要花12便士。因此，我得到了大约10p左右的差异。原则上，电动汽车应该更便宜。目前，每辆车的政府补贴正好是5000英镑。所以，我猜，电动汽车的收支平衡是在使用它的6到7年的寿命内。
现在，愤世嫉俗的人会说，我们不只是把所有的污染都推到农村，因为你需要一个燃煤发电站产生电流来给你的电动汽车充电。所以污染不是聚集在伦敦，而是在牛津郡或其他地方咆哮。
彼得:是的。他们称之为长尾管。这是回到生产点的尾管。有两到三件事可以说明，第一，这种特殊的污染最终会进入大气，离人们在牛津街闲逛的地方很远。所以，这实际上是一个更好的地方。但这在很大程度上取决于能源的组合，是否来自可再生能源。事实上，有趣的是，巴拉圭是这个世界上最好的地方，因为几乎所有的水都来自水力发电。澳大利亚和印度是最差的。它的生产效率可能也更高。所以事实上，你正在转移污染，你产生的污染更少。 The other fact to take into account is the pollution generated by building the battery and recycling it because that is more than it would be for a petrol engine. So if you take the cradle to grave figure, it becomes a lot less exciting than if you're just taking the usage figure.
电动vs汽油:谁会赢?
BBC记者Waseem Mirza报道
只有一种方法可以看出谁会在比赛中获胜，那就是安排时间
审判。多亏了BBC记者瓦西姆·米尔扎，格雷哈·杰克逊和克里斯·史密斯成功做到了这一点……
Waseem -这是一辆特斯拉型号SP85，它是完全电动的。我有机会真正尝试一下，因为我在一次比赛中赢了。所以，我们在这里，让这辆车与老一代技术中的佼佼者，奔驰AMG CLK 55汽油车进行较量。谁会是赢家?我想我知道是谁了，让我们看看克里斯怎么想。
格雷哈-克里斯?
克里斯:我们会赢的。我们应该说清楚，不是吗?瓦西姆要开电动车，我们要开汽油车。我希望瓦西姆能更快地离开街区，但我认为我们可以在速度和范围上击败他。
格雷哈-我是说，我觉得你们应该打个赌。5镑?在是谁?
克里斯-我加入。
沃辛-五岁。
克里斯，我看看你的车，给你的车打分，然后试试你的电动车。
Waseem -当然。
格雷哈:怎么样?你觉得你做得怎么样?
克里斯:真是令人兴奋，我从来没有开过那么快的车。
Graihagh -你认为这足以击败特斯拉吗?
克里斯:我很自信，但那边的技术很好，所以两种情况都有可能发生。
Graihagh -我们还没有得到结果，但是你认为你是怎么做到的呢?
Waseem -我认为特斯拉显然赢了。
格雷哈-克里斯，你怎么看?
克里斯-我很有信心我们做得很好。我们能否打败他，我不知道。
格雷哈:好吧，我们等着看数据显示什么，然后我们再算出谁欠谁什么。
瓦辛-好吧，我没意见。
克里斯-希望你觉得有钱，瓦辛!
grahagh -不幸的是，我们不是顶级齿轮，我们的数据是不确定的。所以看起来好像Waseem和Chris，你们在这个问题上有点不太对劲。瓦西姆，如果我们只能忽略我们的数据，规格说明是怎么说的?谁会赢，特斯拉还是奔驰?
Waseem -嗯，真的。根据规格，特斯拉应该处于领先地位，因为理论上，它从0到60的时间为4.2秒。这是一个相当公平的测试，因为梅赛德斯也是后轮驱动的。然而，纸面上0到60秒的时间是5.4秒。所以，这是一个很大的差距。
格莱哈-好的，等一下。彼得，你看起来有点怀疑。
彼得:嗯，我想知道他们起飞时的噪音是什么。我猜是因为你在t台上吧。现在，我对此表示怀疑。正如我们之前讨论过的，但我开过一辆特斯拉，总体上并不认为这是我想买的东西。这并不一定意味着，我当然不会买。
Graihagh - Waseem…
Waseem -我知道那是老一代的特斯拉，在相对较短的时间内，事情发展得如此之快，真是令人惊讶。现在在这些车辆中安装了更大的电池组，这可能会提供更大的电力和更远的续航里程。当然，在我拥有这辆车的那一周，我经历了很多乐趣。扭矩是令人难以置信的，这来自一个已经是电动汽车司机的人。回到我自己的车上，我突然意识到，有一段时间我确信我的车出了问题。当然不是。开特斯拉真是一段奇妙的经历。
Graihagh - Waseem，这并不是所有的花里胡哨，因为你在进入比赛的过程中遇到了一些困难。
沃辛-是的，嗯…知道我已经在高速公路上开过车，我想加倍确保我们有足够的里程。碰巧的是，我被延误了30分钟才到达机场。
格雷哈-你把我们都丢在雨里了，瓦辛。
Waseem -当然。那也是一个相当冷的早晨。
grahagh -真的很冷。
Waseem -当然，目前这对电池也没有帮助，除非……
克里斯-瓦辛，这是不是在用一种冗长的方式来表达你迟到是因为没电了?
瓦辛-嗯，部分是对的，但那不是全部。我是说，如果我们在做完计时测试后跑到机场，那就太糟糕了。那将会是一场灾难，因为我们需要在荒无人烟的废弃机场进行平板回收，这将是一个巨大的挑战，所以我想阻止这种情况的发生。谢天谢地，我想我们侥幸逃脱了。
Graihagh -非常感谢。BBC记者Waseem Mazir报道。如果你想看我们的赛道测试，我们将视频发布在我们的Facebook页面Facebook.com/thenakedscientists上。
锂-空气:电池的重大突破
与剑桥大学克莱尔·格雷教授合作
目前电动汽车的一个问题是续航里程。这一切都归结为存储
能源，目前的阻碍是我们所依赖的电池技术。现在，多亏了剑桥大学克莱尔·格雷的一项新发现，这种情况即将改变。她是制造更好电池的世界领先专家，正如她向克里斯·史密斯透露的那样……
克莱尔:电池的核心是两种不同的材料，它们组成了电极，并储存了能量。一个是正极，一个是负极。正极包含一种叫做锂钴氧化物的材料，它包含锂、钴和氧的层，负极由石墨组成。这和铅笔的材料是一样的。
所以，当你把它们放在一起，你就有了锂钴氧化物，和石墨，这就是已经存在了25年的电池。它存在于我们的手机和笔记本电脑中。它开启了整个便携式电子革命。
Chris -所以，这是基于化学上的事实，你有两种化学物质，一种想要给出电子——负电荷，另一种化学物质想要通过化学反应以某种方式吸收它们，我们可以把这些多余的电子带走，在让它完成这个过程之前把它们送到电路里。
克莱尔:对，工作，做一些负荷。
Chris -那么，现在这一代的汽车电池有什么问题呢?比如Waseem开的那辆没电的电动汽车?为什么电池没有更好?
克莱尔:嗯，有很多问题，但最大的问题是电子的数量和能量密度。所以能量密度是电压乘以你能从中得到的电子的数量受限于材料的重量和材料的类型。这是第一个问题。第二个问题是很难对电池进行多次充放电。所以，如果你幸运的话，你已经习惯了你的手机电池可以持续使用几年。
但你希望你的汽车电池能用7年或10年，因为它太贵了。所以，在这些电池中发生的是锂离子从钴酸锂到石墨之间来回移动。我们希望这些材料不会改变，但它们最终会改变。
克里斯-我想这有点像，如果我一直推钥匙和锁，然后再把它拔出来，最终，锁磨损了，钥匙松开了锁，这有点像你的电池结构。
克莱尔:是的，另一个问题是，如果我把电池放在一起，它就不能工作了，因为我有锂钴氧化物和石墨。它们没有被氧化和还原。我要做的就是给它们充电，我要把它们放在充电器上。然后我制造出非常活泼的材料然后这些活泼的材料可以和电池中的其他成分比如电解质发生反应。电解质是一种液体，它允许锂离子前后移动。
所以随着时间的推移，所有这些反应都会产生副产物，它们会消耗掉锂，逐渐地，容量就会消失。所以，你的电池和手机快没电的主要原因之一就是这些副反应。
你本周宣布的研究可能有助于解决这个问题，那是什么，它是如何工作的?
克莱尔:这是一种非常不同的化学反应，我要强调的是，全球范围内对这种化学反应有很多研究，它被称为锂空气电池。这是一种锂与空气中的氧气反应的电池，它的理论能量密度与汽油相同，或者接近汽油。所以汽油是一种神奇的材料因为你在CC之间储存能量，这些碳氢键中的碳键。所以，要达到相同的能量密度是非常困难的。
但是因为你是在和锂和氧反应，而这两种物质都很轻，如果我们能做到这一点，这就是所谓的终极电池化学。所以，人们已经在化学方面取得了很大的进展，但是要使过氧化锂可逆地反应并生成氧气是非常困难的。
克里斯-你解决了吗?
克莱尔:我们做了一些完全不同的事情。我们已经证明了，如果我们加入一种额外的化学物质，在这个例子中，它是碘化锂——不是生成过氧化锂，而是生成氢氧化锂。现在，这是一个锂+水和氧的反应生成氢氧化锂我们可以可逆地进行多次循环。所以，我们的电池已经在那里几个月了，前后循环。
这种新化学物质真正有趣的地方在于它含有水。所以，我们正在做的是，我们离我们真正想要的东西又近了一步，那就是锂空气电池。
所以，我们想要一个电池能够呼吸和我们一样的空气，尽管我们呼吸的空气都含有氧气，氮气，二氧化碳和水。我们的电池第一次真正耐受了水。
混合动力公共汽车即将来到伦敦……
我是Vantage Power的Alex Schey
电池技术可能会突飞猛进，但大多数
世界上道路上行驶的车辆中有一半是传统的动力车辆。那么，当这些车辆还在使用时，我们能做些什么呢?一种解决方案可能是半途而废——一个由柴油驱动的电动机——换句话说，一种混合动力车。亚历克斯·谢伊是Vantage Power公司的首席执行官兼联合创始人，该公司为公交车改装混合柴油发动机，从而大幅减少排放。查理·莱斯特兰奇去听……
亚历克斯-从外观上看，这辆巴士没有什么不同。这是一辆双层公共汽车。当你深入到皮肤下面的时候，事情已经发生了很大的变化。以前的大柴油发动机和大齿轮箱，还有很多笨重的金属，所有这些都被移除了，我们的混合动力系统已经被改造到原来的发动机位置。所以，这是一辆柴油公交车转换成混合动力。
查理:你能解释一下你在幕后都做了些什么吗?
亚历克斯:如果你看一辆普通公交车的后面，你通常会看到一个大引擎，对你们中的技术人员来说是6.9到9升，它与一个齿轮箱相匹配，齿轮箱本身重约半吨。在它周围还有很多其他的组件:冷却包，辅助组件，诸如此类的东西。每一个单独的部分都被移除，最后，你会得到一个大的，空的发动机舱和明显的特征，比如引擎安装点。我们有一个独立的混合动力车，所以它是完全预组装的。公共汽车在空中被一些公共汽车升降机抬起，然后落在混合动力系统上，混合动力系统螺栓连接到所有现有的发动机安装点和公共汽车上所有我们不接触的系统，所以气动用于刹车和悬挂，液压用于动力转向，交流发电机用于电力负载。
Charis:电动汽车的一个主要问题是电池的问题，在我们开车的过程中，电池往往会耗尽。这种混合动力车如何克服这个问题呢?
亚历克斯:所以，混合动力汽车通常将内燃机(以燃料为能源)与某种电力系统结合在一起。我们的系统被称为串联混合动力系统，本质上是一辆电动巴士。它的工作原理很像一辆电动遥控汽车。你有一个大电池，它为电动马达供电，然后驱动电动机。但是这种电池只能驱动巴士行驶4到10公里，这对于正常使用来说是不够的。这是我们引入内燃的时候。我们的发动机与车轮完全断开了。它可以以任何速度行驶，即使公共汽车静止不动，也可以在公共汽车快速行驶时关闭。这个引擎只是用来发电给电池组充电。我们能做的是，它能让我们在最有效的时候运行引擎，这样我们就能节省燃料，改善排放。 It also allows us to turn off the engine when we're sitting in traffic or moving very slowly. And that means that we're not producing idle emissions. We're not having the engine idling for no reason as you would have in a normal vehicle.
Charis -我想这些公共汽车仍然需要柴油来工作。是不是比你平时用的少很多?
亚历克斯:当然。所以，我们通常乘坐6到12岁的公交车，并安装混合动力系统。我们已经看到燃料消耗持续改善40%或更好。而以前，坐在我们前面的这辆公共汽车在伦敦行驶时，每加仑燃料消耗大约4.5英里，我们经常看到超过8英里，这是一个巨大的进步。这取决于你每年走了多少英里，每辆巴士每年可以节省高达20,000磅的燃料。
Charis -这些是公共交通的未来吗?
Alex -混合动力是未来，我认为至少在未来5到10年。在这段时间里，我们会有越来越多的电动公交车上路，但我认为，除非我们在城市的大片地区建立起标准充电基础设施，否则我们不会看到大规模的普及。我们甚至还没有接近公式。电动汽车，电动公交车是未来。我认为整个行业在这一点上是一致的，但这还有很长的路要走。
人们为什么喜欢风景?
罗莎琳德·戴维斯采访了维也纳大学的迈克尔·福斯特。
Michael -一般来说，欣赏美景来自于大脑奖赏中心的反应。这种反应可以由多种因素引发，包括在早期视觉水平上运作的有趣的复杂性，以及更深层次的处理阶段，比如记忆。
罗莎琳德:我觉得看风景真的很舒服。为什么会这样呢?
迈克尔-自然景观几乎不需要我们的注意，也没有理由让我们去思考我们的日常需求或担忧。换句话说，我们能够放手去欣赏风景。
罗莎琳德-它帮助我们从周围的世界中解脱出来。但听众蕾切尔·琼斯和她的丈夫认为，这是因为它与我们内心的探险家交谈。
Michael -另一种解释，尤其是从山顶欣赏美景的乐趣，是基于人类的进化。人类一直对环境充满好奇，因为在进化过程中探索周围环境有助于我们发现对生命的威胁，并帮助我们找到食物。这是我们生存的两个最重要的因素。如果我们能从高处或广阔的有利位置进行这种调查，我们既可以摇动大片的食物，同时也可以从很远的地方发现威胁。
罗莎琳德:人造景观也一样吗?
Michael -另一方面，对于城市景观，我们可能有稍微不同的迷恋原因。在这里，最引人注目的例子是人类创造了一些非凡规模的建筑，比如纽约天际线上的摩天大楼或埃菲尔铁塔。这种乐趣很可能来自社会参与，我们作为人类能够创造如此巨大的结构的骄傲或敬畏，或者对复杂性的兴趣。
- 以前的甲苯:化学中的元素
- 下一个为什么我们喜欢看风景?
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