问答:大豆、弹弓和氰化物

我们向天文学家马特·博思韦尔提出了这个太空问题……

马特-我非常喜欢这个问题。这是一个很好的问题。你说得对，月亮，我们已经习惯了这个名字。感觉很无聊，对吧?与太阳系其他地方可爱而令人回味的名字相比。你提到了火卫一和火卫二，是的，有些卫星有莎士比亚式的名字，比如奥伯龙，诸如此类。真正的答案是，我们知道我们自己的月球已经很长很长时间了。几乎到了很难说月球是被发现的地步，对吧?我的意思是，你所要做的就是抬头看，它有一半的时间都在那里。从人类历史上我们就已经知道月球了。 All the other moons in the solar system are very, very tiny and need telescopes to be able to see them. And telescopes didn't come on until a few hundred years ago. So the moon was named thousands and thousands of years ago. Our word moon actually comes from the name month because the moon takes one month to go on one orbit, one trip around the earth. So that's where the word moon comes from.

克里斯:因为月亮的周期是满月，然后是月亏，然后是四分之三，四分之三，再回到看不见的状态。

马特:对，没错。这是他们用来测量时间的方法。单词measure和moon发音相似的原因是因为单词moon的词根和单词measure的词根是相同的。因为它是原始的测量值

克里斯-还有月经，不是吗?因为题目说这是一个28天的周期，这是大致相同的。只是偶然，我理解。与月球无关，但这也是一个28天的周期。于是人们说，“嗯，这和月亮有关。肯定是，对吧?时间长度是一样的。”所以它有了相同的名字。

马特-其他语言也有非常好听和令人回味的月亮名字。所以我们在英语中说月亮，但在拉丁语中他们说luna。

萨姆:马特，你让我想起了一个一直困扰我的关于月球的问题。如果让你为难了，我很抱歉。月球的同一面总是面对着我们，这只是巧合吗?还是有一些奇怪的物理现象在起作用?

马特-答案是非常时髦的物理。月球的同一面总是面对我们的原因，并不是因为月球没有旋转，因为它在旋转。月球自转一周所需的时间和月球绕地球一周所需的时间是一样的。这个过程被称为潮汐锁定。所以当两个天体在太空中靠得很近时，它们的自转周期和轨道周期就会这样同步起来。

Chris -另一个问题- Sam现在让我思考-前几天有人问我，“当我们有一次日食，你有一次日全食，月球的大小正好可以完全覆盖太阳，就像它在太阳系的特定颈部一样，这只是侥幸吗?”

马特-所以这个问题的答案只是侥幸。是的。事实上，在未来，这不会是真的。月球实际上正以每年1厘米的速度远离地球。所以如果你去，也许5亿或10亿年后，月球会太小，实际上我们不会再看到日食了。

我们把这个问题交给了神经学家卡米拉·诺德……

卡米拉:这是一个非常合理的问题，从研究的角度来看，我对这个问题非常感兴趣，但从临床的角度来看，我的答案有点像男性和女性大脑的答案，那就是在一个群体的水平上，有一些可重复的差异在大脑之间，比如说，重度抑郁症和没有抑郁症的大脑。这是在解剖学的层面上，但也是在大脑不同区域的连接或功能的层面上。因此，我们可以用很多不同的尺度来衡量这些群体差异，但目前还没有可靠的差异，我们可以用这些差异来将大脑分为一个类别或另一个类别。这是一个科学问题。但我认为，还有一种临床问题，那就是你该如何处理假阳性?如果有人有抑郁的大脑，但他们并不抑郁，那就没有意义了。

克里斯:所以你必须对他们说，你应该抑郁，但你没有?

卡米拉:是的。所以我们总是需要这个功能障碍的诊断标准，它存在于目前的诊断中，它永远不会被脑部扫描所取代。即使我希望它们在治疗精神疾病方面更有用。

克里斯:那就是说，一些退行性疾病，或者像精神分裂症这样的疾病，它们与大脑形状和结构的长期变化有关，不是吗?所以你可以看一下脑部扫描，你可以看到有些东西发生了变化。你不一定知道那个人是否患有精神分裂症，但你可以看到大脑的结构发生了变化。对某些人来说。

卡米拉:是的，重度抑郁症也是如此，但并不是每个患有抑郁症的人都有同样的变化，这是一个问题。

克里斯:你认为未来我们是否有可能进行一种基于成像的测试来检测抑郁症，因为有很多人确实患有抑郁症，但目前医生们知道有很多人很难对这种诊断进行明确的测试。所以他们可能会说，哦，我有焦虑和抑郁，实际上他们没有，因为他们知道他们可以摆脱它。那些试图颠覆这个系统的人，有没有可能在未来，我们可以有一个测试，使我们能够做到这一点?

卡米拉:我认为大脑扫描在诊断和治疗精神健康障碍方面有两方面非常有用，但它并不能确切地确定你是否患有精神健康障碍。首先是重新制定我们对不同精神健康障碍的分类。所以目前，没有两个抑郁症患者在神经水平或临床水平上是完全相同的。事实上，在临床层面上，你可以有两个病人，他们甚至没有任何共同的症状，但却得到相同的诊断。所以这就是我认为大脑扫描更有用的地方，它可以帮助我们更好地描述这些类别。但第二个领域是我非常感兴趣的是试图找出大脑扫描是否能告诉我们更多关于大脑对哪种治疗有反应的信息。

山姆:所以稍微改变一下策略，嗯，今晚是超级碗，我想。许多美国足球运动员因反复碰撞而遭受脑损伤。他们说，他们是通过观察大脑切片来检测尸体的。你知道他们在这个案子里做什么，他们在找什么吗?

卡米拉:是的，大约一年前，我参加了一个很棒的讲座，来自波士顿的一个实验室。所以实验室的PI开发了这种对大脑进行病理分类的方法她发现了几乎像神经变性一样的东西，就像你在阿尔茨海默氏症或帕金森症中看到的那样。但对那些反复遭受脑震荡的人来说。所以看起来他们的大脑在以非常快的速度老化，甚至在他们还很年轻的时候。然后他们在很小的时候就出现了类似痴呆的症状，其中一些人甚至很早就死了。当她第一次发表这篇文章时，她遭受了媒体的猛烈抨击，因为足球在美国得到了很好的资助，人们对她的结论不太满意，但她的数据，现在已经有很多年了，看起来非常可靠，令人遗憾的是非常可信。

Chris -所以这是需要注意的一件事。当然，我们也有其他人参与了这个项目，包括格雷厄姆·麦克沙恩他被委托设计头盔的结构来分散这些反复受伤产生的能量，在足球比赛中，人们头球据说会对你的大脑造成足够的伤害，当你在职业比赛中头球时，你的大脑在这种情况下会更快地衰老。这是非常重要的一点非常感谢你，山姆。

天文学家马特·博思韦尔(Matt Bothwell)帮助肯解决了这个问题……

马特:这是人们在天文工程中使用的一种机动方式，通过绕过天体来提高航天器的速度，通常是行星或卫星之类的。如果你想象一艘宇宙飞船在太空中飞行为了让它加速或减速，它需要一些能量而能量是不能被创造或毁灭的，对吧?这是物理学最基本的原理之一。但它可以从一个地方移动到另一个地方。所以如果你飞过一颗行星，就有可能从那颗行星上窃取一些能量，一些动量，并将其转移到航天器上。

克里斯-我明白了如果我把自己瞄准一个遥远的物体，比如说我指向木星，我就会感受到木星对我的重力加速度，所以我要向木星加速一点。但是当我经过木星的时候，为什么我没有失去给我的推力呢?为什么我不用把它还回去?因为很明显我不想永远跟着木星转。我想去我想去的地方。那么为什么我不再失去能量呢?

马特:关键是要把握好角度。所以你是完全正确的，比如当你飞向木星时，你的速度会越来越快，因为你被它的引力场拉着。在正常情况下你会旋转然后失去所有的能量。但是通过仔细计算角度，这就是为什么我们称它为引力飞掠，你可以计算出它是正确的，所以你实际上带着比你获得的更多的能量离开。通常使用的类比有点像从高速行驶的火车上反弹网球，对吗?如果你在车站看到一列火车向你驶来，你可以轻轻地向它扔一个网球，然后它会以每小时100英里的速度击中火车，然后飞起来，对吗?这就从火车上窃取了一些能量。

克里斯:所以球不仅会反弹回你身上，而且还会随着火车向一边移动。你是这个意思吗?

马特:没错。基本上是动量的增加。显然没有什么是免费的。所以当宇宙飞船获得一些能量时，地球也会失去这些能量，对吧?所以，就像宇宙飞船以更快的速度离开一样，在宇宙飞船离开后，这颗行星的速度却变慢了一点。

克里斯:所以你基本上计划了你的旅程，你的目标是木星，因为木星在正确的位置，它在加速你，但是木星在它的轨道上移开了，但是你在一个新的轨道上继续前进，但是你在正确的方向上得到了一点推动?你以各种方式不断重复这个循环，以获得越来越多的自由能，就像从给你能量的行星上获得的那样，最终给你自己更快的速度?

马特:没错。规划旅程实际上是非常非常重要的，因为很明显，你需要一个行星在你的轨道上，为了得到一个这样的飞越。在20世纪70年代末，当旅行者号任务被发射出去的时候，有一个非常幸运的例子。有所谓的大旅行。所以四颗外行星，木星，土星，天王星和海王星都在一条直线上。所以我们可以用引力弹弓穿过它们，得到一个非常非常好的助推，进入外太阳系。

是时候暂停提问，给我们的专家做个小测试了。一队是天文学家Matt Bothwell和法医毒理学家Lorna Nisbet，另一队是神经学家Camilla Nord和生理学家Sam Virtue。谁会赢……

克里斯-第一回合，这是“八条腿的朋友”。马特和洛娜:地球上所有的蜘蛛都能在一年内吃掉整个人类。这是科学事实，还是科幻小说?

马特，我以前从没想过这个问题。

洛娜:好奇怪的问题。

马特-我是说，这只是…你想想……我想说这几乎肯定不是真的，因为我记得我告诉过……因为生物是用生物量来衡量的。我记得我读到过人类的生物量远远超过大多数其他动物。

洛娜:但是它们繁殖得更快。所以如果你在一年内考虑这个问题，你看到的不仅仅是目前世界上所有的蜘蛛。你会看到所有的蜘蛛加上一年内所有未来的蜘蛛。

马特-说得好……

洛娜-但我可能把事情弄得太复杂了!

克里斯:那你想选什么，是真还是假?你认为地球上所有的蜘蛛能在一年内吃掉人类吗?

马特-我的直觉是错的。

洛娜-好吧，错了。

克里斯-你搞错了。[错误答案]不，实际上洛娜和马特这是真的。显然地球上所有的蜘蛛都能在一年内吃掉人类。参考文献，如果你想读的话，Martin Nyffeler和Klaus Birkhofer说地球上2500万吨的蜘蛛可以吃掉人类，因为它们每年吃掉4亿到8亿吨的猎物。这意味着蜘蛛可以轻而易举地吃掉地球上75亿人加起来的肉。相比之下，我们人类每年只吃大约4亿吨肉和鱼。所以我们吃的比地球上所有的蜘蛛，人类都要少，而且总共有很多蜘蛛。所以你说对了，洛娜，不幸的是你俩还没得一分。第二组，卡米拉和萨姆。那么，卡米拉和萨姆:蜘蛛家族和土星环哪个先出现? You have to keep quiet, Matt. What do you think about that, you two?

山姆——这又是一个我以前没有考虑过的问题。天文时间vs蜘蛛。

卡米拉:我要说实话，这只是我的猜测。我没有…

山姆:好吧，你想买什么?

卡米拉:我认为到目前为止我们都是比较支持蜘蛛的，所以我可能会留在蜘蛛队。

Sam -让我们一起去吧，蜘蛛团队，可能会发现土星环比地球更古老，或者其他什么…

克里斯-[正确答案]不，你的直觉是对的。你们俩，蜘蛛比土星环还要古老。做得很好。我们认为，从天文学的角度来说，土星环相对年轻。不是吗，马特?你能告诉我们他们多大了吗?

马特:是的，我们认为它们形成的时间和恐龙灭绝的时间差不多。大约在六千万到一亿年前。

克里斯-一亿岁了。这在很大程度上是一种假设，但这是基于这样一种想法:它们太干净、太闪亮了，不可能是非常古老的，因为如果它们非常古老，它们就会被泥土装饰起来，它们就会变得暗淡无光，而不是漂亮、原始和白色。另一方面，蜘蛛大约出现在4亿年前，而我们现在所认识的蜘蛛大概出现在3.8亿年前。所以蜘蛛比土星环更早出现。你们俩干得好，跑题了，只差一分。是的马特?

土星环很有趣，土星环也在消失。这些光环现在正像雨点一样落在土星上。所以在大约1亿年的时间里，就像日食一样，土星环将不再与我们同在。

克里斯-所以趁你还能的时候好好利用它们吧!

卡米拉:蜘蛛也会完全活过土星环吗?

马特-我不会感到惊讶。

克里斯-第二轮被称为“诺贝尔原因”。你看到我们做了什么吗?好了，回到马特和洛娜的话题。居里家族获得过几次诺贝尔奖?是a)两个，b)三个，还是c)四个?

洛娜:我不认为是两个，我认为他们会得到更多。

马特-是的。

洛娜-因为这是我们的家庭。

马特-是的，是的。我相信你的直觉。

洛娜-不，这太糟糕了。我们要不要直接从中间打三个?

马特-对，我们开始吧。

洛娜-是的。三。

克里斯-所以你要去三个?这是一个…[错误答案]实际上是4，你相信吗?玛丽，赢了两个，就靠她自己。显然有一个是和她丈夫皮埃尔共用的。他们的女儿艾琳·约里奥-居里和丈夫因发现人工放射性而获得了一枚奖章;玛丽的另一个女婿亨利·拉布瓦西，1965年代表联合国儿童基金会获得和平奖;一共四个。不可思议，不是吗?

洛娜-我现在不觉得内疚了，因为有三个化学的，只有一个和平的!

克里斯-好的。让我们回到卡米拉和萨姆。我们想知道:有多少人在科学领域获得了多项诺贝尔奖?我们听说过居里一家赢得了四个奖项，但有多少人真的赢得了多个奖项呢?是a)一个，b)三个，还是c)五个?

卡米拉:所以我认为玛丽·居里是唯一一个在两个主题上都获奖的人。

山姆-但弗雷德·桑格肯定赢了两个。

卡米拉:是的。

山姆-所以他有两个……

卡米拉-抱歉，多选题是什么?

克里斯:你可以选一、三、五。

山姆-那我们就安全了不是一个，因为我们能说出两个人的名字。

卡米拉-我们很安全，不是1。

山姆，我想我们要走三步。你怎么看?

卡米拉-我的意思是，我甚至会打到五，但我不介意。3感觉舒服。

萨姆——我觉得这很罕见。

克里斯-你要去三次?答案是……[正确答案]是的，它是!玛丽·居里、约翰·巴丁和弗雷德里克·桑格都获得过两次诺贝尔科学奖。莱纳斯·鲍林也两次获得诺贝尔奖;他是唯一一个单独获得两个奖项的人，其中一个是和平奖。好了。打两分，萨姆和卡米拉，干得好。回到马特和洛娜。让我们看看你能不能用这个离开地面。 But this round is called "That's Cheesy". Question 1: milk is acidic. Is that science fact or science fiction?

Lorna -我当然应该知道，我住在农场，哦，我的天哪!

马特-这更适合你而不是我。我的直觉是肯定的，但根据我以往的记录也许我们应该回答不。

克里斯:你打算买什么?

洛娜-我不这么认为。

克里斯-你想假装吗?

洛娜-我认为是错的，但你可能是对的。

克里斯-[错误回答]不，我很抱歉地说，实际上这是真的。例如，尽管牛奶被吹捧为治疗胃灼热的药物，但它实际上含有乳酸，因为牛奶中含有大量的乳糖。它的pH值约为6.5，随着牛奶变酸，pH值进一步下降。牛奶中的钙还会促进胃酸的释放，这意味着它会让你的胃灼热更严重，这是自相矛盾的。所以这不是治疗消化不良的好方法。问题2，回到山姆和卡米拉。一些奶酪中的黄色和红色是由于奶酪成熟时微生物的作用而产生的。科学事实还是科幻小说?

卡米拉:其中一些肯定是食用色素，但我在美国长大，所以这是一个有偏见的答案。

山姆-我不知道。我是说……莱斯特红色是什么颜色?我要说这是真的。我想听起来是这样。我知道斯蒂尔顿的绿色是发霉的，所以要看情况。所以我想，为什么不呢?真实的。

克里斯-你是真的吗?

卡米拉:是的。

克里斯-[错误回答]我恐怕蓝奶酪的颜色确实是由于奶酪内部霉菌的生长，而像红色莱斯特奶酪这样的红色奶酪的颜色是由于添加了一种叫做红木的植物染料，这种染料是在生产过程中添加的，以赋予它们颜色。所以我很抱歉，你没做对。但你在第三轮结束时得了两分，比其他两轮多两分。所以你是本周《裸体科学家》的“本周大大脑”。大家为你鼓掌。做得很好。我们的获奖者是……我是唯一一个会成为输不起的人，你会给他们鼓掌吗?来吧。干得好，干得好。 Prize beyond price, which is you are our big-brained winners of the week with two points. And you didn't get to do our tie breaker, so I won't subject that to you.

我们向生理学家Sam Virtue提出了这个紧迫的问题……

山姆:这个问题有几种思考方式。所以，我们可以想想我们身体的器官可能使用或多或少的脂肪。例如，心脏会消耗更多的脂肪，而不是其他可以用来作为能量的燃料，比如葡萄糖。但奇怪的是，我认为如果我们必须在身体中选择一个地方作为脂肪燃烧区，那将是一个完全不使用脂肪的器官。这就是大脑。因为，我们有多重，我们消耗了多少能量，其中很大一部分是由我们的大脑控制的。因此，我们可以通过思考我们吃了多少食物来思考我们的体重被控制得有多严密，例如，不是一天，而是一生。那是大约8吨的食物。然而，我们的体重变化并不大，尽管我们每天都会很有规律地完全改变我们吃的食物的量。如果我们在周日吃了一顿丰盛的午餐，我们可能会摄入比2000卡路里更多的热量，而我们甚至不会有意识地去想它。 But our body will adjust to reduce our caloric intake and burn off fat.

克里斯-那太了不起了。人的平均寿命是8吨?

山姆:关于那个。如果我们把水倒进去，重量会达到38吨。所以你可以有一辆铰接式卡车，大概有这么重。

克里斯-我的天啊。你是说基本上我的身体在密切关注我吞下了多少卡路里它要么加速要么减慢我的新陈代谢，我吃东西的欲望，以补偿保持均衡?

山姆:差不多，是的，这实际上是肥胖最大的难题之一。西方世界平均每年体重增加一公斤，这就解释了肥胖症的流行，但实际上这是一个非常非常微妙的缺陷。相当于每天喝半杯牛奶。那么问题来了，我们的大脑是怎么出了这么小的问题，却导致了这样的结果?这不是什么壮观的补偿。

卡米拉:大约两年前，我读了一些关于肥胖起源的有趣研究，它表明，尽管某种非常罕见的基因差异可能会让你在代谢方面容易肥胖，但实际上，在大多数情况下，你能找到的与肥胖有关的基因联系是行为上的，是在大脑中，以及你饭后的饱腹感或你对食物的渴望程度。这些细微的变化只有在作者所说的致肥环境中长大才会表现为肥胖。所以两者都需要，就像上瘾一样。你需要这种脆弱的特质，然后你需要这种状态才能对身体产生影响。

山姆:当然。所以有一个关于肥胖环境的领域，我们在进化中受益于低营养可用性，因为我们能够储存大量的食物。但这就引出了一个问题，因为问题来了，为什么不是每个人都肥胖?因为我们都能接触到大量高热量的食物。然后有一种反对的观点认为，实际上有一些东西在起作用，并且已经进化，来迫使我们的体重下降。其中一个观点是捕食。这个概念是，如果你是一只非常肥胖的老鼠，你更有可能被老鹰吃掉。所以，设定体重上限也有一些好处。

法医毒理学家Lorna Nisbet向我们展示了她的工作速度有多快……

洛娜-那要看身体如何分解了。所以它被称为半衰期，基本上就是一半的药物从你体内排出所需要的时间。这取决于很多不同的东西和很多不同的生物和生理模型。但有些药物显然会非常快地从你的体内排出，比如GHB，而另一些则会持续很长时间。比如砷，你可以把人挖出来，你仍然可以在他们的身体里找到砷。这也取决于你到底在测试什么。比如你的血液:你的很多药物会相对较快地从血液中释放出来。但是你的头发在不断生长，随着血液的循环，随着头发的生长，它会将一些药物融入到头发中。所以从理论上讲，你应该可以通过采集头发得到一个人滥用药物的时间线。但这不是一缕头发，而是一支完整的铅笔，只是为了把乱七八糟的东西弄掉。

Andrea向生理学家Sam Virtue提出了这个大豆建议…

山姆-据我所知，没有。但大豆含有一些化学物质，可以模仿人体自身的雌激素，称为植物雌激素。这方面的历史很好。它们在1926年首次被观察到，但我们实际上并不知道它们能做什么，直到一些农民在20世纪40年代和50年代注意到他们的羊群没有怀孕。如果你是养羊的，你会希望他们这么做。他们发现羊吃的红三叶草富含这些植物雌激素，他们有效地让整个羊群服用了这种药丸。

克里斯-它们是有效的分子，看起来像雌激素，像雌激素一样工作，但它们不是雌激素吗?

山姆:没错。实际上这有点复杂，因为雌激素可能对雌激素受体和植物雌激素有一定的效力，但它可能没有我们身体自身的那么强。这就意味着它们既可以促进某些人的雌激素信号，也可以抑制另一些人的雌激素信号。

克里斯:那么对疾病等有什么影响呢?因为我们担心激素在乳腺癌等疾病中的作用。

山姆:当然。这就是为什么我提到它们既可以促进胰岛素信号传导也可以阻断胰岛素信号传导。所以证据似乎是，从大多数对大豆本身的研究来看，它不会促进癌症，甚至可能对某些人有预防癌症的作用，但这并不确定。

卡米拉:这是否意味着想要怀孕的女性不应该吃大豆?还是羊是另一种体验?

山姆，我认为根据我读到的东西，你需要吃非常非常大量的大豆才能有效避孕。