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分类: 生活

WPeMatico Campaign中添加的类别

朋友坚信冷兵器时代步兵在平原地带能打过骑兵,这是真的吗?

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骑兵自然有骑兵的优势。

都不需要人数相等。只要对方不是坚守不动,两千人吊着足以。

正面战场上每种兵种都有巨大的优势方面。但骑兵在冷兵器层面的战术优势,几乎是独一份的。

优势的骑兵,可以主动选择战场,可以百里范围快速机动,可以扩大补给征收范围,可以压制对方侦查,可以临时快速集结等等。

历史上比如像狮心王这种应对骑兵强势围观,甚至可以保持机动的例子非常少。但归根结底,需要指挥官沉着应对,保持阵型稳固,需要士兵经验老到,不被震慑。

但如果是处于步兵结阵固守状态下,会是另一个剧本。

因为骑兵有天然的劣势。

第一,骑兵后勤压力太大。马匹的胃口太大,对草料需求大。不能长期滞留在一个区域。这个缺口是用豆子谷子补不了的。所以一般出现大规模步骑对峙,只要不能速胜,比如刘邦白登被匈奴强势围观,基本都以骑兵方主动撤退为主。

第二,骑兵的阵型密度低,或者压根儿没阵型。导致正面兵力投送密度有限。所以类似汉李陵这种五千被八万围观的。只要没有第一时间溃散,对面基本都打成了添油战术。

第三,骑兵的通过性很低,对战场要求非常高。比如,阿金库特的烂泥地坑蔫儿了法兰西之花。一般来说,类似泥地、滩涂、碎石滩、林地、山地、建筑群等等,几乎都是坑骑兵的一把好手。

第四,骑弓威力小,对装备好的部队威胁低。骑射之所以牛,主要在于零散的冷箭会迟滞步兵军阵,使兵员长期紧张疲劳。而且步兵军阵目标大,差不多概率射击就好。但如果指望射退对方,一不小心就成了八里桥第二。

第五,关系不太大的一方面。骑兵在战略机动中,速度其实低于步兵。在没有马蹄铁的年代,漫长的行军与复杂的地面,会使得马蹄损坏。而即使有了马蹄铁,近代普鲁士依然认为,每周行军,骑兵会掉队,步兵需要停留等待。因为在常见的哺乳类动物里,人的肌肉恢复与耐力,仅次于狗和狼,比马要好不少。

但要客观的说一句。步兵在被动防御时,由于直面进攻,压力都非常巨大。并不是说骑兵给步兵压力大。而是野战防御本身压力就大。

如果不是训练有素的部队,很容易被震慑,然后自行溃散。

所以在都是乌合之众时,骑兵几乎有压倒性优势。而随着双方训练度提升,优势会迅速弱小。

另外,客观来说,随着马种改良、马鞍马镫马蹄铁改良,骑兵的战术能力提升非常迅速。步兵不得不持续加强盔甲和武器。

使得在正面对峙中,步兵的体能消耗过于巨大。进而开始依赖车阵等野战工事。

另外步兵主动出击与埋伏骑兵的能力也显著下降。

比如凯撒打庞培,可以抽调第三排步兵埋伏对方骑兵。亚历山大东征,可以让轻步兵伴随骑兵前进,在骑兵转向后迟滞对方骑兵。

但等到法妖打板鸭,罗克鲁瓦,抽调步兵配合骑兵在林地埋伏对方骑兵,也会失败。

至于近代骑兵衰落,到不单纯是因为火枪火炮。

主要是战场规模越来越大,骑兵的战术机动作用在下降。同时一线兵力与火力密度太大,骑兵的攻击力显得不足。所以开始转入后方渗透打击。

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HBO 的迷你剧《切尔诺贝利》中,为什么科学家都不相信反应堆会爆炸?

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我在学校深入学习过这次事故。

因为如果不是缺乏理论知识的操作员作死骚操作的话,rmbk 的确不会爆。

而科学家没有从事过现实的工程设计,理论和实际也存在脱节。实验室理想化的堆型设计,变成真实世界巨大复杂的系统时,会出现很多想不到的坑。他们无法理解怎么会有骚操作让它爆。

hbo 切尔诺贝利第三集里有一幕,女科学家去和奄奄一息的操作员做调查,那位操作员说自己的职务是 senior engineer xxxx,然后女科学家问你几岁?25 岁。。。显然这个年纪是没经过什么正经科班学习的,更谈不上 senior 了。

而女科学家在实际反应堆的操作和特性上,可能也比不上这位年轻的 senior engineer。

脱节。

rbmk 石墨沸水反应堆是一种控制相对复杂的反应堆,体现在其正的空泡系数。在水沸腾产生空穴时,由于减速剂是固体石墨,中子减速和吸收的平衡不会反转,反而会因为水吸收中子的减少而增加反应率,形成正反馈,造成不稳定。这个效应在低功率低水位高水温和装料已旧时尤其强烈。但是一般来说这不会导致功率立即上升,因为需要数秒中子才会释放。控制一个正反馈系统对人类来说也不是难事。rbmk 反应堆是以自动化计算设备和控制棒自动控制功率的。而且在大大冗余的控制棒,和两套自动停机系统加持下,安全性也是有保障的。

但是存在漏洞,而切尔诺贝利事故正好是骚操作撞到漏洞上。

过程:

实验需要,要将反应堆功率从 3200mw 降到 700mw,但是由于实验开始时间延迟,操作班组降功率降的过快,一下到了 3mw。

功率下降过快导致了燃料中氙 135 的增加。氙 135 是中子毒药,会吸收中子减弱反应。因此为了提升功率到所需水平,操作班组依靠直觉违规拔出了过多的控制棒,实验中测试的水泵启动时,水流量增加,进一步吸收中子,于是进一步拔出控制棒。最后只保留了 6 根。

自动控制系统和主要的安全系统被关闭,反应堆手动控制。

拔出控制棒后,功率仅上升到 200mw。而 10%以下功率时,两套紧急停机系统均不工作,也不提供反应率数据。操作班组纯靠直觉盲操作。因为功率很低,他们觉得很稳。

然而此时反应堆的配置已经十分危险,控制棒过多拔出,如果此时是高功率,这就是爆炸的配置。现在功率是低的,一旦吸收中子的东西减少,功率变高,反应率会变高,然后功率更高,反应率更高~如此循环正反馈。而此时自动控制关闭,紧急停机关闭,甚至连反应率监视都没有。反应堆如同一堆火药上立了根燃烧的火柴,而操作的人是瞎的。

然后,随着实验结束,水泵水流降低,核心内气泡增多,反应率上升。而后操作班组按下了 AZ-5 紧急停堆键,控制棒插入(按计划实验后这个反应堆要停机维护,所以这应该是预定的结束实验的步骤,而不是发现反应率异常上升后的反应,因为当时没有反应率监测数据反馈给班组。但已无从证实)。由于设计问题,控制棒和石墨槽之间有冷却水的水膜,阻碍插入速度,控制棒插入缓慢,完全插入需要 18s。同时控制棒头部有一段石墨,被设计用来增强控制棒效力和平均核心中子流,但是在被过度拔出的情况下,再插入时,这段石墨排开了水,造成了吸收中子减少,增加了反应率。

(为何会设计一段石墨,参见我的另一个回答https://www.zhihu.com/question/326854016/answer/706995076)

最后爆了。

所有反应堆在投入商用的时候一定都是自认为绝对安全的,但实际上永远有你想不到的缺陷。而即便发现了隐患,由于经济政治体制原因,也不会对外泄露,而是寄希望于完善系统。而越复杂的系统,失效的场景也越多。

世界上所有核电站的融堆概率都是小数点后面很多位,代表平均一个反应堆要运行上千上万年才会出现一次融堆。这个融堆概率是无数人的计算成果,是宣传核电安全的核心论据。然而人类历史上已经有 3 次融堆事故了,彩票中了三次。

最后,操作班组对所操作的反应堆没有深入到细枝末节的了解,而科学家也不了解复杂的反应堆实际操作时有多少奇怪的场景,所以他们都不相信它会爆。

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什么是张量 (tensor)?

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张量就是物理量,与张量相关的数学是对高维 (维数 ≥ 2) 的物理量进行 “量纲分析” 的一种工具。同一个物理量可以由不同的向量 / 矩阵表示出来,这是由线性空间(通常是流形的切空间)的对称性决定的。

先发一个微信里看到的雷人数学题,这个其实对于理解张量分析很有帮助。

某同学为了证明钱缩水,做了一道题,把数学老师逼疯了!高级数学题:
求证:1 元=1 分
解:因为 1 元=100 分
=10 分×10 分
=1 角 ×1 角
=0.1 元×0.1 元
=0.01 元
=1 分
证明完毕。
数学老师哭了!
因为,毫无破绽。
稀里糊涂地钱就没了… 正如现在的社会!

其实破绽很明显——100 分并不是 10 分 *10 分,100 分是 10 分 *10,而 10 分 * 10 分是 100 分^2, 所以最后应该得到 0.01 元^2, 而 1 元^2 = 10000 分^2,所以 0.01 元^2 就是 100 分^2。(如果觉得元和分这些单位有点抽象的话,不妨把元和分换成米和厘米,用长度和面积来理解一下,我们显然不会说 1 米 = 100 厘米 = 100 平方厘米,前者是长度,后者是面积,根本不是一回事)

这里的核心问题是,100 分^2 和 100 分根本不是一个线性空间里的量,不能简单等同起来,要等同起来,必须选定一个同构。说具体点就是,如果

是一分钱生成的自由

– 模,也就是说,

是 “金额的实数轴”,这是一个

上的一维线性空间。则 100 分^2 所在的空间是

,

和

都是一维线性空间,所以可以选取一个同构把 1 分映到 1 分^2. 但是这个映射并不把 1 元映到 1 元^2, 而是把 1 元映到 0.01 元^2, (1 元 = 100 分

100 分^2 = 0.01 元^2) 所以反过来的时候,0.01 元^2 自然对应回了 1 元…… 所以并没有矛盾。

现在来解释开头那句话(张量就是物理量,与张量相关的数学是对高维 (维数 ≥ 2) 的物理量进行 “量纲分析” 的一种工具)。

1. 什么是数? 什么是量?

这是两千五六百年前希腊先贤讨论的问题之一(好像是 Miletus 的泰勒斯,欢迎指正)。最笨的解答是:量是有单位的,数没有。这个解答其实很有道理。1, 2, 3, 3.14, π, 这样的叫 “数”,5 米,五块钱,500 厘米,这样的叫量。数字上 5 ≠ 500, 但是 5 米和 500 厘米对应的物理量是一样的,这个物理量,就是 “空间中的某一段距离”,这个距离,即使对完全不理解人类语言的生物,也是实实在在的。而无量纲的数字,通常是一个物理量的比值,比如五公里里面的 5,是五公里对应的长度和公里这个单位长度的比值。

2. 如何描述速度这个物理量?

说 “速度” 是一个物理量,应该没人会反对。两个小学生,没有卷尺和秒表,也可以通过赛跑来比较自己的速度。观看赛马比赛的时候,不同马匹在同一时刻有不同的速度,这很容易察觉。但是日常生活中,通常速度被用一个数字表示,比如 72 km/h, 或者 20m/s. 熟悉这两个单位的人应该能看出,72 km/h 和 20m/s 是同一个物理量,他也可以用 72000m/h, 或者 65.6168 ft/s (英尺 / 秒)。如何不依赖于上面这些单位的选取,来描述 “速度” 这个概念呢?

有人可能会说,这个简单,距离这个概念,是个物理量,时间这个概念,也是个物理量,要抛开单位谈速度(也就是给出速度的一个内蕴的定义),只需要把它定义成距离的变化量 Δs 和时间差 Δt 的比值,在 Δt → 0 的时候的极限。也就是说,如大家熟悉的,

. 对这个公式,也许你会说,不就是求导么。新的问题来了,没有选取单位,

都不是一个 “函数”(换句话说,

并不把数值映射到数值,只是把物理量映射到物理量),如何 “求导” 呢。只好用一个格调稍微高点的说法,

是时间轴到空间轴的一个映射,这里时间轴和空间轴都是两个一维流形,未选取任何坐标系。而

其实是

的切空间到

的切空间的一个线性变换。一维线性空间之间的线性变换,只要选定了 “单位”,就可以用一个数字来表示,所以大家一般不这么说。但是,明确了速度这个物理量,其实是一个一维空间之间的线性变换这一点,其实对理解它的数值表示,很有帮助。比如 72 km/h 这个量,他的数值表示是 72. 如果把时间的单位换成 s (秒) —— 在时间轴的切空间上换了个坐标系 —— 而新旧坐标系之间的关系是,1h = 3600s,则新的数值表示,变成了 72/3600 = 0.02. 新的数值 0.02 表示同一个物理量,只不过单位是 km/s 而已。类似地,空间轴如果换个坐标系,比如把千米变成米,也会得到一个新的数值来表示同一个物理量,数值是 20,实际上是 20 m/s.

上述内容在一维的情形怎么说都像是抽象的废话。但是核心在于不同的数值可以表示同一个物理量。高维的情形就没那么平凡了。但是说穿了也很简单,不同的向量可以表示同一个物理量。一维的情形,不同的数值之间只差一个倍数,所以很平凡。高维的情形,不同的向量之间差的就是(切空间上的)线性变换,所以没有那么平凡。[这里还想话痨几句,但是有点跑题,参见末尾的 P.S.]

回头来看看三维空间中的 “速度” 这个概念,有助于加深理解。三维空间中的速度,也是一个物理量,选定了坐标系和单位,也可以用三个数字来表示。但是日常生活中我们基本不会说,我的速度是 (3, 5, 7). 因为没有简单的选取坐标系的办法。同样地,在物理上,经常遇到需要变换坐标系的情形(因为任何坐标系的选取都是人为的,没有哪个坐标系更好)。

比如(三维)流形

上的一个点,选定了局部坐标系,就对应于三个数,换个坐标系,就得到另外三个数,这之间只相差一个坐标变换。如果有映射

, 对应于 “运动”,就可以讨论 “速度” 这个概念。

处的速度是什么呢? 作为一个物理量,它当然不是三个数字,而是切空间的映射

, 这里

是有现成的坐标的(读者不妨想想是啥),所以

就由切空间

中的一个向量给出,到这里还是一个抽象的向量,只有选了坐标系,才变成三个数(坐标值),而这三个数,是依赖于坐标选取的。所以切空间里的一个向量(“速度”),要用三个数

表示的话,其实包含了很多额外的 data:

,后面这个

就是坐标的选取。换一组坐标(也就是替代掉

)的话,这三个数字也会跟着变,这就是最基本的张量分析了。

3. 更复杂的物理量怎么表示?

有些物理量,并不简单地生活在切空间中,而是切空间上的线性变换,或者二次型(比如转动惯量,比如动能),或者落在切空间的对偶空间中,这种时候就考验线性代数的水平了。不用坐标系理解一个概念的能力越强,越容易理解张量。

=================================

P.S. 上面说到不同的向量可以表示同一个物理量。更复杂的情形,就是高阶张量,比如切空间上的二次型,抽象地看是二次型,具体写出来是对称矩阵,变换起来用

之类的操作。之所以用这些变换了操作,也是因为不同的对称矩阵可以表示同一个物理量。

个人感受:很多时候一些人之所以不能理解张量,就是因为脑子里默默地做了一些等同 (identification), 比如把线性变换和矩阵当做同一个东西,而没有理解抽象的线性变换的概念。实际上不在 source 和 target 中选取一组基的话,一个抽象的线性变换是没有矩阵的。同理很多人不能理解没有选取坐标的一维流形,一想象脑子里就是数轴或者单位圆。忘掉坐标,想象一个抽象的 underlying manifold, 也是一种能力。

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宇宙中有哪些令人感到恐惧的天体?

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聊一些让人恐惧的系外行星

1 – 科洛 7b

直径:稍大于 1.5 个地球

公转周期:0.9 个地球日

暴虐极端的世界,两种地狱的归一

这颗行星的日出如图,它和其恒星的距离是地球和太阳距离的 1/60。也就是说,在其表面看到的“太阳”是地球上看到的太阳的近 2500 倍大。向阳面温度可达 2600 度,足以气化岩石。背阳面岩石蒸汽凝华后会降下“石雨”。理论模型预测该行星表面有岩浆组成的海洋。因为潮汐锁定,行星同一面永远面对恒星,另一侧温度则可以低至零下 230 度,可以说是冰与火的地狱。

2009 年该行星被发现时,人们认为它是第一颗被发现的类地系外行星。当然,我们现在将其划归为不可居住,并认为其有生命存在的几率接近于零。它之前可能是一颗地球大小 100 倍的气态巨行星,在逐渐靠近恒星的过程中,它表面的大气层逐渐被剥离,只剩下了岩石组成的内核。

2 – 格利泽 436b

直径:接近海王星

公转周期:2.6 地球日

人类所知行星中最特异的矛盾体

格利泽 436b 距离地球 30 光年,和其恒星距离只有 420 万公里(相较之下,水星距太阳 5800 万公里)。其表面温度为 440 度,远超水的沸点。但这颗行星妙就妙在它表面的水依然处于固体状态。换句话说,格利泽 436b 是一颗由燃烧之冰组成的行星。当然,这里的冰和地球上不同,处于一种叫做冰七的特殊状态,密度更高,结构更接近于晶体。科学家认为这种冰是由于行星内核巨大的引力生成的。

该行星的矛盾特质还不止如此。它表面有氢和氦组成的外层,因此理应含有大量的甲烷,但科学家探测发现其表面的甲烷含量是预测值的不到 7000 分之一。相反,格利泽 436b 上具有大量的一氧化碳,可能是行星高温内核释放出来的。

3 – 巨蟹座 55e

直径:大约地球的 2 倍

公转周期:0.7 个地球日

晨昏圈里什么怪事都有可能,但都比不上詹森

别名詹森的巨蟹座 55e 距离地球 40 光年,它最有名的特质莫过于其 1/3 的成分是钻石。它的大气大部分是碳元素,恒星和行星内核施加的高压将整个星体压缩成钻石。如果按现在的钻石市价计算该行星总价值为

美元。

和科洛 7b 类似,詹森因为潮汐锁定,一面永远朝着恒星,另一面处于永恒的黑暗中。它距离恒星过近,在其表面水无法保持液态,而是处于一种液气两态之间的超临界状态。人类不管是在 2200 度的向阳面还是黑暗的“晨昏圈”内都无法生存。此外,哈勃望远镜还发现该行星表面下正在逐渐释放出氰化氢,产生高热剧毒的流体。

4 – WASP-12b

直径:木星的 1.8 倍

公转周期:1.1 地球日

黑暗末日世界

WASP-12b 因为恒星的引力被拉长成极度罕见的形状。据估计这颗行星寿命只剩下 1 千万年,它正在被其母星逐渐瓦解,平均每年会丧失

吨的物质。

科学家在发现 WASP-12b 之前从没想过会找到这样漆黑的系外行星。这颗行星有一种独特的能力,会吸收,而不是反射照射在其上的光,吸收率高达 94%。科学家称其“像柏油那么黑”。

5 – TRAPPIST-1b

直径:和地球差不多

公转周期:1.5 地球日

六个血红的月亮之光

这个星系有七颗行星围绕着红色恒星公转。在 TRAPPIST-1b 的背阳面看上去天上有时会出现六个深红色的“月亮”。当然,这六个天体实际上是行星,其中有三个处于该星系的可居住区。TRAPPIST-1b 本身炙热(约 1200 度)。据估计,这七颗行星的总含水量是地球的 250 倍。该星系的行星可能有 5%是由水组成的,而地球的含水量只有 0.02%。至少有两颗行星表面有液态水,而 TRAPPIST-1b 表面的水应该处于蒸汽状态。

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零线不重复接地系统中为什么火线接地零线会带电?零线电位是高于大地零电位还是低于大地零电位?表达式为?

头图

题主这个问题与接地系统密切相关,与什么是“带电”也密切相关。为此,我们首先把接地系统和“带电”弄清楚。

我在知乎上写了大量有关接地系统的帖子和文章,以下是其中一篇,供参考。

什么是接地?接地的原理是什么? – Patrick Zhang 的回答 – 知乎

什么是接地?接地的原理是什么?

知道了接地系统,我们就明白,原来火线是 TN-C 接地系统中的相线 L1L2 或者 L3,而零线是 TN-C 接地系统中的保护中性线 PEN。

特别要提醒的是:TN-C 接地系统当下并不多见,因此零线也十分罕见。题主所谓的零线,更大的可能性是 TN-S 和 TN-C-S 接地系统中的中性线 N 罢了。

“带电”这个词汇,应用十分广泛。我们往光电鼠标中加入 1.5V 的干电池,并打开开关投入使用,我们说鼠标内部电路已经带电。同理,我们把笔记本电脑的电源线插入插座,把 220V 的电压加载到笔记本的电源模块中,我们说这电源模块也已经带电。

可见,不管是 1.5V 直流电压还是 220V 交流电压,只要线路中通了电,我们就说线路带电。

题主所谓的带电,应当是指零线中出现了能够点燃测电笔的电压,这个电压范围是 60V 到 500V 之间。

我们定义:带电是指线路中出现了高于 50V 的电压。

50V 电击安全电压是 GB16895 这部关于接地的系列国家标准中规定的。注意与 36V 安全供电电压不要混淆,36V 安全供电电压是国家标准 GB/T 156-2011 规定的,它与 50V 电压毫无共同之处。

有了上述这些铺垫,我们就开始讨论。

==================

(1)我们先来看 TN-C 接地系统

图 1:TN-C 接地系统和火线接地

图 1 中变压器 T 的低压侧绕组中性线直接接地,然后以 PEN 的形式引出,它就是零线。

需要注意的是:接地极是有电阻的,在 GB50054《低压配电设计规范》中规定了接地极电阻不得超过 4 欧,并说明实际电阻为 0.8 欧左右。

当图 1 中的 C 相火线接地后,由于零线是多点接地的,于是火线的电压就通过地网加载到最近的零线接地点处,使得零线带电。我们用电笔测量此时的零线,会发现电笔微微发红。

需要指出的是,零线带电的电压与零线重复接地的距离有关。如果距离很近,而且零线的重复接地措施良好,则零线所带电压很低,甚至测量不出来。可见,零线的重复接地何等重要。

在 TN-C 接地系统中,用电负载的金属外壳往往直接接零线,以实现人身安全防护,我们把它叫做保护接零。

对于零线来说,如果它断裂,则断裂点后部的零线电压由于三相不平衡的原因会升高,最高可以达到 220V 相电压,超过 50V 安全电压。在这种情况下,由于保护接零的原因,零线断裂对人体伤害和安全用电构成极大的威胁,其危害远超火线接地带来的影响。因此,TN-C 接地系统中的零线绝不能断裂,也不能送入开关造成人为断点。

这就是 TN-C 接地系统目前十分罕见的原因。国家标准规定,在油库、港口、仓库和煤矿,严禁使用 TN-C 接地系统。办公室和居家配电,一般是 TN-C-S 接地系统,其中用电末端并没有零线,也因此零线是十分罕见的。

可见,题主在这里存在认识误区。

当火线对地短路后,短路电流近似等于火线对零线的短路电流,因此 TN-C 系统中的开关会执行过电流保护操作,迅速切断故障线路,实现线路保护。

(2)我们再来看看 TN-S 接地系统

图 2:TN-S 接地系统

图 2 中,变压器的中性点接地后分开为中性线 N 和地线 PE,和三条相线一起引入到供用电的末端。由于它有五条线,在我国它的俗称叫做三相五线制。虽然这个线制称呼是错误的,考虑到它和零线这个称呼一样,有广泛的使用基础,此处就违心地引用一下吧。

其实,三相五线制是不存在的。所有 TN 接地系统包括 TN-C、TN-C-S 和 TN-S 都是三相四线制。因为 GB16895 中规定,所谓的线指的是在正常运行条件下有电流流过的线路。地线在正常运行条件下是没有电流的,所以地线不是“线”。

图 2 中,我们看到右侧相线 L3 对地 PE 短路,我们把它叫做单相接地故障。那么中性线 N(注意,这里没有零线的任何影子)是否会带电?同样要看距离,以及地线重复接地点的设置。一般来说,中性线因为单相接地故障的原因而“带电”的可能性不大。

当中性线 N 因为单相接地故障而发生漏电现象时,系统中的漏电保护开关会迅速执行线路保护,所以,中性线 N“带电”的时间是十分短暂的。

(3)TN-C-S 接地系统

图 3:TN-C-S 接地系统

图 3 是我们运用最多的接地系统。事实上,在办公室,在学校,在我们家,绝大多数的配电系统都是它。

我们看到,在户外零线 PEN 重复接地,然后分开为中性线 N 和地线 PE,随同相线 L 一同入户。在户内,用电设备的外壳接 PE。注意到户内配电箱的主开关 QF1 是两极的(2P,P 是英文 POLE(极)的首字母),可见中性线 N 可以断开,也毫不影响供用电。

当图 3 的左下方发生单相接地故障(漏电)时,户内的地线 PE 会带电。由于户外地线和中性线是连接在一起的,又因为有接地极电阻存在,并且单相故障发生点距离户外重复接地点的距离较远,则中性线电压会上升,也即题主所谓的“带电”。一旦发生了漏电,系统的漏电保护器和开关自身都会迅速执行开断保护,所以中性线“带电”也是十分短暂的。

============

至此,我已经解释了 TN 系统下的“零线带电”情况,限于篇幅,TT 接地系统和 IT 接地系统就不再讲解了。

最后,给题主提个问题:

我们已经知道零线的电压接近于零,可是零线中的电流却很大,对于单相系统,零线与火线中的电流基本相同。如此说来,零线的电流不符合欧姆定律。那么零线的电压遵循的是何种电路定律?

这个问题很重要。理解了它,我们才能知道零线的实质是什么。

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西游记原著中大量的诗词段落都是原创的吗?

头图

并不是,有许多是“抄袭”。《西游记》校注作者李天飞对此有过考证和总结:

这简直就是《西游记》的规律,一个很好玩的现象:一首诗里,总有几句特别好,几句特别不好。只要看哪句诗好,去查一查,一定是抄来的。但他总不能全抄,总得自己配几句。

我年少时看四大名著,最爱玩味红楼梦里的大俗大雅的诗词,三国和水浒的诗词也多有妙笔,比如“大梦谁先觉”,“今日方知我是我”等,却独不爱西游里各种人物登场、打斗的诗词,感觉大部分都很冗余枯燥。

四大名著的原创诗词水平,我觉得可分三档,红楼梦独占鳌头,其次是水浒传、三国演义,西游记垫底。当然,你要把西游记的诗词当做修道密码书去看,那就不属于诗词鉴赏的范畴了。

以下转载李天飞先生原文:

西游记里四个树精爱聊诗不爱吃唐僧肉,为啥还要被砍倒?_翻书党_澎湃新闻 -The Paper

在荆棘岭木仙庵,四个树精和唐僧吟诗作赋,谈禅论道,并不想吃唐僧肉。这件事,在整部《西游记》里是从来没有过的。贫道曾八过,明朝就有人说了,这一回可能是后加的。其实就算不是后加的,也是拿来凑数的。因为这个故事和取经故事半点关系都没有,从头到尾就是个猜灯谜加赛诗会。

那位说,这几位树精的诗写得怎么样呢?实话说吧,不怎么样。放今天勉强看得过,放古代文人墨客那就是两个字:呵呵。一般的朋友,不了解旧体诗词的,还真容易被这几位树精的诗蒙住,以为多么好。

树精没大过错,为啥都被刨了?

先八一下几位树精的来历。唐僧在土地庙遇到了假扮土地的松树精,松树精把唐僧摄到了木仙庵:

却说那老者同鬼使,把长老抬到一座烟霞石屋之前,轻轻放下。与他携手相搀道:“圣僧休怕,我等不是歹人,乃荆棘岭十八公是也。因风清月霁之霄,特请你来会友谈诗,消遣情怀故耳。”

“十八公”,合起来是个“松”字。这原本是个三国的故事:三国时有个吴国人丁固,梦见肚子上长出一株松树,对人说:“‘松’字可拆为‘十八公’三字。过十八年,我应当被封为公。”后来果然做了司徒,司徒是古代重臣三公之一。梦见肚子上长出松树,十八年后就封为公,那要是梦见槐树……细思恐极。

然后其他三个树精陆续出场了,自报家门,一个叫孤直公,一个叫凌空子,一个叫拂云叟,十八公自号劲节。这又是几个谜语:

李白《古风三十二首》:“松柏本孤直,难为桃李颜。”所以柏树精号孤直公。

苏轼《王复秀才所居双桧二首》:“凛然相对敢相欺,直干凌云未要奇。”所以桧树精号凌空子。

杜甫《严郑公宅同咏竹》:“但令无剪伐,会见拂云长。”所以竹精号拂云叟。

南朝梁诗人范云《咏寒松》诗:“凌风识劲节,负霜知真心。”所以松树精号劲节。

然后他们开始作诗了,他们这诗各自作诗一首。句句都是讲的关于自己这树的典故,比如我们任选一首:

劲节孤高笑木王,灵椿不似我名扬。山空百丈龙蛇影,泉沁千年琥珀香。解与乾坤生气概,喜因风雨化行藏。衰残自愧无仙骨,惟有苓膏结寿场。

龙蛇,是松树的姿态;琥珀,是松香的化石。苓膏,是茯苓做的。茯苓,是寄生在松树根上的菌类植物。《淮南子·说山训》:“千年之松,下有茯苓。”所以这些东西,都是松树的专属 LOGO。

这首诗里哪两句最好呢?其实都能看出来,“解与乾坤生气概,喜因风雨化行藏”,因为它好,所以是一定是抄的!这就是《西游记》的规律。这两句抄的宋王公韶《老松》诗:“解与乾坤生气概,几因风雨长精神。”最后几个字为了押韵,改成“化行藏”了。

再看一首:

霜姿常喜宿禽王,四绝堂前大器扬。露重珠缨蒙翠盖,风轻石齿碎寒香。长廊夜静吟声细,古殿秋阴淡影藏。元日迎春曾献寿,老来寄傲在山场。

这首诗哪几句最好呢?当然是中间四句:“露重珠缨蒙翠盖,风轻石齿碎寒香。长廊夜静吟声细,古殿秋阴淡影藏”。那位说这几句不错呀!然而正因为好,也一定是抄的。前两句抄的是苏轼的:“露重珠璎蒙翠盖,风来石齿碎寒江。”后两句是温庭筠的《晋朝柏树》:“长廊夜静声疑雨,古殿秋深影胜云。”那句“四绝堂前大器扬”、“老来寄傲在山场”,一下子又落回到说书人的水平了!好吧,四绝堂,还勉强用了个典故,知道你是查过书的。湖南长沙道林寺,建有厅堂,珍藏沈传师和裴休(后改为欧阳询)的书法和宋之问、杜甫的诗歌,称为“四绝堂”,堂前有柏树,相传为晋名将陶侃所植。所以这里柏树精要用这个典故吹嘘,可是后面三个字“大器扬”,好不容易绷住的劲又泄没了!

唐僧的诗呢?那就更 low 了:

杖锡西来拜法王,愿求妙典远传扬。金芝三秀诗坛瑞,宝树千花莲蕊香。百尺竿头须进步,十方世界立行藏。修成玉像庄严体,极乐门前是道场。

这里“百尺竿头须进步”是一句常见禅宗话头,先不管。剩下的哪句好呢?当然是“金芝三秀诗坛瑞,宝树千花莲蕊香”。于是,好诗必属抄袭的规律再次显灵:这两句抄的金元好问《赠答普安师》:“金芝三秀诗坛瑞,宝树千花佛界春。”剩下的什么“愿求妙典远传扬”,这种大白话,才是这位作者的真实水平!

诗作成这样就别出来混了

于是我们看到唐僧和四老还互相吹捧,各自装 B:

凌空子吹孤直公:“好诗!好诗!真个是月胁天心!”

拂云叟一捧就是三个:“三公之诗,高雅清淡,正是放开锦绣之囊。”

唐僧最会说话,一捧就是四个:“众仙老之诗,真个是吐凤喷珠,游夏莫赞!”

这三句吹捧,一句比一句升级:月胁天心,说的是唐朝的顾况,他的诗“穿天心,出月胁”。放开锦绣之囊,说的是李贺,他有个盛诗的口袋(这两个人历史上当然是在玄奘之后)。“游夏莫赞”,说的是孔子!孔子作《春秋》,子游、子夏不能添改一个字。别说贫道看不下去,连清朝的黄周星都看不下去了,在后面批了一句:

四老之诗虽不佳,尚能敷衍成章。不似三藏打油。

意思就是:都不怎么样!他还批了一句:

概以斧斤从事,不弥觉已甚乎?道人笑曰:此无足怪,乃作歪诗之报耳!

意思是说,四位树精也没干什么坏事,为啥通通被砍倒,是不是太过分了?答曰:没什么奇怪,这就是做歪诗的报应!(唯一一首能看的,也就是杏仙的。黄周星给她定的级别是三等)。

所以这简直就是《西游记》的规律,一个很好玩的现象:一首诗里,总有几句特别好,几句特别不好。只要看哪句诗好,去查一查,一定是抄来的。但他总不能全抄,总得自己配几句。一般律诗都是中间两联因为要求对仗,比较难写,一头一尾可以勉强凑。所以这位作者一般都是抄中间两联,自己配一头一尾,可这一配就露馅了!因为这位作者,水平实在太 low。不但赶不上,就是硬配几句都配不来!比如给元好问的“金芝三秀诗坛瑞”,前一句配的居然是“愿求妙典远传扬”。出戏,滴汗……这这这水平,能是吴承恩?

吴承恩就这水平?

其他的故事呢?也一样啊!有人编过西游记诗词鉴赏辞典之类的东西,把其中的诗摇头晃脑品评一番,然后陶陶然地称赞:吴承恩啊,好厉害啊,不愧是大文豪啊。这眼光也是滴汗……其实他不知道,这些诗里多半是抄来的。

不信我们可以举几首诗,这是观音菩萨去五庄观救人参果树,作者给配的诗:

玉毫金象世难论,正是慈悲救苦尊。过去劫逢无垢佛,至今成得有为身。几生欲海澄清浪,一片心田绝点尘。甘露久经真妙法,管教宝树永长春。

贫道听过有人评论,哎呀,这诗好啊,一片心田绝点尘,形象地描绘出观音菩萨啊。其实这诗是抄的宋朝惟白的《文殊指南图赞》里的。原本是形容不动优婆夷的。原诗是:

夷夷相好世难伦,正是当年个女人。过去劫逢无垢佛,至今成得有为身。几生欲海澄清浪,一片心田绝点尘。求法既云未休歇,朱颜应不惜青春。

这就是把这首诗改了几个看上去和观音菩萨相关的词放上来而已。其实观音菩萨哪里有什么“劫逢无垢佛”、“欲海”……反正大面上看不出就是了。这是吴承恩的手底下的活?

类似的诗还有好多好多。所以贫道说这位作者只会编故事,并不善于写诗,大概就是个私塾先生水平。假如说是吴承恩写的话,那是不懂诗的人。吴承恩的水平比这个作者高多了!当时人称赞他:

《明堂》一赋,铿然金石。至于书记碑叙之文,虽不拟古何人,班孟坚、柳子厚之遗也。诗词虽不拟古何人,李太白、辛幼安之遗也。

称赞他诗写得像李白、辛弃疾。就刚才这就李白辛弃疾了?别逗了。

我们看看吴承恩真正的诗是什么水平?

……民灾翻出衣冠中,不为猿鹤为沙虫。坐观宋室用五鬼,不见虞廷诛四凶。野夫有怀多感激,抚事临风三叹息。胸中磨损斩邪刀,欲起平之恨无力!

十年尘梦绕中泠,今日携壶试一登。醉把花枝歌水调,戏书蕉叶乞山僧。青天月落江鼋出,绀殿鸡鸣海日升。风过下方闻笑语,自惊身在白云层。

对比一下就可以知道,如果不是故意装糊涂,把《西游记》的诗当作吴承恩写的,尤其是在要表现作者诗才的这种场合的诗,当成吴承恩写的,是断断说不过去的。我们翻翻《红楼梦》里各种诗会,曹雪芹替书中人物代写的诗,是个什么水平,就可以知道。单就写诗来说,吴承恩的水平,并不差于曹雪芹。何以《西游记》里就这么 low?所以只能说,吴承恩和《西游记》并没有什么关系。退一万步讲,就算有点关系,他也没有参加主要的创作!因为编故事还可以藏拙,写诗却是半点装不出的!一张嘴就能见你的底。

看看老祖宗的水平

荆棘岭故事,其实是一个传统的梗,这种梗叫谐隐故事。情节都是一样,一个人遇到一群妖怪,这些妖怪各自赋诗论文,在诗文里像猜谜一样透露出自己的身份。到最后,揭示谜底。贫道八过的双叉岭上特处士和寅将军,原型是《太平广记》里的牛精和虎精,就是这样的。这个最著名的故事,是《东阳夜怪录》。

《东阳夜怪录》说的一个叫成自虚的,在东阳驿碰上了几个人,安智高、卢倚马、朱中正、敬去文、奚锐金、苗介立等。各自吟诗作赋,天亮之后发现安智高是骆驼精(安=鞍)、卢倚马是驴精(盧 + 马=驢),朱中正是牛精(朱字的中间部分是个牛字),敬去文是狗精(敬 – 文=茍),奚锐金是鸡精(斗雞经常戴金属爪子)……且看看这些人作的诗,和四个树精简直不在一个档次:

骆驼精:第一首:拥褐藏名无定踪,流沙千里度衰容。传得南宗心地后,此身应便老双峰。第二首:为有阎浮珍重因,远离西国赴咸秦。自从无力休行道,且作头陀不系身。

鸡精:第一首:舞镜争鸾彩,临场定鹘拳。正思仙仗日,翘首仰楼前。第二首:养斗形如木,迎春质似泥。信如风雨在,何惮迹卑栖。

可谓经典的唐诗。关键是,还没有抄,都是作者为这些动物特配的!

捧杀经典其实是投机

贫道天天说《西游记》这里不好那里不好。其实今天很多研究西游的,好的地方见不到,不好的地方当成好。有的人,见不到理性的分析,对经典只能说好,不许说不好。

我们的旧体诗传统,建国后就一直处于中断状态,近些年才有所好转。所以,许多研究《西游记》的人,他自己既不会写诗,也没有最基本的眼光,判断不出《西游记》里诗的好坏。他们心里,有这样一个极保险的策略:反正《西游记》已经成为了全民性的经典,跟着说好总没错。反正吴承恩已经成为公认的作者,跟着吹捧总没错。有些人是真糊涂,有些人是揣着明白装糊涂。于是这也好,那也好,研究西游记的高超的诗词成就,研究吴承恩的卓越的小说思想。这其实不是研究学问,而是投机学问。老实不客气地说,这种品读名著的,和各路爱国小将都是一类人物。对于真正阅读我国的文学、理性地弘扬我们的传统,没有任何好处。

最后说一个小话题,有人说,就算不会写诗,肚子里知道这么多典故,也很厉害啊。为什么你李老道就一直说他不行?你写一个看看?其实这是不了解:不会写诗的古人,是怎么写诗的。古人有一种大杀器,它能让不会写诗的写出诗来,它的名字叫类书!

类书,顾名思义,就是按类编成的书,比如,可以按天、地、人、事、物来编。写首松树的诗吧,那就到“物”里的“植物”一类去找,“松”这个条目下,古往今来各种关于松树的典故、诗词、文章,都有。抄一抄,编一编,一首诗就出来了!今天人是内事不决问百度,外事不决问谷歌。古人是内事不决问黄历,外事不决问类书!一部类书在手,立马显得有学问多了!

清代大类书《渊鉴类函》“松”条
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「大氧化」事件的前世今生

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原创: 房晨曦 石头科普工作室 2019.05.29

在浩瀚的宇宙中,有无数天体在浮沉,亿万星球之中有一颗显得那么与众不同,那就是地球——目前人类发现的唯一一颗有生命存在的星球。

与地球漫长的演化史相比,人类的出现与繁盛也仅仅是相当于一天的最后一秒钟罢了。

如果把地球历史压缩到一天的长度

直到 23:58:43 才会出现人类得以生存繁衍,完全依赖于地球适宜的环境,尤其是相对于其它星球(比如月球,火星)适宜的大气成分和液态水的存在。

我们都知道目前的大气中氧气的含量大概占到四分之一。但是,在古老的地质历史时期,大气中的氧气含量又是如何呢?是保持不变还是剧烈的变化?

今天石头要介绍的的,就是地球的早期(古元古代)发生的氧气含量急剧升高事件——大氧化事件。

大氧化事件(GOE)问题的产生

要谈论大氧化事件(GOE)问题的产生,首先我们要搞清楚“大氧化”发生之前地球的情况。

很难想象,地球,这颗蔚蓝的星球其实已经是46 亿岁的高龄了。

在它刚刚形成的几亿年里,就像是一个发脾气的小孩子,谁都不敢靠近——它的表面充斥着岩浆,火山,地震以及随时会在地面砸出如同鸟巢体育场一般大的陨石撞击事件。

又成长了几亿年,它收敛了许多,温度也慢慢降了下来,逐渐在表面出现了海洋和陆地,但是空气中依旧没有氧气,所以此时的地球还是光秃秃的看不到一丝绿色。

但很快的,在地球 22 亿岁的时候(距今24 亿年前),终于发生了一件让人庆幸的事,氧气大量出现了。这件事情改变了地球,它开始变得温柔,所以各种各样的动物和植物开始出现,很快就几乎占据了地球表面的每一个角落。

而人类的出现,就像是不久前才发生的事,但这一物种的进化之快,可以说是一个奇迹,远远超过了当初与自然搏斗而并肩作战的动物们。

而如今,站在历史尽头和食物链顶端的我们,如何回头去追溯已经消失的地球历史呢?这就不得不去赞叹地球科学的魅力,地球科学家善于将今论古,他们甚至能从一块石头里推断出几十亿年来的沧海桑田,对于了解古老地球氧气的产生自然也不在话下。

故事得从 Preston Cloud 的研究说起。

Preston Cloud 先生在 1991 年结束了他精彩的一生,他这一生当过海军,打过工,上过夜校,也频繁地更换过高校任教,只为了满足自己突如其来的兴趣。

Preston Cloud(1912.9.26-1991.1.16) 杰出领域:地质年代,生命起源,寒武纪大爆发

他丰富的人生经历使得他总能从更宏观的角度去看待问题,在 1968 年他写下了人生中第一篇宏观著作《原始地球大气圈和水圈的演化》,在这里他证实了太古代(距今 25 亿年前)的大气氧含量很低。

那么,它是什么时候开始升高的?Cloud 百思不得其解,直到他想到了他三年前在明尼苏达大学工作时在安大略省南部休伦湖北部的攀岩经历。这里的岩石是被称为休伦超群的大型地质构造序列的一部分,其年龄从大约 25 到 22 亿年不等。

我们首先要知道,沉积岩石的形成是从下到上越来越年轻。Cloud 发现,这些年龄从大约 25 到 24 亿年的较老岩石中的河流沉积物中含有碎屑铀矿和黄铁矿(说明处于还原环境)。

这一点从他们各自的分子式就可以看出:铀矿理想分子式为 UO2,只有在还原条件下才能稳定存在,否则 U 会从 +4 价被氧化成 +6 价;同样,黄铁矿的分子式为 FeS2,说明在还原环境中存在,否则 Fe 会从 +2 价被氧化成 +3 价)。

但是在更年轻的岩石中,其中的铀矿和黄铁矿就消失了。Cloud 还注意到在层序上部(碎屑铀矿和黄铁矿之上)中发现的一些砂岩中显示特别强烈的红色,这些岩层被称为红层,说明存在有被氧化的三价铁。

休伦超群地层柱状图(据 Sekine et al(2011))

因为大气中氧气浓度升高时铀和黄铁矿被完全氧化掉而消失在地层中。而红层是含氧环境下在陆地风化的直接产物。

Cloud 以及后来的学者 Dick Holland 结合之前的这些证据提出了在大约 24 到 23 亿年前大气中的氧气浓度大幅度增加的观点。Holland 将其称为 “大氧化事件”,简称GOE。

GOE 年龄的准确限定

我们已经知道大概在 24 亿年左右发生了大氧化事件,但是具体的时间还无法确定。

虽然地球科学动辄上亿年的尺度使得这门科学显得很不精确,但是相比地球历史来说,我们其实已经做得很好了。

但 24 亿年这个粗略的数字显然无法满足地球科学工作者,因为上面所说的含有碎屑铀矿和黄铁矿的岩石以及那些具有大陆红层的岩石在地质记录中并不是连续出现,所以年龄限定的自然就不准确。

于是,聪明的地球科学家想到一种更准确的办法,那就是硫同位素,James Farquhar 是研究硫同位素的功臣。

James Farquhar University of Maryland 杰出领域:火星陨石,S 同位素,地球早期历史

我们可能都听说过硫这种元素,平时也不少见,但是其实硫的家族里有四位兄弟 S-32,S-33,S-34 和 S-36,数字代表了每位成员的质量。

S-32 在家里地位最大,所以他在自然界含量也是最高的,由于他们质量不一样,所以他们的生活习性也不同,比较轻的总是更加活泼,所以我们用分馏程度来说明他们之间的差异。比如说对于 S-34 和 S-32,他们总是倾向进入不同的物质。

一般来说,兄弟们之间都会按照质量差异按比例分馏,一般来说 S-34 相对于 S-32 的分馏程度是 S-33 的两倍,因为(S-34)-(S-32)的质量差异是(S-33)-(S-32)的两倍。同理 S-36 相对于 S-32 的分馏程度是 S-34 的两倍。但一些特殊情况下则偏离此原理,可以用下式代表

公式并不重要,我们只要知道硫具有这两种不同的分馏性质就足够了。

James Farquhar 发现,在地球历史的不同时期产生的岩石样品,所包含的硫同位素分馏信息有差别,而这种差别就是从质量无关的分馏向质量相关的分馏转变。

地质历史时期硫同位素信号(据 Farquhar et al.,2003)

 

上图中横坐标是地球年龄,从 4000 到 0 表示地球从开始到现在,图中的黑点代表一个个样品数据,如果它对应纵坐标值为 0,说明就是正常的质量相关分硫,所以我们可以知道在阶段 1 时,出现了大量的质量无关的分馏。

James Farquhar 随后证明了这种反常的情况出现主要通过地球早期岩石被来自太阳光的紫外光照射而产生的,而后来又消失的原因是由于地球大气圈产生了臭氧层(是氧在平流层的一种形式)吸收了紫外光,所以这种反常分馏的消失就可以代表的氧气的大规模出现。

所以,我们最好的理解是大约在23.5 到 23 亿年前氧气大量出现了。

这里重新限制了 GOE 的时间,但是又有新的问题需要解决,那就是导致 GOE 发生的原因是什么呢?

什么导致了 GOE 的发生?

关于产生 GOE 的原因,前人已经给出了许多猜想,其中最直接最简单的莫过于生物的光合作用了。

众所周知,植物和微生物(蓝藻)可以通过光合作用产生氧气,那我们如何去研究地质历史时期光合作用对大气的影响呢?目前最普遍的是利用岩石记录的碳同位素来进行约束。

这里来简要介绍一下碳同位素的作用。自然界中碳有两种主要化学形式:无机碳,就像大气层中的二氧化碳和水中的碳酸氢根离子(HCO3-);然后是有机碳,是构成生命的主要物质。无机碳主要从河流进入海洋,主要以碳酸氢盐形式进入海洋,并以有机碳,生命遗迹或某些类型的碳酸钙矿物的形式离开海洋,比如贝壳,珊瑚和石灰石。简而言之,碳以无机碳的形式进入海洋,最后以有机碳或无机碳的形式离开。

碳同位素家族也有两位重要的家庭成员 C-12 和 C-13,蓝藻和藻类等生物体产生的有机碳更富集 C-12,根据我们已经知道的碳同位素的分馏行为,这意味着周围海水中无机碳具有更少的 C-12,或者换句话说,它变得富含 C-13。从海洋中去除的有机碳越多,海洋中残留的无机碳 C-13 中就会富集,用同位素来表示即海水δC-13 越偏正

lomagundi 同位素事件显示的无机碳的同位素组成 (据 Canfield,2016)

Dick Holland 和他的同事 Juha Karhu 首次得出这一碳同位素偏移记录,并将它称为 lomagundi 同位素事件(地球历史上最大的碳同位素偏移),并将有机碳的埋藏视作产生 GOE 的氧气来源。貌似这个问题就这样解决了。

但是,如果仔细观察图表,可以看到碳同位素的正偏和 GOE 并不是完全对应,最近有研究也发现 Lomagundi 同位素偏移发生在 GOE 事件之后而不是在 GOE 期间。因此,我们不得不寻找其它可能产生 GOE 的原因。

Dick Holland(1927.5.27-2012.5.21)杰出领域:地球早期大气和海洋演化

思考其它可能会造成 GOE 的原因,我们不妨将目光向遥远的过去展望,即 GOE 事件之前更古老的过去,甚至在岩石形成之前的年期地球时期。

我们要知道地球是分层的,致密的地核之上包裹着厚厚的地幔,最外部才是我们生存的地壳,相对来说,地壳只有薄薄的一层。

太古代时其实通过有机碳和黄铁矿的埋藏,已经可以产生氧气,但氧气的含量非常低,主要是由于产生的氧气会与火山中产生的来自地幔的还原性气体(主要 H2)发生反应而消耗。那这些还原性气体的喷出速度很可能就是限制大氧化产生的原因。

我们要知道,H2 的喷出速度主要取决于地幔的性质,但地幔性质在地质历史时期几乎没有大的改变。

那么除此之外,H2 的喷出速度还应取决于地幔的粘性物质运动。我们都知道,地球从产生之初的大火球逐渐降温,使地球内部冷却,所以地幔粘度变大,运动缓慢,导致 H2 释放速率随时间减少 Dick Holland 和他的同事 Juha Karhu 首次得出这一碳同位素偏移记录,并将它称为 lomagundi 同位素事件(地球历史上最大的碳同位素偏移),并将有机碳的埋藏视作产生 GOE 的氧气来源。貌似这个问题就这样解决了。

但是,如果仔细观察图表,可以看到碳同位素的正偏和 GOE 并不是完全对应,最近有研究也发现 Lomagundi 同位素偏移发生在 GOE 事件之后而不是在 GOE 期间。因此,我们不得不寻找其它可能产生 GOE 的原因。

Dick Holland 对地幔氢通量与释放到大气中的氧速率的计算(据 Canfield,2016)

Dick Holland 也认识到了这种联系的重要性,并且试图预测地球内部 H2 通量的变化历史。上图中展示了在大约 27 亿至 2 亿年前的某个时候,氧气释放速率首先超过了氧气需求速率。这也许能为大氧化事件的产生提供合理的解释,目前来说,这种解释是被部分学者接受的。

 

本文主要基于 Canfield 所著《Oxygen:A Four Billion Year History》一书中部分章节内容,简要介绍“大氧化事件”这一科学问题发展的来龙去脉,目前对 GOE 的产生原因还在讨论之中,但地球科学的魅力就在于我们无法回到如此遥远的过去,亲自验证这些地质历史事件,所以地球科学家要有综合问题,剖析问题的能力以及出色的逻辑思维和丰富的想象力。

遥远的地质历史时期还有无数未知等待着我们去探索!

END

 

参考资料:
Canfield D E. Oxygen:A Four Billion Year History[M]. Princeton University Press, 2016.
Farquhar J, Bao H, Thiemens M. Atmospheric influence of Earth’s earliest sulfur cycle[J]. Science, 2000, 289(5480):756-759.
Farquhar J, Wing B A. Multiple sulfur isotopes and the evolution of the atmosphere[J]. Earth & Planetary Science Letters, 2003, 213(1-2):1-13.
Holland H D. Why the atmosphere became oxygenated: A proposal[J]. Geochimica Et Cosmochimica Acta, 2009, 73(18):5241-5255.
Karhu J A, Holland H D. Carbon isotopes and the rise of atmospheric oxygen[J]. Geology, 1996, 24(10):867.
Sekine Y, Suzuki K, Senda R, et al. Osmium evidence for synchronicity between a rise in atmospheric oxygen and Palaeoproterozoic deglaciation[J]. Nature Communications, 2011, 2(1):502.
图片来源于网络

撰稿:房晨曦

美编:江陵

 

石头科普工作室出品

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胃酸为什么是盐酸而不是硝酸?

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谢 @gamemode 3 邀请,

估计你是从我在镜像问题中的回答找过来的吧?

胃酸为什么是盐酸而不是硫酸?

这个问题很有趣,我尽可能回答一下吧。因为我是学医出身而非生命科学专业,所以可能有些观点和知识掌握并不全面系统,谨在此抛砖引玉,欢迎有关专业的知友批评指正。

为防文长不看,先说结论:

1,硝酸容易引起化合价改变,影响生物体利用。

2,氮元素和硫元素对生命而言都是重要的战略性元素,不会拿来做胃酸的,这太不经济了。

3,把我的回答看完,我相信你不会后悔。

========文长不看的分界线,以下是详细回答=======

首先从化学角度讲

硝酸相比盐酸和硫酸而言,氧化性太强。做过中学化学实验就不难发现,硝酸处理的很多物质元素会发生化合价的变化,而且同时还可能伴随释放氮氧化物气体。硝酸之猛,往往会把很多种元素氧化至最高化合价,这就会给生物的利用造成很大负担。因为生物能够利用的元素化合价不一定是最高价态。举一个最简单的例子,铁元素广泛存在于血红蛋白中,其为 +2 价,而且肠道对 +2 价的亚铁离子吸收效率更高。

然后是生命科学 / 医学角度谈

这就不免要从生命起源说起了,而这恰好是一部壮丽的诗篇,每次想到这个过程都会内心汹涌澎湃。

地球诞生于 46 亿年前,诞生之初的地球表面温度可能高达 230℃,大气成分主要是水蒸气,甲烷和氢气。此后,随着原始热量通过不断的火山喷发耗散,同时地球内部可衰变物质逐渐耗竭,地球逐步冷却降温。

不知从哪一年开始,地表气温终于降至水的沸点以下,大气中无处不在的水蒸气汇聚成雨云,进而化作倾盆大雨,大量的液态水落在地表,于低洼处形成越来越大的水坑,进而汇合成原始的海洋。这片原始的海洋大约只有今日海洋面积的 1/10,盐分也比今天稍低。

38.5 亿年前,地球迎来了新的浩劫——影响整个太阳系的陨石雨,当时太阳系内的主要行星都被砸得坑坑洼洼。你可以用华为 P30pro 拍一下月亮,看看月亮表面那些至今残留的环形山体会一下当年陨石雨的猛烈。而这场星际“大雨”一下就是 0.5 亿年。

大家想象一下,地表火山喷发不断炽热的岩浆喷溅而出,火山灰被巨大的力量喷至数千米高;大气中密集的雨云相互摩擦产生巨量的闪电,裹挟着火山灰的雨水不停落下;高空中不停有陨石与大气摩擦,发出耀眼的光,拖着长长的尾巴:

冥古宙的地球

然而就是这地狱一般的环境,为生命的诞生打下了基础:

火山喷发不断把地幔内的元素带入大气层,雨云雷电的电能和彗星摩擦大气产生的热能促进大气中各种元素(主要是碳氢氮氧)的化合,最初的有机物就这样被合成出来了,包括氨基酸,嘌呤,嘧啶,核糖等,这些可以形成最初生命的物质被雨水带到地表,汇入彼时的原始海洋。因为氨基酸有特殊的鲜味,所以当年的海洋应该是一锅盐度低于今日海水,鲜味却爆表的浓汤。

而几十亿年后,人类用实验模型再现了原始地球有机物合成的过程——米勒 – 尤列实验。该实验由芝加哥大学的史坦利·米勒与加州大学圣地亚哥分校的哈罗德·尤列于 1953 年主导完成:

米勒 – 尤列实验示意图

科学家在一侧烧瓶中加入纯水模拟并通过加热使其形成水蒸气进入电击室,电击室内预充了氨气、甲烷、氢气这些原始大气中广泛存在的气体,电击模拟原始地球大气中无处不在的闪电,最后反应气体通过冷凝管收集,模拟降温后的原始地球广泛降雨。冷凝液流入收集管(模拟原始海洋)。最后在收集管中科学家发现了多种脂肪酸、氨基酸和尿素、尿酸等复杂有机物。这个实验有力的验证了亚历山大·欧帕林与 J. B. S. 霍尔丹的生命起源学说。

原始海洋浓汤熬好了,大量来自大气,由电击和陨石 – 大气摩擦合成的简单小分子有机物第一次遇到了来自海洋的卤族元素(如氯溴碘)、硫、磷和其他金属元素化合物。在漫长的时间里,来自大气的有机物和来自海洋的各种盐发生复杂的化学反应。分子结构部逐渐复杂,功能逐渐丰富,最终在距今 36 亿年前的某一天,嘌呤、嘧啶、核糖、磷酸被组合出一类神奇的链状分子——DNA 和 RNA。这种分子甚至还和周围无处不在的氨基酸发生了“友善互动”——引导氨基酸分子团结起来,形成了蛋白质:

两坨蛋白质夹住一条 RNA,并以 RNA 序列为蓝本合成肽链

而有些蛋白质甚至可以帮助 DNA/RNA 更高效的复制。

DNA 合成酶在快速复制 DNA

再后来,DNA/RNA 和蛋白质的“协作社”被脂质双分子包裹起来就形成了最原始的单细胞生命,这大致发生于 36 亿年前。而这些细胞逐渐不满足于从周围海水中摄取氨基酸——毕竟其他原始生命要跟你抢海水中的氨基酸,所以发展出自己合成氨基酸的能力,把溶解在海水中的氮化物摄取进来,通过氧化还原反应释放的能量 / 光能将氮化物(主要是硝酸根、亚硝酸根、尿素等含氮化合物)将氮元素转化为对生命意义更加重要的氨基酸 / 蛋白质。所以氮元素对于生命而言,是更加珍贵的战略性资源,对生命的生长和复制意义重大。生物学中有一个重要概念——氮循环,即氮元素在动植物、土壤、大气和细菌、真菌间的循环过程,一种元素被不同生物体反复循环利用,足见其对生命的重要意义。

生物学中有一个

现存的绝大多数动物都已经不再能利用大气和土壤中的氮元素,往往需要通过吃掉生产者(植物)和分解者(细菌、真菌等)来获得它们已经固定到氨基酸内的氮元素。植物大多数需要吸收土壤中的硝酸盐来获取氮元素。而豆科植物就更牛了,它们提供栖身之所和一些碳水化合物,让土壤中的根瘤菌住进来形成根瘤。根瘤菌安稳地住在根瘤里面吃喝不愁,就快速增殖并且不断把大气中的氮气转化为氨态氮供植物合成蛋白质。这就给了豆科植物以巨大的生存优势。可见利用好氮元素对生物的生存和兴旺意义多么重大。

而且在生命的进化过程中,为了应对环境射线 / 热量 / 有毒化合物对自己造成的损伤,生命需要很多含有还原性基团的物质对核酸和蛋白质的损伤进行快速有效的修复。这时候,巯基的作用就凸显出来。巯基由一个硫原子和一个氢原子构成,在受到氧化时可以两个巯基变为二硫键,同时释放两个氢和两个电子,用于还原 / 加氢反应。而加氢反应是典型的还原反应,对生命受到的氧化损伤有很好的补救作用。同时可以用于对有毒化合物的还原变性,使其极性 / 溶解度 / 生物活性等发生改变,从而影响其毒性。不仅如此,生命活动中日常的化学合成也需要用到还原剂,有些条件下的还原反应就需要巯基这种快速提供氢和电子的物质。生物体会合成大量的谷胱甘肽作为巯基的载体,负责及时还原氧自由基、结合重金属和还原毒素等作用。这些谷胱甘肽牺牲自己的巯基,保护重要功能性蛋白质的巯基,起到牺牲小我保全大我的作用。所以硫元素也就成了生命的另一种战略性元素,对生命应付复杂的生存环境意义重大。

两分子还原型谷胱甘肽(GSH)被氧化为一份子谷胱甘肽(GSSG)
谷胱甘肽循环:左侧为谷胱甘肽接受来自 NADPH(还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸)和氢离子的两个氢,形成两分子还原型谷胱甘肽。右侧为还原性谷胱甘肽将氧化物的过氧根还原为氧原子和水,同时两分子 GSH 结合为 GSSG

PS,这里提示一个小知识点。如果吃了含有重金属的东西,在去医院的路上快点喝些牛奶 / 生鸡蛋清也可以起到一定的解毒作用,为抢救争取时间。因为牛奶 / 生鸡蛋清中也有丰富的含巯基蛋白质,它们可以结合重金属离子,从而牺牲自己保护人体。

从上述两点就可见,硫元素和氮元素在体内都是以有机物形态,起到非常重要的作用——氮是蛋白质的基本构成元素,硫是蛋白质的重要功能元素。所以生物体拿氮和硫的无机化合物硝酸、硫酸做胃酸太不划算了。即便二者可以被回收再利用,那还需要一整套生物催化系统把它们再转化为有机态,这得消耗多少能量,占用多少蛋白质啊!生命在于繁殖,不在于折腾啊!

反倒是海水中的卤族元素——氯,廉价量又足。而且从生命诞生到演化的全过程中,-1 价氯离子一直就在生命体周围,可谓是地球生命的老朋友了。这位老朋友就微笑旁观着生命从无到有,从简单到复杂,却从不染指生命基础——蛋白质的任何结构或功能。反倒是细胞不断利用氯离子调整细胞内外的电解质平衡与电位平衡。

长期与氯离子打交道,生命也演化出了专门负责接送氯离子的蛋白质——氯离子通道。所以利用含氯的盐酸作为胃酸,不仅非常经济,而且生命早就轻车熟路,深谙氯离子请进来 – 送出去的套路,可谓非常熟练:

胃酸的分泌图示

回答为什么胃酸是盐酸,回顾的是生命诞生和演化的壮丽史诗。

所以朋友,当你再次因为胃酸过多而苦恼,请你嚼一片酸中和药的时候联想一下生命从无到有,从简单到复杂的过程,可能胃就不疼了。

PS,记得经常胃反酸胃痛要及时看医生啊!

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过去这十年,哪些「梦」成真了?

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最近, @央视新闻 在知乎上提出了一些问题,其中一个是这样的:

哪一个瞬间,你突然意识到祖国这两个字并不是概念,而是一种真实的「存在」?

哪一个瞬间,你突然意识到祖国这两个字并不是概念,而是一种真实的「存在」?

在众多回答中,既有拍到落日、少年、军舰同框的感动瞬间,

哪一个瞬间,你突然意识到祖国这两个字并不是概念,而是一种真实的「存在」?

也有第一次看到穿梭在群山上的青藏线的震撼一刻。

哪一个瞬间,你突然意识到祖国这两个字并不是概念,而是一种真实的「存在」?

知友 @友谊的小船到处乱 则分享了一件关于「一餐一饭」的小事。

哪一个瞬间,你突然意识到祖国这两个字并不是概念,而是一种真实的「存在」?

去年冬天,他去超市买菜,数了一下发现新鲜蔬菜就有三十种以上,腌制菜超过七十种,肉类鱼虾二十多种。想到小时候,萝卜白菜豆腐土豆加上腌酸菜,一吃就是一整个冬天。

这样的变化,让他开始思考:

究竟是谁把这些带到了我的眼前,这些年发生了什么,才让它们能在寒冬腊月,出现在我家的餐桌上。我试图去找到源头,致以谢意。但这怎么可能呢?统筹协调,选种育种,储存运输,市场构建,这些事都需要无数人持之以恒的努力付出,就不说还有道路建设,运输设备,通信和电力保障……
显然有一股伟大的力量,把这些人和物拧在一起。

一个鲜活的瞬间,生动地反映出「菜篮子工程」给人们的日常生活带来了多少便利。而答主所说到的「力量」,正是祖国的发展,让每个人都能感受到生活的美好和希望。

现实生活中,还有多少这样和「祖国」产生情感共鸣的瞬间?

对 61 岁的乒坛传奇 @倪夏莲 来说,是巴黎奥运会期间应邀陪中国队训练混双,现场见证莎头组合夺冠,感慨自己这个「中国制造」还能为祖国尽一份力的喜悦和自豪。

哪一个瞬间,你突然意识到祖国这两个字并不是概念,而是一种真实的「存在」?

对进入海运行业 30 年的 @尚德永船长 来说,是驶着国产 LNG 船穿行在世界各地的底气,是站在甲板上跨越万里的牵挂,是回到祖国时踩在土地上无须多言的安心。

哪一个瞬间,你突然意识到祖国这两个字并不是概念,而是一种真实的「存在」?

那么,「祖国」到底是怎样的存在?「祖国」的发展体现在哪些方面?

我们想找到一些具体的答案。

于是,在新中国成立 75 周年之际,知乎联合央视新闻发起了「向前走,未来会给你答案」活动,邀请多位专业领域的嘉宾,亲自回答那些来自十年前或者更久之前的提问。

是的,那些你曾经关心的问题,都有了新的答案。

2011 年,有人提问:已经掌握独立建造第三代核电站的技术的国家有哪些?

2024 年,「华龙一号」总设计师 @邢继 给出了自信的回答:这个名单里,有中国。「华龙一号」是一个里程碑,标志着中国核电技术进入了世界先进国家行列。其自主创新不仅限于研发设计与安全理论的深度挖掘,更涵盖了安全分析技术的方法与工具等全方位创新。

已经掌握独立建造第三代核电站的技术的国家有哪些?

2012 年,有人提问:为什么即使在国力并不雄厚的情况下,中国也应该发展航天技术?

2024 年, @中国航天科技集团 表示,很多机会如果当时抓不住,以后就再也不会有了。现在来看,这是一笔最成功的投资,很多投资名义上投在航天,实际上洒向全国,最终造出的装备、形成的产能服务国计民生各领域。

为什么即使在国力并不雄厚的情况下,中国也应该发展航天技术?

同样是在 2012 年,还有这样一个提问:都说中国人仿制水平世界一流,却为何仿制不出世界一流的航空发动机和大飞机?

2024 年,中航西飞运-20 数字化装备团队成员 @胡洋 分享了运-20 背后的故事。每一架运-20,都会在我们手里装配下线。亮相阅兵场、驰援震区救灾、接迎志愿军烈士遗骸回家……一架架我们亲手制造的大飞机,在执行着各种各样的任务,这种自豪感,我觉得无法用任何语言来形容。

都说中国人仿制水平世界一流,却为何仿制不出世界一流的航空发动机和大飞机?

2013 年,有人提问:中国为什么要花这么多钱,费这么大的力气去发展高铁?

2024 年, @中国铁路 细数复兴号列车的发展历程,并作出回复:它的名字,就是我们的愿望。时至今日,高铁早已融入社会生活的方方面面,改变人们的思想观念和生活方式,成为不可或缺的日常出行选择。

中国为什么要花这么多钱,费这么大的力气去发展高铁?

2014 年,有人提问:中国电影要拍一部合格的科幻电影应该做哪些准备?

2024 年,导演 @郭帆 说,《流浪地球》系列有幸收获了非常多的喜爱和关注,我想如今的我们勉强有资格回答这个问题——语境、情感与电影工业化,是拍一部合格科幻电影要做的准备。

中国电影要拍一部合格的科幻电影应该做哪些准备?

质疑,被一一打破;

眺望,都有了回响。

一问一答间,我们触碰到国家「发展」的脉搏,丈量出个人「成长」的轨迹。

再回首,那些曾经遥远的「梦」已经不仅仅是梦,而成为落地的现实。

就像 @国资小新 所说,先辈们用笔,用手,计算和打磨出了未来的这一天。似是弹指一挥间,「蓝鲸」「蛟龙」下海掀起惊涛,「天问」「北斗」升空仰天长啸。

在我们生活的这一天里,这些曾经的奢侈的幻想,看起来似乎都有些寻常。

立足现在,我们不止一次地想象过:

如果先辈们穿越到今天,会对新中国哪些领域发生的进步感到震撼?

展望未来,我们也有了更多的期待:

生活中的哪些微小时刻曾经鼓舞过你?10 年后,你期待成为怎样的自己?

在知乎,还有无数个提问和回答,跨越时空,聚焦祖国发展和个人成长的难忘瞬间,串联起共同的家国记忆,汇聚成美好的生活图景。

@中国航天科工 回答了「解放军有什么代表性装备」的提问:陆基中段反导拦截技术和黄脸盆。
@中铁装备盾构机研发团队 讲述国产「争气机」如何打了一场从追赶到并跑再到部分领跑的翻身仗。
@蔡磊 作为渐冻症患者,回忆工作和生活点滴,鼓励更多病友与疾病抗争。只要能为当下和后来者带来一丝希望,所有的努力都不会白费。
@红护 分享了自己在安徽旅游的经历:我坐在车的侧面看着窗外,景色与我的故乡大不相同,那里的山体角度较高,漫山遍野长满了茂盛的竹子,虽然已经是 10 月,看着却也是满目的清翠。
@离歌 记录下了一次有趣的偶遇:我曾经在一不知名的小路上遛弯时,正拍着金灿灿的秋叶,身后传来两位天津老大爷的声音,嗓门挺高,乍一听感觉像是在吵架,直到他们从我身边走过时,我才大致听明白,原来两个人在争论哪家饭馆的菜好吃。

……

这个国庆假期,我们诚邀各位知友一起,参与活动讨论,分享你的故事。

你好,1949,这里是 2024

提示一下:部分回答的评论区里有惊喜哦~

再附一个资深知友无奖竞猜:专题开头的知乎问答页面,是哪一年的?

我们相信,每一个问题都会有答案,只是藏在不同的时空角落里。

那么,就大步向前走吧,未来会给你答案。

祝大家国庆节快乐!

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中国的史料对周边国家历史研究有多大作用?

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你现在要是去问任何一个印度人,尤其是占印度人口大多数的印度教徒,你心中印度历史上最伟大的君王是谁?估计有很大的几率他们会脱口而出:阿育王

没办法,就现在这个民族主义思潮流行的世道,是个民族都要找出自己历史上的伟大君主。而在印度历史上,只有阿育王的孔雀王朝,和奥朗则布的莫卧儿帝国最大程度上接近了完成统一印度本土的大业,而奥朗则布,首先有点暴君的味道,而且整个莫卧儿帝国对于印度而言就是个异族异教政权,奥朗则布还以压迫印度教闻名,想粉他印度人有点难以接受。而对于莫卧儿王朝,印度人更容易欣赏阿克巴的文治与宽厚,以及沙贾汗的情史。除此之外,信奉印度教的马拉地帝国奠基人希瓦吉也可以是个选项,但整个马拉地帝国时间比较靠近近代不说,完蛋的速度也太快了,粉他又不足以体现印度文明古国的逼格

而阿育王就太符合印度人心中的一代圣主形象了。首先年头够久远,比秦始皇还要稍早。其次文治武功没的说,拓展领土也足够给力(虽然孔雀王朝真实的势力范围一直存疑),于是乎,但凡有点民族主义情怀的印度人,都喜欢粉他。

但一直到英属印度时期,几乎没有印度人知道有阿育王这个人,其实阿育王的很多事迹也都出现在汉译佛教经典里,但是一来佛教在印度早已衰落,二来西方考古学家最先接触,也是最容易理解的是旅行家式的纪实文献《大唐西域记》而非深奥的佛教经典。

19 世纪 30 年代,就有个喜欢考古的英国工程师亚历山大 – 康宁汉姆(Alexander Cunningham)师傅来印度开展了一些挖掘工作,但由于印度严重缺乏严谨的文献资料,康师傅考古工作几乎就是在瞎子摸象一般,挖掘出的文物让康师傅根本找不到线索研究,直到他遇到了英译本《大唐西域记》,康师傅才眼前一亮,卧槽这本书简直就是古印度历史和地理的系统指南啊,玄奘走到了哪里,看到了什么建筑,当地有什么人文掌故,有什么历史都记载的非常详细(玄奘师傅如果放在今日,绝对是名遍马蜂窝穷游网的旅行达人),康师傅就在这位导游跨越时空的引导下,开始了一次又一次足以震撼世界的考古发现。

热衷于考古的康师傅

康师傅从玄奘的著作中读到了阿育王的故事,然后根据玄奘的记述,在佛教遗址鹿野苑挖掘出了著名的阿育王石柱,发现了当时镌刻的阿育王敕令。这些发现,不光重塑了印度历史上一个伟大的君王,而且还极大影响了现代印度。比如,在鹿野苑发现的阿育王石柱柱头,后来被定为印度的国徽

而柱头三座狮子下方的法轮图案,也被直接用在了今日印度的国旗之上

康师傅又根据玄奘师傅的记载,发现了桑吉佛教遗址,并根据玄奘的描述,复建了桑吉大塔

又根据玄奘的记载,发现了玄奘曾经留学过的纳兰陀寺的遗址。

之后,康师傅欲罢不能,又根据玄奘的记录发现了菩提迦耶的大菩提寺,并根据玄奘的描述,重建了大菩提寺的重要建筑,金刚宝座塔

之后根据康师傅已经后来的一些考古学者的研究成果,再结合部分汉译佛教经典,以及先前希腊学者麦加斯梯尼的著作《印度史》,人们才最终重新拼接起历史上的孔雀王朝的历史和阿育王的故事。也进一步让印度学成为国际上的显学。

印度现在拥有的 27 项世界文化遗产中,有 5 项遗产的发现与研究与法显和玄奘的记录有关。

可以想见,如果没有法显,玄奘以及义净这些中国僧人赴印度留学时的记录,重塑古印度史,几乎是不可能的。

正所谓,印度人的历史,中国人的记载,英国人的考古发现

类似的事情也发生在了柬埔寨。感兴趣的童鞋可以搜索一下周达观与亨利 – 穆奥这两个名字

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