读者回应“物理学界的坏孩子”及其他文章

《大众科学》2011年7月刊的读者来信

治疗方案的分诊
莎伦·贝格利在“最佳药物”一文中描述的美国医疗保健系统的问题是准确的。令人欣慰的是,美国国立卫生研究院终于愿意资助真正的比较效果研究。但是,在美国国会的压力下,美国国立卫生研究院一直不愿资助直接比较竞争性治疗方案成本的研究。我从医学研究领域退休的部分原因是拒绝寻找最有效和成本最低的答案,以及不支持关于如何减少不必要护理的研究。

为什么严肃的成本控制不是任何政党的医疗保健“改革”计划的一部分?为了当选,人们必须接受来自需要改革和监管的团体的资金。因此,我们得到的只是表面文章式的改革,而从未解决使医疗保健成本翻倍的真正问题。相反,减少对老年人和穷人的护理是首选的成本控制机制。除非选民摆脱特殊利益集团的选举宣传,否则美国将继续拥有世界上成本最高、效率最低的医疗保健系统,以及任何发达国家中最差的医疗保健结果。
托马斯·M·沃格特犹他州, bountiful

瑕疵还是恩惠?
在“眼睛的进化”一文中,特雷弗·兰姆汇集了多条证据线索,为脊椎动物眼睛的早期进化创造了一个令人信服的叙述。但是,在描述脊椎动物感光器位于“内向外”视网膜的背面,被血管和上覆细胞遮蔽时,将历史限制等同于缺陷是否公平?是否已经排除了这种安排的可能优势?
唐纳德·罗宾逊不列颠哥伦比亚省,温哥华


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兰姆回复:确实存在明显的优势,据推测,这些优势导致眼泡在进化过程中向内折叠。这种内折使感光器靠近视网膜色素上皮,从而能够进行视黄醛在光吸收后的生化循环、衰减穿过未吸收的感光器的光,以及从上覆脉络膜组织输送氧气和营养物质。然而,这种内折的其他副产品仍然是进化的“伤疤”。

黑洞再探
在彼得·伯恩对伦纳德·萨斯坎德的采访“物理学界的坏孩子”中,萨斯坎德坚持认为,现实可能永远超出我们理解的范围,部分原因是他的黑洞互补原理,该原理认为,落入黑洞的物体的命运存在固有的歧义。从物体的角度来看,它穿过黑洞的边界,并在其中心的奇点处被摧毁。对于外部观察者来说,它在事件视界处被焚化。似乎很明显,这种明显的歧义源于这样一个事实,即——根据广义相对论——时间和流逝对于物体和观察者来说是不同的。

实际发生的情况是,从观察者的角度来看,当物体到达事件视界时,它似乎“冻结在时间中”(并在视界扩张时永久消失在视野中)。人们不应得出结论,认为物体的命运是模棱两可的。事件仅仅是根据观察者的参考系以不同的方式观察到的。
安东尼·塔拉洛荷兰,海牙

萨斯坎德回复:塔拉洛简洁地描述了经典相对论学家在 20 世纪 70 年代早期之前如何描述物质落入黑洞。这种观点的题源于斯蒂芬·霍金的发现,即量子力学和广义相对论的结合意味着黑洞会蒸发。正如霍金强调的那样,如果物质碎片“永久消失在视野中”,那么这种蒸发会导致与这些规则的矛盾。他的解决方案是放弃量子力学的标准规则,但在经历了二十年的困惑之后,人们逐渐达成共识,认为霍金是错误的。今天,高度违反直觉的黑洞互补性和全息原理是量子引力理论的中心支柱。

事件确实是根据观察者的参考系以不同的方式观察到的。这就是两个看似矛盾的事情可以同时发生的方式。

我想澄清一下,“现实可能永远超出我们理解的范围”的说法比我想要表达的更强烈。我想表达的是,进化赋予我们的硬编码概念不适合可视化量子世界的奇异和违反直觉的行为,更不用说量子引力世界了。尽管如此,物理学家一直非常擅长通过抽象数学来重塑他们的电路,每次我们遇到完全新事物时,抽象数学都必须取代旧的视觉化世界的方式。

使用你的大脑
在“智力的极限”一文中,道格拉斯·福克斯指出,人类智力受到大脑神经元之间通信的限制,而神经元之间的通信又受到我们神经元大小的限制。“然而,”福克斯写道,“人类思维可能有更好的扩展方式,而无需进一步的生物进化。”他接着建议将社会互动作为与他人共享我们智慧的一种手段。然而,福克斯忘记指出的是,作为一个物种,我们尚未学会充分利用我们个人的大脑。事实上,一个典型的人只使用了他或她大脑的约 10%。与其纠缠于自然强加于人类思维的限制,难道找出增强和加强我们大脑中现有神经元连接的方法,从而充分利用我们已经拥有的东西,不是更有用——也更明智吗?
安德烈·罗斯曼纽约州,大颈

福克斯回复:据估计,在任何给定的瞬间,人类大脑中只有 1% 到 15% 的神经元在放电。但这并不一定意味着我们可以使用我们大脑中其他 90% 左右的神经元,并突然变得更聪明。让我们的神经元大部分时间处于闲置状态是一种已经进化到我们大脑中的设计原则。让神经元处于闲置状态比让它们放电消耗的能量要少得多——因此拥有大量你并不经常使用的神经元实际上最大化了处理的信息与消耗的能量的比率。

例如,你拥有的神经元越多,任何特定的神经脉冲可以传播的路径就越多。因此,每个神经脉冲本身都包含更多信息——你的大脑可以减少能量消耗大的脉冲。即使你忽略了以上所有内容,并且顽固地开始每秒发射大脑中的每个神经元,你仍然必须为所有这些额外的耗能脉冲付出代价,并且它很容易使你的大脑消耗的卡路里增加一倍或四倍。换句话说,没有什么是不需要付出代价的。我们拥有的大脑几乎可以肯定是为了最大化每单位能量花费的信息量而进化而来的。

大众科学 Magazine Vol 305 Issue 5本文最初以“读者来信”为标题发表在大众科学杂志第 305 卷第 5 期(),第 8 页
doi:10.1038/scientificamerican1111-8
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