互动科普

1 夏令时

为了额外的一小时白天，人们付出了高昂代价。

撰文 约翰·帕夫洛斯（John Pavlus）

翻译 王栋

夏令时的起源几乎同科学没有什么关系——它的发明者是新西兰博物学家乔治·弗农·赫德森（George Vernon Hudson）。19 世纪末，他在两篇论文中建议，应根据季节对时间进行两个小时的调整。他认为，这样能“更充分地利用夏季中更长的白昼”。然而实际上，施行夏令时的主要原因一直都是为了节省能源消耗，因为夏季傍晚更长的日光时间能够减少对照明用电的需求。第一次世界大战期间，为了节约煤炭消耗，德国首先施行了夏令时（德文Sommerzeit，英文Summertime），到1918年，欧洲其他国家、俄国和美国都跟着施行了夏令时。第一次世界大战结束后，各国又调回了正常时间。第二次世界大战爆发后，夏令时再一次被临时施行。1966年，美国国会通过了“统一时间法案”，这是第一次于非战时施行夏令时（虽然在实际上，各州有权决定是否执行）。从那时起，夏令时在美国的使用被一直延续下来，以应对诸如20世纪70年代那次石油禁运造成的能源危机。

不幸的是，对当今这个人们习惯于使用空调的时代来说，施行夏令时的策略或许压根不能降低能源消耗。在一项发表于《经济和统计期刊》（Journal of Economics and Statistics）的研究中，研究人员在美国印第安纳州进行了一次“自然实验”，考查了那里的电能消耗模式。在2006年全部施行夏令时前，印第安纳州部分地区施行夏令时，部分地区不施行。结果发现，那些施行夏令时的地区比不施行的地区消耗更多的电能。调研者认为，这是人们在变长了的白天更多地使用电风扇和空调所致。

其他的一些研究显示，夏令时变换会导致更多的交通事故（它扰乱了人们的昼夜节律，造成失眠）、诱发忧郁症（2008年的一项研究表明，在夏令时开始的那几周，自杀率更高），甚至还会增加心脏病发作的风险（根据瑞典的一项研究，实行夏令时，将表拨快一小时后的第一周，心脏病发作率从5% 突升至10%）。如果夏令时之父乔治·弗农·赫德森的初衷仅仅是想多出一两个小时的日光时间来捕捉昆虫的话，我们为夏令时付出的代价也太过高昂了。

2 航天飞机

这种飞往地球低轨道的“太空梭”既不经济也不安全。

撰文 约翰·帕夫洛斯

翻译 王栋

对许多美国人来说，太空运输系统（Space Transport System），也就是通常人们所说的航天飞机，体现的不仅是美国航空航天局（NASA）在地球低轨道太空项目上的成就，还有整个人类对空间飞行的努力追求。这正是问题所在，也正是我们说这些航天飞机于2011年退役是一件好事的原因。

“许多人认为，航天飞机能够飞到月球甚至更远，在他们看来，航天飞机项目的中止从某种意义上来说是对我们太空航行能力的灾难性打击，然而，我们根本从未拥有过那种能力，”美国康奈尔大学天文学教授及非营利组织美国行星协会主席吉姆·贝尔（Jim Bell）说。如果把地球表面比作人脸，“它们（指航天飞机）最多也只飞到过地球的胡子那么高”。

公众一直都有一种错误的印象，认为航天飞机是一项成熟的技术，而实际上，它们一直都是一种基础的实验飞行器。“航天飞机的设计制造是为了回答一个问题：‘有没有可能让空间飞行常规化？’答案是不行，至少在目前的技术水平上不行，” 美国乔治·华盛顿大学空间政策研究院院长斯科特·佩斯（Scott Pace）说，“它们是一项杰出的工程学壮举，但是现在，我们有其他载人航天问题需要解决。”

无疑，航天飞机退役的最主要原因是它们的高危险性，挑战者号和哥伦比亚号航天飞机的失事已经证明了这一点。“太空飞行总是危险的，没有办法避免，”佩斯说，“但是，有人会说，如果我们要拿人的生命去冒险，那也应该是为了更重要、更有价值的目的，而不仅仅是为了进行常规飞行任务。”

贝尔认为，航天飞机时代的终结能为NASA提供一个机会，将注意力重新放在更有雄心的项目上，比如送人类登上火星，甚至抵达太阳系以外。航天飞机是一种“漂亮、迷人的太空设备，我们不能否认这一点”，他说，“但是，今天的航天飞机与当年的阿波罗计划已经全不相干了，就像阿波罗计划与‘圣·路易斯精神号’飞机（一架单引擎单座飞机，由查理斯·林白驾驶，于1927年5月首次不着陆从纽约飞越大西洋至巴黎）完全不同一样。考虑到这些科技发展历史的转折点，或许我们是时候再转折一次了。”

3 特氟龙

厨房里的功臣，水里的毒物。

撰文 梅琳达·温纳·莫耶（Melinda Wenner Moyer）

翻译 徐海燕

特氟龙可以让食物不粘锅，它自己却粘着我们不放。全氟辛酸是生产不粘锅的工厂排出的一种化学副产品，它已经污染了大量湖泊与河流，影响到多种野生生物。这种化学物质在环境中无法降解，并且已经进入了超过95%的美国人体内，根据美国环保局（EPA）的说法，还“可能致癌”。另外还有研究表明，这种物质与不孕不育、免疫问题和胎儿发育缺陷有关。即使在厨房里，特氟龙也可能引起问题：当空锅加热几分钟，温度超过260℃时，特氟龙涂层就会分解，放出有毒烟雾。

特氟龙涂层也让它的制造商杜邦公司（DuPont）头痛不已。测试结果表明，全氟辛酸污染了美国西弗吉尼亚州一家杜邦工厂附近的饮用水，并且能通过胎盘从母体进入胎儿。2005年，杜邦由于隐瞒该结果被处以1 650万美元的重罚，这是EPA史上最高的民政罚款。杜邦公司随后保证，将在2015年前改进特氟龙的生产工艺，使排放物不再是全氟辛酸，而是能够更快降解的物质。来自非营利性监察组织“环境工作组”（EnvironmentalWorking Group）的勒妮·夏普（Renee Sharp）指出，杜邦提供的数据太少，“我们无法确保当前市场上的特氟龙安全性有显著提高”。

4 垃圾填埋

垃圾并不会消失。

撰文 克里斯托弗·米姆斯（Christopher Mims）

翻译 徐海燕

每年，美国人会制造2.5亿吨垃圾，其中只有8 300万吨被回收或堆肥，约占1/3。其余垃圾都被送进填埋场，这里本质上是将垃圾转化为有毒物质和温室气体的大工厂：水从这些碎屑滤过，带走其中的工业化学物质和重金属，并将这些有毒成分注入附近的地下水源。同时厌氧菌将有机物质转化为甲烷，这是一种比二氧化碳更为强劲的温室气体。

为了应对这样的现实，许多私人公司和政府组织试图实施零废物运转方式，通过最大限度地反复利用并回收剩余物资，尽量减少甚至消除送往填埋场的垃圾。在理想情况下，填埋场最终会成为历史。

联合利华设在美国弗吉尼亚州萨福克市的立顿茶包工厂就是一个好例子。这家工厂现在回收70%的废品，并对另外22%进行堆肥，因此送往填埋场的垃圾比2007年减少了92%。还有很多公司，包括苹果、爱普生、惠普、施乐和沃尔玛，都计划大幅缩减垃圾流，或者彻底消除垃圾。

这些公司的举措也是为了自身利益着想：零垃圾方式能减少资源用量，本身就是削减开支的好办法。立顿工厂取消了货盘上的塑料带，用可重复使用的抹布取代一次性湿纸巾，对员工发放金属餐盒和餐具。工厂每年可因此节约超过3万吨水、50亿度电，还有至少数万美元。

另外几十个城市也开始朝零垃圾的目标努力，但依赖的不是技术改造，而是经济刺激。美国旧金山市实施了“垃圾交费”计划，根据家用垃圾体积对住户收取费用。旧金山也是美国首批除了回收垃圾之外还实施路边堆肥计划的城市之一。通过这些举措，旧金山转移了72%的垃圾，送往填埋场的垃圾量已降至1980年以来最低水平。

5 围墙花园

苹果铸造了一个安全精致的世界，但它还能维持多久？

撰文 约翰·帕夫洛斯

翻译 红猪

哪里有电脑，哪里就有混乱。混乱中，围墙花园应运而生。所谓的“花园”，其实是一个精心布置的电子生态系统，用户在其中使用的软件、访问的网站都是经过审查的。“围墙”的理念贯穿在苹果公司的那款大受欢迎的iOS中——就是支持iPad和iPhone的操作系统；它大概是所有的围墙花园中疆域最辽阔的一座。这些“i”设备的成功撼动了一个流传已久的信念，那就是在电脑和网络界，只有开放才能获胜。

美国在线（AOL，美国互联网服务提供商）衰落之后，开放系统的优越性就成了不容置疑的公理。上世纪90年代刚有互联网那会儿，用户纷纷涌入美国在线的地盘，购买预先调配好的信息。但短短几年之后，他们就发现墙外的世界比里面有趣得多。企业家也开始构思新的商业模式——一个没有“园丁”、不受监视、不受干扰的网上世界。用媒体专家杰夫·贾维斯（Jeff Jarvis）的话来说：“开放不光是嚷嚷两声‘我们这儿好！我们这儿开放！’它还能为你的商业活动带来切实、积极的变化——不管你是做媒体、做软件、还是做别的什么。”贾维斯就职于纽约城市大学，是城大互动新闻项目的主任，也是《谷歌会做什么？》（What Would Googledo?）一书的作者。

无力创新曾是“围墙花园”的命门，但苹果公司并未步美国在线的后尘，反而破天荒地在围墙内不断推陈出新。一个平台上的应用程序有没有趣味，最终由软件开发商说了算。而许多开发商都喜欢苹果的封闭系统，不喜欢其竞争对手谷歌公司使用开源软件的Android系统，因为一旦有了单一的系统，就不必再为五花八门的设备和无线装备开发十几种版本的软件了。“瓶装火箭”（Bottle Rocket）是一家著名的iPhone应用程序开发商，公司创始人卡尔文·卡特（CalvinCarter）就很看好iOS，说它“让我们能专心打造产品，不用在管理、技术、相容性这类事上花费大量时间金钱；而在多数平台上，这些都是很头疼的事”。

新一代用户精通技术，比起以前的用户，对封闭系统也更能容忍。社交网站的巨擘Facebook起初就是个“围墙花园”，专为常青藤联盟的大学生服务。但后来它放松了隐私政策，将用户的个人信息向外人开放，在用户中激起了强烈反弹。

用户眼下最关心的问题，与其说是开放，不如说是信任。贾维思认为，开放固然是重要的，但开放只是众多因素中的一个；更重要的还是信任。就拿谷歌来说，它的产品无处不在，数据库无穷无尽，这两点很容易使人反感（许多人的确反感），但谷歌公司千方百计取得用户的信任，比如，拥护“数据解放战线”（DataLiberation Front），让用户得以掌管自己的私人信息。

6 信息技术

拥挤的通信网络会造成通话中断，吞吐海量数据的智能手机终究还得能用来打电话。

撰文 克里斯托弗·米姆斯

翻译 王栋

随着大量占用带宽的智能手机的出现，在人口密集的城市地区，数据下载和视频流传送已经塞满了移动通信网络，导致通话中断和数据传送速度降低。不幸为这一趋势所苦的典型是AT&T 公司，它在纽约和旧金山的网络就被iPhone用户在博客联盟上大肆批判，极尽冷嘲热讽之能事。

不幸的是，根本困难不在于技术，而是几何问题。通讯基站的信号强度随着距离的增加迅速减弱，对任何一个基站来说，它的信号覆盖区域有3/4 都位于信号传输最远距离的一半以外。更糟的是，基站覆盖的区域越大，它必须应付的手机用户也就越多。

最显而易见的解决方法是建造更多的发射塔。无线运营商们已经开始将其信号覆盖区域分成更小的单元，并由低运行成本的“微蜂窝网格”提供接入服务。将一片覆盖局域一分为二，就能够将可用带宽提升85%。最小的微蜂窝网格被称作毫微微蜂窝网格（femtocell），能安装在用户的家里或公寓里，当然这需要一定的费用。今年3月，AT&T公司开始销售价格为150美元一部的毫微微蜂窝基站，能够通过用户家里的互联网连接来传递语音通话。有消息说，Sprint公司也将开发自己的基站系统。

7 船舶燃料

船舶废料每年令9万人丧命。

撰文 克里斯托弗·米姆斯

翻译 红猪

货轮使用的燃料是地球上最脏的东西之一。那是一种低级油，价钱便宜，不用上税，稠得跟灼热的沥青一样。其中最脏的一种是在公海（open ocean）上使用的，这种燃料总重的4.5％是硫——就是二氧化硫的硫，造成酸雨和导致呼吸疾病的硫。（相比之下，在美国销售的柴油只含0.0015％的硫。）每年，船舶燃料都要造成约9万人死亡。

2010年7月，国际海事组织（International Maritime Organization）开始对世界上最缺乏监管的液体燃料加强管制。第一步行动对象是在近海使用的船舶燃料，目标是将其硫含量上限由原来的1.5％降到1％。（具体来说，近海指的是所谓的“硫排放控制区域”，比如美国加利福尼亚沿海。）国际海事组织还规定，到2020年，所有船舶燃料中的硫含量必须低于0.5％，这能使燃料造成的死亡人数减半。

对硫元素的监管是个重要的开端，但监管措施并未涉及另一个更大、也可能更重要的问题：船舶燃料产生的二氧化碳会导致全球变暖。如果把全球的运输船队算作一个国家，它将排在日本之后、德国之前，成为世界上第六大温室气体排放国。

8 基因专利

天然基因并非人类发明。

撰文 伊丽莎白·斯沃博达（Elizabeth Svoboda）

翻译 徐海燕

30多年前，在美国纽约州斯克内克塔迪（Schenectady）市的通用电气公司实验室，微生物学家阿南达·查克拉巴蒂（Ananda Chakrabarty）用基因技术制造出了一种可以分解原油的细菌。他为此申请专利，审查员拒绝了他的要求，认为生物是不可授予专利的。上诉法院后来推翻了这一裁决，1980年，美国高等法院判查克拉巴蒂胜诉。

很多年来，这一裁决似乎都没有什么影响。法庭起初判定不能授予专利的是天然DNA，而查克拉巴蒂的细菌从各方面看都与天然DNA 有很大差别，是一种新发明。但后来，美国专利商标局的专利授予对象除了人类创造的新生物外，也渐渐开始包括分离或纯化现有遗传物质的行为。

上世纪90年代中期，位于美国犹他州的Myriad Genetics公司获得了BRCA1和BRCA2基因的专利；若女性这两个基因发生突变，罹患乳腺癌的危险将比正常人高出5倍。Myriad Genetics公司的专利意味着，该公司对于亿万女性体内的天然基因具有事实上的所有权，并可以根据这些专利向想进行乳腺癌高危遗传测试的女性和想研究这些基因的科学家收取高昂费用。美国马萨诸塞州的一位单身母亲利斯贝斯·切里亚尼（Lisbeth Ceriani）患有乳腺癌并进行过相关治疗，却因无力负担Myriad Genetics公司收取的3 000美元而不能接受基因测试。这并非个例。2009年，切里亚尼联合其他几位病人与美国公民自由联盟（ACLU）以及美国医学遗传学会一起对MyriadGenetics公司提起诉讼，质疑其BRCA专利的有效性。起初，多个法庭都援引了查克拉巴蒂的先例，判定BRCA专利有效，但2010年3月，美国地方法院法官罗伯特·W·斯威特（Robert W. Sweet）取消了7项BRCA专利。斯威特在判决中称，对分离基因并给它染色的常用方法授予专利，根本上就是“一个法律漏洞，避开了为体内DNA申请专利的禁区，但事实上达到了相同的效果”。

这一判决让许多科学家欢欣鼓舞，他们认为基因专利会压制独立研究，不利于创新。美国佛罗里达大学的微生物学家肯尼斯· 伯恩斯（Kenneth Berns）认为，取消对基因的专利保护有利于遗传病学的发展，也能降低遗传测试价格。ACLU 发言人及律师桑德拉·帕克（Sandra Park）也称，停止对基因颁发专利将开放更多研究机会。她说：“很多研究者知道某个特定领域的基因已经被别人申请了专利，便不愿意在这些领域开展研究，以免自找麻烦。科学家还担心，一旦获得了具有临床应用的新发现，专利持有人就会介入。”

然而，Myriad Genetics公司彼时的执行副总裁和总顾问理查德·马什（Richard Marsh）说：“如果无法获得专利，各公司就不会投入大量资金进行医学研究，来开发此类分子诊断产品。”说到底，支持基因专利是为了吸引投资。美国亚特兰大萨瑟兰律师所的生命科学专家比尔·沃伦（Bill Warren）称，如果没有专利保护造成的有限垄断，投资者就不会提供资金进行遗传研究，开发新的疗法。他坚持认为：“基因专利总体来说是件好事，我不希望看到它被彻底取缔。”

9 人类司机

把持方向盘的人类是行车中最危险的一环。

撰文 约翰·帕夫洛斯

翻译 红猪

曾有人建议，人类应该将汽车交给软件驾驶。在2010年1月闹得沸沸扬扬的丰田汽车召回事件之后，这个提议就显得格外不切实际——简直是建议让家庭清洁机器人Roomba来做脑外科手术。然而，科学家在过去25年中做了好几项调查，研究数据清晰显示，所谓“人员因素”（包括分神、醉酒、简单的判断失误）是交通事故和伤亡的主要原因。理智告诉我们：越早将这些爱出错、没规律的“白痴”赶下驾驶座，道路就越安全。

然而，这种科幻式的全自动公路真的切实可行吗？位于以色列内盖夫的班固利恩大学（Ben-Gurion University ofthe Negev）人为因素安全实验室主管达维德·希纳（DavidShinar）认为，要让人类司机彻底下岗大概不可能，但在未来的公路上，人类的作用将有所改变。“未来的车辆系统将不会由人类亲自掌控，司机将会成为系统的监督者，有点像是自动导航的飞机中飞行员的角色，”他说，“就算飞机处于自动模式，飞行员也不会到头等舱去打盹。按照我们的构想，未来的司机将减少对车辆的直接操纵，只有出现突发状况时才出手干预。”

现有的措施，比如侦测并防止打滑的电子稳定控制系统（electronic stability control），可以和使车辆保持在原车道的车道维持系统等新技术结合，在车辆周围形成“保护罩”，从而纠正人类失误，让车辆即使在无人操控的情况下，也能像轨道车那样稳定行驶。2007 年，一辆绰号“老板”、无人驾驶的雪佛兰Tahoe通过了考验，在车辆来往、乃至堵车的测试道上稳健行驶。由此可见，自动化车辆可能会比预期更早成为现实。

10 双酚A

用途很广但并非必要，还可能让孩子们生病。

撰文 梅琳达·温纳·莫耶

翻译 红猪

约95％的美国人体内含有微量双酚A（BPA）。这种化学物质用途广泛，许多塑料容器、罐装食品的衬里、牙医使用的填料中都有它的身影。动物研究显示，BPA和雌激素相似，在童年时直接接触或在胚胎期间接接触，都可能影响脑部和卵巢的发育及精子的形成，还会增加癌症和肥胖的风险。尽管动物研究结果不能直接套用到人类身上，但是用纽约西奈山儿童环境健康中心主任菲利普·兰德里根（PhilipLandrigan）的话说，“忽视这些信号就是鲁莽”。

不过，人类确实忽视过BPA的危害。2003年，美国国立卫生研究院（NIH）曾委托美国国家毒理学规划处（National Toxicology Program）评估BPA的安全性。规划处雇佣了一家名叫“科学国际”的承包商来实施评估，评估结果是BPA安全无害。但是后来，公益组织“环境工作组”发现，“科学国际”的客户中还包括几家BPA生产厂家，因此由“科学国际”来评估BPA安全，无法保证客观中立。2008年，美国食品和药品管理局（FDA）致函美国众议院能源和商务委员会，重申BPA是安全的。但FDA随后承认，这个结论依据的两项研究，都是美国塑料委员会赞助的。其中一项没有在同行评议的期刊中发表过，另一项受到了学界专家的批评，说它“实验设计存在缺陷”。2009年3月，一组国际专家做出裁决，认定FDA对BPA的安全评估“不完全、不可靠”。

2010年1月，FDA终于就BPA对胎儿和儿童健康的潜在危害“表示关切”。NIH 也保证明年将投入3 000万美元进行相关研究。政治家的动作更大，他们在许多地方推动立法，限制BPA的使用。比如美国加利福尼亚州参议员黛安娜·范斯坦（Dianne Feinstein）就保证，如果FDA的《食品安全现代化法案》今年拿到参议院审议（去年已在众议院通过），她一定建议加上一条修正案，禁止在食品容器中使用BPA。

美国商务部和食品生产者协会这样的工业组织都反对禁用BPA。他们宣称BPA是安全的，而且使用替代材料可能代价过高。但公众的反对呼声一浪高过一浪，Gerber和Nalgene这样的大公司也在渐渐淘汰BPA了。