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书摘——不懂科学倒大霉

 负鹏载舟 2014-06-25
( 不死鸟2012-11-24 10:39:38)

书摘——不懂科学倒大霉

◆这个阶段也叫做“REM睡眠”,意为“快速眼球运动性睡眠”(rapid eye movement)。
这是一种非常容易被检测到的睡眠类型,因为你的大脑和身体将会经历许多变化。你的心跳和呼吸会加快,你的身体将会突然放松,你的眼球将会在闭合的眼皮下开始转动,如果此时测试你的大脑活动,你会发现你的大脑与它清醒时的状态更加接近,伴随着一些复杂的非同步神经元活动。此时你正处于一个“梦的世界”,却丝毫没有意识到你正在做梦。你在大脑创造的虚拟世界中扮演着不同的角色。你的眼球的转动是随着梦中的事件而进行的,就像这些事件是真的一样。为了阻止肌肉对梦境做出同样的反应,你的大脑“切断”了自己的“电话线”,以阻拦从运动神经元到主要骨骼肌上的全部信息。除了控制眼球和与呼吸及心脏有关的肌肉以外,其他任何一块肌肉都无法活动。


◆如果我们能够控制自己的梦境,那么我们将会成为自己的“虚拟宇宙”中的上帝,能够梦到一切我们想要的事物。令人激动的是,确实有一种形式的梦境能够使你达成这个愿望——我们称之为“清醒梦”(lucid dreaming)。
当你处在REM睡眠中,并且突然意识到你正在做的梦丝毫没有意义时,“清醒梦”就发生了。也许你捏住自己的鼻子却仍能呼吸;或者你努力尝试阅读一些文字时,却发现它们总是在变;又或者你能够意识到现实世界中是没有卡通人物的。无论发生了多么奇怪的事情,你都能意识到自己正在睡觉,那么你的意识思维就能够控制梦境。超过50%的人都有过“清醒梦”的经历。
不过在多数情况下,这种意识会让我们醒过来,以致让我们失去了控制的机会。但是有些时候,我们也的确能够控制自己的梦。对一些人来说,提高控制梦的能力成为了一种有趣的经验,在REM睡眠中运用一些技巧甚至小工具来影响梦境。


◆我们尚不清楚大脑为何会以这种方式“睡眠”。我们不知道自己为何会做梦,我们也不知道自己为何每夜都在深浅睡眠中循环往复。
也许这符合古老的迸化论观点,确保我们在夜间对潜在的危险保持警醒;又或许这是一种让我们把前一天的经历分类从而更好地理解生活的方法。而且,我们并不是地球上唯一如此睡觉的生物:大多数哺乳动物和鸟类也像人类一样睡觉和做梦。
在黑夜将结束时,大多数人的深度睡眠时间都会减少,而更多时间都处在REM睡眠中。这就是为什么我们通常在醒来时还清楚地记得刚才的梦,因为我们才刚刚从梦境转换到现实。但是这也是为什么,当我们听到了什么熟悉的声音,也更容易认为这声音来自梦境而非现实。


◆你可以把肥皂分子看成是由钠或钾的脂肪酸盐组成的“小蛇”。当水遇到盐分子时,“小蛇”的头部将产生负电荷,并很快和水分子融合在一起(产生亲水性),而“小蛇”的尾部则开始抵抗水分子(产生疏水性)。当你把肥皂浸泡在水里,每一个肥皂分子都将经历一些“挣扎”——其中一端想要和水接触,而另一端想要离水越远越好。它们有一个明智的解决方案,就是各自与它们的“朋友”结盟,然后把自己变成小球体,而且所有的头部都指向外部,所有的尾部都藏在内部以远离水分子。然而,当肥皂处在油脂中,它们的反应就完全相反。“小蛇”的尾部会产生亲油性,而头部则想要避而远之。所以这一次,小球体的表现截然相反:头部竭力掩藏自己远离油脂,而尾部将会露在外面。肥皂分子的“奇怪行为”制造了一种表面活性剂,使它们能够分解液体之间(例如水和油之间)的阻抗力,并促成二者在同一种介质中混合。肥皂无法使油脂溶解在水中,这两种液体实在太势不两立而导致彼此无法相容。
然而,也正是因为这样,这一原理创造出了绝佳的清洁功效:当你把肥皂擦在皮肤上时,喜欢油脂的肥皂分子尾部将自己吸在油脂上。之后,当你把肥皂冲洗掉时,肥皂分子接触到水,就会变成头部在外、尾部在内的小球体——尾部仍然在内部紧紧抓着油脂。这时,肥皂已经把你皮肤上的油脂紧紧地包了起来,油脂在内部,水在外部,从而使油脂从你的皮肤上剥离开,然后被水流冲走。大多数污垢都能够溶解在水或油中,所以如果你擦了肥皂再冲水,大部分的污垢都能被清除掉。


◆“爆炸”有着不同的形式和规模,而“水爆炸”是发生在家中最常见的爆炸现象之一。这种现象也叫做“蒸汽喷发”,发生在液体被过度加热以致其温度高于正常沸腾温度。在正常情况下,当某种液体被加热时,热量是逐渐渗透的,而容器表面也有很多瑕疵。当液体达到其沸腾温度时,就会从液体形式转化为气体形式。由于热量是通过容器传导的,而且容器表面是不平整的,所以液体会在粗糙的容器表面逐渐形成小气泡,气泡会逐渐胀大,这个过程叫做“集结与逐渐扩展”。在液体沸腾的过程中,这些气泡很快就会越变越大,最后变成气体。
然而,特殊情况下就不是这样了。把一个装满纯净水的表面光滑的容器放进微波炉,事情就不同了。微波炉把全部的液体迅速加热,热量不会在容器内部循环,而容器的光滑表面意味着“气泡集结”现象无法发生。液体想要变成气体,但是最初形成的气泡没有地方可以附着。它们无处可去,所以液体无法转化,温度只会越来越高。当你最终把这杯温度超高的水从微波炉里拿出来,再往里面放东西时,已经疯狂的气泡们会快速附着在新加入的物体上,以至于剩下的液体会发生“爆炸”,并从容器里泼溅出来。


◆在一些情况下,“水爆炸”也可造成摧毁性的后果。1986年4月26日星期六清晨,乌克兰切尔诺贝利市核电站四号反应堆的冷却系统测试酿出了巨大事故。该测试是为了检验后备系统能否给抽水机供电,而四号反应堆是使用常温水来冷却和控制核心温度的。该测试中,工作人员取消了平时供电的涡轮和抽水机间的连接,然后,经过一系列错误操作,燃料棒断掉了,并出现熔化反应。这个现象导致水中出现了极具破坏性的蒸汽喷发,伴随着放射性气体和碎片从核中喷射到空气中。在这次事故中,共有237人患上放射性疾病,57人丧生。周边4平方公里的松树林变黄并死掉、135万居民被迫迁居,背井离乡,永远都无法再回来。欧洲的很多周边国家都受到了放射性物质的影响,气候变得异常。目前尚未得知有多少人由于这次灾难而患癌症死去,但是据估计这个数字应该有几万。


◆然而,在潜水员们进行首次深海潜水时,事情变得更糟。他们感到关节酸痛,而且皮肤有刺痛感,更有甚者出现了头疼、意识不清的症状,甚至死亡。这些问题和水没有关系,都是压力造成的,因为水很重。只要你潜水到10米深的地方,你周围的压力就会增加一倍。
如果你想要呼吸,那么在你背着的氧气瓶里要注满同样压力的空气(否则你的肺就会被压力压碎)。当你潜到水下30米时,你需要吸入被压缩到大约60PSI的空气——这比给汽车轮胎打气需要的压力还要大!在这种压力之下,空气中的一些气体开始转换成液体,并流入你的血管。
同时,氮气和氦气的水平升高。随着压力继续降低,问题就会出现。所有分解的气体开始在你的血液里形成气泡,就像碳酸汽水里的二氧化碳气泡,在你打幵汽水瓶的一瞬间,气泡就会在压力的释放下跑出去。如果潜水员上浮的速度过快,压力的变化也会很突然,那么气泡就会渗透进肌肉、关节和大脑中,导致很多严重的症状。


◆同样的事情也会发生在忽上忽下驾驶的飞行员身上——气压的突然下降也会使他们血液中的氮气含量升高。潜水员的对策就是使用一个高压空气舱,通过压缩空气把想要逃逸的氮气泡推回到血液中,然后逐渐降低压力,避免多余的氮气形成气泡,并通过肺慢慢释放。
如今,这一原理巳经广为人知,潜水员们也会被训练如何在上浮过程中停留一段时间(这个停留处被称为“减压站”)以排除身体组织内过多的氮气。还有一条很重要的原则,就是在潜水之后的短时间内切忌高纬度2压力单位。英文全称为Pounds per Square inch,1磅/英寸(PSI),-0068个大气压——译者注飞行,所以,千万不要在假期潜水之后马上坐飞机回家。


◆其实纯净水的导电性并不强,但是如果在里面加些盐,那么水的导电性就会增强。由于盐水中含有大量离子、失去或得到电子的带电荷的原子或分子,所以这些原子或分子周围的电子会高于或低于正常值。带正电荷的粒子被带负电荷的粒子所吸引,就像磁铁的“异性相吸”原理。所以,水中的盐分越多,就含有越多的自由离子,那么就会有越多的离子引导电子的移动。像电解质这类的物质就具有这种特性,它们存在于我们的体内,以保持体内细胞液的平衡。即使是盐分再多的水,导电性也仅相当于金属的百万分之一,然而,纯净水的导电性也仅为盐水的万分之一。水在接触低电压的电源中不会怎么样,但是如果不慎把水洒进了家用的240伏(或120伏)电源中,电流就会在水中找到它的通路。就像如果你用手去碰触电源,电流也会毫不费力地穿透你的身体。
如果电压足够大,电流甚至会冲向空气中。闪电就是一种极端的例子,因为它的电压巳经超过了10亿伏。闪电周围空气分子分解成了自由电子和离子,比正常的空气更加具有导电性。电池的威力远远不及闪电。把一块低能量、低电压的手表电池扔进普通的饮用水里,什么都不会发生。电池也许会比平时更快地放电,但是水的弱导电性意味着你可以把电池捞出来、烘干一下然后继续用。有时儿童会不慎把这种电池吞掉然后再排出体外,结果儿童和电池都没受到什么损害。


◆鸟类、有袋类动物以及蜥蜴类,身上没有单独的出口用来排泄尿液和粪便。它们都是通过一个叫做“泄殖腔”(cloaca)的器官来排泄的,所以排泄物都是流质的。鸟类的排泄物分为三种成分:尿液、尿酸盐和粪便。较为接近水质的排泄物是尿液,正常情况下应该是透明无色的;如果尿液颜色呈绿色,就说明鸟患有肝病;尿液呈红色说明鸟可能吃了很多红色的水果或者铅中毒。呈白色的排泄物是尿酸盐,这是鸟类在进化中产生的机能之一,它能够帮助鸟类在干燥环境下排出体内的废物而同时又不流失过多水分。如果尿酸盐是纯白色的,说明鸟的情绪紧张;如果呈黄色,则是营养不良或饥饿的信号。


◆无论你想制造一起大爆炸,还是想种出一朵花,鸟粪都是不可或缺的。幸运的是,鸟类都很喜欢排泄。一只像鹦鹉般大小的鸟每30分钟就会排泄一次。稍大一点的鸟,比如喜鹊,排泄的频率约为每小时一次。
(这不是它们自己能控制的:因为它们具有效率颇高的小肠并且没有膀胱,所以它们在吃下东西之后的10—45分钟内就能够完成消化和排泄过程,而不会飞的鸟类就需要更长的时间,它们会花上几个小时的时间来消化。)由于排泄的频率过高,所以鸟儿们对于在哪儿排泄并不是很挑剔。
如果它们总是在同一个地方排泄的话,那一整天下来也做不了其他事情了。然而,不可避免的是,在鸟类过夜或者养育幼鸟的鸟巢里肯定会囤积大量的排泄物。所以把汽车停在树下绝非明智之举。但是,世界上也有一些地方比树底下还要“恐怖”。


◆在一些偏僻的岛屿,由于没有人类和食肉动物的干扰,所以成千上万的鸟类栖息于此。比如瑙鲁岛(位于南太平洋)、胡安德诺瓦群岛〔临近马达加斯加)以及纳瓦萨岛(位于加勒比海地区)。几千年来,每年有几百万只鸟儿在这些岛屿上生活和养育幼鸟,每天排泄很多次。这些岛屿都属于比较干燥的区域,没有足够的雨水把排泄物冲刷掉。结果岛上形成了巨大到无法想象的排泄物堆积,也就是我们称为“鸟粪石”的物质。
在一些岛屿上,高达45米的鸟粪石很常见。纳瓦萨岛本身就是一个3000米长、1600米宽的鸟粪石。由于鸟粪石的成分可用于制造火药和肥料,所以被广泛幵采。到1879年,智利在阿塔卡马沙漠的鸟粪石开采业非常兴旺,以至于玻利维亚决定向智利的企业增收税费。这直接导致了智利和玻利维亚两国分歧的开始,随后演变成了领土争端,并最终引发了大规模战争。玻利维亚向秘鲁寻求协助,导致了太平洋战争爆发,秘鲁最终被智利占领。这场战争长达4年之久,最终,秘鲁将塔拉帕卡省割让给智利,玻利维亚丧失了安第斯山脉与太平洋沿岸之间的全部领土,变成了一个没有出海口的内陆国。


◆改变你的记忆能力的方法之一就是改变信息的呈现方式。声音是一种线性输入,我们必须要按顺序逐字听完一句话,才能够知道这句话的意思;视觉是一种平行输入,我们可以同时看到很多东西。我们的大脑中负责线性声音的那部分,也擅长于处理线性的、逐个出现的物体。在音乐方面体现得尤其明显,伴随着旋律的复杂歌词往往能被我们很容易地记住,甚至连那些自认为记性不好的人也能够记住。提高短期记忆力的另一个方法,除了简单重复以外,就是提高你的记忆技能和技巧。你的短期记忆并不是基于你感觉的完美记录,而是给你的认知赋予一些意义。


◆机器人的行动“呆滞”,不像我们这么自如的另一个原因就在于“反馈”。我们的体内有大量的非常精确的“内置传感器”。如果没有它们,即使世界上最聪明的大脑也无法帮助它的主人站起来。这些传感系统无关于视觉、声音、触觉、嗅觉、热感、痛觉、愉悦感以及其它我们所拥有的各种“感觉”。为了移动,我们需要“本体感觉”(也可叫做“动觉”)和平衡。’现在,闭上你的眼睛,并把左手举过头顶。你怎么知道你举过了头顶呢?你能够感觉到它在那儿,但是你是怎么做到的?毕竟,“举过头顶”并不用触摸到什么东西。
如果你认为是因为胳膊的关节感受到了重量的变化,那么,就在浴缸里或者游泳池里试试吧。重量没
什么变化,但是你仍可以“本能地知道”你的四肢在哪里。“动觉”是关于我们对自己的移动和所在位置的感觉。它是通过我们肌肉中专门的“伸展感官”工作的,能够把肌肉的活动通知给大脑。此外,动觉还会利用与肌腱和关节相连的肌肉,在关节移动到新位置时告诉我们。我们的大脑也能够整合皮肤伸展的感觉和触觉,从而帮助我们调整对关节、肌肉及四肢等位置的意识。那些与每一块肌肉和关节移动相关联的无数的微小感官,使得我们对每一块肌肉和每一个关节都能做出细微的调整,从而使我们能够精准地掌控每一次移动。
当然,所有的感觉都一样,都有“失灵”的时候。太多的酒精会导致你无法利用这些感觉传达的信息,所以最简单的动作例如“闭上眼睛同时摸你的鼻子”或“沿直线走路”都会变成一种真正的挑战。有时候感觉也会出现“幻觉”。有一个研究大脑如何处理这些感觉的例子被称为“匹诺曹幻觉”(Pinocchio illusion ):闭上你的眼晴,用手摸鼻子,同时把一只震动设备(可以是电动牙刷或者剃须刀)放在那只胳膊的三头肌上(上臂后方),震动设备会让你的大脑产生错觉,你会认为这块肌肉比二头肌(肩部)收缩的还要严重,并感觉到这只胳膊在远离鼻子。除了这些内部感觉以外,我们还有一些其他非常重要的感觉:平衡——术语为“平衡感”(equilibrioception)对于哺乳动物来说,平衡感存在于内耳里一个像迷宫一样的管道网络中(术语叫做“内耳迷路”)。
前庭系统是由一组圆管和充满水的液囊组成的。圆管的术语就是“半规管”(canal),每只耳朵里有3条半规管:水平半规管、上半规管及后半规管。想象你拿来了一个拖拉机轮胎的内胎,设法用毛发覆盖住它的内表面,然后在内胎填充一种黏性的液体。转动这只内胎,液体的运动会延迟一些。因为内胎比液体移动得快,而内里的毛发对液体的移动施加了阻碍。把刚才这个例子缩小几千倍,就是半规管的工作原理了。当毛发(头发)被移动时,头发里的神经会告诉大脑——旋转的动作正在发生。为了确保我们能够感知所有方向上的57旋转,我们有3种神经,分别负责感知环形旋转、向前旋转以及横向旋转,但是我们能做到的不止这些。当我们在电梯中上上下下时,我们能够感觉到移动——而这并不是旋转。


◆稳定且防振的眼睛和具有超强“视觉处理中心”的哺乳类大脑,确保我们能够在移动的同时看到前方,并预测到前方地面的高度和结构。这种智能的自动化的“计算程序”能在我们无意识下预见到意料之外的情况,例如跌落、摔倒或者撞击。一旦具备了一些经验,我们甚至在看到其他生物移动时,能预测出它们下一分钟之后的去向。这些来自于大脑高层的信息会被传送至脑干,根据足部所在的位置而自动调整不同区域的肌肉。
仔细观察任何一种四足动物的奔跑过程,你会看到它们的每一个步态中都有持续的、瞬间的细微调整,以确保每一只脚都能踩稳,不会发生碰撞或冲突。我们所有人都具备这种能力。这种能力是天然形成的,所以谁也不会有意识地去控制脚落下的位置。由于我们没有四条腿也没有尾巴,所以需要用双臂作为辅助来保持平衡。和双腿一样,双臂的摆动和调整平衡的动作也是完全无意识的,所以想要在行走时尝试控制双臂的移动也是对大脑的极度挑战。


◆行走时,我们要先抬起一条腿并向前倾斜,但是在跌倒之前,我们必须要伸出另一条腿作为支撑,把全身的重心转移过来,然后再重复以上动作。只要哪一个环节出了错误,我们就会受伤。跑步就更加令人难以置信了一一事实上我们首先做的是轻微的跳跃运动,然后用一只脚蹬地跃起,另一只脚落地,同时重心也被转移到了另一只脚上,随后再次跃起,第一只脚落地。即使是做得最像人类的机器人,在行走时也是缩手缩脚、笨拙无比,动作呆滞僵化。我们无法使机器人像人类一样奔跑,它们绝对会趴在地上的。


◆现代的手机有很多频段,发送脉冲编码信息,并给其他手机留出时间以调整到相同的频段。(也有一些手机采用其他的方式,每一部手机都有专属的编码,并以自己独特的“语言”进行传输,以防止与其他处于相同频段的手机混淆。)编码转换系统、信号发射站以及手机总是很清楚谁和谁在通话,因为它们不仅是发送和接收我们的声音 (还有文字消息以及其他数据)。每一部手机都是通过附近的信号发射站发送或接收简短的消息,在识别自身的同时,也会被通知应使用哪个频段和编码来进行传输。在手机处于开机状态下,这些简短消息每隔几秒就会被发送一次。在每一条信息中,手机都在说“嗨,我还在这儿”,并“自报家门”(一连串编码),然后提出自己“喜欢”使用哪一个运营商网络。之后,信号发射站会进行反馈,告诉你的手机应该使用哪个频段,以及是否需要转换到相邻发射台的频段。


◆在20世纪70年代,生物学家们曾通过一个严格控制的实验研究猫的认知。这些可怜的小猫在一个只有黑白条的房间中长大,其中有黑色和白色的横条,以及黑白相间横条。没有毛线球,没有可追赶的鸟或老鼠,也没有绿草、树木和天空。从它们出生的那一刻起,它们唯一能看到的东西就是黑白条纹图案。当这些猫长大后,它们被换到了另一个环境中〈由横条的房间到了只有竖条的房间),它们表现出来的样子就像是盲了一样。这些猫的大脑只能认识和理解最初限定的环境,在遇到一些从未见过的新鲜事物时,它们便不知道自己看到的是什么。虽然眼睛和大脑都在工作,但是二者的连接出现了“故障”,无法适应这种剧烈的差异


◆一时间,我们有了一种方法在体内构建坚固且形态适宜的结构。我们能够生长一种由软骨组成的“支架”,我们摄入很多钙质,然后我们的细胞可以形成坚固的钙质结构来代替软骨组织。最终形成了超级坚硬的无机结构,支撑、强化并保护我们的身体。这个过程叫做“骨化”(ossification),和化石作用(fossilisation)有些相似——有机组织逐渐被岩石所取代。在我们体内,细胞会小心翼翼地储存例如钙这样的物质,并移除软骨支架。你或许能想象出,这是一个非常漫长的过程,需要多年时间的积累。
一个新生儿的体内仍然有很多软骨组织——由于受到挤压,婴儿的头部在刚落地后的几个小时内会呈现出有点奇怪的形状,柔韧性较好的婴儿很快就能恢复正常的状态。骨化过程之所以重要,还有另一个原因。随着我们长大,我们的骨骼也必须生长。骨骼发育不可能在5岁时就停止,它们甚至会在随后的几年中双倍地增长。在幼儿时期,骨骼生长的速度约为每年20厘米。但是与此同时,关节处的骨骼需要具备坚硬的表面,否则跑步或玩耍都会磨损软骨组织。所以,骨化发生的区域不同:有些在骨骼的末端,使我们的关
节变得更强壮;有些在骨骼中间,为了提供支撑力量。局部的骨化使骨骼更易扩展和生长,在儿童发育的过程中,细胞分解并重建软骨组织和骨骼。幼童在开始学步时,膝盖骨就开始发育了。
随着年龄的增长,我们对身体的“使用”也会影响骨骼的生长。花费大量时间训练体操的儿童,他们正在生长的骨骼会受到很大压迫,生长速度减缓;一旦停止训练,骨骼便可恢复正常的发育速度。
在青春期,我们体内的荷尔蒙使不同区域的骨化开始联合起来,我们的发育将最终停止。到了二十几岁,我们的骨骼便会完成所有的骨化作用。
经过骨化的骨骼不仅仅是密集的磷酸钙。如果骨骼的密度一直都很大,那么我们恐怕会由于负重太大而难以移动。密质骨意味着,我们要么全身都是非常细的、不能提供太多保护的骨骼;要么就是长着像举重运动员那样的肌肉,帮助我们站立起来。所以,我们骨骼的外层是一层密质骨,而内部是海绵状的软骨组织,有着精细的网络。
就像现代的摩天大楼(外层使用金属构架、坚硬的地板和墙面提供支撑),骨骼有着精细的内部结构和坚硬的外层,所以它们既强壮又轻质。



在造血的同时,所有的骨骼和软骨组织也从来没有停止过它们的“建筑工作”。随着一些细胞(成骨细胞)制造新的软骨组织,其他的细胞(破骨细胞)又会将它吸收,所以在我们的一生中,骨骼的内部和外部一直在持续性地“重建”。这是一个聪明的策略,如果我们连续几个月都从事一些举重的运动,我们的骨骼将会变得更强壮,因为外部推力促使骨骼内的细胞建立起更强壮的内部支撑组织和更结实的外壳。
然而,如果你是一名航天员,这个机理就会成为一个真正的困扰。如果在失重状态下生活数月,他们的骨骼便不会受到外部的推力,所以那些正在重建的细胞对保持骨骼强壮没有任何帮助。而那些吸收现有支撑组织的细胞还会继续它们的工作,这样一来,航天员们长时间没有经过重建的骨骼会变得越来越轻,同时也越来越脆弱。
举例来说,一名在太空生活6个月的航天员会失去的骨量,大多数是在关节附近,因为正常来说这些区域是承受压力最大的区域。目前对这个问题仍没有解决方法,科学家们一直在尝试发明一种通过在太空中振动骨骼来减轻关节受力的机器,但到现在还没有任何结论。在完成太空任务后,航天员们必须要经历数周的复原过程,以使他们的骨骼进行自我重建。
随着我们逐渐年老,那些调节骨骼构建和吸收的荷尔蒙分泌会降低,所以骨骼也变得更为纤细和脆弱。也有一些通过类似方式影响骨骼构建的疾病。最终会导致骨质疏松症,就像航天员一样,骨量减少,老年人的骨骼变得很脆弱,容易发生骨折。所幸在我们生命中的大多数时间,负责骨骼吸收和重建的细胞都会保持完美的平衡状态,所以我们的骨骼会强壮而轻盈。如果我们不慎骨折,这些细胞也会发挥重要的作用,它们会把受损的骨骼部位重新组织到一起,并把状况良好的新骨骼保存起来,去除所有损伤的痕迹。
然而,这些细胞存在的唯一一个小问题就是,它们并不了解骨骼本来的形状是怎样,因此它们总是根据原始的软骨支架来重建受损的骨骼。如果你骨折了,碎裂的部分发生弯曲,那么成骨细胞会“就地”把这些碎骨重新组织,所以长出来的新骨头还是弯的。这就是我们在严重骨折后需要打石膏的原因。未到青春期的儿童通常会发生“青枝骨折”(greenstick fracture ),学名叫“屈骨骨折”,即骨骼表面断裂但内部并未折断,就像树枝一样。
青枝骨折的矫正时间短且效果很好,因为儿童的骨骼正处于生长期,重建的速度也非常快。骨骼是很坚硬的。但是一旦骨化过程结束,发生骨裂的可能性也就增加了,尤其是手指被挤在门缝这种事也很常见。有时,骨裂在X光下很难被发现,所以诊断也比较困难。有些医生采取的一种方法就是用一把震动的音叉碰触患者的受伤部位。如果你觉得疼痛难忍,那么很可能是由于断裂的骨骼受到了震动。如果你认为自己骨折了,记得要去看医生,医疗专家的检查是很重要的。幸好轻微的骨裂不需要通过金属片或石膏来治疗,而且如果你在康复期间不给受伤的手指施加太多压力,几个星期后,新的骨头就会长出来了。


◆我们的身体中有三种肌肉负责这些工作。第一种是心肌(cardiac muscle)。心肌细胞永远不会停止搏动;即使它们要听从大脑发出的信号,每一个心肌细胞也能够自我搏动。
这一点很重要,因为这些肌细胞组成了你的心脏,所以它们必须要不停地跳动。肌细胞是由氧气驱动的,且必须“不知疲倦”。人的心脏在一生中要一刻不停地跳动27亿次以上。你可以尝试第一秒握拳、第二秒松开、第三秒再握拳……持续5分钟之后,你就会发现你的心肌是多么厉害。我们体内的第二种肌肉叫做“平滑肌”(smooth muscle )。和心肌一样,平滑肌的活动也是无意识的我们无法在意识上控制它们。但是平滑肌的运作不像心脏那样像一个稳定持久的“泵”,而是帮助形成皮肤内的“片状物”,例如血管壁,以及繁殖、消化、呼吸和泌尿系统,还包括我们眼球的虹膜。平滑肌细胞有时会释放出骨胶原,以保持自身良好的延展性及网状结构,骨胶原还能帮助并调节器官及血管的运作。
在我们努力工作或感觉温暖时,平滑肌能够使我们体内的血管膨胀;而在寒冷的环拷下,血管就会收缩。平滑肌还负责挤压消化系统中的食物和废物,并通过调节肺部通道让我们呼吸顺畅。有一点和心肌相似,平滑肌也是“不会疲倦”的,即使“疲倦”了,复原的速度也非常快。你的大脑会控制平滑肌的收缩,但是这种控制是完全无意识的。你永远无法改变你的胃部消化食物的方式、虹膜改变自身尺寸的方式,以及你摆动手指和脚趾的方式。第三种肌肉是我们最熟悉的,因为我们能够用意识来控制它。


◆然而,过度使用肌肉的情况还是偶有发生。在经过一天的肌肉僵硬、疲劳,甚至痉挛所产生的肌肉抽紧之后,你会感到剧烈的肌肉疼痛。也许是因为你举了太重的物品,或是因为在尝试取到某物品时伸长胳膊,或者你快要掉落时拼命吊住上方而拉伤了胳膊。一旦拉伤了肌肉,你会立刻感到疼痛和无力。肌肉拉伤是大量肌纤维断裂所致。肌细胞受到损害,导致了一块肌肉区域的损害。然后,你的身体就会发出“强烈抗议”,阻止你使用同一部位的肌肉。在肌肉自行修复的过程中,你的身体会移除被撕裂的死细胞,替换上全新的更强壮的肌细胞。修复的时长取决于肌肉损伤的程度,通常需要两个星期或更长时间。疼痛会逐渐减轻,感觉变得更像运动性损伤造成的肌肉僵硬。
但是,你总归会彻底恢复,再次强壮起来。肌肉是一种神奇的、以化学物质为动力的、会收缩的人体器官,它和身体的其他部位一样,如果得不到重视或良好的照顾,它也会受到损害。经常使用但不要过度,在你的一生中肌肉组织就能够保持健康的状态。


◆通过调整冷却的速度,我们能够改变玻璃的韧度。一个著名的做法就是把一大滴熔化的玻璃滴入一桶水中。突然的温度变化会立刻把玻璃凝固成一个固体“水滴”形状,还带着一条细长的“尾巴”。水滴状的一端非常强韧,甚至能够承受锤子的敲击。但是,一旦用手栺把尾端捏碎,整个玻璃结构——包括那个坚韧的球状端——会全部爆裂成碎片。
1661年,巴伐利亚王国的鲁珀特王子(PrinceRupert)向英王查尔斯二世呈现了这种神奇的玻璃爆裂现象,查尔斯为之震惊。如今,这个现象已被命名为“鲁珀特王子之滴”(Prince Rupert's Drops),科学家们已经用慢速摄影机拍下了一块有着5厘米“玻璃尾巴”的苏打和石灰制成的玻璃的破碎过程。玻璃从尾端爆裂到球部的速度高达每小时7000公里,然后裂痕像树根一样蔓延到整个球体,直到占据了球体表面,最终整个玻璃结爆裂。导致这种奇特现象的原因就是最初的迅速冷却。当熔化的“玻璃水滴”接触到水面,它的外部表面就被迅速冷却并收缩,紧紧地裹住仍处在熔化状态的核心。即使整个结构被固化,结构表面承受的张力和被吹得鼓鼓的气球一样,126随时可能爆裂。尾端的破碎打破了这种张力,就像扎破了气球,玻璃立刻就会支离破碎。但是有一点和橡胶材料的气球不同,气球只会破裂成两片,但是玻璃的结构要脆弱得多。玻璃的分子结构非常危险,而且玻璃在形成过程中所引入的其他成分也造成了很多缺陷。在张力下,仅仅一小处的破裂也足够激发玻璃内部无数的缺陷,造成灾难性的后果。


◆红辣椒是椒类的一种。但并不是所有的椒都是“辣”的,甜椒(柿子椒)就是一种,有红色、绿色、黄色和橙色。甜椒的颜色取决于收割的时间和它成熟的时长。作为全球最常见的菜品成分之一,甜椒的“辣度”甚至还不如土豆。原因是甜椒中有一种基因,能够防止辣椒素的产生。
相反,椒类中那些有辣味的统称为“辣椒”。这些椒都会产生辣椒素,而辣椒素都集中在种子周围的区域里。辣椒素是辣味的主要来源。事实上,辣椒的温度并不高,它们也不会在你的口中升温(如果你不相信可以嚼点辣椒然后用体温计测试)。辣椒之所以让你觉得口里发“烫”,是因为它“激发”了你口腔黏膜中的热敏感细胞。无论是口腔、眼睛、鼻子、胃部,还是体内其他的黏膜组织,都有一些特殊的感觉细胞。这些细胞能够感知触觉和温度,如果热量激增,感觉细胞就会向大脑发送疼痛信号。辣椒素能够激活这些细胞,让它们产生升温的错觉,“欺骗”它们展开行动。这是辣椒在进化过程中发展出来的一种自我保护措施,以防止哺乳动物把它们吃掉或毁坏它们的种子。而有趣的是,鸟类的消化系统不会影响到辣椒种子,而且它们对辣椒的成分有免疫,在食用的时候也不会觉得辣。另外,鸟类还会通过排泄到处传播辣椒的种子。


◆根据斯科威尔评分,甜椒的辣度为“零”;而纯辣椒素的辣度为1500万1700万;塔巴斯科(Tabasco)辣椒汁的辣度在2500-5000;墨西哥胡椒的辣度为2500-8000;泰式辣椒为5万-10万。生长在印度东北部和巴基斯坦的“魔鬼辣椒”(naga jolokia)荣获“世界最辣”称号,它的辣度高达855万-10414万。如果辣椒“袭击”了你的口腔,就连呼吸都是火辣辣的!如今,斯科维尔指标已经被更加客观的化学分析技术所替代,新的方法会精确地计算出辣椒素的含量,而不再依靠测试者的舌头。


◆动物、鱼类、爬行动物、昆虫……几乎所有的多细胞生物都有着相似的原理。我们身上都有两个出口,嘴巴在一端,肛门在另一端,一条弯曲的内部管道连接两个出口。我们的远古祖先是一种简单的蠕虫状生物,而现在的我们也不过是“复杂化的了”蠕虫而已,只是内部管道的周围出现了和以往不同的四肢、器官,以及骨骼。对于人类来说,我们内部的消化道的长度约为5-12米。(消化道的长度取决于人的体重而不是高度,较重的人需要更长的管道来帮助他们消化食物。)如果把全部的消化道拉直,我们恐怕都得变成“一条条很长的蠕虫”。
为了适应人体的长度,大部分的消化道都盘绕在下腹部的位置。当你消耗食物时,你要做的第一件事就是用口腔把食物液化。你的牙齿会咀嚼尽可能多的固态食物,然后你的唾液会把嚼碎的残渣转化成具有黏性的混合物。同时,消化也在这一刻开始,含有很多蛋白质的唾液开始分解食物中的碳水化合物。人类每天能够分泌07升唾液,分泌唾液的3个大腺体分别位于喉咙后方和舌头下方,通过瓣膜使唾液流入口腔。另外,口腔中还有一些较小的腺体,它们位于舌头后方和下唇部(你用舌头能够感知的舌下方的小肿块)。除了给口腔和喉咙覆盖一层保护黏膜之外,唾液还含有很多矿物质和有效的杀菌成分,有减轻疼痛的功效。(这就是为什么生物的天性之一就是舔舐伤口——唾液能够起到清洁和保护伤口、减轻疼痛、帮助伤口愈合的作用。)当你口中的食物变成了一堆烂糊,你的舌头把这些食物汇集成一个“食物团”(bolus)。然后,舌头把这个食物团推向喉昽后方,同时鼻腔管道自动关闭(你也不想把食物从鼻孔里钻出来吧),喉咙里的组织开始把食团向下传送。在肠壁蠕动的过程中,消化道壁有节奏地收缩,同时挤压食物,就像我们用手指挤压牙膏管一样。
在这个过程中,会厌软骨部分向下覆盖住气管的通道,然后“指引”食物团顺着食道走向胃部。呼吸会在食物经过时暂时停止,防止食物流入气管。然后,食道的平滑肌会一直挤压食物,且这种挤压非常有效,以至于即使在你倒立时也能够把液体挤压进胃里。通常,食物团从口腔到胃部需要89秒。(如果你大口喝水,由于重力的关系,液体向下流的速度可能会快一些,但是肠壁蠕动仍需要8-9秒的时间把液体送进胃里。)接下来,又一个瓣膜打开了(下食道括约肌,也叫幽门括约肌,因为离心脏很近而得名〉,食物被推进胃里。当胃里的食物变得很杂乱时,胃酸就会向上涌,剌激了下食道括约肌,所以我们才会有不舒服
“烧心”的感觉。而在胃里面的情况就大不相同了。仅仅是食物的味道和对食物的“期待”就可以让胃酸开始分泌。胃酸是一种高酸度的混合物,主要成分是盐酸。一旦食物到达胃部,胃酸的分泌会进一步升级,胃壁的肌肉也会开始搏动,缓慢地搅动食物。
酸性物质负责分解食物中的蛋白质,而胃酸中的其他成分则协助把食物的分子分裂。酸性成分还有抑制细菌生长的作用。在大约40分钟到几个小时后(取决于食物的性质),胃缓慢地把消化后的汁液(食糜)释放进十二指肠(我们通常在呕吐时才会吐出食糜)。十二指肠的长度大约在25cm-30cm,接收酸性食糜并促使胆囊排出一种碱性胆汁,胰腺也会排出碳酸氢钠来中和胃酸。食糜继续向下行进,混合了更多的酶,这些酶进一步把食物分子分解成更小的部分。食糜的下一站是小肠,小肠是一根盘绕起来的长长的管道(有好几米长),主要负责吸收食物的营养。小肠壁表面呈皱褶状,覆盖着很多微型的手指状的突起,大大增加了内部的空间。水分、维生素、矿物质、脂肪、糖分,以及其他有益的营养都要通过小肠壁来吸收,并供应到血液中。接下来,食糜被推到了大肠部分。在这里“居住”着超过700种细菌,它们都是靠食物残渣生存的。细菌会帮助分解未消化的食物,例如纤维,并在分解过程中产生一些维生素。在吞噬残渣时,细菌会放出一种气体,这种气体含有氮气和二氧化碳,以及少量的甲烷、硫化氢和氢气。
所以,你在打嗝时放出的气体都是由细菌在饕餮大宴后制造出来的。细菌在我们的免疫系统中也起着重要的作用。由于它们是我们体内的“外来生物”,所以我们的免疫细胞能够迅速产生抗体,并防止它们进入我们的血流中从而伤害到我们。在可控的情况下,我们体内生活着很多类型的细菌,所以我们的免疫系统有机会认识到各种“最先进”的细菌。所以,当一种全新的或更厉害的细菌物种准备侵害我们时,大肠中那些原本用来抗击无害细菌的抗体会在“交叉反应”下迅速适应新的“任务”,帮助我们驱逐新的威胁。最新的研究指出,连接在大肠上的阑尾——曾经被人们认为是无用的、退化了的器官,其实非常重要,因为阑尾中含有大量的免疫细胞。


◆一些科学家发现,阑尾能够储存一小部分有用的细菌,帮助大肠在受到细菌感染后恢复。最终,剩余的维生素和水分被吸收了,我们会在几个小时之后排出尿液。在饭后20-30小时后,被消化的食物会以大便的形式排出,至此,整个消化过程完成。我们的消化系统能够承受的物质范围很广,当然,它们也本该如此。直到几百年前,人类才懂得不干净的食物和被污染的水会使我们生病。在人类进化史上的几十亿年中,人类一直都在吃这样的食物:生的或未煮熟的;布满灰尘和黄沙碎石的;毛发、羽毛、骨头、软骨组织、种子、树皮,以及所有你能想象到的东西。
所以,人类的身体一直都能够分解并吸收那些对身体有益的物质,同时排除那些不可消化的。如果吃下了小玻璃渣,如果它们不是很尖利的那种,就不会伤及你的消化道,最终会随着大便排出。如果吃下灰尘,可能是衣物上的纤维、外部的灰尘,或者是死皮细胞,无法被体内吸收的部分也会排出。如果我们太倒霉,我们还可能吃到有毒的东西。但是,我们的味觉和嗅觉非常敏感,呕吐反应就是由此而来的。那些常见的、自然产生的毒素味道非常古怪,我们一旦吃到这种东西后会立即产生呕吐反应。
在吃了脏东西之后,最可能导致问题就是细菌和病毒。那些病菌几乎无处不在。它们生长在我们的皮肤里、菜肴里,还有床上;它们覆盖了整个房子(实际上整个地球都布满了病菌)。然而大多数病菌都是完全无害的。有很多是对我们有益的,比如长期生活在我们的大肠里的那些。问题就在于此了。人类和细菌都在进化中学会了相互合作。我们需要把一些有益的细菌带进大肠中,以帮助我们消化食物,所以我们的消化系统不会杀掉所有的细菌。每个新生儿都必须学会把细菌“吃进”大肠里,而成年人也会从不断补充的细菌中获益,有时甚至还会主动吸取一些益生菌(如酸奶)。不幸的是,总是会有一些新生的细菌或病毒想要打破这种“默契”,企图趁虚而入。
我们的大肠(有时甚至是胃部)是病菌最理想的住所,因为那里面有大量的美味,且温暧舒适。大肠甚至还会给病菌提供一条“逃生通道”,一些病菌可通过这条路径逃走,并准备感染其他的受害者。
受到感染之后,最典型的情况就是“肠胃炎”。我们的身体会对感染产生反应,为了杀死那些“入侵者”体温会升高;另外,大肠中的水分也会增多,为了冲刷掉有害物质。症状有发烧、腹泻,有时还伴有呕吐。如果症状持续,那就说明情况较为严重,因为大肠正在溢出,水分而不是吸收水分。根据症状严重性的不同,患者会迅速脱水,甚至连喝水也不能满足吸收水分的需要了。这就意味着他们需要通过静脉注射的方式才能够缓和。此外,患者也会失掉大量的盐分和糖分。
由于消化系统很容易被感染,所以每年全世界有上亿人体会过肠胃炎的痛苦,每年甚至有300万人会因此而去世。
好在肠胃炎已经不是什么新型病症,而且我们身体的复原能力也是不错的。如果患者改善了脱水的症状,而且补充了失掉的盐分和糖分,那么通常在经过2-6天后,他们就能够把病菌赶出大肠,消化系统也会恢复正常。如果你吃下了不安全的食物,且出现了一些感染的症状,那么你一定要去看医生。但是请记住,人类自古以来能承受的食物种类就很广泛,包括细菌。而且,我们的免疫系统也在新型病菌的进攻下变得日益强大。所以,把食物和水源隔离在卫生的环境下是极其重要的,因为你不知道周围的病菌是来自谁的身体。饭前便后要洗手也是这个道理。不过,吃进了一点灰尘或坚硬的物质是不要紧的。


◆在准备和制作热饮的过程中,沸水容易导致皮肤烫伤。皮肤烫伤的过程是怎样的?当任何过热的物质接触到我们的皮肤,并停留一段时间后,皮肤表层就会破裂,皮肤细胞坏死。温度越高、停留的时间越长,就会有越多的热量导入我们的皮肤和真皮层,导致更多的细胞坏死。烫伤级别是根据烧伤的部位和面积来评定的。一级烫伤是最低的级别。只有表皮的最外层受到了损害。随着表皮细胞坏死,它们会释放出一些化学信息,激发附近的血管扩张并引起免疫反应。皮肤中的痛感接收器也会向大脑发出信号。被烫伤的部位会变得红肿疼痛。你的身体也开始了清除死细胞的过程,提供空间给新生的细胞,并给了大脑一个警戒——“够疼了吧?下次别再这么干了”。
二级烫伤就更加严重一些。在这种情况中,更多的表皮细胞被损坏,而且还有一些真皮细胞坏死。在几分钟到几小时内不等(取决于烫伤的严重程度),表皮内会形成一些空隙,而淋巴液会流入这些空隙,造成的结果就是烫伤部位的皮肤肿成一个球状,我们称之为水泡。
二级烫伤的疼痛会更加明显,水泡周围的皮肤碰都碰不得。水泡正是我们“聪明”的皮肤的结构特点。它是一种紧急措施,为了给免疫细胞提供一种保护性的环境,帮助新细胞的生长。水泡会在表皮最上层受到损害时显现,并起到防止皮层感染的作用。水泡并不会把表皮层和真皮层分离,它仅仅存在于表皮上。当表皮中较深的一层——棘细胞层,失去了粘连到下层皮层——生发层的能力,水泡就出现了。这种情况是由于细胞在过度的高温下受损造成的。


◆皮肤在受到反复摩擦力时也会起水泡——不仅仅是摩擦,而是摩擦负荷。持续性的压力导致液体在棘细胞层中形成,然后淋巴液会流人棘细胞层的空隙中,形成一个水泡。就像脚底的摩擦会使垫在地板上的毯子出现褶皱一样,不合脚的鞋子也会导致脚底皮肤受损。
发生在基底细胞层的水泡也起到了重要的作用。作为表皮的最深层,基底细胞层包含了所有快速生长的细胞。所以,当水泡形成并作为一种保护层时,下面的基底细胞层就会被激活。如果水泡是由于磨损造成的,基底细胞层的作用不仅仅是促成新生细胞,而且会履行更加完整的职能。在基底细胞层会长出更厚的皮层——硬结组织。
经过28天的皮肤再生期,受损区域会变得更厚更粗糙。这是一种皮肤的自我保护方式,防止该区域再次受伤。当下一次该区域再受到相同的摩擦负荷时,你的皮肤就不会受损了。


◆由于水泡起着重要的作用,而且中途最好不要去碰它。很多研究都针对两种烫伤患者进行过比较,一种是放着水泡不管的,另一种是用针把水泡挑破或者扯破的。总的来说,一旦水泡的“密封”被打破,那么受到感染的机会就更大,伤口也会更加疼痛,愈合速度减慢。当然,水泡通常形成在最容易受到摩擦负荷的皮肤表面。它们很容易破裂,暴露出脆弱的内层皮扶,制造出一种开放性伤口。如果发生这种情况,一定要保持受伤区域洁净,最好用无菌纱布包裹。破裂的水泡需要更长的时间愈合,如果受到感染,痊愈的速度就更慢了。三级烫伤就更加严重。热量更加强烈,而且持续的时间更长,导致表皮被烧焦并彻底毁坏。在这个阶段不会形成水泡,因为基底细胞层也被杀死了,损害已经延伸到了真皮层。疼痛感也要轻于二级烫伤,因为那些给大脑传送信号的神经细胞也被热量摧毁了。
但是在通常情况下,在三级烫伤区域的周围也会形成二级烫伤,所以患者依然会痛苦不堪。血液会自动流向烫伤部位,你的身体唯一能做的就是在该区域形成痂,并努力重建多个皮层。通常这种级别的烫伤都会留下疤痕,因为身体必须要建立一种皮肤来给破损的部位“打补丁”。
如果是更加严重的烫伤,新生皮层的颜色可能会与其他区域皮肤的颜色不符,甚至连长出来的汗毛也会不同,因为所有从前的细胞都死了。遗憾的是,当我们在成年之后,新生皮肤的毛囊、肤色和毛孔也无法恢复成我们在胚胎期遗传和发育成的样子,所以很多原始的特征都丢失了。如果皮肤大面积被烧伤,后果就更加严重,血液无法到达大片结痂的区域,无法供养新生的皮肤细胞。有些患者必须要做外科手术或皮肤移植〔从健康的皮肤区域提取一些表皮层用来覆盖受伤部位的皮肤)。三级烫伤通常是根据受损皮肤的百分比来评定的。比如,一条腿包括脚是18%;一只胳膊是9%;上半身前后分别是18%;头部加上颈部是9%。烧烫伤区域超过10%〈或少于10%的敏感区域,比如面部、手部或生殖器部位)的患者被认为是病情严重。大面积的烧烫伤会危及生命,因为体液会从幵放性伤口渗出,而且极易造成感染。
有些三级烫伤更加严重,皮肤不仅被烧焦,真皮层也会被烧掉。在极端的案例中,甚至骨骼也会被烧焦。导致烫伤的因素很多。被开水烫到是很常见的,无论是通过水壶还是暖气管道,甚至是沐浴用水。三级烫伤通常是火灾造成的。人体内虽然有很多水分,但是也有很多易燃的油脂、脂肪和蛋白质。吸入滚烫的烟雾也会导致肺部烧伤;酸性物质会侵蚀我们的皮肤并导致化学烧伤;电也会引起严重烧伤,因为高强度电流会导致我们体内的组织热量升高,就像烤炉中的金属丝一样;闪电造成的烧伤只有一小部分体现在表面,但是对体内组织的伤害会很大。


◆儿童很容易被烧伤或烫伤,因为他们的皮肤很幼嫩。仅仅是在66℃的水中待上2秒钟就会造成比较严重的烫伤。即使温度降低些,如果时长增加,也一样会发生烫伤,比如在491的环境下持续5分钟。
如果你被烧伤或烫伤,首先要做的就是移除高温来源。远离热水、扑灭火焰并消灭所有引燃材料。但是,千万不要急忙脱掉被烧焦的衣物,否则你会连表皮也一起撕下来。首先洗净所有会导致化学烧伤的化学物质,然后再慢慢移除身上的衣服。用清水冲洗表皮,直到烧伤的部位冷却。
要注意的是,在经历严重的烧烫伤之后,流动水所产生的力也可能冲走一部分皮肤。不要在受伤的皮肤上涂抹任何护肤品,因为这些物质会把热量“密封”在皮肤内,并阻止氧气进入。也不要把水泡弄破,而是要用无菌纱布仔细包扎起来,千万不要用胶布或创可贴^它们也同样会把粘连的表皮一并撕下来。
轻微的一级烫伤会自我修复,少量的(硬币大小)的二级烫伤也会随着水泡的消失而痊愈。更大面积的二级烫伤或三级烫伤需要立即进行手术治疗,对于儿童患者更要引起注意。
烧烫伤一直是一种非常危险的致命因素。美国疾病预防控制中心的报告显示,在造成美国人口意外死亡的所有因素中,烫伤和火灾名列第四,平均每年有超过4500起悲剧都是由烧烫伤造成的。但所幸的是,人体是一个神奇的机体,能够自我修复和再生,即使在经历了可伯的烧伤之后。只要确保所有的受伤部位都被妥善处理,不知不觉伤口就会重获新生。


◆人类天生就是杂食动物。我们的消化系统很擅长处理植物纤维和肉类。这也是人类能够存活多年并成功地扩展到地球各个角落的原因。我们之所以能吃下并能消化掉如此广泛的食物,人类的牙齿是其中一个最重要的原因。
长在嘴巴中间位置的上下4颗牙是门牙,它们的作用就像剪刀两边的刀片一样,负责切开体积较大的食物,并把食物分成方便吞咽的小块。门牙还可用作啮齿类动物的工具,对付那些较为坚硬的食物。
关于门牙的进化,最极端的例子当属大象,它鼻子两端的长尖牙就是发育过度的门牙;而独角鲸只有一颗门牙,就是头顶上那类似独角兽的角。
在门牙的两侧是犬牙(有时也俗称“虎牙”),犬牙较长而且末端带尖。对于人类来说,犬牙比门牙的根部更深,这样它们就更加强壮,而且通常会比门牙稍突出一些。犬齿并非用来切断食物,而是为了撕裂动物的肉。
对于食肉动物来说,它们的犬牙比其他牙齿更加锋利。最有名的一个例子就是已经灭绝的北美致命刃齿虎(smilodon fatalis),它的犬牙像大号的厨刀那么大。研究表明,这种刃齿虎的杀手锏就是一口咬断猎物的脖子。但令人惊讶的是,刃齿虎的犬牙的力量还比不上当今的狮子,狮子可以稳稳地咬住猎物的喉咙,任由猎物怎么挣扎都无济于事。犬牙两侧的牙齿是前臼齿,以及再往后的几组臼齿。臼齿的齿面是凹凸不平的,用来磨碎食物,它和犬牙也有些相似的功能,在必要时也会发挥撕咬的作用。臼齿之间的缝隙是很小的。凹凸不平且尖利的齿面可以把舌尖递过来的食物磨碎捣烂。白齿的咀嚼动作还要依赖上下颚的环状移动,而不仅仅是上下移动。而后,食物被磨碎成更小的单位,经过唾液的参与而变成糊状,等待下一步的吞咽动作。臼齿必须要牢牢地固定在上下颚,因为它们要承受等同于钳子的力量。


◆牙质的结构很复杂,从核心向外层的牙釉质有无数条细微的管道。这些管道有加固牙齿的作用,并把牙内部的感觉传导至神经。在牙龈中,在牙质表面的周围是一种混合物——牙骨质,水和胶原的成分较高,其中的胶原纤维把牙根连在了附近的颌骨中。虽然这些纤维非常短小,但是它们天然的弹性形成了一种缓冲和减震的作用,使牙齿能够轻微地移动,而不会轻易地折断或伤及颌骨。在牙齿的核心部位就是牙髓。也许听起来有些混乱,但是牙髓是一种独立且复杂的器官,通过牙根底部的一个小孔供血,其中布满了神经和专门形成牙质的细胞。牙髓中还有一些免疫细胞,防止外层的牙釉质和牙质被破坏后,牙髓暴露在外而受到细菌感染。


◆我们在幼年时期大约有20颗乳牙,在几年之后的成长期,我们会换牙,丢弃外层的牙釉质,到了成年会有32颗恒牙。从进化的角度上来讲,这是一种明智的“策略”。在漫长的人类历史上,很久以来都是没有牙膏可用的,所以牙齿在隔一段时间之后要重新换一次。但是第二批牙齿只需要维持到三十几岁——因为在几千年前,大多数人的寿命都到不了40岁。一两颗牙齿脱落没太大关系,而且那时的膳食中没有那么高糖分,所以人类的牙齿通常都能伴随一生。
我们尚不清楚为何人类不能多换几次牙,但是其他动物就可以。一些动物的门牙不断地生长,以弥补它们持续啮咬而造成的牙齿磨损。鲨鱼的锯齿状牙齿也在不停地“弃旧换新”,因为它们惊人的食量总是会导致牙齿脱落。人类在一生中只会换一次牙齿,也许这对我们来说已经够用了。这种能在口腔里生长出“岩石”的能力堪称是“非凡的壮举”。上下颚中的细胞形成了微小的“芽体”,这些芽体会逐渐长大,构成牙齿的不同层,并生出以钙为基础的矿物质。在它们形成的过程中,周围会形成颌骨,然后颌骨和牙根之间的胶原“锁链”逐渐使牙齿生长出来。
即使牙齿完全长成,它也会不断地发展并自我调整。牙齿所承受的持续压力促使骨臼自我改造,吸收所有阻碍生长的因素,再发143展新的骨骼来填补缝隙。通过戴牙套来矫正牙齿就是利用了这一原理。你的牙齿被重新排列,而且周围的颌骨经过了重建,从而把牙齿“锁定”在正确的位置。


◆牙质不断地生长出来,甚至是外层最坚硬的牙釉质也会被替代。唾液的主要成分是钙的混合物,以促成牙齿的矿化。所以,当酸性物质使牙齿软化或侵蚀掉牙釉质时,你的唾液就能够帮助加固牙齿表面,并形成新的牙垢。你的牙齿的确可以自我修复!牙齿的这项功能真是太重要了,因为在现代生活中,我们饮食中的糖分都太高了。我们的口腔中永远都有大量的细菌,随时等着享受牙缝里的“甜品大餐”。不幸的是,这些细菌(也是形成白色牙菌斑的东西)会产生酸性废物,腐蚀我们珍贵的牙釉质以及里层的牙质。
这的确是一个严重的问题,一旦形成蛀牙,就会在牙齿里长出一个可以供细菌居住的洞。它们居住得越久,细菌的酸性就会更深地侵害到牙齿,导致更大的损伤。一旦牙釉质损坏,牙质暴露在外,我们的牙齿就会变得“敏感”。牙质中的细小管道也暴露在口腔中,它们会更快速地把温度传导至牙髓的神经。随着越来越多的牙质受到侵蚀,神经就开始感到疼痛。在极端的情况下,牙髓都有可能被感染,这时就必须把整颗牙齿拔掉,防止恶化。牙齿被感染了可不是什么好滋味。


◆幸运的是,我们可以用牙膏来维持牙齿的酸碱平衡。牙膏中有很多有益的成分:帮助去除细菌的助磨剂、杀菌药剂,或许还有美白成分,甚至还有一些保护牙釉质、防止牙神经对冷热过于敏感的成分。
但是,牙膏最重要的成分是氟化物,它可以和唾液中的钙质发生反应,帮助牙釉质的矿化。二者形成了一种叫氟磷灰石(fluorapatite)的物质,而不是天然的羟磷灰石,这样反而更好。氟磷灰石构成的新牙釉质和原来一样坚固,但是抗酸性更强。这就是为什么好的牙膏都有氟化物的原因——它能帮助牙齿重建,并使牙齿更加坚固。
由于牙齿本身已经很“懂得”自我保健,那我们要做的就是使它们保持清洁,使它们定期地接触氟化物。牙科手术通常都是有损于牙齿的,对牙釉质和牙质都有伤害。研究者建议,不要随便补牙,只有蛀牙面积很大时才可考虑。
你也不会总能看到牙齿表面矿化的效果,因为这个过程缓慢且微小,但是,如果你有牙垢或牙石,你就会知道这是矿化的一个副作用。牙垢实际上是被矿化的牙菌斑——“僵化的细菌”,你也可以这么说。在食用了甜食或饮用了酸性饮料后,我们的牙齿会变软。如果在这时候使用牙膏刷牙,其中的助磨剂只会擦除牙釉质,而不是你想象中的“重建牙齿”。研究表明,在接触到酸性物质之后,你的唾液会花上1小时的时间才能使牙齿表面恢复坚固,6小时后所有牙齿才能彻底恢复原状。但是,即使最坚固的牙釉质,它也具有天然的脆性,所以在你咬任何比牙齿还硬的食物时,都有可能会使牙齿脱落或崩掉一半。一旦牙釉质被侵蚀也不要紧,只要保持牙齿清洁,一层新的牙釉质也会慢慢生成。如果是更严重的破碎或崩裂,你就需要去看牙医了,牙医也许会给你做个烤瓷牙什么的。如今牙科整形手术的技术巳经非常发达,假牙也能乱真。
但是,谁也不想依赖这种人工“粘”上去的物件,最好的办法就是好好保护牙齿。牙线是一种很好的去除细菌的工具;含氟牙膏能够使牙齿保持干净,并帮助它们矿化。


◆为了感知疼痛,我们在全身皮肤、韧带、腱、骨骼、血管及其他神经中都具备痛觉感受器。甚至在整个体腔和内脏器官中也有一些这样的痛觉接收器(数量当然就少多了)。不同数量、不同位置的接收器产生出的痛觉也是不同的。
对皮肤来说——这是我们密度最大的部位,我们会感到“表层性疼痛”^这是一种剧烈的、即时的且容易定位的疼痛;在血管、韧带及骨骼这样的区域,我们感受到的是“身区体性疼痛”——这是一种持续性的隐痛,没有明确的定位;而内脏器官的疼痛叫做“内脏性疼痛”——极难定位,而且有时会从一个位置迅速跳转到另一位置。
大脑中是没有伤害感受器的,虽然里面布满的神经元。当你感到头疼时,大脑周围的(而不是大脑内的)薄膜和血管中的痛觉感受器被激活。痛觉感受器不存在于大脑中,这一点是有理可据的^痛觉接收器并不是只要“用得少”就能得到休息的,如果受到损害也无法自我修复。而且如果你的头骨受损严重从而影响到大脑,那么你的头疼很可能会更加剧烈。


◆就像你家里的电线一样,“神经线”是由一束“光缆”(轴突)组成的,周围是一个空心轴或外壳,使它们绝錄。在你体内,不同神经的“外壳”质地不同。反应最快的神经之所以灵敏,是因为它们的外壳是髓磷脂,髓磷脂能够加快电脉冲的传导速度。我们体内最快的神经传递信号的速度可达到120米/秒,当你一脚踢到浴缸上,只需要1/100秒的时间,痛觉就会从脚趾传到大脑。但是,也有些神经的反应非常慢,因为它们没有特殊的髓磷脂外壳。这种神经叫做“C神经”(C-fibres),它传导信号的速度仅为50厘米/秒(电荷移动的原因是在于离子而不是电子〉。所以对于这类神经来说,你要在撞到脚的15秒之后才能感到疼痛。
这就是为什么你会感到疼痛延迟的原因。在1/100秒内,你只会感觉到冲撞带来的压力;如果表皮擦破(或者指甲受伤),你还会感到最初剧烈的疼痛。但是,只有在15秒之后血管和骨骼的酸痛才会传送到大脑。所有损伤都是同时发生的,对于不同的神经,它们要花费不同的时间把信号传给大脑。
一旦你了解体内的神经是如何工作的,那么这一切也就都讲得通了。很多快速反应神经都在皮肤上,使得你在受到更严重的损害之前及时做出反应。有些神经甚至把脊柱和某些区域的肌肉直接相连,不必经过大脑。我们的神经系统提供了一种疾速的反应,在你的大脑意识到“火很烫”之前,就巳经使你缩回了手。而反应较慢的、非髓磷脂外壳的神经大部分都会处理那些持续较长的、隐隐作痛的部位。这种损伤不需要快速反应,因为内伤已经形成,且恢复时间会比较长。
这些“慢神经”会建立一种长期的提醒,并帮助你在身体修复过程中放松心态。

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