这些有趣的研究获2021年菠萝科学奖

2022-03-19升龙

奥秘 2022年2期

升龙

获奖者：日本东京灵长类研究所、中国南京红山动物园和黑猩猩

2021年的菠萝科学奖数学奖升级为数学艺术奖，获奖者出人意料，是在数学和艺术方面均有不凡造诣的灵长类近亲。在瞬时记数方面，人类居然比不过黑猩猩？

日本京都大学灵长类研究所的研究人员通过一系列实验证明，他们养的黑猩猩阿步能够又快又准地记住无规律的一串数字，表现远超作为对照的大学生。这成就可不容小觑，要完成这样的任务，阿步不但要有出色的工作记忆能力，还要理解抽象的数字符号，知道它们代表不同的数量概念。在掩蔽实验中成功做对这项任务的概率低至1/362880。9个阿拉伯数字在电脑屏幕上出现一会儿，然后出现数字的地方变成白色方块，受试者必须依照原来的数字升序去从小到大依次触摸方块，只要按错一个数字就结束了。

除了数学能力，圈养的黑猩猩和红毛猩猩等经常展现出高超的绘画天赋，用笔蘸着颜料在纸上涂鸦，这看起来很简单，其实是把现实的三维世界与纸上的二维世界联系起来，体现出大脑产生了巨大飞跃。江苏南京红山森林动物园的明星动物乐申，是全中国唯一会画画的红毛猩猩。不幸的是，2019年6月，乐申因麻醉并发症而意外离世，它生前留下了50多幅画作，引来了很多媒体进行报道。南京红山森林动物园的星星饲养员窦海静代表灵长类近亲界领奖并发表了获奖感言。

获奖者：普度大学机械工程学院教授阮修林等

本届菠萝科学奖的化学奖授予了普度大学西拉斐特分校机械工程学院和伯克纳米技术中心的阮修林教授团队，他们用硫酸钡纳米颗粒和丙烯酸乳胶进行合適的配比，研制出了一种目前全世界表现最佳的白色涂料，能够反射掉高达98.1%的太阳光，比原先大家熟悉的钛白粉（也就是二氧化钛）还要白得更夸张。据阮教授介绍，他们做这种涂料的初衷是开发一种辐射制冷材料，辐射制冷的意思是通过红外辐射散发的能量高于从阳光中吸收的能量。所以拿这种涂料刷房子的话，不是为了好看，而是为了降温，说不定以后能让我们把买空调的费用省下来。阮修林团队的成果一出来，就拿到了吉尼斯世界纪录，引起了很多媒体的关注。

获奖者：中国地质大学（武汉）环境学院副教授杨晓菁等

人类语言中有明显的地域变异现象，也就是十里不同音的“方言”。在鸟类里，科学家们也发现了类似的情况。中国地质大学（武汉）环境学院副教授杨晓菁一直从事鸟鸣的相关研究。她在一种叫白头鹎的鸟中识别出类似人类方言的“鸣唱地理变异”的现象。

白头鹎是一种广泛分布于我国的小型鸣禽，从中国的东北地区南部一直到华南都能见到。白头鹎唱出来的声音分成三种：鸣唱，歌声十分婉转悦耳；叫声，相对鸣唱，叫声短粗、单调；警戒叫声，白头鹎的警戒叫声是噪杂、沙哑、快速弹动的“da·da·da”声。这几种声音，构成了白头鹎的“语言”。经过对不同地区白头鹎鸣叫录音的分析，杨晓菁发现白头鹎各个群体之间独自发展出了不一样的唱法。

获奖者：波恩大学阿格兰德天文研究所博士生约翰·奥斯特迈耶以及克里斯托夫·舒尔曼和卡斯滕·乌尔巴赫两位教授

某日，这几位年轻的物理学家在一家慕尼黑的酒吧玩耍，他们玩起了“扔啤酒杯垫”的游戏，很快发现，无论多么努力，都无法让那些直径10厘米的啤酒杯垫像飞盘一样平稳地飞出一段距离，而是会很快翻转将近90度，然后一头栽下来。回到研究所，他们发扬了追根究底的精神，潜心设计了一台投掷机，买了各种杯垫进行实验，并用高速摄像机记录下整个过程。最后，三人把啤酒杯垫的飞行抽象成了物理公式，此番研究成果被写成了一篇论文，并附上声明，这项研究“毫无用武之地”。

研究者们根据公式预测，啤酒垫最多能保持0.45秒的稳定飞行，然后就会翻转。而一张扑克牌只能达到一半的时间，约0.24秒。一张CD的稳定飞行时间比较长，能达到0.8秒，甚至比不考虑空气动力学加成的飞盘（0.7秒）还要长。很多人万万没想到的是，能稳定飞行很长时间的居然是铁饼，能够达到16秒左右。

总而言之，在经过建模分析、模拟实验、高速摄像机记录、数据分析后，三位物理学家得出一个和日常观察一样的结论：啤酒杯垫在被抛出去后，并不能像飞盘一样飞得很远。

获奖者：代表了中国游戏开发顶级水平的国产游戏《戴森球计划》

“戴森球”的概念起源，指的是技术文明使用技术手段建造一个巨型的人工结构，将整个恒星包裹起来。1959年，美国物理学家弗里曼·戴森在《科学》杂志上发表了一篇论文，名为《人工恒星红外辐射源的搜寻》，其中提出了这样一个假设：人类目前所使用的一切能量，本质上都是太阳辐射出来的能量。戴森认为，戴森球必然会成为能量需求增长的解决方案；如果人类文明能够持续延续下去，迟早有一天能量需求就会膨胀到需要利用恒星的大部分甚至全部能量输出。

重庆柚子猫工作室所开发的《戴森球计划》，就是这样一款建设游戏：玩家扮演一个探索宇宙的智能机械，目标就是从零开始，建造出你自己的戴森球。游戏一开始，会生成一个拥有一颗恒星和多个行星的恒星系，设定上玩家就作为一台智能机械，派往这个恒星系建造戴森球。玩家扮演的是一个探测机械：在到达恒星系的某一个行星之后，玩家需要从砍树开始，从无到有建造起一整套工业体系。从树木到煤炭和钢铁，到氢能，到聚变反应堆，到行星际传输系统，直至最终的戴森球，玩家能够体会到这一整套系统的庞大复杂，从而对能源、对工业、对星际开发有一个切身的认知，这无疑是“寓教于乐”的最好体现。

获奖者：马来西亚砂拉越大学多样性和环境保护研究所、马来西亚开曼群岛大开曼岛蚊子研究与控制部门哈马迪·丁博士

本次菠萝科学奖生物学奖获奖研究的第一作者哈马迪·丁博士就是开曼群岛蚊子研究与防控组织的工作人员，他与来自马来西亚、印度尼西亚、泰国和日本的蚊子研究专家一起，进行了一种新的蚊子防治手段的探索——让蚊子失去食欲的格莱美音乐。

科学家们把一只仓鼠、一只不吸血的雄蚊子和一只饥饿的母蚊子关在一起，然后播放音乐。经过一系列实验，研究者们发现，电子舞曲能让蚊子失去活力。效果尤其明显的是2014年格莱美最佳电子舞曲，来自美国音乐人Skrillex的白金单曲《恐怖怪物和美丽精灵》。对照组的母蚊子只要30秒就能叮到仓鼠，而听完了这首曲子的母蚊子显然有点晕头转向，平均要花3分钟才能叮咬成功。不仅如此，它吸血的次数和交配的频率都大大下降。科学家的解释是，蚊子需要依靠听觉交流，尤其是依靠低频的嗡嗡声来寻找配偶。有些电子音乐混合了很强的高频声音和低频声音，有效扰乱了蚊子的听觉机制。声音驱蚊法有希望成为一种实用的防蚊手段，从而减少化学农药的使用量。

获奖者：比萨大学生物学希伦理学组博士生维罗妮卡·马格列里，以及她的指导老师、助理教授伊丽莎白·帕拉吉等

一些学者认为对手机上瘾的人类正被剥夺宝贵的注意力。意大利比萨大学教授伊丽莎白·帕拉吉的团队为此正儿八经地研究起手机上瘾背后的科学。

维罗妮卡在日常生活中发现，当身边的人开始操弄手机时，自己也会莫名其妙地跟着看手机，即使并没有使用手机的需求。这到底是为什么？她想通过实验来搞清楚，于是她和小伙伴们去了公园、餐馆、地铁和宴会等一些社交场合，假装若无其事地掏出手机，然后偷偷观察身边的人。研究人员们在2020年的5月到9月间做了一系列暗中观察，总共挑選了184名观察对象（88位女性，96位男性）。结果发现，在周围有人刷手机时，就像是中邪一般，有约50%的人在短短30秒内也拿起了自己的手机开刷，而只是拿出了手机并不去看的话，大多数人不会受到传染。