讀者回應“物理學界的壞孩子”及其他文章

《大眾科學》2011年7月刊的讀者來信

治療方案的分診
莎倫·貝格利在“最佳藥物”一文中描述的美國醫療保健系統的問題是準確的。令人欣慰的是,美國國立衛生研究院終於願意資助真正的比較效果研究。但是,在美國國會的壓力下,美國國立衛生研究院一直不願資助直接比較競爭性治療方案成本的研究。我從醫學研究領域退休的部分原因是拒絕尋找最有效和成本最低的答案,以及不支援關於如何減少不必要護理的研究。

為什麼嚴肅的成本控制不是任何政黨的醫療保健“改革”計劃的一部分?為了當選,人們必須接受來自需要改革和監管的團體的資金。因此,我們得到的只是表面文章式的改革,而從未解決使醫療保健成本翻倍的真正問題。相反,減少對老年人和窮人的護理是首選的成本控制機制。除非選民擺脫特殊利益集團的選舉宣傳,否則美國將繼續擁有世界上成本最高、效率最低的醫療保健系統,以及任何發達國家中最差的醫療保健結果。
托馬斯·M·沃格特猶他州, bountiful

瑕疵還是恩惠?
在“眼睛的進化”一文中,特雷弗·蘭姆彙集了多條證據線索,為脊椎動物眼睛的早期進化創造了一個令人信服的敘述。但是,在描述脊椎動物感光器位於“內向外”視網膜的背面,被血管和上覆細胞遮蔽時,將歷史限制等同於缺陷是否公平?是否已經排除了這種安排的可能優勢?
唐納德·羅賓遜不列顛哥倫比亞省,溫哥華


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蘭姆回覆:確實存在明顯的優勢,據推測,這些優勢導致眼泡在進化過程中向內摺疊。這種內折使感光器靠近視網膜色素上皮,從而能夠進行視黃醛在光吸收後的生化迴圈、衰減穿過未吸收的感光器的光,以及從上覆脈絡膜組織輸送氧氣和營養物質。然而,這種內折的其他副產品仍然是進化的“傷疤”。

黑洞再探
在彼得·伯恩對倫納德·薩斯坎德的採訪“物理學界的壞孩子”中,薩斯坎德堅持認為,現實可能永遠超出我們理解的範圍,部分原因是他的黑洞互補原理,該原理認為,落入黑洞的物體的命運存在固有的歧義。從物體的角度來看,它穿過黑洞的邊界,並在其中心的奇點處被摧毀。對於外部觀察者來說,它在事件視界處被焚化。似乎很明顯,這種明顯的歧義源於這樣一個事實,即——根據廣義相對論——時間和流逝對於物體和觀察者來說是不同的。

實際發生的情況是,從觀察者的角度來看,當物體到達事件視界時,它似乎“凍結在時間中”(並在視界擴張時永久消失在視野中)。人們不應得出結論,認為物體的命運是模稜兩可的。事件僅僅是根據觀察者的參考系以不同的方式觀察到的。
安東尼·塔拉洛荷蘭,海牙

薩斯坎德回覆:塔拉洛簡潔地描述了經典相對論學家在 20 世紀 70 年代早期之前如何描述物質落入黑洞。這種觀點的題源於斯蒂芬·霍金的發現,即量子力學和廣義相對論的結合意味著黑洞會蒸發。正如霍金強調的那樣,如果物質碎片“永久消失在視野中”,那麼這種蒸發會導致與這些規則的矛盾。他的解決方案是放棄量子力學的標準規則,但在經歷了二十年的困惑之後,人們逐漸達成共識,認為霍金是錯誤的。今天,高度違反直覺的黑洞互補性和全息原理是量子引力理論的中心支柱。

事件確實是根據觀察者的參考系以不同的方式觀察到的。這就是兩個看似矛盾的事情可以同時發生的方式。

我想澄清一下,“現實可能永遠超出我們理解的範圍”的說法比我想要表達的更強烈。我想表達的是,進化賦予我們的硬編碼概念不適合視覺化量子世界的奇異和違反直覺的行為,更不用說量子引力世界了。儘管如此,物理學家一直非常擅長透過抽象數學來重塑他們的電路,每次我們遇到完全新事物時,抽象數學都必須取代舊的視覺化世界的方式。

使用你的大腦
在“智力的極限”一文中,道格拉斯·福克斯指出,人類智力受到大腦神經元之間通訊的限制,而神經元之間的通訊又受到我們神經元大小的限制。“然而,”福克斯寫道,“人類思維可能有更好的擴充套件方式,而無需進一步的生物進化。”他接著建議將社會互動作為與他人共享我們智慧的一種手段。然而,福克斯忘記指出的是,作為一個物種,我們尚未學會充分利用我們個人的大腦。事實上,一個典型的人只使用了他或她大腦的約 10%。與其糾纏於自然強加於人類思維的限制,難道找出增強和加強我們大腦中現有神經元連線的方法,從而充分利用我們已經擁有的東西,不是更有用——也更明智嗎?
安德烈·羅斯曼紐約州,大頸

福克斯回覆:據估計,在任何給定的瞬間,人類大腦中只有 1% 到 15% 的神經元在放電。但這並不一定意味著我們可以使用我們大腦中其他 90% 左右的神經元,並突然變得更聰明。讓我們的神經元大部分時間處於閒置狀態是一種已經進化到我們大腦中的設計原則。讓神經元處於閒置狀態比讓它們放電消耗的能量要少得多——因此擁有大量你並不經常使用的神經元實際上最大化了處理的資訊與消耗的能量的比率。

例如,你擁有的神經元越多,任何特定的神經脈衝可以傳播的路徑就越多。因此,每個神經脈衝本身都包含更多資訊——你的大腦可以減少能量消耗大的脈衝。即使你忽略了以上所有內容,並且頑固地開始每秒發射大腦中的每個神經元,你仍然必須為所有這些額外的耗能脈衝付出代價,並且它很容易使你的大腦消耗的卡路里增加一倍或四倍。換句話說,沒有什麼是不需要付出代價的。我們擁有的大腦幾乎可以肯定是為了最大化每單位能量花費的資訊量而進化而來的。

大眾科學 Magazine Vol 305 Issue 5本文最初以“讀者來信”為標題發表在大眾科學雜誌第 305 卷第 5 期(),第 8 頁
doi:10.1038/scientificamerican1111-8
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