讀者回應“自組織量子宇宙”——以及更多...

致編輯的信:關於免耕農業、時空三角形和跳舞的動物

合理的除草劑?
在“免耕:靜悄悄的革命”一文中,David R. Huggins 和 John P. Reganold 認為免耕農業是比耕犁農業更可持續的替代方案,並描述了除草劑的使用如何使種植者能夠在商業規模上有效地實踐免耕。 我簡直不敢相信,除了除草劑生產商之外,還有人會認真地提出,用致命的化學物質淹沒地球是對農業問題的任何解決方案。 它們對人類和其他動物的影響是已知的,它們對土壤和地下水的影響可能是災難性的(即使環境保護署對此給予保證)。 在不損害地球的情況下生產足夠的食物來養活世界人口是一個難題; 這肯定不是答案。

Louise Tremblay Cole
加利福尼亞州,加爾特

作者回復:正如我們所說,依賴除草劑是目前實踐中免耕的一個弱點。 然而,我們認為,免耕是向更可持續農業演進的積極一步。 此外,我們支援並積極參與將免耕納入限制甚至消除合成農藥使用的策略的研究工作,例如有機生產。


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耕作使肥沃的表土暴露在水和風的破壞下,導致土壤侵蝕率高於世界許多地方的土壤更新率。 可悲的是,這種做法危及全球糧食安全和環境質量。 過去文明的衰落“寫在土地上”,因為土壤侵蝕奪走了它們生產食物的能力。 免耕農業保護了寶貴的表土,使侵蝕率與土壤形成率保持一致。 但免耕目前以使用除草劑為代價。

我們和 Cole 一樣對除草劑持懷疑態度——並非所有關於它們的影響都是已知的——並支援以科學為基礎的努力,以評估此類化學品以及其他農業工具和實踐在可持續農業指導原則下的短期和長期影響。 我們也和 Cole 一樣關心在保護環境的同時養活世界人口。 我們相信,我們不僅需要適當的新興技術和傳統的保護性耕作實踐,還需要良好的政府政策、明智的商業模式和社會智慧來實現這一目標。

通用單位?
在“自組織量子宇宙”一文中,Jan Ambjørn、Jerzy Jurkiewicz 和 Renate Loll 描述了他們在尋求調和量子理論與愛因斯坦的廣義相對論時,如何開發了一種新的量子引力方法,稱為因果動力學三角剖分。 在這種方法中,在最小的尺度上,時空只有兩個維度(近似為一系列三角形),但在較大的尺度上,它平滑地轉變為三個維度,然後是四個維度(近似為構建彎曲形狀的三角形)。

這個事實是否意味著量子力學只適用於經歷小於四個維度的粒子,而相對論只適用於四維宇宙?
如果是這樣,那麼似乎就沒有必要尋找一個可以將物理學的這兩個支柱結合起來的數學框架。

Howard Wolowitz
透過電子郵件

Ambjørn、Jurkiewicz 和 Loll 指出,“空間隨著時間的推移保持其整體形式; 它不會分裂成不連續的部分。” 那麼,宇宙的膨脹是如何用他們描述的幾何時空結構來解釋的呢? 也許新的碎片不斷在兩者之間產生並推開其他的?

Fuat Bahadir
內布拉斯加州,奧馬哈

作者回復:關於第一個問題,所有已知的基本粒子——那些能量範圍允許我們在粒子加速器中直接觀察到的粒子——都按照量子力學和四維空間的規則執行,因此這裡沒有矛盾。 在因果動力學三角剖分理論中觀察到的光譜維度的變化現象發生在更短的尺度上,並且至關重要的是需要廣義相對論和量子理論以統一的方式輸入。 這種不尋常的行為將影響粒子(物質)以及這些尺度上時空本身的動力學行為。

關於第二個問題,當我們談到空間的“整體形式”時,我們指的是它作為一個整體“連線在一起”的方式(數學家稱之為拓撲)。 這種方法仍然留有空間增長或收縮、彎曲、變形或在某些地方產生凸起的自由,這實際上將取決於微觀碎片如何組合在一起、出現和消失。 重要的是,三維空間不能分裂成幾塊或發展出額外的把手來改變其整體連通性。

節拍與野獸
我不同意 Steven Brown 和 Lawrence M. Parsons 在“舞蹈的神經科學”中的斷言,即人類是唯一可以跳舞或展示節奏的物種。 其他物種也完全有能力展示節奏。 例如,表演盛裝舞步的馬匹會伴隨著音樂。 鸚鵡和其他鳥類也會隨著音樂移動。 (在 Google 上簡單搜尋“動物跳舞”也會返回許多動物展示有節奏運動的影片。) 儘管可以爭辯說這些動物展示的是學習行為,但它們必須具有有節奏運動的傾向。

Dennis Carrasquillo
透過電子郵件

作者回復:我們關於人類獨特節奏能力的觀點不是關於同步本身,而是關於與等時(穩定)節拍同步的能力,這在群體舞蹈和音樂中很典型。 我們不知道有任何證據表明非人類動物自然地展示與等時節拍協調的群體運動。 然而,自從我們完成文章以來,兩組同事(由聖地亞哥神經科學研究所的 Aniruddh D. Patel 和哈佛大學的 Marc D. Hauser 領導)報告了研究,表明鸚鵡、鳳頭鸚鵡和金剛鸚鵡可以與有限範圍的音樂節拍同步移動。

因此,個體與等時節拍同步的能力可能不限於人類。 然而,鳥類中的這種能力是潛在的,因為在野外它們不會產生等時聲音,因此沒有機會與節拍同步。 該領域的研究正在迅速發展,因此我們都需要繼續關注。

注意:本文最初以“信件”為標題印刷。

大眾科學 雜誌 第299卷 第5期本文最初以“免耕農業 時空三角形 跳舞的動物”為標題發表於大眾科學 雜誌 第299卷 第5期 (), 第 12 頁
doi:10.1038/scientificamerican112008-1iKgu2fDcVDxQuZOtvHxZz
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