讀者回應 2019 年 2 月刊

《大眾科學》2019 年 2 月刊的編輯來信

大眾科學 2019 年 2 月刊

虛擬治療

感謝您撰寫了關於虛擬現實前景的文章《虛擬現實的承諾》[健康科學],克勞迪婭·沃利斯出色地介紹了這項技術在醫學領域的應用。我想將“醫學教育”作為虛擬現實的另一個潛在工具加入其中。我和我的同事在《臨床解剖學》三月刊上發表了一些關於使用沉浸式虛擬現實向醫學生教授心臟解剖學的研究。我們發現,與非虛擬現實學生相比,他們的測驗成績不僅高出 24%,而且還表示他們“玩得很開心”!“有趣”不應成為醫學教育中的一個貶義詞。

希勒爾·S·馬雷斯基 多倫多大學


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沃利斯對一項關於使用虛擬現實治療創傷後應激障礙的隨機對照試驗的完成感到興奮。問題在於,您無法真正進行虛擬現實單盲試驗,並讓試驗物件不知道他們接受的是治療還是安慰劑,因此無法過濾掉已知情況的偏差。聲稱虛擬現實“將有助於使精神保健更便宜、更容易獲得”有可能過分誇大了一種無法得到可靠驗證的干預措施的效用。

道格拉斯·伯傑 東京

地球科學幾何學

理查德·B·艾利的文章《南極洲正在崩潰嗎?》聲稱,南極洲西部思韋茨冰川的完全崩塌可能導致海平面上升 11 英尺。我很困惑,因為我無法算出這個算術。

讓我們把艾利的圖 3.5 米稱為 H。為了簡單起見,我們也假設一公里是地球從極點到赤道距離的 1/10,000,就像最初定義的那樣。因此,地球的周長為 40,000 公里,半徑約為 6,400 公里,表面積約為 5.1 億平方公里。但海洋僅佔地球表面的約 70%,約為 3.6 億平方公里。(當我有機會時,我在谷歌上搜索了一下,確認了我的數字。)

從地圖上看,冰川似乎近似於一個直角三角形,每條邊長約 600 公里。因此,其面積約為 18 萬平方公里。我認為只有海平面以上的部分才重要。文章說冰川最高可達海平面以上一英里(1.6 公里),但顯然並非處處都那麼高,例如海岸線,因此我們猜測平均高度為 1.5 公里。因此,我對海平面以上冰川體積的粗略估計為 27 萬立方公里。忽略海平面上升導致海岸線縮減所需的額外水量,這最多隻夠使海平面上升約 0.7 米。

我並不期望我的計算結果完全準確,但結果似乎相差五倍。我做錯了什麼嗎?

丹·格雷弗 透過電子郵件

艾利回覆:格雷弗的數學運算相當出色。但南極洲西部現在的冰是由其他方向流入羅斯冰架和菲爾希納-隆內冰架以及思韋茨冰川的冰川排水的,所謂的大陸分水嶺沿著南極冰蓋的最高部分分隔了不同的排水系統。如果思韋茨冰川消融到分水嶺並停在那裡,它將留下高達一英里的懸崖,這將是不穩定的。我們的物理理解和模型都表明,南極洲西部任何主要排水系統的冰川消融都會利用現在流向其他排水系統的冰,導致所有這些排水系統的海洋盆地冰川消融。通常認為總共會使全球海平面上升 3.3 米,即 11 英尺,且不確定性不大

行星均等

M·達比·戴爾、蘇珊娜·E·斯雷卡爾和斯蒂芬·R·凱恩的文章《近鄰系外行星》指出,金星沒有磁場,但卻擁有密度和深度都極大的大氣層。另一方面,火星幾乎沒有大氣層。我對後者稀薄大氣層最熟悉的解釋是,由於火星失去了強大的磁場,來自太陽的太陽風剝奪了它先前厚得多的的大氣層。

我認為金星離太陽更近,應該經歷更大的太陽風效應。這兩顆行星是在同一時間形成的,因此大氣層差異似乎有悖常理。我遺漏了什麼?

克里斯·斯科爾菲爾德 透過電子郵件

作者回復:回答這個問題的關鍵是金星在當前時期幾乎沒有磁場。我們絕不能陷入認為這種情況在過去四十億年中一直持續存在的陷阱。假設金星的成分和核心大小與地球相似,那麼金星磁場隨時間變化的模型表明,直到大約十億年前,金星很可能擁有與地球相當的磁場。至關重要的是,當太陽更年輕、更活躍時,這將保護金星大氣層。此外,金星的大氣層比地球的大氣層厚得多,平均分子量也更高,這使其通常更不容易發生大氣逃逸

但磁場究竟如何遮蔽大氣層顯然比以前認為的更復雜。例如,最近的測量表明,地球、火星和金星目前正在以相似的速度失去氧氣!考慮到質量、磁場和與太陽的距離是大氣損失的主要因素這一觀點,正如斯科爾菲爾德指出的那樣,這是一個非常令人費解的結果.

面部識別能力

在《面部價值》一文中,多麗絲·Y·曹描述了一種技術,她和她的同事能夠透過使用 50 個座標或維度來描述形狀和外觀,從而預測大腦皮層中某些專門用於面部識別的區域的神經元將如何對給定的面孔做出反應。

文章中缺少的一個有趣的細節是,從最小神經元細胞反應到最大神經元細胞反應的斜坡上,有多少個可辨別的步階。舉例說明:如果對於每個座標只能區分零值和最大值,那麼對於一個 50 維空間,將存在大約 1015 種不同的面部狀態。這似乎可能超過了一個人可以識別的個體數量,並引發了一個問題,即為什麼視覺感官的進化會產生這種看似過度的能力。

特里·戈德曼 洛斯阿拉莫斯國家實驗室

曹回覆:將面部神經元的噪聲特徵與面部辨別行為聯絡起來是一個有趣的想法。我不確定神經元可區分的狀態數量與我們感知它們的能力之間存在差異:正如整形外科行業的存在所表明的那樣,我們可以區分面部結構中非常細微的差異

大腦進化出基於這些形狀和外觀軸來表示面孔的原因是一個深刻且尚未解決的問題。一種觀點是,大腦的根本任務是構建一個有效率的世界模型——而不是完成諸如區分你認識的人的面孔等臨時目標——而提取形狀和外觀引數是在面部建模領域實現這一目標的最佳方式。我們確實知道的是,透過 50 個數字描述形狀和外觀,我們可以重新建立一張面孔.

勘誤

理查德·B·艾利的《南極洲正在崩潰嗎?》一文應提及美國國家科學基金會與英國自然環境研究委員會,而非英國南極調查局,共同發起了一項研究思韋茨冰川的工作。

大眾科學雜誌 第 320 卷 第 6 期這篇文章最初以“讀者來信”為標題發表於 大眾科學雜誌 第 320 卷 第 6 期 (),第 6 頁
doi:10.1038/scientificamerican0619-6
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