10個生活中不可或缺的科學突破

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10個生活中不可或缺的科學突破

我們應該感謝上蒼賜予我們充滿智慧的大腦,受益於這個神奇的構造,人類得以不斷的延續發展,綿延至今。

仔細想來,人類真是奇妙,我們不僅與其他種族和平共處了數百萬年,而且自我們進化形成一個種族以來,也有70億年了,事實上幾乎地球的每一個角落都有我們的身影。我們很弱小,可是我們卻成功地在地球上存活下來,成為了主宰。我們不夠強壯,沒有堅硬的外殼或者厚實的皮毛保護,要是沒有充足的水和食物,我們也無法生存,我們甚至很容易生病。

那麼我們為何能在地球上存活至今,不斷地繁衍,最關鍵的是我們根本不需要擔心是否能活過今日。所有的一切或許都歸功於我們高度發達的大腦以及在面對困難挑戰時,大腦所表現出來的無敵的想像力與創造性的解決思維。人類為了生存發明了許許多多的事物,下面這10個發明尤為重要,如果我們沒有這些發明,生活將極為艱難。

10. 輪子

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古埃及戰車上的輪子是輪子最早應用之一

眾所周知,西方有句諺語:「沒有必要再發明一次輪子」(不要重蹈覆轍,做無用功),就是說解決這個問題的方案其實早就有了,不需要再重複做功了。這則諺語表明輪子對於改善人類的生活有著至關重要的作用,無法想像我們的生活沒有了輪子將會怎樣。

考古學家在討論輪子是何時發明時,有資料顯示,最早的輪子應該出現於公元前3500年的美索不達米亞平原,只是這個時候的輪子主要是用於陶器的製作中,並不是作為交通工具在使用。大概在300年之後甚至更晚的時間,美索不達米亞平原的居民們才認識到輪子可以幫助他們運送貨物。

後來輪子被不斷改進,開始的時候是用原木作為滾軸幫忙運輸貨物,後來又變成在滾軸下面放上輪子,以輪軸為中心帶動滾軸旋轉。公元前2000年左右,古埃及出現了帶輪子的戰車,這些戰車的輪子還有剎車,所以更加結實輕便。

在整個機械發明史上,輪子或許是最重要的發明。幾乎所有的現代機械設備裝有輪子才可以運轉,例如小汽車、公交車、自行車、工廠的機器、玩具、手錶、電影膠片等。暫且不說輪子依然用於制陶和運輸,但是古代的人們必須感謝輪子的發明者,是輪子讓他們的工作變得如此方便。

9. 刀片

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早期的刀片可不像上圖的這把刀一樣的珵亮精美

輪子對人類生活意義重大,但是我們不可能用輪子去殺一頭野豬,也別指望把輪子在熊身上滾一滾就能剝其皮。畢竟鱷魚先生說過,「輪子可不是刀。」這就是為什麼人們要發明刀,它具有斧頭,小刀或者其他利器的功能。刀片的發明對於人類來說可謂一次重大突破。事實上,新的研究發現,刀片似的石器不只讓我們吃的更好,穿著得體,或是在「西區故事」裡打上一場漂亮的架。170萬年前,古人造工具時,已經開啟了改進人類手工勞作方式的歷程。

在沒有發明刀片之前,人類會用一些尖銳的石片或者手斧割肉。2012年,在埃塞俄比亞的阿爾法州的挖掘中,人類學家稱,幾乎早在340萬年前人類祖先就開始使用屠宰動物的工具了。

8. 衣服

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一旦人們穿上衣服,他們就可以去更寒冷的地方

提起時尚,讓我們先從第一個突破談起:人類不再有厚厚的毛髮。當然,目前裸露皮膚風行一時,但這在過去並不是一種時尚。如今,有研究者稱,大約在一百萬年前,人類本不會長成羅賓-威廉姆斯(Robin Williams)那樣。他們提出若早期的人類不能通過出汗來降低皮膚的溫度,大腦將有過熱的風險。你不能梳理好糾纏一團濃密厚重的毛髮時, 出汗能夠幫大忙。

然而,一旦我們失去了身上的毛髮,就面臨裸露的風險,所以不得不穿衣服。我們難以精確地判斷人們從何時開始穿衣蔽體;也無法將動物的皮製作成上好的人工成品,因為它們會腐爛。(獸皮可以用來庇護,不過做衣服就不太那麼合適了。)

弗羅裡達大學的研究者做了一些不錯的研究,他們決定觀察衣服上的虱子何時從頭虱中逐漸分離開來。(你知道兩者的區別嗎?)結果證明83000年到17萬年前( 大約在冰河時代)衣服上的虱子就存在了。因此研究者推斷,那時就有了衣服。幾十萬年來,我們確實曾盡情地裸奔過。但是衣服,無論是皮衣還是毛衣,從那時起就無數次拯救了我們的生命。

7. 住所

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古時候,在土耳其的卡帕多西亞地區(Cappadocia region of Turkey)的一些養兔場出現了人造洞穴,如果你現在參觀此地,還能進到洞穴中(或是類似於洞穴的住所)

我們有了輪子、刀具和衣服,不過古人用這些東西做什麼呢?就是整天帶著它們嗎?不,如果這些東西沒能讓我們活得更好,我們就需要有所突破讓生活更便捷。

接下來是住所。我們不認為只有人類能有此獨一無二的突破。相反,我們像大多數動物一樣,從尋找一個好的藏身之處開始。對於我們的祖先來說,他們可能住在樹上的巢穴裡,當然,住在洞穴或是岩石上也是不錯的選擇。

有跡象表明,早在260萬年前,人類就將收集到的食物和工具帶回某個最愛的水坑和睡覺的地方。大約80萬年前,我們開始用火和爐子。但是,最早關於人建造住所的資料是來自有著40萬年歷史的法國阿馬塔(Terra Amata)驛站和其他的考古證據。建造了住處,人們就不易受到環境的侵害,能夠更好地存活下來。

6. 污水處理

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公共衛生設施(包括污水治理)對人類文明及霍亂傳播影響深遠

讓我們快進到更現代化的時代看看下一個重大突破。英國醫學雜誌採訪了一些專家和讀者,在問到過去的150年裡最偉大的科學發展是什麼時,受訪者的答案既不是體外循環心臟手術,也不是智能手機上「查找我的手機」軟件的發明而是公共衛生建設的進步(除去抗生素和麻醉藥的發明以外)。

不久之前我們發現對尿液和糞便妥善處置可以拯救生命。在維多利亞時代的英國,泰晤士河上堆滿了垃圾,街道上污水肆流,曾在那裡做過記者和律師的埃德溫-查德威克覺得哪怕稍微注意一下公共衛生防護,對於斑疹傷寒、霍亂、流感以及其他來自污水中的病菌引發的疾病的治療,都會有所幫助。

查德威克為液壓排水系統和排水泵起草了除污方案(其中一個通路直接通到泰晤士河)。當然,現在全球還沒有較為合理的污水處理方法,由此造成了嚴重的後果:到2015年為止還有10億人(占世界人口的15%)仍然在露天如廁, 24億人用不上改良過的衛生設施。

5. 水的淨化

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淨化水會大大降低全球水源性疾病的患病率,但是前進的道路是曲折的

談到受污染的水,不由想到喝的東西可以導致極為痛苦的胃痛和腹瀉,這一點許多在發展中國家旅遊過的人都可以證明。但是由水引發的疾病不僅僅只是毀了旅行。2005年世界衛生組織稱此類疾病是世界上人口死亡的主要原因,每年會奪走340萬人的生命--超過了戰爭、恐怖主義和大規模殺傷性武器加在一起所帶來的死亡人數。貧困國家的兒童尤其有風險,因為他們的免疫系統由於營養不良和其他壓力而更加脆弱。

過去的情況甚至更加糟糕。幾個世紀以來,即使在發達國家,由水傳播的週期性霍亂會造成數以千萬的人死亡。在1854年霍亂爆發期間,英國科學家約翰·斯諾發現,污水中的微生物污染了水源,引發疾病。在其他前沿公共衛生計劃中,他建議把氯加到水裡殺死微生物降低患病率。此後,我們研發出化學過濾技術使飲用水更加安全。

4. 火

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學會生火和控制火是人類生存繁衍的過程中極為重要的突破之一

我們無法得知大約79萬年前,在非洲阿舍利文化中發現如何生火、控制和使用火的實驗者或者實驗者們的身份,但他們掌握的快速氧化技能是最重要的發現之一,使人類得以生存繁衍,這是以色列考古小組成員尼拉發現的人類能夠隨意使用和控制火的早期證據。

火的發現使得人類擁有了極具威脅性的武器——火把——以保護他們自身和孩子免受動物的侵害。氣溫下降時,火可以溫暖人類,維持體溫。此外,火為人類提供更多的烹飪方法以免營養不良。也許比起其他任何發明,火是使得人類繁衍和在這個星球上廣泛分佈的一項巨大突破。

今天,我們不再只是圍著篝火大口吃肉那麼簡單,學會使用燃料也是我們能繁衍生息的重要原因之一。

3. 農作物

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小麥作物是科技重大突破的產物

如果沒有農場,我們就需要花很多的時間採集野生植物和捕殺動物,採集和狩獵幾千年前就有了,不過也不失為好方法。例如,採集與狩獵的靈活性使人類在棲息地範圍內有效利用資源,現代文明的衍生品會耗盡生態系統中的資源但採集和狩獵不會。但它同樣需要我們不斷的遷移,且把我們限制在較小的團體內。在當代社會——從攤販到工廠到購物中心——我們可以隨心所欲去哪都行。這就是為什麼農業的發展對我們的生存如此重要。

農業不只是一種突破,而是科技的突破,比如存在了千年之久的灌溉技術的不斷發展,輪作和化肥的發明。但是這一切都始於人類學會了如何從野生植物那採集種子、培育、收穫它們。根據現代食品的DNA分析,「原始奠基作物」的發展——小麥、大麥、鷹嘴豆、扁豆、亞麻等——可以追溯到大約9000到10000年的亞洲西南部。

2. 抗生素

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抗生素的使用大大降低了某些疾病的死亡率

在人類歷史上,幾乎每一個生活在地球上的人都面臨著細菌疫病的威脅,它們有時會波及眾多國家。比如腺鼠疫,也就是「黑死病」。14世紀,約有2億人死於它的魔爪。

隨後,在19世紀20年代末,倫敦物理學家亞歷山大·弗萊明博士在嘗試培養一種抗菌藥劑的過程中發現,污染培養皿的黴菌抑制了他所研究的病原體的生長。基於該研究,弗萊明於1929年發表了一篇科學論文,隨後他的一個學生塞西爾·邦尼博士成為第一位試用青黴素的臨床醫師——使用一種源於黴菌的藥物來治癒人類的細菌疾病。

自此,青黴素以及其他抗生素的使用大大降低了某些傳染病的死亡率,比如:梅毒、敗血症,當然還有鼠疫病。然而有趣的是,抗生素並不是萬能的,當使用它來降低一般細菌疾病帶來的死亡率時卻收效甚微。而所列舉的其他突破中,比如說淨水,在對抗細菌的過程中也十份重要。

1. 食物儲存法

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要是做不到用罐頭或其他方式保存食物,人類是沒有那麼多食物養活自己的

你儲藏室裡的豆泥罐可以看作人類文明進程中的一小步,但民防部門建議每一個人都要學會這種儲存食物的方法,這是因為不用冰箱長期貯存食物的能力可以使人們在遭遇自然和人為災害且得不到電力供應和新鮮食物供給時存活下來。

罐藏技術發明於18世紀末,一開始是出於軍事需要。拿破侖的軍隊由於飢餓和壞血病(營養不足)造成的死傷人數甚至超多他們在戰鬥中所造成的傷亡,當時法國政府用12,000法郎懸賞供軍用食品保藏的方法。尼克拉·愛珀特(Nicholas Appert)是一個工作經歷豐富的巴黎人,制過糖,當過廚師還釀過啤酒。

他提出一個方法——將食物裝進瓶子裡用軟木塞密封,然後將瓶子置於沸水中加熱從而排出瓶子裡的空氣。他認為空氣是食物腐壞的根源。(大約半個世紀以後路易斯·巴斯德(Louis Pasteur)就證實了高溫的確可以殺死造成食物腐敗以及致病的微生物。)

法國士兵在被送往海外的航程中隨身帶著愛珀特製成的樣品,裡面裝有雞肉、蔬菜、肉汁以及其他東西,根據他們的匯報,過了四個月,那些食物依然可以食用。1810年,英國發明家皮特·杜蘭德(Peter Durand)為一種改良的食品箱申請了專利,它用鍍錫薄板金屬罐代替了軟木瓶子。兩年之後,兩個杜蘭德的同鄉,布萊恩·多恩金和約翰·霍爾,將罐頭食品投入生產。

翻譯:Candy10 9;小璐子8 7;包蕾5 6;E-只熊4 3;木木2 1

審校/由敬雯 via howstuffworks