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由于晚禁区过于接近惯常的就寝时间，即使是没有睡眠障碍的人，也会发现自己有时难以入睡。如果你上床的时间比平时稍早1～2个小时的话，也许是因为第二天需要早起赶飞机，那么你会发现入睡极其困难。原因不只是你对即将到来的旅行感到兴奋，也是因为你试图在昼夜节律周期中最糟的时段入睡。这也可以解释为什么周日晚上容易失眠。周末的晚睡晚起会无意中让你的昼夜节律起搏器和晚禁区转移到更晚的时间，从而侵扰到你正常的就寝时间。
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许多人都在忍受着其他形式的与24小时一天的周期错乱的同步，或完全缺乏同步。倒班工人尤其会对各种混合信息感到迷惑。在夜晚工作时，他们的昼夜节律起搏器会告诉他们白天要睡觉，但是阳光和交通噪声（还有他们的孩子）则会干扰他们的睡眠。事实上，倒班工作是所有工业化社会都要面对的主要问题，而且这个问题只会变得更糟。经济推动着我们的社会向24小时连续工作转变，工厂、商业以及金融市场都按照这个时钟运行。大约有1/4的美国劳动人口已经生活在了这种不自然的时间表中。虽然它产生的经济利益十分显著，但对社会和工人自身的成本而言却是难以量化的，其中包括扰乱家庭和社会生活，引发肠胃疾病、睡眠障碍，以及在僵尸区工作发生失误所造成的损失，有时还会带来灾难性的后果。
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有史以来最糟糕的时间表之一就是美国海军在核潜艇上使用的时间表。水手们每工作6小时后休息12小时。换句话讲，他们生活在18小时一天的周期中。由于起搏器不可能牵连到如此短的周期中，水手们便永久生活在了非同步状态中。海军方面的理由是，8小时的轮班时间太长，水手们无法时刻保持警惕，而且潜艇中的空间只能容纳3人轮班，因此18小时（3×6）的时间表就诞生了。我们并不知晓18小时轮班制所带来的医疗后果，但它导致的一些迹象是，美国潜艇船员有着超高的离职率（每次航程大约从33%～50%不等），只有少数会继续参与两次以上为期90天的任务。与此同时，海军军官通常生活在24小时的时间表中，他在潜艇上值班的时间要长很多，却往往可以服役数年。
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到目前为止，让我们的身体保持同步的最重要的线索是阳光。它对起搏器的影响在昼夜节律周期中的不同时刻是不同的，高明的进化设计确保了生物钟始终在按照正确的方向运行。具体来讲，早晨的阳光会加快生物钟（仿佛是在告诉身体，今天你错过了日出，所以明天我会再早些唤醒你），中午的阳光对生物钟没有影响，而晚上的阳光会减慢生物钟。
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每天，生物钟都需要做一些纠正，因为人类昼夜节律起搏器倾向于运行得稍慢些，其自然周期略长于24小时。科学家仍在努力研究阳光究竟是如何影响起搏器的，但概括地讲，我们认为是由于阳光照射到眼睛上，视网膜的感光细胞中发生了化学变化，然后发送电信号，沿神经通路传递到下丘脑的视交叉上核，即起搏器的位置。令人惊讶的是，我们仍然不了解感光细胞。它们不是我们形成视觉的视杆细胞和视锥细胞，正如有遗传疾病的失明老鼠，被破坏了视杆细胞和视锥细胞后仍然可以牵连到亮暗周期中。
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进一步证明光同步效应的证据可以从一个事实中得到：80%的盲人患有慢性睡眠障碍。因为他们每天无法足够多地重置时钟，因此也就无法按照外界的恰当时刻睡觉或保持清醒。他们的困扰是周期性的；每个月有2～3周，他们与外界的步调不一致，白天充斥着无法控制的睡眠，夜晚则被支离破碎的睡眠困扰。但渐渐地，他们的生物钟会慢慢转移，使他们的生活节律重新与外界保持一致。他们在接下来的1～2周中都会感觉不错，直到下一波浪潮来袭。
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但是，有20%的盲人能够做到与亮暗周期同步。一种可能的解释是，虽然他们的视杆细胞和视锥细胞受到了破坏，但视网膜的昼夜节律感光细胞是完好的。这使得阳光可以通过照射他们的眼睛，然后沿着神经通路将信号传送到起搏器，帮助他们的生物钟复位。
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换句话讲，虽然他们没有视觉，但仍然可以用一种不可见的、有昼夜节律的感官来感受光线。这个令人惊讶的想法的证据来自最近科学家们对褪黑激素的研究，褪黑激素是由松果体(8)产生的一种脑激素。在正常人体内，褪黑激素的分泌会每天周期性地起伏，在夜晚睡觉的时候达到峰值。这种昼夜节律是由主时钟驱动的，就像体温、警觉性以及许多其他生理功能一样。从这个意义上讲，褪黑激素为起搏器提供了另一个代理。
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此外，褪黑激素的分泌也是一种对光线的响应——当强光射入眼睛时，分泌水平骤然跌落。（这里的“强光”是指白天正常的日光强度，比普通的室内照明灯亮得多，但并没什么特别。）1995年，切斯勒和他的同事测试了全盲受试者的褪黑激素抑制反应。他们采用的方法是，当他们的血液中的褪黑激素水平高的时候，使他们暴露在强光下。正如人们预料的那样，大多数受试者没有表现出任何抑制：光线并未影响到他们的生物钟。但是对于那些可以与24小时周期同步的盲人而言，强光使得他们体内褪黑激素的分泌停止了，就像健康者的反应一样。这个实验暗示我们，从眼睛到大脑有两条通路：一条是有意识的视觉，另一条是昼夜节律牵连。这一假设与对哺乳动物的大脑解剖分析结果是一致的；连通起搏器的神经专线与大脑的视觉通路是分开的。
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正如盲人告诉了我们昼夜节律感光细胞的本质，一类受到另一种综合征影响的人群则告诉了我们关于生物钟的内部工作机制。1999年，科学家通过研究一种罕见的疾病，发现了首个与人类昼夜节律相关的基因，该疾病叫作“家族性睡眠状态综合征”。受到这种病症影响的家庭成员的典型特征是早起，晚上7：30就寝，转天凌晨4：30一起醒来。实验室研究表明，这些人的生物钟跑得很快，周期比常人要短1小时，这暗示着其生物钟功能出现了基因突变。犹他大学的路易斯·普塔塞克（Louis J. Ptacek）带领的研究小组追踪到了一个单独的hPer2基因的突变，其蛋白质产物被认为在分子反馈回路中起着重要的作用，是它在单细胞中生产了昼夜节律振子。
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但其他一些患有这种综合征的家庭并未出现该基因的突变，这意味着可能还存在其他的一些突变基因。一旦有足够多有效的突变体，我们就可以期待科学家在解析人类昼夜节律的分子和遗传基础方面取得更大的进展。这必然会为我们带来关于时差反应、倒班工作，以及与日常同步紊乱相关的睡眠和精神疾病的更有效的治疗方法。
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同步：秩序如何从混沌中涌现 04 苍茫的宇宙：同步无处不在
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自从亚历山大大帝的抄书吏安德罗斯提尼（Androsthenes）首次记载了生物节律以来，同步科学已经走过了漫长的历程。大约在公元前4世纪，亚历山大率军出征印度期间，安德罗斯提尼发现罗望子树的叶子总是白天打开，晚上闭合。又过了2 000年，人类才偶然发现了一种更怪诞的同步现象，一种出现在无生命物体之间的同步。
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科学史上一些关键的发现都是机缘巧合。众所周知，亚历山大·弗莱明（Alexander Fleming）发现青霉素是因为空气中的霉菌污染了他的实验材料，杀死了他正在研究的细菌。再如，贝尔实验室的阿尔诺·彭齐亚斯（Arno Penzias）和罗伯特·威尔逊（Robert Wilson）努力地清除着巨大天线上的鸽子粪，以排除那些他们认为来自太空各个方向恼人的背景噪声，直到他们意识到自己所听到的是宇宙诞生的声音——140亿年前宇宙大爆炸的回声。
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尽管我们都了解机缘巧合的作用，但并不十分赞许它，因为机缘巧合似乎跟幸运没什么不同。在我的字典中，机缘巧合并不只是一种幸运收获意外发现的明显倾向。意外发现总是出现在具有特定思维模式的人当中，在探索时，这些人的注意力高度集中，思维敏捷，他们只是碰巧发现了别的东西。
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对无生命世界的同步的发现也是如此。1665年2月，荷兰物理学家克里斯蒂安·惠更斯已经一连数日把自己关在卧室中，他在写给朋友罗伯特·莫里（Robert Moray）爵士的一封信中详细描绘了一种“轻微的不适”，这种“不适”使他痛苦不已。他已经欠莫里三封回信了，现在他正在记述自己在卧室期间观察到的一个奇怪现象，这是一个“会给你惊喜的奇妙现象”。
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在房间里陪伴惠更斯的是两座摆钟，这是有史以来最精准的两台计时工具。惠更斯在10年前发明了摆钟，现在，有了它的帮助，他希望解决那个时代最伟大的技术难题：在海上确定经度。正如戴瓦·索贝尔（Dava Sobel）在她的畅销书《经度》中的记载，经度问题的解决方案在探险时代极为重要，因为有越来越多的船只横渡大洋与其他国家贸易、作战或征服新领土。在实际航海生活中，测量经纬度的方式不同。纬度是测量船与赤道之间的角距离，通过测量白昼长度或太阳在地平线上的高度就可以很容易地得到结果，而经度是指船在地球东方或西方的角位置，东西方是人为定义的，在环境中没有固定的参照物。水手们无法凭借星星、太阳或其他线索来确定经度，即使在最一流的航海图和罗盘的帮助下也束手无策。由于无法确定船在海上的方位，即使是最优秀的船长也会迷失方向，导致船只偏离航线数百公里或在礁石海岸搁浅，而熟悉的航线又容易遭到海盗的袭击。葡萄牙、英国、西班牙和荷兰政府都开出了巨额悬赏以寻求可行的解决方案。尽管那个时代的一些顶尖科学家，包括伽利略、乔瓦尼·多梅尼科·卡西尼（Giovanni Domenico Cassini）、牛顿、爱德蒙·哈雷（Edmond Halley）在内，都试图攻克这一难题，但在长达4个多世纪的时间里仍未能解决。
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