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霍金的派对：从科学天地到数码时代 [:1707629773]
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霍金的派对：从科学天地到数码时代 如果人类消失了……(1)
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据说人类是从大约一万年前开始结束与其他动物相类似的“游猎”生活，而转入“安家”状态的。“安家”之后，人类又渐渐“立业”，创造我们如今称之为“文明”的东西，这些东西使整个星球的面貌发生了翻天覆地的变化。
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但是，假如某一天人类忽然消失了，这些东西又会有怎样的命运呢？这个颇具幻想色彩的问题在过去几年里引起了很多人的兴趣。激发这种兴趣的是美国亚利桑那大学（University of Arizona）的新闻学家魏斯曼（Alan Weisman）。2007年7月，魏斯曼出版了一本畅销书：《没有我们的世界》（The World Without Us）。受其启发，2008年的1月和3月，美国历史频道（History）及国家地理频道（National Geographic Channel）先后推出了系列片《人类消失后的世界》（Life After People）及《人类消失之后》（Aftermath：Population Zero）。
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这些图书和影片为我们勾画出了人类消失之后的图景，比如：
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人类消失几小时后，电力供应将逐渐中断，其中最先中断的是对燃料需求最频繁的火力发电厂。受此影响，人类消失后的第一个夜晚降临时，某些曾经是人类聚居的地区就将重回史前时代的星月照明。 人类消失几天之后，一些沿海城市的地铁隧道将因排水设备的停止运转而遭水淹。 人类消失几星期后，人类豢养的动物大都已饿死，有幸逃脱“牢笼”者将四处觅食，重回史前时代的天然竞争。 人类消失几个月后，野生动物将越过“雷池”，侵入城市，与城里的动物抢夺“天下”。 人类消失几年之后，道路将陆续破碎，植物从缝隙中顽强地长出，并逐渐将道路遮没。 人类消失几十年后，民居的屋顶将陆续垮塌；一些像上海东方明珠电视塔那样建在沿海地带、易遭水淹的大型建筑将因地基溃烂而整体垮塌；低轨道的航天器将陆续陨落。 人类消失几百年后，几乎所有的大型建筑都将不复存在，并逐渐被浮土和植被所覆盖。 这就是人类消失后人类文明的结局，迅速得有些令人尴尬。仅仅几百年的时间，大自然就能基本收复曾被人类占据的绝大多数“失地”（火灾、地震等甚至还会加速这一进程）。读者也许会问：上述图景的依据何在？主要的依据有两类：一类是针对建筑材料所做的科学实验，那些实验可以让科学家们间接推测建筑物的寿命；另一类则是对现实中被遗弃的建筑或城镇——比如1986年核事故之后遭遗弃的苏联城市切尔诺贝利（Chernobyl）——的考察，那些考察是对上述图景的直接印证。
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不过，辛苦发展了上万年的人类文明倒也不会就此消失殆尽，因为上述图景只是粗线，有许多细小之处不在其中。就像个人喜欢流芳百世一样，人类作为一个群体也有类似的欲望，想要留存一些“千秋万载”的东西。比如2008年，一个被称为“永生盘”（Immortality Drive）的存储器被送到了国际空间站（International Space Station）上，它所存储的是作为人类文明“样本”的若干名人——比如英国物理学家霍金——的DNA等信息。不过一旦人类消失，这个意在“永生”的东西其实存在不了多久，因为像国际空间站那样的低轨道航天器用不了多久就会陨落。人类也曾把一些重要文件存放在最恒定的环境里，企图“千秋万载”，但随着电力的消失，恒定的环境将不复恒定，用不了多久，那些文件也将彻底朽坏。
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那么，人类文明中能留存最久的究竟是什么呢？其实是一些并非为了这一目的而留下的东西，比如某些塑料制品（它们具有极强的抗腐蚀分解的能力），以及阿波罗登月计划遗留在月球上的登月车（它处在近乎真空的纯净环境里），那些东西都将存在上百万年甚至更久的时间，成为人类文明最持久的印记。除此之外，还有若干行星际航天器，它们也能存在极长的时间，只不过，远离出发地的它们犹如虚空中的尘埃，被发现的可能性是微乎其微的。
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看来，若真想在人类消失之后留下点什么的话，月球是一个不错的地点，人类也许应该将某些能昭示自己存在的信息存储在那里。不过，个人的流芳百世是给后人看的，但如果整个人类消失了，那些“千秋万载”的东西给谁看呢？尤其是，假如宇宙中——如某些科学家认为的那样——不存在其他智慧生物的话，保留人类存在的信息还有意义吗？这个问题就留给哲学家们去琢磨吧。
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(1) 本文发表于《科学画报》2013年第6期（上海科学技术出版社出版）。
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霍金的派对：从科学天地到数码时代 [:1707629774]
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霍金的派对：从科学天地到数码时代 危险的粉尘(1)
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2014年8月2日，江苏昆山市中荣金属制品有限公司的抛光车间发生了粉尘爆炸（dust explosion），导致至少75人死亡，185人受伤。在历史上，类似这样的粉尘爆炸曾屡屡发生：比如1942年4月26日，辽宁本溪湖煤矿的一次煤尘爆炸导致了1549人死亡的惨重后果；而“二战”期间几家英国面粉厂的粉尘爆炸，威力之大则超过了德国空军投掷的炸弹。
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粉尘爆炸不仅在战乱年代或安全措施相对薄弱的发展中国家屡屡发生，在发达国家也并不鲜见，比如1980—2005年间，美国就发生了近300次粉尘爆炸或燃烧事故，导致至少119人死亡。美国化学安全委员会（US Chemical Safety Board，CSB）在一份报告中指出，此类事故频发的主要原因之一是有关粉尘爆炸知识的缺乏。
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那么，就让我们“亡羊补牢”地了解一点有关粉尘爆炸的知识吧。
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貌似无害的粉尘为什么会爆炸呢？原理其实跟普通物体的燃烧相似。我们知道，物体燃烧需若干要素，比如可燃物、助燃物（比如氧气）及热源（比如火）。粉尘爆炸本质上是一种极快速的燃烧，因而也需这些要素。不同的是：普通物体在点燃及燃烧过程中燃烧部位的热量会因传往内部而损失，从而增加点燃难度，且减缓燃烧速度；而粉尘由于体积细微，因传往内部而损失的热量微乎其微，从而往往容易点燃，且燃烧很快，甚至连一些传统上不可燃烧的物体（比如金属）或燃烧缓慢的物体（比如木材），一旦成为粉尘，也会变成能快速燃烧的可燃物。
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但这还不是最关键的，因为粉尘还有一个更要命的特点，那就是总表面积超大。小不点儿的粉尘，总表面积怎么会超大呢？这是因为物体磨碎后粉尘线度越小，粉尘数量就越大，而且跟粉尘线度的立方成反比（因为单个粉尘的体积跟粉尘线度的立方成正比）。另一方面，单个粉尘的表面积是跟粉尘线度的平方成正比的。因此粉尘的总表面积——即粉尘数量乘以单个粉尘的表面积——跟粉尘线度成反比，线度越小，总表面积就越大。比如一个质量为8千克的铁球的表面积约为0.05平方米，一旦磨碎成线度为50微米——约相当于面粉粉尘的线度——的粉尘，总表面积将增至120平方米。由于燃烧主要发生在可燃物与助燃物的接触面上，因此总表面积超大使粉尘具有了足以导致爆炸的超高的可燃性。
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总表面积超大与粉尘爆炸的关系还可以从另一个角度来理解，那就是物体的表面通常具有所谓的“表面能”（surface energy），表面积越大，表面能就越高。因此粉尘的总表面积超大意味着总表面能超高（这种表面能来自于将物体磨碎时所投入的能量）。在物理上，能量高的状态通常是不稳定的，容易经由物理或化学变化释放能量。粉尘爆炸就是一种释放能量的过程。
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不过，粉尘爆炸也并非毫无门槛，而是要求粉尘达到一定的浓度，且处于弥散状态（因为弥散状态能最有效地体现总表面积超大的“优势”，与助燃物充分接触）。粉尘爆炸门槛的存在提示了消除粉尘爆炸隐患的一个重要手段：除尘——即降低处于弥散状态的粉尘浓度。而前面提到的中荣金属制品有限公司抛光车间之所以发生粉尘爆炸，除尘能力不足是重要原因之一。
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粉尘爆炸的另一个值得注意之处，是它的威力有很大部分来自所谓的“继发性粉尘爆炸”（secondary dust explosion），即初次粉尘爆炸——也称为“原发性粉尘爆炸”（primary dust explosion）——的冲击波将周围的积尘扬起，使之达到粉尘爆炸门槛所要求的弥散状态而引发的更大规模的爆炸。当然，积尘也可以由其他原因而被扬起，那同样有可能引发爆炸，比如前面提到的本溪湖煤矿的煤尘爆炸是由瓦斯爆炸引发的；“二战”期间那几家英国面粉厂的粉尘爆炸则是由德国空军投掷在周围的炸弹爆炸引发的。由于积尘所具有的这种危险性，美国消防协会（National Fire Protection Association，NFPA）将厚度在1/32英寸（约0.8毫米）以上，且占房间表面积5％以上的积尘列为粉尘爆炸隐患。