诺贝尔物理学奖看不懂？搞笑诺贝尔奖会出手
中科院物理所2023-10-08 12:29
你好奇地质学家为什么舔石头吗？你想知道人类的尸体上有多少根鼻毛吗？或者你喜欢死蜘蛛的爪子做成的生物可降解机械抓手吗？你想要了解一款既能分析尿液和粪便的成分，又能对肛门进行识别的“智能马桶”吗？这些还有其他一些别致的成果在今年的线上典礼中被授予 2023 年搞笑诺贝尔奖。
搞笑诺贝尔奖成立于 1991 年，是诺贝尔奖的滑稽版，它表彰那些“首先使人发笑，随后引人思考的成果”。颁奖典礼很不合常规地以微歌剧、科学演示和 24/7 演讲为特色，演讲上获奖者必须两次解释他们的工作：第一次在 24 秒之内，第二次只能用 7 个单词。获奖感言限制在 60 秒内。正如搞笑诺贝尔奖主题所写的，被授予荣誉的研究乍一看似乎很荒谬，但这并不意味着它缺乏科学价值。
观众可以收听常规的 24/7 演讲，同时观看在水上举行的“伪歌剧”颁奖仪式。在典礼结束后的一周，获奖者们将会发表公开演讲，这些演讲会被上传到“不可思议的研究（Improbable Research）”网站上。
话不多说，下面介绍 2023 年搞笑诺贝尔奖。
化学 / 地质学奖
颁奖词：“扬・扎拉斯维奇（Jan Zalasiewicz），表彰他解释了为什么科学家喜欢舔石头。”
任何人都知道地质学家或者古生物学家都可能习得一个奇怪的习惯：舔石头。他们会告诉你这是一种很好的方式来判断一块石头到底是一块石头还是一块石化的骨头。因为后者会黏到你的舌头上。用牙磨一会儿石头能帮你确定石粒的大小，因而可以判断石头中是否有黏土或泥沙。扎拉斯维奇是英国莱斯特大学的一位古生物学家，他研究了舔石头和其他一些怪癖行为的精彩的历史，2017 发表在了《古生物学会通讯》上。
“把表面弄湿可以使化石和矿物质的纹理更清晰的显示出来，在干表面的情况下，这些现象会隐藏在微小的反射和衍射中，变得模糊”，扎拉斯维奇在回忆他一次舔石头的经历时写道。那块石头被发现是一块保存完好的有孔虫目石头。根据扎拉斯维奇的说法，“地质学的味道”可以追溯到 18 世纪的采矿工程师、检测员、自称为教授的矿物学家乔瓦尼・阿杜诺（Giovanni Arduino），他提出了最终形成今天的地质时间尺度的地层分类。
阿尔杜伊诺给帕杜瓦大学的教授安东尼奥・瓦利斯内里（Antonio Vallisneri）写了一封信，在这封信中，他描述了阿尼奥山谷中所有的石头、矿物和化石，包括相关的味道记载。例如，燃烧过的化石壳和煤块“一样的苦涩、有尿味”。从富含马氏岩和煤的地层中流出的泉水“有一种酸辣的味道”，阿尔杜伊诺把这种味道类比于“酒的酸味”。我们可以想象如果阿尔杜伊诺知道他的“味道分类法”在当今的岩石爱好者中仍然是一种常见的分析工具的话，他一定会很高兴的。
文学奖
颁奖词：“克里斯・穆林（Chris Moulin）, 妮可・贝尔（Nicole Bell）, 梅里塔・图鲁宁（Merita Turunen）, 阿丽娜・巴哈林（Arina Baharin）, 和阿基拉・奥康纳（Akira O’Connor），表彰他们对人们重复一个单词很多、很多、很多、很多、很多、很多、很多次之后感知能力的研究。
许多人都对“似曾相识”的感觉很熟悉，这是一种记忆错觉，对明明没有发生过的事情感觉似乎经历过。相反的现象是“陌生感（Jamais vu）”，指对我们曾经见过或者经历过的新奇或者不熟悉的事物的转瞬即逝的感知，通常是一个词，也可能是一个人或者一个地方。陌生感通常是癫痫或者偏头痛的症状。穆林等人猜想“陌生感”可能会产生“单词疏离”的情况，于是他们就在利兹大学中招募了一些学生志愿者开展实验，来验证这项假设。
这些学生受试者认真地抄写选好的单词，一遍一遍又一遍的重复，直到他们感觉到“奇怪”才停下来，这种感觉通常（在三分之二的受试者中）出现在重复 30 次之后，或者大约一分钟之后 —— 这是一个“语义饱和”的临界点。例如，当一个人长时间盯着一个单词，就会感觉这个单词失去了意义，“他们就像是一串字母的组合而不是一个完整的单词”，或者一个熟悉的单词突然变得陌生，“它看起来不像是对的，多数情况下，它就不像一个单词，而是一些人的把戏让我以为它是一个单词”。那些在日常生活中经常有“似曾相识”之感的人也会更多产生“陌生感”，表明这两种感觉之间存在着关联。
机械工程奖
颁奖词：“叶德菲（Te Faye Yap）, 刘振（Zhen Liu）, 阿努普・拉贾潘（Anoop Rajappan）, 特雷沃尔・下竹（Trevor Shimokusu）和丹尼尔・普雷斯顿（Daniel Preston），表彰他们用死蜘蛛做机械抓手。”
一天，莱斯大学的研究生叶德菲在实验室的走廊里看到了一只蜷缩起来的死蜘蛛，她知道由于蜘蛛体内的内部液压当它们死了之后会蜷缩起来。她想或许可以用死蜘蛛做一个小型的气动夹子，用来抓取和操控小的电子器件。所以她和她的同事 —— 包括她的导师丹尼尔・普雷斯顿 —— 做了这件事。他们只用一步组装就把死蜘蛛变成了一个抓手工具，他们把开辟的这个新领域叫做“尸体机器学（necrobotics）”。
正如之前报道的，蜘蛛的前体腔（或液压腔）内包含内置阀门，使蜘蛛能够单独控制每条腿。一旦蜘蛛死亡，这种控制就会消失，它的腿就只能一起活动。他们需要做的就是把一根针插进死蜘蛛的前体部分，用一种特殊的胶水把它粘到蜘蛛的身体上形成一个密封圈。整个过程只需要 10 分钟。针的另一端连接到实验室的试验台或一个手持注射器上。注入少量的空气给腔室加压，可以瞬间激活蜘蛛腿，使它们打开，释放腔室的压力使蜘蛛腿闭合。
研究小组在各种物体上测试了它们的蜘蛛抓取器。例如，他们用它来移除面包板上的跳线来断开 LED，用它来拿起一块染红的聚氨酯泡沫，甚至用它夹起另一只死蜘蛛。这个蜘蛛抓取器可以抓取重量超过它自身体重 1.3 倍的物体，抓取力的峰值为 0.35 毫牛顿。事实证明，蜘蛛抓取器的坚固程度也令人吃惊。它可以开合 1000 次才会使关节磨损最终导致报废。另外，蜘蛛的身体是完全生物可降解的。
医学奖
颁奖词：“克里斯汀・范（Christine Pham）, 博巴克・赫达亚提（Bobak Hedayati）, 基亚娜・哈希米（Kiana Hashemi）, 艾拉・派克（Ella Csuka）, 蒂安娜・马马加尼（Tiana Mamaghani）, 玛格丽特・尤哈斯（Margit Juhasz）, 杰米・维肯海瑟（Jamie Wikenheiser）和娜塔莎・梅辛科夫斯卡（Natasha Mesinkovska），表彰他们用尸体去探索人类两个鼻孔的鼻毛是否一样多。”
这项研究的起因是人们对斑秃的兴趣，斑秃是一种以头皮、睫毛、眉毛和鼻孔脱发为特征的疾病。克里斯汀等人注意到，许多患有这种疾病的人更容易患上呼吸道感染、过敏和干燥症，因为这种疾病也会使每个鼻孔内的鼻毛脱落。他们意识到，没有人真正计算过人类鼻毛的平均数量，而这正是评估缺乏鼻毛对患者生活质量有何影响的第一步。
于是，他们利用加州大学尔湾分校医学院的 20 具尸体（10 男 10 女）进行了研究。他们不仅对每个鼻孔的毛发进行了计数，还用卷尺测定了上鼻孔、侧鼻孔和下鼻孔毛发生长的长度。结果是：每个鼻孔的平均鼻毛在 120 到 122 根之间，鼻毛的生长范围通常在 0.81 厘米到 1.035 厘米之间。下次在鸡尾酒会上，当你急于与人攀谈时，不妨把这些数据说出来。
传播学奖
颁奖词：“玛丽亚・何塞・托雷斯・普里奥利斯（María José Torres-Prioris）, 戴安娜・洛佩兹・巴罗佐（Diana López-Barroso）, 埃斯特拉・卡马拉（Estela Càmara）, 索尔菲蒂・帕尔迪（Sol Fittipaldi）, 卢卡斯・塞德尼奥（Lucas Sedeño）, 奥古斯丁・伊瓦涅斯（Agustín Ibáñez）, 马塞洛・贝尔蒂埃（Marcelo Berthier）和阿道夫・加西亚（Adolfo García），表彰他们对擅长倒装语序说话的人的心理活动的研究。”
西班牙拉古纳有一群居民，他们擅长倒装语序（单词颠倒）—— 比如他们说 nasbue chesno 而不是 buenos noches。他们努力争取联合国教科文组织和加那利语言学院承认这种不寻常的说话方式，但至今没有成功，加那利语言学院认为这种现象没有学术价值。托雷斯-普里奥利斯等人却不这么认为。他们在 2020 年的获奖论文中写道：“倒装语序是一种快速颠倒单词、假词甚至句子的非凡能力，这需要对音素重新排序，同时保留音素的特性。”他们认为，这为进一步了解大脑如何处理音素排序提供了一个新的机会。
研究小组招募了两名男性倒序说话的专家进行实验--他们都是以西班牙语为母语的人，因为西班牙语特别适合倒序，因为无论音素的位置和周围的片段如何，音素始终保持相同的发音。他们另外还招募了由 18 名男性组成的对照组进行对比。所有参与者都接受了一般认知和记忆任务，以及正向和反向语言任务。此外，他们还对两名反向说话者的大脑结构图像进行了全面扫描，并将扫描结果与由 18 名男性组成的对照组进行了比较。
这两名逆向说话者的能力都是自然形成的，没有经过明确的训练，他们在颠倒单词方面表现出明显的行为优势，而且这与他们的记忆能力无关。这两人的大脑成像结果显示，大脑中与语言有关的关键部分的灰质体积增大，功能连接（白质）增强。普里奥利斯等人总结说：" 虽然样本量很小，但这些发现与早先对同声传译专家的研究结果一致，表明即使是非常规形式的语言专长，甚至是那些在日常生活中没有公开使用或通过专业培训磨练出来的语言专长，也可能出现与语言有关的神经可塑性适应。
公共卫生奖
颁奖词：“朴胜敏（Seung-min Park），因发明了斯坦福马桶，一种综合多种技术 —— 包括尿液分析试纸、用于排便分析的计算机视觉系统、配有识别摄像头的肛门纹路传感器以及通信连接 —— 以监测和快速分析人类排泄物的设备”
厌倦了经常用鼻拭子检测 COVID 吗？安装一个 "智能马桶"，通过定期监测你的尿液和排便，甚至检测 COVID（以及其他病症）来跟踪你的健康状况如何？如果 "主动医疗 PH 马桶" 的发明者 朴胜敏能够如愿以偿的话，这也许就是我们不久的将来。这是一款集成了能够监测心脏健康、血压、血氧饱和度以及尿液和粪便样本传感器的智能马桶。
例如，这里面有内置的尿液分析条，计算机视觉作为尿流计，而深度学习将用于处理粪便分类。产品原型是为男性尿流设计的，但朴胜敏 声称，也可以为女性添加一个可扩展的、带有尿液分析条的棒，或者采用 "声波尿流计"，通过声音分析尿流。COVID 专用版将配备一个类似于浴盆的可拆卸部件，其模块可收集粪便样本并进行病毒快速检测。检测结果可在几分钟内发送到用户的智能手机上。朴胜敏表示，同样的方法还可以检测诺如病毒或导致肠胃炎的细菌（如志贺氏菌），帮助实时控制疫情爆发。
需要指出的是，智能马桶的概念早在 20 世纪 70 年代就已出现，但由于隐私问题，其发展一直比较缓慢。除了收集有关个人大小便的敏感医疗信息外，朴胜敏 的概念还将通过生物识别技术（即指纹和 "肛门皮肤"）来识别每个用户。“是的，我对内置马桶摄像头拍摄我的肛门照片感到非常兴奋 —— 只要保证是我的就行（眨眨眼）。”“我们保证，所有这些敏感数据都将在加密的云服务器中进行存储和分析，突然间，那些鼻拭子似乎不那么具有侵略性了，不是吗？”
营养学奖
颁奖词：“宫下荷美（Homei Miyashita）和中村裕美（Hiromi Nakamura），表彰他们对带电的筷子和吸管如何改变食物味道方面的研究。”
我们的味觉相当重要，它不仅能让我们享受最喜欢的食物和饮料，还能帮助我们避免食用已经变质或可能无法食用的食物。在 2011 年的论文中，宫下荷美和 中村裕美对我们只有舌头上有味蕾感到惋惜，不像鲶鱼的味蕾遍布全身，因此它是一条 "会游泳的舌头"。他们的解决方案是：用电刺激来增强我们的味觉，产生一种酸的或金属的 "电味"，这种 "电味" 早在 1752 年就有记载。作者称，先前的研究已经表明，人们可以通过电刺激来改变味觉。
宫下荷美和中村裕美在两根不同的吸管上分别插入负极和正极，然后将两根吸管分别插入两杯含有电解质的饮料中的。当使用者喝饮料时，电路闭合，电刺激从吸管传向口腔，产生 "电味"。他们对食物做了同样的处理，插入正负极，用筷子代替吸管作为用户端。显然，感知这种电味的能力取决于电压，因此作者添加了电压调节功能。他们总结说：“我们的目标是让舌头到达新的阶段，让它可以尝到到我们以前无法感知的味道。”
教育学奖
颁奖词：“凯蒂・谭（Katy Tam）, 潘青茜（Cyanea Poon）, 维多利亚・慧（ Victoria Hui）, 维南德・范蒂尔堡（Wijnand van Tilburg）, 克里斯蒂・王（Christy Wong）, 薇薇安・邝（Vivian Kwong）, 袁婷婷（Gigi Yuen）和克里斯汀・陈（Christian Chan），表彰他们对师生之间厌烦感的系统研究。”
根据凯蒂等人的研究，学生上课无聊、打瞌睡、盯着窗外或在本子上乱涂乱画等，是一种普遍现象，这对教育来说不是个好现象，因为无聊的学生往往展现出更低的学习积极性和学习成绩。同样教师也会感到厌倦，尤其是当他们年复一年地向冷漠的学生教授同样的内容时。
在 2020 年的一项研究中，凯蒂等人调查了教师的无聊程度如何影响学生在课堂上的无聊程度，以及由此对学生学习积极性的影响。研究人员要求香港两所本地中学的 437 名学生和 17 名教师连续两周记日记，记录他们的无聊程度；还要求学生记下他们感受到的老师的无聊程度以及他们自己在课堂上的积极性。研究人员发现，的确，当教师感到无聊时，学生的学习积极性就会降低。尽管学生对教师何时感到无聊的判断并不准确，但他们的感受却是导致了学习积极性的降低。无聊导致无聊，不管是真实的还是感受到的。
凯蒂等人在 2023 年发表了一篇论文，详细介绍了后续研究，以确定对于讲座或者课堂将会是无聊的这种单纯的预期是否是一种自我满足的预兆。第一项研究涉及伦敦国王学院本科生心理课的一次讲座，结果证实，学生越是预期讲座无聊，随后就越觉得无聊。第二项研究涉及香港大学的一个类似讲座，研究人员也试图控制学生的预期--尽管结果与第一项研究一致，但这一尝试失败了。第三项也是最后一项研究（也是在香港大学进行的）在控制预期方面更加成功，并再次证实了假设。如果你预期讲座会很无聊，那么你很可能会感到无聊。
心理学奖
颁奖词：“斯坦利・米尔格拉姆（Stanley Milgram）, 伦纳德・比克曼（Leonard Bickman）和劳伦斯・伯科维茨（Lawrence Berkowitz），表彰他们在马路上开展的实验 —— 观察有多少行人在看到陌生人向上看时会停下来向上看。”
社会心理学家斯坦利・米尔格拉姆最为人熟知的就是他的六度分隔理论（小世界实验），以及他在 1963 年进行的一项落人话柄的关于服从权威的研究，在这项研究中，一组参与者被命令对另一组参与者实施越来越高的电击。结果确实令人震惊：65% 的实施电击者在实验允许的最高电击水平上一直服从命令，尽管随着电压的增加他们表示不情愿。米尔格拉姆在 1969 年还进行了一项不那么有争议的关于人群聚集的实验研究，特别是考察了不同规模人群的汇聚力。他把纽约市繁华的人行道上一段 50 英尺长的地方作为实验室。
当街对面一栋办公楼六楼的窗户发出信号时，指定的 "刺激" 人群（1、2、3、4、5、10 或 15 人）会进入观察区，停下脚步，抬头看窗户整整一分钟，然后收到信号散开。实验重复进行了多次，并拍摄下来供日后分析，以了解在 1425 名路过的行人中，有多少人改变了他们的行为，是停下脚步抬头看，还是边走边抬头看。
结果显示：刺激人群的规模是影响路人驻足的关键因素。如果只有一个人抬头看，只有 4% 的路人会停下来抬头看，而当刺激人群有 15 人时，有 40% 的路人会停下来抬头看。同样的情况也发生在没有停下脚步的路人身上：如果刺激人群只有一个人，42% 的人会抬头看，而当刺激人群有 15 个人时，86% 的人会抬头看。这与现有模型的假设相反，现有模型假设可以加入一个群体（本例中为行人）的人数是关键因素，而不是刺激人群的规模。
不过，米尔格拉姆和他的合作者强调，刺激的性质 —— 刺激人群在看什么 —— 也会对这些数字产生影响。他们的实验场景并不特别有趣，因此没有太大的吸引力；路人很快就走了。但是，如果有一个杂技演员在窗台上表演，他们的兴趣可能会保持得更久，从而使人群迅速膨胀达到最大值。
物理学奖
颁奖词：“费尔南德斯・卡斯特罗（Fernández Castro）, 玛丽安・佩尼亚（Marian Peña）, 恩里克・诺盖拉（Enrique Nogueira）, 米格尔・吉尔科托（Miguel Gilcoto）, 霍普・布鲁隆（Esperanza Broullón）, 安东尼奥・科梅萨尼亚（Antonio Comesaña）, 达米安・布法德（Damien Bouffard）, 阿尔贝托・纳维拉・加拉巴托（Alberto C. Naveira Garabato）和比阿特丽斯・穆斯・卡梅尔（Beatriz Mouriño-Carballido），表彰他们对海洋混合和凤尾鱼性活动之间关系的研究。”
海洋混合是气候科学的一个关键研究领域，因为它在影响气候方面起着举足轻重的作用，影响着水的温度、盐分、含气量和营养物质等特性。风和潮汐在全球范围内都是海洋混合的主要能量来源，但一些科学家认为，某些海洋生物 —— 浮游生物、鱼类或海洋哺乳动物 —— 也可能是更大区域范围内海洋混合的重要能量来源。但这种生物物理湍流很难在湖泊和海洋中捕捉到，而且先前的研究表明，这种活动的混合效率太低，不可能产生重大影响。
费尔南德斯・卡斯特罗等人提出，生物混合可以作为一种非常有效的海洋混合剂。他们在 2022 年的一项研究中分析了 2018 年夏天收集的为期两周的数据，结果显示夜间存在 "强烈的生物物理湍流"。罪魁祸首就是产卵的凤尾鱼。虽然研究小组没有直接探测到鱼类的存在，但声波背散射数据与鱼类聚集行为是一致的，而且每天早晨打捞上来的浮游生物网中都有高浓度的凤尾鱼卵。根据其发育阶段，这些鱼卵的产卵时间大概在 4 到 14 小时之间，相比之下，夜间收集的鱼卵更新鲜，产卵时间不到 4 小时。因此，产卵的凤尾鱼显然在夜间相当活跃。作者总结说，他们的研究结果提供了 " 令人信服的证据，证明鱼类可以在长时间内产生强烈的湍流 "。
作者：Jennifer Ouellette
翻译：小聪
审校：Sheri
本文来自微信公众号：中科院物理所 （ID：cas-iop），作者：J. Ouellette
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