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【2017年整理】不讨论细节问的物理就是耍流氓 不讨论细节问题的物理就是耍流氓 Sheldon(执笔，理论物理方向) 猴戏(凝聚态物理方向) 沐右(凝聚态物理方向) 上海交大聘请2008年诺贝尔生理学或医学奖获得者、法国著名病毒学家吕克•蒙塔尼担任全职教授一事最近惹了点风波。诺奖得主退休后，在我国发挥余热倒不是什么新鲜事，比如杨振宁帮助建立清华大学高等研究中心，崔琦帮助中科院物理所建立崔琦实验室，主要目的是借助这些科学巨匠的多年积累的科学声望和人格魅力吸引物质和智力资源，以期在相关领域迅速达到世界先进水平。而蒙塔尼的情况和上述两人稍微有些不同，起因于他近期的―科研成果‖——DNA在水中发射电磁波其实并未被学界接受。 关于这项研究，我们查到了三篇文章，标题为 【1】《Electromagnetic Detection of HIV DNA in the Blood of AIDS Patients Treated by Antiretroviral Therapy》 (从接受抗逆转录病毒疗法的艾滋病人血液内检测HIV病毒DNA的电磁波) 【2】《Electromagnetic Signals Are Produced by Aqueous Nanostructures Derived from Bacterial DNA Sequences》 (细菌DNA序列诱导的水分子纳米结构产生了电磁波信号) 【3】《DNA waves and water》 (DNA波和水) 前两篇文章在2009年发表于一本名为《Interdisciplinary Sciences: Computational Life Sciences》的杂志(交叉科学:计算生命科学)，这本杂志于09年创刊，主席正是蒙塔尼本人。这似乎也就不难理解为何文章【2】的审稿速度快得惊人:09年1月3号投稿，5号修改，6日被接收，全过程只有3天～ 论文【2】截图 而文献【3】发表于arXiv，arXiv.org是一个收录科学文献预印本的在线数据库，文章无需经过任何审核程序直接发布。通常研究人员会把投给正规期刊的稿件在审稿期间先行发表到arXiv上，作为同行之间科研交流的另一个途径。 想想看，如果把这三个稿件中的研究及其结论汇总成一篇科普文章投稿到了松鼠会，松鼠们会提出哪些问题呢, ———————————好戏开始上演分割线————————————– 尊敬的蒙塔尼博士: 您好～您的稿件已被投递于《科学松鼠会》，并接受了审稿人的审阅。 根据审稿人的意见，我们遗憾的通知您，此稿件目前的状态还不适合在《科学松鼠会》发表。审稿人的意见请见此信结尾。 此致～ 编辑:小庄 某年某月某日 ———————————物理男们赶紧上分割线————————————– 审稿人猴戏: 作者文章的主要结论是从高度稀释的含有病毒或细菌DNA的水中检测到了电磁波。作者声称用钼合金罩住样品，就测不出来电磁辐射。只有给一个―入射波‖(这个波频率最低可以是7赫兹)，水溶液―受激辐射‖后才会出他们测量到的电磁辐射。这个低频入射波可以是人体神经电信号，而自然界中，最有可能起到这个―入射波‖作用的是舒曼共振(Schumann resonances)。舒曼共振是因为地球和大气电离层形成共振腔，闪电等自然现象形成的电磁波在这个共振腔里被调制放大，形成一个7.83赫兹(14.3赫兹等)的遍布全球的电磁波背景。而这个最低频率的舒曼共振正好和他们测到的入射波频率最低值(7赫兹)相当。 就检测过程而言，作者把线圈接在声卡上，电磁场变化会引起线圈电流变化， 声卡用来记录这个电流信号。除了文章【3】提到的钼合金之外，在三篇文章里没有看到他在实验中进行过电磁屏蔽详细说明。 我认为此类实验为了确保有效性，有两处需要进行电磁屏蔽，一个是空间的电磁波，一个是地线(ground)的噪声。特别是这么精细的测量，信号测量装置(声卡)一定要和电脑分开接地，因为所有的生活用电设备都是污染源(dirty ground)。而就文中描述来看，看似声卡是直接插到电脑插槽里的。关于空间电磁波的屏蔽更麻烦，需要把线圈以及连到声卡的那两根导线整个包裹起来(因为那两根导线也形成一个回路)，如果他们做到了，按惯例一定会在原文中说明。 除了电磁屏蔽，探测装置的敏感度也是个问题，信号强度，频率范围是什么,对于几千赫兹的低频信号，声卡看来是够用，所以，我特别想指出这个信号强度的问题，这个问题对于文章【3】里的那个物理模型十分重要。另外，文章的做图颇不规范，作者直接使用电脑截屏图，而且像素不够，让人看不清很多横纵轴上的数字。 另一个问题是，文献【2】中图2(见下图)里面的背景噪声我认为应该是白噪声，做傅立叶分析应该不会出现任何峰，可为什么他的结果里面有峰呢,未见作者对此问题进行解释。 基于以上结论，我不建议此文在松鼠会上发表。 ———————————————猴戏请息个怒分割线—————————– 审稿意见分析1: 审稿人猴戏主要对蒙塔尼实验过程中的不规范进行了质疑，这个不规范如何形容呢,以下就用一个比较通俗化的形容吧。好比一觉醒来，养殖专业户蒙大叔在羊圈里发现了一些蛋，尺寸和鸡蛋接近，而羊圈里只养了一些公羊。饿了公羊两天没喂饲料，就没有再发现更多的蛋。再恢复用混合饲料喂羊，结果又有了蛋。而且饲料一定的情况下，圈里的公羊越少，出现的蛋就越多。于是蒙大伯在自己主办的《混合饲料:信息养殖学》中撰文指出，混合饲料有可能诱导公羊下蛋～而羊圈是什么样子，有没有漏洞，附近有没有人养鸡养鸭，鸡鸭自己的饲料够不够吃，鸡鸭爱不爱吃这种公羊混合饲料，羊圈中有没有发现鸡鸭的粪便，羽毛，蒙大叔都一概没有提及。没养过羊的人可能会被他吓一跳，可对于其他养殖专业户来说，这样的实验实在无法接受。 那么除了实验之外，文章还有哪些值得商榷的地方呢, —————————————-疑问接着来分割线———————————— 审稿人沐右: 作者对该实验现象背后的物理原理作了如下解释:首先就是说，水不能单纯地看作由分子间氢键联系起来的，而应该是大范围的电磁辐射场使得水分子们聚集在一起。水分子和电磁场互相作用的结果是形成了一定大小的相干区域(coherence domain，CD)，在区域的内部水分子的振动是量子相干的。 如果CD的电磁振动频率和DNA分子的振动频率吻合，那么DNA分子就可以被吸纳到CD的振动体系来，从而整个CD的振动状况发生改变。水里面的离子会在电磁波驱动(还有外磁场存在)下在CD内部做圆周运动。这里驱动用的电磁波是哈林提到的那个7.83赫兹的舒曼共振。这需要离子的回旋频率和7.83赫兹接近或者相等(或者另外的什么激发电磁波的频率)。 文章【3】里面说液态水的相干区域大小是约100nm，是按公式(1)计算的。如果文章的说法都是正确的话，考虑文中12.06电子伏的结合能，再代入共振频率7.83赫兹，地磁场50微特斯拉和基本电荷单位e的话，我得到的圆周运动的离子质量是1.62*10^(-25)千克，是质子质量的100倍。当然，不能确定以上计算是否与实际情况相符，但鉴于作者没有提供进一步详细的计算，我认为以上计算过程是合理的，而计算结果又是不合理的。除非作者能够自洽的解释，否则我不能推荐这篇文章的发表。 ———————————唔，沐右不高兴有理分割线———————————— 审稿意见分析2: 看到了没,蒙大叔不但实验有缺陷，理论解释也有很大的问题。我们知道水是由原子量为16的氧和原子量为1的氢元素所组成。水中可以存在的氢离子、氢氧根离子、水合氢离子等，质量都远远低于质子的100倍。那么按照蒙大叔提供的公式和数据，得到的原子量为100的离子又会是什么呢, 这事情真是把人雷的七窍生烟，不，是把羊雷的七窍生烟。养殖专业户蒙大叔声称公羊把混合饲料吃下去以后，其中的类雌激素刺激了前列腺形成了类似于子宫的环境，而精原细胞就被刺激分裂成了卵细胞，最后形成蛋状结构排出了体外。问题是公羊身上开窍的地方，例如毛孔，耳朵，鼻孔，尿道口和肛门都不够宽大，那么大一个蛋究竟是怎样从公羊身上钻出来的呢,蒙大叔对此事闭口不谈。 所以说，不讨论细节问题的物理理论都是耍流氓。广义相对论看起来比公羊下蛋―荒谬‖的多，可是相对论不但解释了引力来自于时空的弯曲，还通过详尽的计算告诉我们，哪儿弯曲哪儿没弯曲，这样弯还是那样弯，各自弯曲了多少，预 言了什么现象，测量后得到小数点后面第15位的数字应该是多少(见穆斯堡尔效应 ),蒙大叔的文章远没有做到这一点。非但如此，进一步计算还会发现更多严重的细节问题。 —————————————–索性再将一军分割线——————————- 审稿人Sheldon: 作者的理论主要来源于文章【3】的参考文献[18,19]。其中，外界电磁场的振荡频率和圆周运动的离子频率共振时，离子从轨道上被拉开去，由于角动量守恒，此时相干区域内的准自由电子就会开始做圆周运动。由于离子质量远大于电子质量，后者的共振频率要高的多。因此输入7赫兹的电磁波，最后作者在实验中会观测到500,3000赫兹的辐射，也就是离子的有效质量应该是电子有效质量的70,430倍。我不知道准自由电子的有效质量怎么计算，尤其是在相干区域这种结构中。我们知道质子静止质量大概是电子的1836倍左右。 可以肯定的是，考虑相同量级的回旋半径，如果电子有效质量等于静止质量，使用500,3000赫兹的数据计算，那么所谓的正离子就要比质子还轻～如果按照文章【3】中的公式，使用7赫兹的激发频率计算的话，离子质量的数量级确实如沐右所说，是10^(-25)千克量级，又比质子重100倍。 作者为什么不直接把外磁场的场强增大试试看,这样更有助于确定那个离子回旋共振的模型是否合理。我觉得现在的第一步首先不该是DNA，而是先把信号究竟跟水有没有关系搞清楚。 此外由分子动理论，我们知道水分子的平均动能和温度的关系是E~kT(其中k是波尔兹曼常数)，可以得到常温时水分子的平均动能是0.01电子伏的量级。而对于7赫兹的吸收峰和3000赫兹的发射峰进行计算，在作者提出的模型中，围绕相干区域做圆周运动的离子和电子的逃逸能量大概为10^(-15),10^(-12)电子伏，这比宇宙微波背景辐射对应的温度还低……我认为，常温下热运动会完全破坏相干区域中带电粒子的圆周运动。作者的解释缺乏必要的定量分析，不能让我信服。我无法接受这篇文章的分析过程和结论，不建议发表。 —————————我们最实事求是了分割线——————————— 审稿意见分析3: 不算不要紧，一计算就发现了自洽性的问题。不管公羊能不能下蛋，从哪儿把蛋下出来，咱就先说蛋形成的理论吧。前列腺变子宫，很好，精原细胞变卵子，OK，可正常情况下前列腺里也不会有精原细胞啊，它们就算真的能七十二变，也得在睾丸里变，不是吗,精原细胞是怎样从睾丸跑到前列腺里的，蒙大叔为啥不给个靠谱的解释呢, 可见，且不说蒙塔尼的―DNA在水中发射电磁波‖是否会是一个科学结论，文章本身在关键细节方面都还有大量有待补充的地方。这才导致 ―审稿‖的松鼠们，虽然没有亲历实验过程，也没有相关问题的研究经验，更没有学术圈内的显赫声誉，仅仅本着实事求是的态度，对细节问题刨根问底，就足以将这样的文章拒之门外。我们相信，一个经过严格科学训练的，经验丰富的科研工作者，面对如此严重的文章细节问题，必须找到令绝大部分同行满意的答案来才算是做出了合格的工作。 —————————————明天再会分割线——————————— 到此，物理松鼠们已经表示了从专业角度出发的十分无法认同，也许蒙大叔还决定守在本行上面一息尚存地挣扎两下，但我们生物松鼠们也不想放过一个摸摸老虎PP的好机会，请大家继续期待明天的生物篇《DNA不知何处来之生物学拍案惊奇》。 1,万,1,千地质测量质量要求表(吉林参考)1 1,万 1,5千 1,2千 1,千 1,万草测 1,2千草 测 1 2 3 4 5 6 7 一 沉 1对地层划分到组或阶，如范围大应进一步二分或三分，确定1.在1,万分成的基础上，按岩层、岩性特一般地段的研究程含矿层或地 积 其时代，测定其厚度及产状 点进一步详细划分岩层，研究岩石的物质成度可低于1,万或成矿有利质 岩 2.对标志层、成矿有利的岩层在图上的宽度大于1毫米者应扩分、结构、构造特征，胶结物性质，结核体与之相似。含矿层地层仍与1观 大表示，应注明; 的形态、沉积韵律、测定各层厚度、产状与或成矿有利的岩层,2千相测 3(研究鉴别各地层的接触关系，岩层的层理机械沉积与化学沉空间分布关系。 其研究程度仍与1同，其他问研 积分异作用，岩石的物质成分、结构、构造等特点; 2.3.4.5同左 ,万相同 题研究程究 4(研究喷出岩的特点，层序、层理、及岩相等特征，岩石的组6(对含矿层或成矿有利的地层，或成矿的度可低于1程 成及其特点，测定其时代、厚度及产状; 主要围岩、对其岩石作详细的岩石矿物鉴定,2千。 度 5.与矿产关系的研究，含矿层或对成矿有利岩层的空间分布及与岩石化学分析，并应控制它的厚度、产状 变化规律，层位与岩性特征，测定其厚度与产状 等有关特点在空间上的变化。 侵 1.确定侵入岩的时代、种类、规模、形态及产状，研究侵入岩除左列1-7各项外应进一步做到: 同上 同上 入 在时间上的变化特征;2.对侵入岩体应详细划分岩相;3.研究岩1. 详细划分岩相、不仅要从接触带的变化 岩 体的原生构造;对原生构造带的特征分布范围与产状等，在图特征出发划分边缘相、过渡相及内部相， 上应给予标示。4.研究岩体之间及岩体与围岩之间的接触关系，研究各自的物质成分、结构、构造特点， 接触变质的范围，内外接触带的变化特点及产状。5.脉岩的分而且要从岩浆的结晶与分异作用、熔离 布特点、岩性特征、规模及产状，脉岩与岩体的关系，脉岩之作用、同化作用和自变质等特点划分岩 间的关系、脉岩与成矿之间的关系。6.研究侵入体与成矿之间相。 的关系，岩体的形态变化、产状变化与岩相变化对成矿的富集2. 揭露和控制岩相及接触带的产状变化; 作用。7.岩浆岩型的矿床、对岩体的研究程度与揭露程度，应3. 详细划分原生流动构造与原生裂隙构造 达到对矿化研究程度的要求。 的分布特征产状，研究岩体各部位的付 矿物特征，近可能的标出岩体流动前缘; 4. 对岩体与脉岩应作详细的岩矿鉴定与成 矿有关的岩石化学分析 5. 与成矿有关的岩相或脉岩，在图上的宽 度大于1毫米者应表示，小于1毫米者 应扩大表示，但应说明。 1,万,1,千地质测量质量要求表(吉林参考)2 1,万 1,5千 1,2千 1,千 1,万草测 1,2千草 测 1 2 3 4 5 6 7 一 变1研究变质作用特点及变质程度，划分变质带 1按变质程度及特点，详细划分各变质带的同上 同上 地 质2.研究各变质带空间分布规律与产状的变化特点， 变质级，按岩性特点与构造特点划分岩层; 质 岩 3(划分变质相研究各变质相系的关系 2.详细研究各变质相的剩余矿物，变化矿物观 4.研究变质作用与成矿作用或矿化富集作用之间的关系 及其特征，矿物组合与常见矿物组合特点。 测 5(对含矿层或成矿有利的变质带应详细研究并控制空间分布与3.详细研究各变质带的接触关系，对各带的研 变化规律，研究其层位与岩相特点，测定其厚度与产状，其厚片理、线理、香肠状构造及残留构造等变化究 度能填出时应专门表示、填不出时应扩大表示。 特点，并精确的测定其产状。 程 4(同左4.5 度 5.对各变质基本岩石类型应作详细的岩矿鉴 定与岩石化学分析，以便进一步建立变质相 系。 构1查明矿区的主要构造带与控矿构造的特征， 同1-6，应进一步岩研究: 同上 同上 造2.查明各种性质构造带的组合、排列方式、分布规律，着重研1不同级别、不同序次结构面对矿体的控制 地究压性构造带的分布与变化特征，研究和划分构造型式或体系。 作用特点。 质 3查明各结构面性质、特点、规模及产状; 2.对成矿有关的构造带，在一定距离内应有 4(区分不同级别、不同序次的结构面空间分布规律与变化特点 控制，揭露其形态，规模、产状、充填 5.区分成矿前与成矿后的构造带特点与空间分布特征，不同级物等特征，准确测量其产状。 别构造带对成矿的控制作用。 3.对破坏矿体的断裂，地表应有工程控制， 6.研究构造体系的复合与联合对岩浆的活动与成矿作用的控制查明其性质、规模、产状及断距，其界线与 作用。 断距应实测。 7.对各种主要断裂带与褶皱轴的实际位置应实测。 1,万,1,千地质测量质量要求表(吉林参考)3 1,万 1,5千 1,2千 1,千 1,万草测 1,2千草 测 1 2 3 4 5 6 7 一 蚀1初步查明蚀变种类，规模、产状、形态，确定蚀变围岩的性1.详细查明各蚀变带种类，蚀变强度，矿物同1,万 1与成矿关地 变质，对蚀变带应有工程控制。 组合、规模、产状、形态，确定蚀变围岩的系密切的质 围2.圈定蚀变体或蚀变带，判断蚀变作用与火成活动变质作用的性质，用工程控制蚀变带的变化。 同1,2千 观 岩 关系 2.详细圈定蚀变体和蚀变带的范围，按蚀变2.与矿关系测 3.研究蚀变围岩的含矿性。 强度与矿物组合进一步细分，确定蚀变体与不密切的研 火成活动、变质作用、矿化作用的关系; 精度可降究 3.详细研究蚀变作用与成矿作用的关系。 低。 程 矿1. 用槽井探和物化探等手段揭露和控制矿化带或矿层的规模1用槽井探和物化探等手段揭露和控制矿化同1,万 同1,2千 度 化产状及走向的变化; 带或矿体; 及2. 矿化带、含矿层、矿体、详细研究其规模、产状、形态、2.矿化带较详细的研究确定矿化类型、规模、 矿矿石自然类型等变化特点，分布规律。 产状、矿物种类及金属矿物含量 体 3. 分析和鉴定金属矿物，脉石矿物的种类及含量 3矿体，除按1,万要求外，尚需要对矿石 4. 对矿床成因类型及成矿条件做出初步判断，指出找矿标志自然类型、矿石物质成分等进行研究，对矿 与找矿方向。 床成因类型、工业类型做出判断。 4要用工程控制主矿体，上下盘的小矿体， 对露天开采的矿床，要详细的查明矿体的边 界 5系统的查明矿体有用组份的含量及其变化 1,万,1,千地质测量质量要求表(吉林参考)4 1,万 1,5千 1,2千 1,千 1,万草测 1,2千草 测 1 2 3 4 5 6 7 二 必1.矿体宽度大于5 1.矿体宽度大于2.5 1.大于1 1.大于0.5 1.大于5 1.大于1 精 须2.一般岩石宽度大于20 2.一般岩石宽度大于10 2.大于4 2.大于2 2.大于40 2.大于4 度 表3.蚀变体宽大于10 3.蚀变体宽大于5 3.大于2 3.大于1 3.大于10 3.大于2 要 示4.各种构造形迹长大于100 4.各种构造形迹长大于50 4.形迹长大于20 4.形迹长大于10 4.形迹长大于200 4.形迹长大 求 地于40 质 体 规 模 m 地1.矿体5-10 1.矿体2.5,5 1.矿体1-2 1.矿体0.5,1 1.10,20 1.1.2,4 质2.一般地质体10-20 2.一般地质体5,10 2.一般地质体2,4 2.一般地质体1,2 2.20,30 2.2.4,6 界 线 实 测 允 许 误 差 m 1,万,1,千地质测量质量要求表(吉林参考)5 1,万 1,5千 1,2千 1,千 1,万草测 1,2千草 测 1 2 3 4 5 6 7 30-40 二 观测简80,100 500,600 1200,1400 20,40 250,400 精 密度单 度个,区 Km2 要 中40,50 100,120 600,700 1400,1600 求 常 区 复,60 120,150 700,800 1600,1800 杂 区