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Portrait of a Nestling Bio-Researcher ~一个青年生物学生的肖像~

Ruoyu Hou

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5/19/2008

Vive memor mortis

当生物楼里长久沉默着的火灾警报鸣响的时候,我起身面向西方。无需惊慌,并非是谁打翻试剂引起了火灾。楼下不少老师发动自己的车鸣响喇叭。不远处行政楼的钟声也缓缓响起。在凄厉的和声中,三分钟的时间即短暂又漫长。我想在相当长的时间里,我会难以忘记这个国旗半挂、充满悲伤与惆怅的生日。

实验室有为大家分别庆生的传统,不过这次我们似乎都很默契地谁也没有提起。想必今天也有新的逝者、生还者与刚刚降临的生命,所谓生活的痛苦与希望(inter spem et metum)也在于此。

挽歌为生者而奏响,丧钟为你我而鸣。尽管我讨厌“为了死去的人,要好好活着”之类充满伪善的说法,却也不得不承认被留下来的人们比已经离去的人们要承担更沉重的责任。

活着,并且别忘记死亡。(Vive memor mortis)

5/14/2008

地震,地震预测与思考

当后来知道地震发生的时候,我正在实验室细胞房里做实验。突然感觉到房间似乎倾斜了一下,培养箱和冰箱也发出轻微的颤抖,我以为只是瞬间的头晕也没有在意。不久上网才知道四川发生了地震。因为家在重庆,不知道是否遭受影响,于是马上发短信给父母,连发数次都发送失败。我感到事态严重,于是马上拨打他们的手机,也一直无法接通。直到一两个小时以后才和老爸联系上,被告知震感明显,学校都已经停课疏散到操场上了。晚些时候也和老妈、奶奶家取得了联系,身在成都的朋友也发来了告知平安的短信。这才稍微放下心来。

后来网上的消息爆炸式地增加,四川的死亡人数已经超过了1.2万人。言论大多是在表达悲痛与祝福,也有不少人质疑为何这样严重的地震灾情未能及时预报,地震局的人究竟是干什么吃的。

对于地震预测的科学研究已经进行了上百年,抛开情绪性或自欺欺人的说法,在当前对地震发生机制的理解水平下,想要准确地短期预报(几天到几个月)可能发生的地震是不现实的,这已经几乎是地震学界的共识(Ashif Panakkat et al. Recent Efforts in Earthquake Prediction (1990–2007). Natural Hazards Review 2008,9(2):70-80)。而对于数十年到上百年的长期地震预测,则在某种程度上是有效的。地震学家们能够划分出地震发生的“热点”,并估计未来较长时间内发生破坏性地震的可能性(基于板块构造学的地震带划分是初中地理课的内容)。不过看事情过于长远似乎少有人重视,至少记者与公众们很少会去注意地震学家的这一贡献。

关于地震的预测,Charles Richter在1977年作了如下不礼貌的评论,今天看起来仍然相当精辟:“记者们与公众总是对一切有关地震预测的说法趋之若骛,仿佛面对食槽的猪一样……地震预测为业余爱好者、奇思妙想者和单纯想吸引眼球的骗子们提供了一个绝佳的狩猎场”(“Journalists and the general public rush to any suggestion of earthquake prediction like hogs toward a full trough... [Prediction] provides a happy hunting ground for amateurs, cranks, and outright publicity-seeking fakers”)。有趣的是,作此评论的人的至今依然在每一篇有关地震的新闻中出场——在提到震级的时候。

在上个世纪70年代后期到80年代,严肃的地震预测研究提出了数个可能的统计模型,并在某些情况下获得了一定程度的检验,学界对地震预报的可行性充满了乐观;但到了90年代继续研究这些模型的时候,发现在离开这些模型所研究的区域之外,其显著性就会下降到可信的区间以外(Donald L. Turcotte. Earthquake Prediction. Annual Review of Earth and Planetary Sciences 1991,19:263-281)。在1997年的Science上,以Robert J. Geller为代表的几名地震学家言辞颇不谨慎地发表了他们悲观的结论:地震是无法预测的(Robert J. Geller et al. Earthquakes Cannot Be Predicted. Science 1997,275(5306):1616)。他们认为,在地壳内部动力状态这一敏感的非线性系统中,一个小的地震是否会层级放大为一个大的破坏性地震取决于完全未知的物理条件。对这一复杂系统的行为预测其偶然远远多于必然。而同样在Science上,另一位地震学家Max Wyss则反驳了Geller等人的观点并以发展的观点对未来的地震预测保持乐观,但他也承认在当前的知识水平上,地震预报是不可行的(Max Wyss. Cannot Earthquakes Be Predicted? Science 1997,278(5337):487)。在这之后1999年,Nature Debate上进行了长达数周的讨论(http://www.nature.com/nature/debates/earthquake/equake_contents.html,太长了,没仔细看。上面有中国地震局地球物理所Zhongliang Wu的发言,他提出的重新评估不同地震之间的差异与分类似乎比较有价值),参与者的观点各异,不过都对当前的预测能力持保留态度。

对于地震发生过程这一自组织亚临界系统(self-organized criticality, SOC),科学家们是没有办法对地壳内部进行直接的观测和干预的(不像生物实验可以做对照)。地震预测所能仰赖的数据只有观测的物理参数。同时由于地震的突发性,地震学家的研究大多是基于过往地震资料的回溯性案例研究(retrospective case study),在缺乏良好对照的情况下,很多所谓的“前兆”都带有相当强的主观性与后见之明。

短期地震预测的依据大多是地震前兆(earthquake precursor)。小规模的前震(foreshock)被许多学者认为是即将来到的大地震的预兆。约有25%的大地震之前有前震发生,但通常只有主要地震发生之后才能判断是否是前震。地震静息(seismic quiescence)也被用作研究将发生的地震,但这一判断因素只适合于在频繁有区域地震的地区预示暴风雨前的宁静。基于岩石膨胀/应力侵蚀模型(rock dilatancy/stress corrosion),有学者提出纵波传输速度与横波传输速度之比(Vp/Vs)的改变预示地震发生,但这一模型在频繁地震地区以外没有得到证实。异常的电磁场变化被视为最有希望的预兆,但使用这一方法的失败案例比成功预报多得多,主要原因是噪声信号,特别是城市建设产生的噪声信号会干扰有意义的可观测量,而且异常电磁场改变多出现在地震发生前数分钟,这一时间窗口远远不足以进行有效的警报和疏散。

动物的异常活动对于地震的预报作用为许多人所坚信,而Science也以1975年海城地震为例发表过相关的报道(Richard A. Kerr. Quake Prediction by Animals Gaining Respect. Science 1980,208(4445):695-696)。与中国的同行不同,美国的地震学家们似乎对此很有兴趣。一项实验邀请了加州地震多发地区的许多有动物的人的协助。临地震前,没有人打电话报告异状;在一场小地震过后,很多人仿佛恍然大悟,纷纷报告说自己的动物有异变。有人报告发现了一条鲨鱼奇特地表演海豚跳,前所未见;而据它有经验的饲养者解释,这傻鲨鱼大概每周玩这么一把……对于动物行为的研究进展很有限,研究者们发现某些狗对低频声音(出现在余震中)会发出吠叫,但我觉得可能难以区分这是有可疑人物接近还是单纯的春暖花开,而且这种震动是可以用地震仪检测的。每年的三到四月,从寝室到生物楼的路上总是会有大批的蜈蚣出没,自行车一路上都会压死五六条。不过若是我以此为借口回家避难不去实验室的话,老板没准会把我给掐死。老祖宗的经验有时候是有用的,不过得看情况。比如我做数理统计的作业做不出来,我是会去抄同学的答案,而不会去问我爷爷——他不是退休数学教授,虽然算样本均数肯定没问题。

也有比较另类的预测方法,比如网上传得比较火的陕西师范大学某人的论文。文中用以往地震发生年份做矩阵变换推出2008年地震的结论。我记得在某一年的《科幻世界》上看到过使用类似方法的小说。不过作者不够大胆,小说中老教授的预言失败了。我相信任何一个严肃的地震学家都不会把这种“预测”当一回事,用类似的方法完全可以导出任何一年的地震预报。

历史上唯一一次成功的地震预报是1975年的海城地震,Turcotte和Geller都提到了这一次成功的预报。分析了官方的报告,Turcotte认为可能是一次较大规模的前震不寻常地发生在一个非地震活跃地区起了主要作用;而Geller也提到了前震的预兆,同时也指出,无法排除在众所周知的政治气氛下的一切皆有可能。而在之后的唐山大地震,海城的成功经验没有起到应有的作用。无论如何,汶川的地震之前并没有出现海城一样的理想状况。

于是结论很明显,对这次大地震预报的问题上,整个科学共同体都是无能为力的。虽然提到“国外专家的共识”会让人觉得很不舒服,但作为一个工作在科研第一线的学生,我也很无奈地感觉到国内与国外的在科研水平、氛围和环境的差距。凭现在的我们很难与谁叫板,罔论走在别人前面了。

与生物医学做对比的话地震预测研究确实是相当不幸的。尽管生物学与医学发展了这么久,耗费了这么多纳税人的钱,每年还有那么多人罹患癌症、艾滋病、糖尿病、AD、PD,那么多人死去,却似乎很少有人为此指责生物学家和医生;地震局却因为无法预报地震而被人骂到狗血淋头。有一句很不错的话:无论多么优秀的医生,最终总是要承受高贵的失败。而地震学家就比较惨,他们只能灰溜溜地败北。我也有些同情那些地震局研究所里的研究生们,想想有多少人愿意学地质、地球物理这样缺乏钱途的专业,还有多少人愿意做科研工作,每天挨老板骂,好不容易出去春游放松放松,回来之后哪哪发生地震还要被人骂得像地震都是自己引起的一样。相比之下我们学生物的算是比较幸福了。

我有时不禁会想,科学的失败可能正在于它常常无法提供人们想要去相信的东西吧。

Bless地震中失去的生命,还有仍在承受痛苦的人们。

http://blog.evo-devo.org/

7/7/2007

Commencement: leave & left

大学生活到了这个时候总是会有一些惯例的,比如各种名目的班搓、院搓、特别搓之类,又比如穿上怪异的academic regalia满校园转来转去留影。毕竟我不会马上离开学校,所以在心态上也就欠缺了特别的感伤,但我也非常享受这段清闲又热闹的时光。当然不是所有人都这么想的,比如有人就认为这样的应酬不太真实,维持这样的传统无疑是一种悲哀。对别人的好恶指手划脚并非我的兴趣,但如果不是矫情的话,这样的想法总是让人感到悲哀的。

那天大家拍过照回来的路上,大头也问我为何大家在毕业时都喜欢三天两头聚餐这样的活动。于是我回答说,这是因为人在开始些什么的时候,可以是毫无征兆的;但当结束什么的时候,却往往需要一定的仪式。而不管是Apollo的仪式也好,Dionysus的仪式也好,总是需要与之相称的祭品的。这些被冠以各种名目的"搓"不过是这些仪式的过程罢了。

或许说得简单些更好,书什么时候都可以看,但是与大家一起干着这些蠢事的时间也只剩下现在了。回想这四年间,在纯粹事务性的场合之外大家一起干些什么的例子少之又少。谁都无法重来一次,我也绝不希望重来一次,那么现在的仪式总是封印过往的宝贵机会。我也承认这些stampede并不是什么特别有趣的事,但也绝对不是毫无意义的应酬。既然以后还会有更多更为庸俗的体验,那么现在就以单纯的情绪来享受这段短暂的结束不也很好么。

因为没找到毕业典礼上的照片,就贴这个吧:

RIMG0468

是不是挺有这种感觉的?

800px-Solvay_conference_1927

如果真的成为这样的话,希望到时候我不要沦为背景就好了…… 

5/19/2007

Natalis laetus mihi...

周三我接受了放射的洗礼,其代价是双手被烧出4个水泡。于是我也成为了切尔诺贝利之后为数不多的受到辐射伤害的人之一。

在Northern实验中一般使用的放射性核素都是P-32,P-32是理想的高能beta源,衰变时均匀发射出beta射线(高能电子流)。此外,高能beta射线在撞击质量数高的物质比如铅时还会激发X射线,术语叫做轫致辐射(Bremsstrahlung,这也就是为什么同位素的容器必须是两层,内部玻璃外部铅盒),因此在实验中的防护上与gamma源如I-131等使用铅板不同,一般是用有机玻璃板(要1cm以上厚度)以减少产生X射线(一篇最近的文章也质疑这种做法,他们的实验表明铅板比塑料板更有效,不过我怀疑这是他们使用的塑料板材质问题:Van Pelt WR et al. Beta radiation shielding with lead and plastic: effect on bremsstrahlung radiation when switching the shielding order. Health Phys. 2007 Feb;92(2 Suppl):S13-7. PMID: 17228183)。不过一个很容易忽略的问题是beta射线的散射。短波长的电子束打在障碍物上会产生散射,因此并不是挡住就没事了,很可能操作空间以内都弥散有beta射线。

一般我们认为beta源要比gamma源安全,这是从它们的穿透性来讲的。beta射线在空气中的射程大约只有两米左右,而对于皮肤则不到1cm,其中90%会在2mm内被吸收,大约能穿透到生发层;而gamma射线会直接穿透淋巴和骨髓去。因此在最坏的情况下,beta射线会造成皮肤癌,gamma射线会造成白血病--前者的治愈率似乎要高那么一点……不过考虑到我们的操作通常都是在50cm以内的空间进行的,在这种距离上,beta射线与gamma射线的相对照射剂量相差无几(一般用量),所以危险性上是差不多的。

以后会用到放射性同位素来做实验的人建议都读一下这篇文章:Failla G. Personnel protection in the use of radioisotope. J Clin Invest. 1949 Nov; 28(6 Pt 1): 1281-1285. PMCID: 439686。这篇文章虽然很发表于半个世纪以前,但是写得很详细,从引起过度辐射的心理疏忽到放射性防护的fact&fiction。需要注意的是里面的计量单位已经过时了。如果你有过硬的DIY技术的话,也可以参考一下这篇文章改造你的移液器等实验器具:Josefsen K et al. An alternative approach to 32P radiation protection: source shielding. Nucleic Acids Res. 1993 Feb 11;21(3):485-7. PMID: 8441662

总而言之,在实验室操作的时候我们尽可能做到以下几条:

1.劝说老板买防护服(多半是不可能的……);

2.死道友不死贫道,推给别人做(太下流了,没可能的);

3.合理规划实验,减少照射时间;

4.多戴几层手套,勤换手套;

5.一定要穿实验服,规范操作尽量避免沾染;

6.定时用盖革计数器检测沾染情况;

7.冰上操作,保持湿度,以免放射性物质形成气溶胶;

8.做完试验仔细洗手洗脸;

9.祈祷。

至于像我这样受到辐射之后的轻微皮肤发炎的情况不需要处理,要相信DNA修复的能力。预防的方法有局部涂可地松软膏(Potera ME et al. Prophylaxis of radiation dermatitis with a topical cortisone cream. Radiology. 1982 Jun;143(3):775-7. PMID: 7079509)、VC软膏(Halperin EC et al. A double-blind, randomized, prospective trial to evaluate topical vitamin C solution for the prevention of radiation dermatitis. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 1993 Jun 15;26(3):413-6. PMID: 8514538)、芦荟油(Richardson J et al. Aloe vera for preventing radiation-induced skin reactions: a systematic literature review. Clin Oncol. 2005 Sep;17(6):478-84. PMID: 16149293),似乎都没有明显的效果。

总之,对于安全操作放射性而言一句话总是有用的:"一盎司的常识胜过一磅的铅块"("for protection from ionizing radiation one ounce of commonsense is better than a pound of lead", Farran HE. Safe handling of radio-isotopes. Ann Rheum Dis. 1973 Dec;32 Suppl 6:Suppl:17-8. PMID: 4769187)。

今天又是我的生日,一年的时间一晃又过了。看见周围的人都在前进,似乎只有我在看着时间流过,说实话感觉并不太好。前天实验室给我开了个小小的庆生会,我在蛋糕上像熊猫烧香一样插上三根蜡烛点燃,然后什么也不想就吹灭了。现在想起来,我大概从很小的时候开始就没有强烈地祈望过什么了。祈求便能得到的,都是可有可无的东西吧。

以前说过,我难以理解为何人们纪念某个大人物的诞辰。无论是多么伟大的人物,在出生的时候也不过是吃不到奶就哭的一介小P孩,他/她人生的意义只有在死的时候才会体现出来。因此纪念诞辰不如纪念逝世。现在我依然也这么想。不过对于一般的生日祝福,我也能够理解其意义所在。

互いにこの世に生を享けた偶然を心から幸いと感じ、祝福を捧げる。私もいつか、このように感じ合うヒトと出会えるのだろうか。

5/12/2007

出门

昨天虽然稍有些热,但还是相当适合出游的天气,于是我背上包,兴致勃勃地到植生所去拿同位素……

应该有不少人都去过植生所,不过我还是第一次去。似乎上海这边用的同位素都是北京制造(制造放射性同位素需要100MeV以上的加速器,是原子能研究院生产的么?)经由植生所周转的,周围不少实验室都在这里拿同位素。

轻轨地铁两次换乘之后就到了东安路站,走路两分钟就到了枫林路。以前没来过枫林路,只知道复旦医学院在这里,以为是挺大的,没想到也就是一条支马路的样子。先看到了有机所,长满爬山虎的外墙很有植生所的感觉啊~~~

有机所的旁边、复旦护理学院的对面就是植生所了。主楼很高,温室很壮观,灌木草坪的花园式布局很清爽,简单来说就是看起来就很有钱。

管理同位素的地方在某个阴暗的小屋里,因为事先有电话联系过,我向那里的老伯自称是某某实验室的人,很轻松就拿到了。我把同位素放进预先带来的冰袋,塞进包里就原路返回。

地铁上的冷气很舒服,我带着和平的表情开始阅读带在身上的文献。尽管没有哪个公共交通工具允许乘客随身携带放射性物品乘车,不过我这样的学生是不可能开私家车的,对于规定就只好无视了。

所以,有坐地铁四号线的人如果看见一个灰头土脸的人,带着一个可疑的白色泡沫塑料盒或是可疑的包的话,可以稍微离他远一点--尽管大多数情况下是没有问题的~~~

 
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博主的文章很好,可以做个友情链接吗?
我的文章大多是我自己写的,刚换了WP程序,还有很多文章没转移过来,但现在已经有足够的文章,
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July 8
xuqian1129wrote:
你好,我是飞豆网的,希望能同贵blog合作订阅按钮和友情链接
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May 16
双午 孙wrote:
看了你的文章,太有感觉了
我也是生物同行
看样子,咱们可以坐下来好好聊聊
Mar. 15
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