科学星球

我们人类，是怎么知道自己在哪里的？
这不仅包括我们在大地上的位置，我们也要聊聊，我们如何知道自己在宇宙中的位置，怎么知道那些非常非常遥远的星星有多远，以及，整个宇宙到底是怎样的尺度。
如果你看过那些表现宇宙空间的视频，还能在俯瞰整个银河系，点出我们所在的位置，其实这些画面都是根据已经被天文学家算出来的数据推算合成的，实际上根本不可能有一个摄像机在银河系外面拍摄银河系，还能看到我们的位置，人类在地球上能看到的就是身边的山川河流，以及头顶的一大堆小亮点。即便到了科技这么发达的今天，我们看到的还是这一堆小亮点，只是分辨率高了一些。
听完你就知道，要搞清楚我们自己和星星的位置，这件事比我们想象的要复杂得多；人类一步步走到今天，为了回答这些问题想出了无数多的聪明点子，也积累下来无数多的宝贵财富。
要说我们自己在哪，你可能会觉得，这有什么难的？现在我们拿出手机，打开地图，马上就能看到一个蓝色的小箭头。它告诉你，你现在在哪条路上，离目的地还有多远，应该往哪个方向走。
但是，我们先把这些现代工具全部拿掉。在真实的世界中，人类在绝大多数的历史中，确实就没有我们现在手里的各种尖端的设备。
没有手机。没有卫星。没有全球统一坐标。甚至没有一张准确的世界地图。
人只能看见周围的大地和山川，他们又是怎么知道自己在哪里？
再进一步。如果你是一艘船上的水手，四周都是海，没有任何地标，你又是怎么知道自己在地球的哪个位置？
如果你是一位天文学家，你看到天上有太阳、月亮、恒星，但你不可能飞过去拿尺子量，你怎么知道太阳离我们有多远？一颗恒星有多远？一个星系又有多远？
这一期的主题就是：从大地到星空，人类如何丈量世界。
这里面有一条非常清楚的推进线。先量地球大小，再定位地球表面，再量太阳系，再量恒星，再量星系，最后量整个宇宙。而每一次尺度变大，人类都需要发明新的方法。这里面真的有太多人类的智慧了。
这一期我会把这些方法叫作丈量世界尺子。你也可以跟着我们的故事，抛开上帝视角，一起来想办法，如果你活在当时，你有没有解决那个问题的思路？

今天，我想讲一对母女的故事，这两个人你肯定很熟悉，上学的时候就读过，但她们的故事你肯定不熟悉，因为种种原因，课本里没有写。
我并不准备聊一个「母爱伟大」的典型案例——至少不是你想象中那种。
我甚至在整理材料的时候，好几次被气的浑身发抖。
这个母亲，放下了最重要的学术生涯，把十七岁的女儿带上了战争的前线。而她们在战场上效忠的，是一个根本不尊重她们、甚至在迫害她们的国家。
她让女儿在炮火声里操作 X 光机，在战地医院里给浑身是血的士兵拍片子，在泥泞的帐篷里冲洗底片。
回忆一下，你在十八岁的时候在做什么呢？差不多就是高考前后。
十八岁的时候，这个女儿已经独立管理一个前线放射站了。
这对母女，就是玛丽·居里和伊蕾娜·居里。

我知道，「居里夫人」这三个字，大家从小学课本就认识了。发现了镭，两次诺贝尔奖，伟大的女科学家。
但坦白讲，课本给我们的，是一个被抽干了血肉的符号。好像这人一旦是「伟大的科学家」，就可以自动忽略她面对的所有时代问题了，尤其是女性面对的时代问题。
今天我想做的事情，是把血肉还给她——也还给她的女儿。
作为一个科学类的栏目，我们今天也会聊到一些跟核辐射相关的科学知识，但今天比较特殊，咱们以讲故事为主。
这个故事打动我的地方，是在一个根本不欢迎女性做科学的时代，一个母亲用自己的整个人生——包括她的成就、她的伤痛、甚至她的丑闻——给女儿示范了一件事：你可以把自己的一生放进一个严肃的问题里，而且不必为此请求任何人的许可。

今天我们来聊一个可怕又陌生的东西：核辐射。
最近，Netflix 上有一部非常火的巴西剧——《放射危机》。这部剧上线之后迅速霸榜，弹幕里全是“后背发凉”“比恐怖片还吓人”这样的评论。
剧集里有这么一个被疯传的画面。
1987 年，巴西中部的一座城市，夜幕降临。一个废品站老板的家里，几个大人围成一圈，盯着一个金属罐子。罐子里装着一种神秘的粉末，在黑暗中散发出幽幽的蓝色光芒。不需要电池，不需要插电，它就这么自己发着光，像是从童话故事里跑出来的魔法物质。
一个 6 岁的小女孩兴奋地把这些粉末涂在自己的手臂上、脸上，在镜子前转圈，炫耀自己像仙女一样闪闪发光的皮肤。晚饭前，她没洗手，用沾满粉末的手指抓起一个煮鸡蛋，一口一口吃了下去。
三周后，这个小女孩死了。全身器官衰竭，骨髓彻底崩溃，死于一种她和她的家人完全不理解的、看不见摸不着的东西——核辐射。
这是 1987 年 9 月，真实发生在巴西戈亚尼亚市的核灾难。一场被称为“南美切尔诺贝利”的事故，一场由一个被遗弃的医疗设备引发的城市级灾难。
今天这期节目，我想和你完整地讲述这个故事。上半部分，我们会沿着时间线，一步步还原这场灾难是如何发生的——从一场产权纠纷，到两个拾荒者的闯入，到蓝色粉末在城市中的疯狂传播，再到最后惊心动魄的全城去污染行动。
下半部分，我们会深入科普的领域：辐射到底是什么？它为什么这么可怕？人类是怎么发现它的？还有那些你在日常生活中听到的“防辐射”说法，到底哪些是真的，哪些是彻头彻尾的骗局？
这是一个关于无知、好奇、贪婪、恐慌和勇气的故事。这也是一个关于人类如何认识、利用、并最终学会敬畏一种看不见的能量的故事。
让我们回到 1987 年的巴西，回到那个被幽蓝光芒笼罩的九月。

为啥有的春节没有腊月三十，而是腊月二十九过除夕？这谁说了算的？
为啥农历和公历总是对不上？
阴历生日和阳历生日哪个更准？
这些话题总是出现在我家的桌上，不知道有没有让你感到过困惑，我也搜过一些短视频来讲这件事，每次都发现，看完还是没彻底搞明白。今儿我想把农历和公历的事，在时间这个尺度上彻底聊明白，看这个进度条你就知道，这事儿还真不是三言两语能说清楚的。
在这一趟把东西方历法搞清楚的旅途上，咱们还会有不少别的收获，比如：
人站在地球上，只能看到太阳东升西沉，看不见地球绕太阳一周，那是怎么算出来一年有365天的？
再比如，农历听着好像挺落后，你可能不知道其实它是全世界最精密的天文和数学系统。
再比如，你知道除了闰年、闰月，还有闰秒吗？我们已经亲历过27次闰秒了。
这一趟我的收获不少，很想分享给你。
图1：月亮周期变化的原理

图2：一年四季变化的原理

图3：北半球夏天的示意图

最近金价一路狂飙，成了全民话题。
但我猜，当你手里捏着一颗沉甸甸的金豆子时，可能从未想过一个极其简单、简单到有点“傻”的问题：黄金，它为什么偏偏是金色的？
你可能会说：“这算什么问题？金子金子，当然是金色的啊！”
但你仔细回想一下，在化学元素周期表里，那些出身显赫的金属——银、铂、钛、铝、铬……放眼望去，几乎全是白茫茫的一片银白色。
唯独黄金，像是个不合群的叛逆者，固执地披着那层耀眼的、充满神性的黄橙色。
我想告诉你，为了让你一眼就能从一堆破铜烂铁里认出这抹值钱的颜色，宇宙动用了两套最顶级的“物理大招”：一套是量子力学，另一套是相对论。
如果这个宇宙的物理常数稍微偏一点点，或者光速再快那么一点点，黄金就会瞬间“泯然众金”，变成一种和银子没什么区别的银白色金属。到那时，人类几千年的文明史、战争史，甚至你的一切理财故事，可能都要推倒重来。
更神奇的是，在地球上所有天然金属里，只有黄金的金色，同时证明了量子力学和相对论都是正确的，这是从地球诞生那天起，大自然就悄悄留给人类的“一封密信”。
咱们一起揭开这个的秘密，听完你一定会忍不住感叹：原来金子值钱，真的有它的道理！
【收听指南】
00:19 黄金的颜色之谜：化学元素中的叛逆者
07:12 双剑合璧：量子力学与相对论如何塑造"金色"
15:19 菲涅尔效应：金属区别于普通材质的核心
18:48 材质视觉魔法：菲涅尔效应下的反射率对决
25:19 量子虚态：光子与电子的能量交换游戏
45:21 黄金滤镜效应：相对论在颜色中的具象体现
50:08 相对论奇迹：电子以58%光速运动
01:01:14 颜色的本质：大脑为电磁波贴标签
01:03:19 黄金的科学诗篇：从电子舞动到宇宙法则
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本期一些有助于你理解的参考图：
图1：
车田正美的漫画《圣斗士星矢》，通过线条和颜色的组合，让我们认为纸上呈现的东西是金色。

图2：
即便是纯黑白色的画面，也可以只凭感受到黄金与青铜的区别

图3：
一张图展示菲涅尔效应，当我们看近处的水面，视线几乎与水面垂直，能清晰地看到水底。但当你远眺湖面时，水面就像一面完美的镜子，倒映着远山。

图4：
菲涅尔效应告诉我们的视觉：这是个大理石球。

图5：
菲涅尔效应告诉我们的视觉，左边是一个光滑的塑料球，右边是一个光滑的金属球。

图6：
菲涅尔效应的本质，就是一个光遇到电子的概率问题。

图7：
一张元素周期表，大部分位于左下方的元素都是金属，少量位于右上方的是非金属。金元素是79号。

图8：
左边是一个表面很光滑的、黄色的塑料球，右面是一个黄金的球，除了菲涅尔效应的不同，同样的白色灯泡倒映出的倒影颜色也不同（黄金的反射颜色是由相对论效应造成的），所以我们的眼睛能分辨光滑塑料和黄金表面。

图9：
我们日常所说的一束光基本都是频率从高到低的光波组成的光，我们的眼睛只对从紫色到红色这一段有反应，所以这一段被叫做可见光，频率比紫光更高的，叫紫外线，频率比红光更低的，叫红外线。