创立于2012年的菠萝科学奖今天迎来了第10次颁奖。本届颁奖典礼的科学主题为“脑子天下第一”，有10项富有想象力的科研成果和事件获得了2021年菠萝科学奖。

本届颁奖典礼首次采用“无接触自助式颁奖”，没有颁奖嘉宾和外部观众，没有现场组织人，获奖科学家按照流程自行获奖者上台，领取奖杯、发表感言等流程均通过自助方式完成。

菠萝科学奖以“向好奇心致敬”的名义，广泛征集有想象力的科学研究成果和事件，每年举办颁奖典礼对其进行褒奖和传播。菠萝科学奖致力于找到那些并无野心改变世界，但也不会被世界摧毁好奇心的人，和更多的人一起分享科学。

菠萝科学奖设有物理奖、化学奖、数学奖、心理学奖、医学生物奖等常规科学奖项，颁发给在各学科领域中富有好奇心和想象力的研究。如2012年心理学奖“数钱可以减轻疼痛”、化学奖“瓦罐鸡汤主要滋味物质研究”、2014年医学生物奖“东亚人更爱流汗”、2015年数学奖“一根棒棒糖能舔多少次”、物理奖“蚊子为什么不会被雨滴砸死”、2019年生物学奖“恐龙也得颈椎病”等等。看似搞笑的研究背后都蕴含着科学家们对这个世界的好奇心。

在常规科学奖项之外，菠萝奖特别设置菠萝U奖和菠萝ME奖，颁发给那些也许是无意中为科学传播做出贡献的事件或人物。菠萝U奖关注事件，如2018年獐子岛扇贝屡屡离奇失踪引发全民讨论扇贝生活习性；2019年一条让人印象深刻的宣传语“澄江小虫虫 你的小祖宗”让澄江化石迅速走红，这两个事件都获得了当年的菠萝U奖。菠萝ME奖聚焦于“人”，如在课堂上劈砖演示物理原理的川大教授，模仿美妆博主讲解实验室设备的医学生，他们用一种幽默而独特的形式引发公众对科学的关注，是当之无愧的菠萝ME奖得主。

菠萝科学奖还设有一些特别奖项。幻想奖旨在致敬那些天马行空的想象力，叶永烈的《小灵通漫游未来》、刘慈欣的《三体》都是本奖项致敬的对象。发明奖寻找那些看似古怪，实则能引人思考的发明创造。如19年自拍杆发明人川上贤司的“反侦察皮鞋”。

戴森球是什么玩意？让你从砍树开始造一个征服宇宙的球

撰文 | 思故渊

本文是2021菠萝科学奖菠萝U奖的解读。

1959年，美国物理学家弗里曼·戴森在《科学》杂志上发表了一篇论文，名为《人工恒星红外辐射源的搜寻》（Search for Artificial Stellar Sources of Infra-Red Radiation），其中提出了这样一个假设：

我们可以认为：人类目前所使用的一切能量，本质上都是太阳辐射出来的能量。化石能源，实际上也是在几亿年前植物进行光合作用固定了地球上的碳元素，然后经过地底的高温高压形成的能源。我们利用的资源，本质上是储存了几亿年的太阳光。

既然地球在轨道上只接收了极小一部分太阳辐射的能量，那么，如果我们将整个太阳包起来，捕获大部分甚至是全部太阳辐射的能量，那么所能拥有的能量岂不是现有的许多许多倍？

弗里曼·戴森和他的戴森球天体理论。

这实际上就是“戴森球”的概念起源，指的是技术文明使用技术手段建造一个巨型的人工结构，将整个恒星包裹起来。戴森认为，长期生存的技术文明对于能量输入的需求是在无穷无尽增长的，而戴森球就必然会成为能量需求增长的解决方案；如果人类文明能够持续延续下去，迟早有一天能量需求就会膨胀到需要利用恒星的大部分甚至全部能量输出。而且这个解决方案目前没有本质上的科学上的困难。

在有了现代轨道卫星和太阳能电池等技术之后，建造戴森球实际上就已经只是一个数量问题，而非理论问题了。实际上，前几年天文学家发现了一颗光度频繁变化的恒星KIC8462852的消息传出之时，就有人提出过“这是一个正在建造的戴森球工程”的假设，很可惜，最近的观测结果并不支持这个理论。

而重庆柚子猫工作室所开发的《戴森球计划》，就是这样一款建设游戏：玩家扮演一个探索宇宙的智能机械，目标就是从零开始，建造出你自己的戴森球。

戴森球游戏画面。

如果从（无用的）游戏分类学上来说，《戴森球计划》的类型应该是“沙盒自动化建造类”游戏。游戏甫一开始，游戏会生成一个拥有一颗恒星和多个行星的恒星系，设定上玩家就作为一台智能机械，派往这个恒星系建造戴森球。这实际上还涉及到另一个科学概念：冯·诺依曼探测器。

顾名思义，这个概念由物理学家冯·诺依曼提出，他认为如果我们能够发射一种能够利用当地资源进行自我复制的探测器，那么这种探测器可以指数型复制自身，在极短的时间内（50万年，以地质时间论确实非常短）走遍整个宇宙。实际上玩家扮演的就是这么一个探测机械：在到达恒星系的某一个行星之后，玩家需要从砍树开始，从无到有建造起一整套工业体系。

“工业体系”，这个词就是游戏的核心。我们之前玩过的游戏里，技术和设备都是用钱“变出来”的；而无论是大米蔬菜还是电脑手机，似乎都是从商店的货架上长出来的。而玩《戴森球计划》，玩家则实实在在的理解了什么叫做“工业体系”：这是一套漫长的，庞大而复杂的系统，需要高超的规划能力才能让它运转起来。

砍树是第一步，玩家一开始需要收集木材来做最基础的能源供应；随即是采煤供应给火电厂来做稍微高级的能源；然后建造这些设施工厂都需要钢铁，玩家又需要开采铁矿，与煤一起炼成钢，才有充足的钢材继续建设；接下来就是石油，即可以炼出轻质的燃油用来发电，也可以在化工厂制成塑料以支撑集成电路的制造。

集成电路则领向计算中心和核反应堆。想要这一切高效的运转起来，不需要玩家本人跑来跑去，又需要建设一套复杂而科学的传送带把整个体系连接起来以形成自动化运转。用什么资源、生产哪种产品，进入下一个链条的生产设施又有什么特定的比例，这一切都需要玩家自己精心的配平和计算。

比较有趣的一点，是游戏里的每一个行星都不是平面地图，而都是球形的（听上去好似一句废话！）。这对游戏机制实际上有着深远的影响。我本人在玩的过程之中发现，完全可以建造一套环绕行星赤道的传送带体系，就可以实现“总线式”流水线体系了。而这在平面地图上是根本做不到的。

戴森球游戏画面。

像《戴森球计划》这种类型的游戏，之前也不是没有出现过；比方说《异星工厂》（Factorio）。游戏到后期，科技树越来越庞杂，所需的资源的数量和种类越来越多，玩家需要建造一个横跨多个行星的生产体系才能维持下去，那么他们势必会产生一个终极疑问：我干这些事情是为什么呢？

正如其标题所述，最终目标就是造个球啊。

来到科技树顶端的玩家可以建造并且发射太阳帆，环绕恒星，形成自己的戴森球。过程中玩家还可以定制独家戴森球图形，达到千人千面、没有任何两个人的球是相同的效果。相信我，当你看到你自己设计并且建造出的那个球在恒星轨道上缓缓旋转的一颗，成就感会是无与伦比的。

《戴森球计划》中的“戴森球”并不只是借用了一个单纯的天体理论噱头，它后面藏着开发组所创造出的一整套既有科学基础也有科幻巧思的科技树设定，以及工业体系建设系统——这才是这个游戏最值得咀嚼的部分。从树木到煤炭和钢铁，到氢能，到聚变反应堆，到行星际传输系统，直至最终的戴森球，玩家能够亲手体会到这一整套系统的庞大复杂，从而对能源、对工业、对星际开发有一个切身的认知，这无疑是“寓教于乐”这四个字的最好体现。

那么，又到了叩问心灵的时刻了：既然现在我已经会砍树了（存疑），啥时候我能够开始建我的第一个戴森球呢？（大雾）

最白的白，让你美，还给你省空调费

撰文 | 皮卡秋

本文是2021菠萝科学奖化学奖的解读。

白颜料是一种非常重要的颜料，它不仅可以用来上色，而且在画的不满意的时候还可以用来覆盖。它那么优秀，完全在于一种极致的特性，越白的颜料越能反射掉所有照在上面的可见光，因此被画家们所十分看重。能够出色地运用白色，往往会给艺术品带来非同凡响的效果，比如伦勃朗的人物像。

在他那个时代，荷兰人因铅白的制造而闻名整个欧洲，这种颜料是通过一个相当奇特的过程所获得的：将金属铅条悬挂在土罐中的醋上头，然后把土罐在马粪下埋上几个星期，等到这种金属腐蚀后，就会得到一种明亮的白色粉末。

而且更加厉害的是，伦勃朗独创了自有的白颜料配方，据2019年《德国应用化学国际版》（Angewandte Chemie International Edition）上的一篇论文，研究者们通过X射线衍射发现，这位17世纪的大师曾通过将铅白和有机介质结合，而产生了一种具有很好流变性能的颜料，这也是他的“厚涂”技术如此出类拔萃的重要原因。

白颜料在艺术领域和生活领域都非常重要。图片来源：naturalpigments.com。

但铅颜料的也给使用者带来了巨大健康隐患。18世纪意大利医生纳迪诺·拉马奇尼（Bernardinus Ramazzini）就发现，他认识的画家几乎没有一个健康的，基本上都体质孱弱、面容苍白、多愁善感，他敏锐地意识到这和他们所使用的有害颜料脱不了干系。

2013年，西班牙内科医生胡里奥·蒙特·圣地亚哥（Julio Montes-Santiago）在《脑科学研究进展》（Progress in Brain Research）上发表了一篇文章，名为《被铅下毒的天才：五个世纪著名艺术家的铅中毒》，通过历史文献的研究，他认为米开朗基罗、卡拉瓦乔、鲁本斯、梵高、雷诺阿……等等诸多艺术大师都有铅中毒的症状。

取代铅白的健康有好颜料钛白虽然在1821年就被发现了，但直到1921年才真正登上历史舞台，美国制造商在那一年推出了适合艺术用途的钛白油颜料。钛白的主要成分是二氧化钛，它是一种更白的白色，具有更高的不透明度。此外它的化学稳定性非常好，所以安全性也高，因此在现代化妆品中的使用也非常广泛，在防晒增白方面屡建奇功。没办法，在长久以来的人类审美体系里，肤白貌美一直是个金标准。

普度大学阮修林教授团队制造出了世界上最白的涂料。图片来源：Jared Pike/普度大学。

所以你以为二氧化钛就是白的极致了吗？在材料科学家的眼里，它白则白矣，却是一场虚白——在紫外波段的反射并不尽人意，对阳光能量的总反射率最高不会超过91%。

本届菠萝科学奖的化学奖授予了普度大学西拉斐特分校机械工程学院和伯克纳米技术中心的阮修林教授团队，他们制成了阳光反射率达到98.1%的涂料，才堪称目前世界上最白的白，这项研究发表在了2021年4月的《美国化学学会应用材料与界面》（ACS Applied Materials & Interfaces）期刊上，并且是作为封面文章。殊不知仅仅在半年前，同一团队刚刚在Cell下面的开放获取期刊《物理科学》（Cell Reports Physical Science）上发表了论文，称他们所制得涂料的阳光反射率是世界No.1，高达95.5％。这真是一不小心又突破了自己的最好成绩。

和95.5％的那次相比，98.1%的这次最大改进使用硫酸钡取代了碳酸钙，这两种都是较为常见的白色原材料。

研究人员使用红外摄像机比较屋顶上白色涂料样品的冷却性能。图片来源：Jared Pike/普度大学。

说起来，阮教授研发该涂料的初衷，倒不是为了给画家们涂抹或者让你把脸擦白，而是为了对抗日益严重的全球变暖。从上个世纪六七十年代开始，科学家们就在思考一种能够替代能耗和污染都极其大的空调的超级解决方案，即辐射制冷。这是一种被动式制冷技术，其原理在于，任何物体都会以红外辐射的形式向外界发射热能，如果它发射出的热能能够低于它所吸收的，那么显然就能够产生自动降温的效果。

在开发辐射制冷的道路上，各路材料研发者可谓前赴后继，有人甚至还试过聚乙烯气凝胶和脱木质素木材，不过这些方法不仅在工艺上更复杂，可应用性方面也大打折扣。而本届“最白的白”，仅仅使用常见的硫酸钡和丙烯酸进行混合就达到如此效果，可谓是四两拨千斤。事实上，他们团队是在试过上百种材料之后，才最终锁定了硫酸钡。

通过反复测试不同颗粒度的硫酸钡纳米颗粒，他们发现，让粒径分布在一个区间内（而不是单一粒径）能够达到最宽的反射谱，从而使得冷却效率大大提升。据估算，使用体积浓度为60%的硫酸钡丙烯酸涂料覆盖约1000平方英尺的屋顶，可以获得的制冷功率相当于10千瓦的冷却功率，比大多数房屋使用的中央空调都更要强大。

作者们在论文中解释了为什么会采用60%这么一个比大多数商业涂料都要高得多的体积浓度，这是因为，与其他常见填料（如二氧化钛）相比，硫酸钡的折射率较低，所以只有提高其浓度，才在复合材料中实现强散射，从而反射掉更多太阳光。

不只是最白的白，最X的X领域的竞争其实一直热闹得紧。2014年，英国技术公司Surrey NanoSystem声称他们发明出了世界上最黑的黑材料Vantablack，可以吸收投射过来的99.96％的光。如果把它作为颜料涂敷到一个立体表面，就会造成一种二维化的效果——轮廓立刻消失在视野中。也就是说，你可以把它理解成颜料界的二向箔……

最黑的黑Vantablack能让三位表面在视觉上直接二维化。图片来源：Surrey NanoSystems。

这个发明引发了一段艺术圈的公案，因为一位名叫Anish Kapoor的艺术家把它买断了，意思就是不让其他同行在艺术品中使用，就此触发众怒。另一位艺术家Stuart Semple首先站出来反击，他宣称自己创造了“世界上最粉的粉”颜料，每一个人都可以使用，只除了Anish Kapoor。

而Kapoor也是很调皮，他在Instagram上贴了一张竖着中指的照片，指头上沾着来自“最粉的粉色”颜料的粉末……欺人太甚有没有！逼得Stuart Semple在之后又不断推出最黄的黄、最bling的bling来继续抵制他。而在最近，Stuart Semple也声称自己开始出售最白的白了，不过这个是针对可见光的，据说可以反射掉99.6%的可见光。

回到真·最白的白上面来，阮教授团队的成果一出来之后，就拿到了吉尼斯世界纪录，引起了很多媒体的报导，而其中最高的呼声竟然是：让Anish Kapoor离它远点儿……

世界上最危险的动物是什么？

本文是2021菠萝科学奖生物奖的解读。

世界上最危险的动物是什么？狮子？老虎？鳄鱼？大白鲨？人类自己？都不是。

答案是，蚊子。除了在太空的那几位航天员，七十多亿人类里没有谁可以避开蚊子的叮咬。虽然被蚊子叮了本身除了损失几微升的血液并奇痒难忍外，大多不会造成永久性的身体伤害，但这叮咬的过程中就可能有其他的生物进入你的体内。

它们是疟原虫、丝虫、登革热病毒、西尼罗病毒、黄热病毒、寨卡病毒、日本脑炎病毒等等等等。全球每年有近10亿人因为蚊子叮咬而患病，造成近100万人死亡。而且随着全球气候变暖和人类人员物流交通方式的改变，蚊子正在以极快的速度占据新的领地，造成蚊媒疾病的广泛传播。

为了对抗蚊子，数千年来人类想出了各种办法从使用纱窗蚊帐，到清理水坑水塘，到使用杀虫药和驱虫剂，乃至用不育的人工基因改造蚊子卧底破坏。我们手里的办法很多，但是永远不差下一个。纱窗、蚊帐考验的是家庭和个人的投入以及正确使用。清理蚊子滋生环境考验的是社区乃至国家的组织能力。使用化学药物效果倒是不错，但是给环境带来了不小的影响。至于基因改造蚊子，目前还在实验阶段，能否大规模推广还未可知。

蚊子叮咬传播疾病的热点，是热带、亚热带地区。比如开曼群岛，这个以离岸金融闻名的英国的海外领地你可能只在财经新闻里听说过，在地图上找到它可能要大费一番周折。开曼群岛由三个岛屿组成，地处加勒比海，离牙买加不远。开曼群岛的人口数量还不到10万人，但人均蚊子数量可能要在全球排在前列。

开曼群岛的蚊子到底有多厉害？有个叫JD·吉莱特（JD Gillett）的蚊子专家，从北美的荒原到非洲的雨林，他一生都在世界各地研究蚊子。1971年，吉莱特博士在开曼群岛遭遇了人生中最凶猛的蚊子攻击，他总是用自己作为实验对象，实验方法是遮盖身体，只露出一条胳膊。在开曼群岛的那次实验中，一分钟内，吉莱特的那只胳膊被蚊子叮了600个包。

早在1965年，科研人员就在开曼群岛成立了蚊子研究与防控组织（The Mosquito Research & Control Unit），经过半个多世纪的发展，这个组织已经成为一个颇有国际影响力的蚊子研究专门机构。本次菠萝科学奖生物学奖获奖研究的第一作者哈马迪·丁博士就是开曼群岛蚊子研究与防控组织的工作人员，他与来自马来西亚、印度尼西亚、泰国和日本蚊子研究专家一起，进行了一种新的蚊子防治手段的探索。研究论文发表在《热带学报》（Acta Tropica）杂志2019年第194期上。

这种新方法，就是给蚊子听音乐。以前，只有蚊子给人类听“音乐”的份，那种嗡嗡声是每个人心中挥之不去的“小夜曲”。科学家们研究发现，蚊子的嗡嗡声不单单是翅膀震动形成的噪音，它还扮演着部分蚊子语言的功能。为了测试音乐是否会干扰蚊子，科学家们设计了特殊的蚊子“音乐厅”。一个温度湿度光照对蚊子都很友好的盒子，里面有一只被绑住的活仓鼠、一只饥饿并且没有交配过的雌性埃及伊蚊和一只雄性的埃及伊蚊。

埃及伊蚊是在全球温暖区域广泛分布的一种可以传播登革热等疾病的蚊子，在我国南方地区也有分布，跟另一种长得很像的白纹伊蚊一起被俗称为“花蚊子”。在安静的环境里，饥饿的埃及伊蚊平均只需要30秒就会成功叮咬仓鼠。然而，当科学家打开这个“音乐厅”的音响，播放4分零3秒来自美国著名电子乐音乐人Skrillex的白金金曲《恐怖怪物与美丽精灵》（Scary monsters and nice sprites）之后，雌蚊子显然有点晕头转向，平均需要三分钟才能叮咬成功。不但叮咬行为出现得更慢了，叮咬的次数和与盒子里的雄性交配的次数也显著地下降了。

Skrillex的电子乐专辑《恐怖怪物与美丽精灵》发行于2010年，全球销量数百万，专辑的同名单曲获得了2012年第54届格莱美最佳舞曲奖，在很多影视作品和电子游戏中你都能听到作为背景音乐的这首曲子。你可能要怀疑，是不是研究人员把音量调得太大，把蚊子给震坏了。还真不是，实验时，盒子里的平均音量只有20多分贝，跟蚊子的嗡嗡声差不多。科学家们推测，《恐怖怪物与美丽精灵》里混合的低频和高频声音以及很重的节拍，干扰了蚊子的听觉。这也是他们选择这首音乐的原因。

作为人类第一次严肃的给蚊子听音乐的研究，结论是特定的音乐确实可以干扰蚊子的行为，声音驱蚊法有希望成为一种实用的防蚊手段，从而减少化学农药的使用量。

最后，市面上有很多宣称可以驱蚊的超声波驱蚊app或者设备，目前的研究表明超声波对蚊虫没有明显的驱赶效果，这些办法并不靠谱。而本次研究提到的是可听声，虽然目前在实验室研究中表现不错，但还没有进行真实环境下的测试，所以大家可以在不打扰邻居的情况下设计并开展实地实验，期待你为世界防蚊事业做出自己的贡献。菠萝科学奖，等待你的研究成果。

当物理学家们聚集在酒吧，就发现了扔杯垫的奥义

撰文 | Sophie

本文是2021菠萝科学奖物理学奖的解读。

某日，一群人在酒吧聚会。酒足饭饱、情绪高涨之时，他们玩起了“扔啤酒杯垫”的游戏：把啤酒杯垫当作飞盘，扔得远者胜。但是，他们很快发现，想要飞得直直的真是太难了。杯垫在空中的滑行总是会翻转，继而偏离直线。

玩耍过程中，剧情逐渐像啤酒杯垫一样跑偏。这群人的真实身份都是物理学家，于是开始职业性讨论：为什么啤酒杯垫的滑行方式和飞盘不一样，无法又直又远？如何用物理学来解释这一现象？

回到研究所，三人把啤酒杯垫的飞行抽象成了物理公式，为了验证理论，他们又做了台啤酒杯垫发射机，在走廊里飞了成百上千个啤酒杯垫，还砸了好几个路人。最后，此番研究成果被写成了一篇论文，并附上声明，这项研究“毫无用武之地”。

三位研究者与啤酒杯垫和发射机的合影。

这是来自德国波恩大学亥姆霍兹辐射与核物理研究所以及阿格兰德天文研究所的物理学研究者，约翰·奥斯特迈耶（Johann Ostmeyer）、克里斯托夫·舒尔曼（Christoph Schürmann）和卡斯滕·乌尔巴赫（Carsten Urbach）的真实故事。2021年7月24日，他们对啤酒杯垫飞行模式的研究发表在了《欧洲物理学杂志+》（The European Physical Journal Plus）上，并配上了欢乐的标题：《啤酒杯垫不是好飞盘》（Beer mats make bad frisbees）。

可能你也发现了，人们在抛飞盘的时候总会让它旋转着飞出去，这是一个众所周知的技巧。不转的飞盘很难飞好，旋转反而能让它又稳又远。这是因为，飞盘的旋转轴与它的对称轴重合，此时的转动惯量最大，能让飞盘稳定旋转而避免翻转，想飞不远都难。

空气动力学造型是另一个有利因素。飞盘的内侧（下表面）是凹进的，而外侧（上表面）是凸出的，它的下降过程有点像飞机着陆。在飞盘飞行过程中，总会与自由气流有一定角度，空气被飞盘改变方向，反过来会给飞盘一个作用力，让飞盘产生升力。飞盘弯曲的形状让升力出现在飞盘中央，让它飞得更高、没有偏斜。

再让我们来看一看飞行中的啤酒杯垫的情况。

飞行中的啤酒杯垫的受力情况。

比起飞盘，杯垫就没有这么好的飞行条件了。它既平且轻，反而不稳定。当正在飞行的杯垫开始降落时，会遇到下方的气流（图a）。这使得它又获得了升力，但这个升力并没有像飞盘一样作用在重心处，而是作用在了杯垫的前半部分（图b），这个向上的升力F（lift）会产生扭矩M（图c），导致杯垫的自转轴旋转（图d）。

于是杯垫被推了起来，直到竖立。因为扭矩只有在杯垫上旋或下旋时，才会消失，这使得杯垫趋向竖立。此外，加上马格努斯力的作用，杯垫的下旋比上旋更稳定，因而在杯垫翻转竖立起来之后，它会以下旋的方式继续飞行，运动的方向也发生了偏斜。如果被惯用右手的人抛掷，杯垫将顺时针旋转并飞到右边去，左撇子则相反。

简单说明一下，马格努斯力指的是一个在流体中转动的物体将会受到的力，在球类运动中其应用非常普遍。杯垫在空气流体中显然也会受到这个力。

对这一现象做了定性的论证之后，研究者们继续把它转化成了能有效描述啤酒杯垫飞行的公式。啤酒杯垫飞行轨迹的变化是重力、升力和角动量相互作用的结果。在啤酒杯垫的飞行过程中，有一个关键时节点τ。在τ之前，啤酒杯垫的飞行轨迹是没有偏斜的；在τ之后，啤酒杯垫的偏离程度将随着飞行时间显著增长。

啤酒杯垫飞行的理论公式。

为了证明公式的有效性，三个理论物理学家尝试打算多抛些啤酒杯垫试试。但是由于人力抛出的杯垫不确定性太大，翻转的时间是随机的。于是，他们只能请人帮忙设计和制作了一台啤酒杯垫发射机来测试这些公式。

研究中使用的啤酒杯垫发射机。

研究人员正在走廊里发射啤酒杯垫。

杯垫发射机由两个电动机驱动，杯垫被两侧的传送带加速，以和传送带相同的速度被抛出。发射机被放置在0.98米的高度。这些条件保证了啤酒杯垫被抛出的初始条件是相同的。杯垫的飞行轨迹用每秒能拍摄500帧的高速摄像机记录，并用Trakcer软件提取出来。

随着时间变化，飞盘相对于初始位置的偏离情况（实验、公式、数值模拟三种结果的对比）。

最后的实验结果非常完美，理论公式与实验结果十分吻合。研究者们根据公式预测，啤酒垫最多能保持0.45秒的稳定飞行，就会翻转。而一张扑克牌只能达到一半的时间，约0.24秒。一张CD的稳定飞行时间比较长，能达到0.8秒，甚至比不考虑空气动力学加成的飞盘（0.7秒）还要长。很多人万万没想到的是，能稳定飞行很长时间的居然是铁饼，能够达到16秒左右。

看来想用啤酒杯垫做飞镖，还是有点难的。除非它旋转得非常快。世界上最好的掷牌高手之一Rick Smith Jr.掌握了这个技巧，能将扑克牌飞出60多米。但即使他技巧如此之高，也无法控制扑克牌走一条直线不翻转。

Rick Smith Jr.用高速的纸牌命中目标。

总而言之，在经过建模分析、模拟实验、高速摄像机记录、数据分析后，三位物理学家得出了一个和日常观察一样的结论：啤酒杯垫在被抛出去之后，并不能像飞盘一样飞得很远。

其中乌尔巴赫教授感叹到，此项研究完美地实践了自然科学总结知识的完整过程：从观察到提出理论，再到实验验证，再对理论进行调整和拓展。很多基础研究的初衷往往很简单，就是想要获得验证知识。

说起来，这不是第一作者奥斯特迈耶和他的“酒友们”第一次做和啤酒有关的“无用”研究了。2020年，他曾研究过敲啤酒（beer tapping）的物理现象。当一个人恶作剧地用自己手中的啤酒瓶底去敲击另一个人的啤酒瓶顶部，下面的瓶子会有大量的啤酒泡沫喷射出来，而上面的瓶子一点事儿都没有。

之前已有西班牙研究者研究了下面的瓶子里发生的事情，而Ostmeyer的研究重点是搞清楚为什么两个瓶子表现不同。啤酒泡沫的喷射是因为一系列的“波浪”递进，但由于上面的瓶子里没有产生那么低的压力，所以只诱发了中等程度的振荡，不会发生喷射——恶作剧者得以全身而退。

刷个手机，怎么就人传人了

撰文 | 冷月如霜

本文是2021菠萝科学奖心理学奖的解读。

人生的幻觉无外乎有三种：我能反杀、她喜欢我，手机在震。前两种幻觉很容易用“普而自信”来解释，它们是尚未在现实高墙上撞得粉碎的泡沫，乐观的表象下藏着悲剧内核。而手机在震这个就不好用自信来解释了。西方那一套媒体也只能无奈生造出“幽灵震动综合征”这个词，用来描述这种感觉手机在震，掏出手机一看却毫无新消息的尴尬现象。

但有时，我们掏手机只是出于习惯，并非真的靠皮肤或耳朵感受到了新消息的到来。一些学者认为对手机上瘾的人类正被剥夺宝贵的注意力，是新世代下的新垮掉。然而并非所有的学者都如此愤世嫉俗，比如意大利比萨大学的伊丽莎白·帕拉吉（Elisabetta Palagi）教授的团队便正儿八经地研究起了手机上瘾背后的科学。今年4月，她们发表了一篇论文，指出刷手机像打哈欠一样会传染。

Elisabetta Palagi教授（左一）和她的学生Veronica Maglieri（左二）、Filippo Bigozzi（右二）、Marco Germain Riccobono（右一），其中Veronica和Marco都是本研究的作者。

说实话看到这篇论文后，菠萝科学家的评选委员会如释重负——原来自己上班时刷手机不是因为偷懒，而只是被人传染而已，自己明明就是受害者么！为此，大家兴冲冲一致决定将今年的菠萝科学奖心理学奖颁发帕拉吉教授。至于刷手机摸鱼的始作俑者是哪位，已经不是那么重要了。

帕拉吉教授的学生维罗妮卡·马格列里（Veronica Maglieri）是这项研究的第一作者。她说自己观察到了一个现象，人群中一旦有人开始刷手机，这个动作就会快速传染，于是乎，他们决定做一项观察性的实验来检验自己的想法（为自己刷手机开脱）。

冒着感染新冠的风险，研究人员们在2020年的5月到9月间做了一系列暗中观察，总共挑选了184名观察对象（88位女性，96位男性）。为了确保实验不被外界因素所干扰，研究人员们特地挑选生活中的常见场合入手，如在公园、饭店、公共交通场所等。所有被观察的对象都没有意识到不远处还有人悄悄盯着他们，看他们有没有在刷手机。

顺便一提，研究人员们一共前往了820个不同的场合，平均下来每天要去5、6个不同的地方，在新冠期间也是辛苦了……

在这些场合中，研究人员们亲自上阵，作为刷手机的传染源。他们随机做着“刷手机”和“玩手机”的动作——刷手机时，研究人员们掏出手机一通操作，并至少观看5秒钟以上的屏幕；而在玩手机时，他们虽然也会掏出手机操作超过5秒钟，但双眼完全不看屏幕。通过这样的设定，研究人员希望能比对出刷手机的传染力能有多大。

你一刷，我就刷，大家一起刷。

而在附近那些能看到传染源，手头也有手机的人自然就成了被观察的对象。当研究人员做出刷手机或是玩手机的动作后，躲在另一旁的观测者开始计时，统计3分钟内附近路人的反应，以及他们多久会受到传染，跟风刷上手机。而这些分析的结果令人惊讶。

统计表明，在周围有人刷手机时，就像是中邪一般，有约50%的人在短短30秒内也拿起了自己的手机开刷。相反，如果最初研究人员只是掏出手机盲操作，眼睛不看手机，传染力就会大减。据统计，周围大约只有0.5%的人会去刷手机，人数锐减99%。

这些结果清楚地表明，手机一刷起来，就有足够的传染力，并将刷手机的冲动辐射到周围一圈。

有意思的是，这种传染力看似是无意识的。维罗妮卡讲述了一个实验中的有趣故事。她说她在候诊室（先不问为什么要在新冠期间去候诊室）里刷起手机后，坐在她对面的一位女士在“短短几秒”内拿出了自己的手机打起了电话——“我也不知道为什么要打给你，”那名路人女士说道，“我就是想和你聊聊。”

关于刷手机会传染这件事，论文作者们有着自己的解释。她们指出，跟风刷手机是一种下意识情形下做出的行为，且可以看作是对他人行为的模仿。事实上，早些年的科学家们已经注意到了这种奇特的无意识模仿现象，并给它起了一个名字——“变色龙效应”。模仿者就像变色龙一样，在迈入到一个新环境时，身体会自然做出改变，与环境融为一体。

对于人类而言，这当然不是指皮肤也会变色。事实上，人类通过模仿想要融入的，是一种社交环境。我们可能都有过类似的经历——在工作中刻意将自己塑造成职业的形象，口头和肢体语言都颇为得体，符合职场规范。而下班后，我们又能和朋友们愉悦地嬉笑怒骂。这都是在不同社交环境下的正常反应。通过让自己看起来和别人一样，有助于巩固已有的社会纽带，或是建立全新的社交联系。而如果一个人感觉自己被社会孤立，他就更有可能模仿他人。

帕拉吉教授正是研究变色龙效应的专家之一。她和其他一些学者指出，属于变色龙效应的模仿行为可以包括表情、手势、口音、乃至抖腿或打哈欠等看似无意识的肢体动作。显然，现在这份清单上还要加上刷手机。

没想到吧，刷手机和打哈欠一样是会出现人传人的。

如果说刷手机和其他模仿行为有什么不同，那就是它的无差别性。研究人员们对数据进行了深度清理和分析，发现无论年龄还是性别，都不会影响到刷手机的行为。这可能是因为全球已有超过35亿人用上了智能手机，占全球总人口的近一半。短短几十年里，我们早已将智能手机视作社交中不可或缺的一部分，甚至还会无意识模仿他人刷手机的行为，以求融入。

这并不是一件好事。“我们总感觉需要遵从周围的人给我们定下的‘规范’，所以会自动让彼此的行为相匹配，相契合。”帕拉吉教授说道，“但智能手机会干扰真实生活中的行为，所以反而会增加社交的隔离感。”对于那些没有智能手机，或是手机不在身旁，无法模仿刷手机行为的人来说，这种孤独感尤甚。

研究人员们还在论文的讨论环节中提到了一个让人担忧的场景：考虑到目前智能手机的占有率恰好近半，在使用智能手机和不使用智能手机的人群间，很容易出现一种割裂——后者会对前者抱团的行为感到失望或愤怒，从而远离自己使用智能手机的亲友，寻求更为虚拟的社交关系。

难道我们就对刷手机的传染性无能为力，就此任凭这个世界愈发走向孤独了吗？那也不至于。正如前面所讲的，研究人员们在800多个不同的场合中对刷手机的传染性进行了观察，而其中一些场合的数据明显有着不同，比如说饭店。

光从观察结果来看，但凡人们面前有食物，就能抵御住其他人刷手机的传染力而不去跟风模仿。研究人员们特地指出，这和吃饭时腾不出手没有关系，因为他们在饭前饭后也都收集了足够多的数据。

俗话说食色性也，显然和刷手机相比，吃饭更为重要。这不光是生理上的，也还是社交上的。自人类有文明起，聚餐就被赋予了特殊的意义。在任何一个人类社会中，共进和分享食物都能增进彼此之间的关系。更何况这是新冠期间在饮食文化浓厚的意大利做的实验。病毒面前人们面基不易，在有限的机会里，彼此都格外珍惜相聚的时光。倘若在这个神圣的时刻自顾自的掏手机，恐怕是要被视作异端，和往披萨上放菠萝一样遭人唾弃的。

唯有美食，可以扫除一切社交障碍。

但这并不代表其中就没有变色龙效应了。饭局是社交的延申，也是社会的缩影。在饭局上，人们依旧有着融入的需求，只不过彼此之间的面部表情和动作成了更好模仿的对象。如果所有人都能因为一个段子而开怀大笑，那他们又何必掏出手机来寻求认同感呢？

这一点也再次指出刷手机和其他社交模仿行为上的不同。其他社交行为需要人与人之间的互动，而刷手机往往不用。这样的模仿只是行为上的表象，人与人之间并未就此建立起情感上的共鸣。

PS：

在审阅完菠萝科学奖心理学奖的解读稿件后，会议室里大家纷纷开始反思，平时习以为常的刷手机行为，是否在不经意间，也让这个社会变得愈发冷漠与割裂。直到馆长提议，这项研究明明告诉我们吃饭的重要性。我们平时之所以刷手机，说到底还是聚餐的机会太少，所以，今晚去哪儿吃？恍然大悟之中，大家掏出手机查了一圈点评，七嘴八舌给出了不少建议，空气中也就此重新充满了快乐的气氛。

制版编辑 | Morgan