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你的票圈 | 请你永远记住这是教室!

“老师,你刚刚说的这道题错了。”平静的教室里,突然响起了小明不和谐的声音。大家都抬头去看他。 “请你记住,这里是教室!”小红站起来,指着小明骂,“我刚刚已经举报你的言论给自律委员会了!”...

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记忆传承,信息永生(五)

“精炼我们推理的唯一方式,是让它们和数学一样切实。” ——戈特弗里德·莱布尼茨,《发现的艺术》 前文请看 《记忆传承,信息永生》系列 那些超越时代的天才 Augusta Ada King 如果要评选19世纪Geek女神的话,奥古斯特·艾达·金(Augusta Ada King)一定能上榜。她是诗人拜伦的女儿,查尔斯·巴贝奇的助手和合作者,拉弗拉斯伯爵夫人,以及世界上第一位程序员——甚至远在“程序员”这个词被赋予现在的意义之前,她就写出了程序,而且打在了硬纸卡片上。 虽然是拜伦的女儿,但是艾达几乎没有见过自己的父亲。在出生后几个星期,她的母亲就带着她返回娘家,两个月后更是签署了分居协议;而她那热血浪漫的诗人父亲几个月后远赴法国和瑞士,最终客死异乡。艾达的数学天分据说来自母亲,灵动的思维则可能来自父亲——这两者在她后期的研究中缺一不可。良好的家庭环境让艾达能够遵循自己的兴趣,优秀的家庭教师们也为她提供了良好的教育。 在她的家庭教师里,有一些相当出色的人物,例如提出了徳·摩根定律的数学和逻辑学家奥古斯都·徳·摩根,以及女科学家玛丽·索麦维。正是在后者的介绍下,1833年6月,不满18岁的艾达遇见了查尔斯·巴贝奇。 两个人的命运,从那一刻开始,紧紧纠缠在了一起。 Charles Babbage 查尔斯·巴贝奇(Charles Babbage),那个时代公认的博学者——或者失败者,这完全取决于观察角度。他毕业于剑桥大学,20岁的时候就协助建立了英国统计学会,25岁就成了英国皇家学会会员,37岁的时候成了母校的卢卡斯数学教授——牛顿曾经担任过的职位。他是发明家、数学家、多产作家以及梦想家。从二十岁起,他就开始计划制造一台能够自动计算的机器,把人工从繁复的计算中拯救出来。而大量的人工计算,正是那个时代欧洲的特色之一。 1819年,巴贝奇在一次去法国的访问中,看到普隆尼男爵招募大量计算工人,在几组数学家的带领下趴在桌上写写算算的情形,深受这种智力放大方式的震撼;而这些计算结果的质量之低,更是让他感到无力。当时的科学作家迪昂赛斯·拉德诺写道,从40册表里随机抽样,就发现了3700项错误;而根据巴贝奇的计算结果,这些计算错误,每年将会为政府带来超过300万英镑的损失。 看来,制造自动运算机器,势在必行。 从计算开始 对数,是当时社会发展的重要基础之一,无论是金融、航海还是天文,都离不开能够简单把乘除化为加减的对数运算。和今天课本上附带的《常用对数表》一样,快速运算也要依赖于对数表;而世界上第一份对数表,却只能靠手工来算出。 巴贝奇就是打算解决这个问题。1822年,他制造了第一台差分机,能够进行三个五位数的加法运算,结果能达到六位数。接下来的梦想更加宏伟,他与英国政府签订了合同,计划在两到三年内,制造出可以计算七个二十位数的差分机,并且自带打印功能。 然而,这个计划失败了。也许是因为总是冒出新点子的巴贝奇不停地改动设计,也许是他找到的制造商无法实现他要求的精度,第二部差分机花了十年时间和三万英镑的投入,却只完成了七分之一。而此时,巴贝奇几乎将所有精力都放在了一个新项目上——他已经意识到了差分机的不足,并且计划制造出通用的计算机:分析机。 就在这时,他第一次遇见了艾达·拜伦。 巴贝奇设想的分析机采用十进制计算,用齿轮存储1000个50位数,能做平方和四则运算。这台用蒸汽机驱动的机器有三十米长和十米宽,每秒钟能够计算一次。几乎所有的人都认为巴贝奇是痴人说梦,而艾达不这么看。她很快理解了巴贝奇的设计,并且预料到了分析机可能的用途,这些用途甚至是巴贝奇没有想到的。艾达写道:“这种机器也许可以作曲,或者解决复杂的问题。” Charles Babbage的差分机局部,至1871年他去世时,机器尚未完成 1841年,已经是三个孩子母亲的艾达正式成为巴贝奇的合作者。她把巴贝奇用法文撰写的论文翻译成英文,添加了自己的注释,让这部论文的长度增加到最初的三倍。正是她,从提花机中得到灵感,将分析机的程序用打孔卡片输入,也建立了子循环和条件分支的概念。算法终于不再用硬件实现,而可以通过挂上不同的纸带而实现不同的运算。 而这时,这两位先驱者遭到了巨大的打击。英国政府正式终止了差分机的合同,新任首相公开声称差分机的唯一的用途就是费钱。在制造差分机时自己搭了一万三千英镑的巴贝奇早已一贫如洗,两人只能靠偶尔销售些小东西来继续支撑。 1952年,从小体弱多病的艾达因癌症去世,终年36岁,留下的只有大量文档和世界上第一个程序的设计:一个计算伯努利数的分析机专用程序。巴贝奇二十年后去世,就连登在《泰晤士报上》上的讣告也嘲笑他的失败。 他们都没有看到自己梦想成真的那天。

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毒钚一片,人类全灭?

流言: 据BBC报道,前英国政府辐射事务顾问巴斯比博士表示,日本核电站的问题极为严重,尤其令人担心的是福岛核电站三号反应堆。他称,该反应堆现在遇到了麻烦,因为它使用的是一种不同的燃料:它不是铀,而是一种铀钚混合燃料,而钚是极为危险的,因此一旦这种物质泄漏出来,将使海啸灾难雪上加霜。钚是世界上毒性第二大的物质。一片药片大小的钚,足以毒死2亿人,5克的钚足以毒死所有人类。钚的毒性比砒霜大4.86亿倍,一旦泄露进入太平洋全人类都玩完! 真相: 当地时间14日凌晨03:11的BBC新闻[1],报道了前英国政府辐射事务顾问巴斯比博士(Dr Christopher Busby)对福岛核电站3号机组的担忧。这条新闻的背景是日本内阁官房长官枝野幸男13日警告说,福岛第一核电站3号机组反应堆面临遭遇外部氢气爆炸风险。但是关于钚的毒性问题,却不似流言所描述的那么可怕。“一片药片大小的钚足以毒死2亿人,5克的钚足以毒死所有人类”的说法更是没有任何的科学依据。 铀钚混合燃料,是啥? 巴斯比博士提到的这种铀钚混合燃料,也就是MOX燃料,全称为混合氧化物燃料。MOX燃料是一种巧妙利用核裂变产物而设计的特种核燃料。传统的反应堆是以铀235为燃料,通过用中子轰击铀235原子核,发生的裂变反应的同时会产生大量的热。但事实上,自然界铀储量的98%都是无法加以利用的铀 238,铀235不足1%,难以满足世界日益增长的核能需求。此外,浓缩高纯度的铀235是相当昂贵的。于是,这份稀缺迫使人们需要找出了一种新对策。 MOX燃料是由7%的钚和93%的高浓度铀238混合制成的。设计的巧妙之处在于,将核废料里的钚以及自然储备更多的铀238给利用了起来。当中子撞击铀238时,会转变为钚239,而钚239最终又会衰变成铀235——这样就把稀缺燃料铀235给“加工”了出来。MOX的优点是通过添加少量的钚,使得这个循环能更好的进行,可裂变燃料的浓度更容易增大。如果控制合理,这种燃料的利用率将非常高。[1]另一个优点就是为传统的铀燃料反应堆产生的钚找到了新出路,也算是帮助解决了核废料处理的一个难题。 阿钋、阿钚,傻傻分不清楚 对钚毒性的误解由来已久,关于它是剧毒的物质、“一丁点就能致人死亡”的说法在西方世界也同样流传广泛。推测,钚可能是受到了剧毒的钋的牵连。两者的衰变类型相同,化学符号接近(Po、Pu),连中文写法、读音都那么那么的相近,也难怪不明真相的群众们把他们的各类性质掰到一起去。 如果非要来说明钚的化学毒性,人们相对熟悉的砒霜、氰化物的毒性都比钚要大得多。单次过量摄入钚而引发的死亡案例,至今都未出现。[2,3,4] 对于钚危害的担忧,更多的是来自于钚的电离辐射能力。钚衰变时会产生α射线。α射线的穿透能力非常弱,在空气中前进几厘米就将能量耗尽。对于环境中的钚并不用太担心。一旦钚进入到人体内,形成的内照射会对人体有一定的影响。α射线会造成细胞的损伤、染色体的损伤,理论上可能导致癌症发病率的上升。但是这种影响并不会比其它能放出α射线的放射性物质危害更大。相比之下,钚的半衰期很长,使得单位时间里的辐射量相对要小,危害也就更小。在自然界广泛存在的氡的放射危害就要比钚大的多。 事实上,在上世纪四十年代,美国就有26名工作人员因核武器研究,受到了钚的污染。但是在他们身上并没有出现严重的健康影响,更没有人因此而死亡。到上世纪九十年代,一批志愿者甚至接受了注射或是吸入钚的实验,也没有发现有任何明显的伤害。这与之前大家对钚毒性的过高估计大大不同。 而英国女王伊莉莎白二世访问哈维尔核子实验室时,就曾受邀触摸了一块以塑料包裹的钚环,以亲自体会其温暖的触感。附赠八卦一则,钚舔起来⋯还真的像金属⋯⋯ 基于钚本身的化学毒性并不那么大,电离辐射能力也不比其它放射性元素要来的特殊,加上铀钚混合燃料里钚也只有7%,3号反应堆如果发生爆炸泄露,并不会比其它使用铀燃料的反应堆要来的更危险。 福岛三号反应堆的情况 至于使用了铀钚混合燃料的三号反应堆,不论如何,我们都还是希望它能够安全。而目前它的情况还暂时处于稳定中,大家来了解一下吧。 14日上午11时01分(当地时间),3号反应堆机组发生氢气爆炸,反应堆所在建筑遭到损坏,但反应堆屏蔽壳未遭损坏,屏蔽壳内部压力稳定,没有造成核燃料的泄露。并且,爆炸后监测到的核辐射水平没有明显变化。 15日一整天福岛核电站3号机组没有出现异常。 16日上午8:34,3号反应堆机组涌出白烟约45分钟。监测到的核辐射水平出现了升高,但随后又回落了。目前,整体看来没有安全危害。 17日,3号反应堆机组又发生了涌出白烟的现象,随后使用直升机从空中对其进行浇水降温。 结论:谣言破解。 钚的毒性并没有谣言描述的那么可怕,“5克的钚足以毒死所有人类”纯属扯淡。使用铀钚混合燃料的反应堆如果发生爆炸泄露,并不会比使用铀燃料的传统反应堆要来的更危险。 本文已发表于 果壳网 谣言粉碎机 参考资料: [1] WNA_Mixed Oxide Fuel (MOX) [2] WNA_Plutonium [3] IAEA_NUCLEAR POWER andRADIATION RISK: MYTHS and SCIENTIFIC REALITIES [4] wiki_Plutonium

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