迷人的温度:温度计里的人类、地球和宇宙史 [美] 吉诺·塞格雷著 高天羽 译 查理·芒格必读 上海译文出版社 正版

大多数人每天醒来时都会考虑几个问题：今天要去哪里？现在是什么时候？外面有多冷？
有意无意间，对长度、时间和温度的衡量确定了生活的节律。这三个度量中，我对最微妙的那个温度最着迷。
过去几千年里，人类对长度和时间的日常理解并没有太大变化，尺子和钟表也很早就问世了。温度就不同。虽然人人知道就连一个婴儿都能分辨冷热，但是我们学会度量温度却只有几百年。
比如，我们知道太阳的中心温度，对地球的中心温度却不甚明了。
比如，无论生活在北极圈还是撒哈拉，为什么人类的体温保持不变？为什么它始终是华氏98.6度（摄氏37度）？为什么大多数哺乳动物和鸟类都有着大致相同的体温？又比如，我们感染时会发烧，为什么会演化出这样的功能？
　
温度，不只是数字。
在动笔之初，我就知道自己要在这本书里探讨一系列重大问题。过去的一百年，科学家曾着力研究这些问题，但它们中的许多至今仍没有解答。而将它们串在一起的，正是温度。

吉诺·格塞雷（Gino Segrè），美国宾夕法尼亚大学物理和天文学教授。他是世界闻名的高能基本粒子理论物理学家，曾受到美国国家科学基金、艾尔弗雷德·斯隆基金、约翰·古根海姆基金和美国能源部的嘉奖。本书是他的代表作。

引言尺子、钟表和温度计……001
第一章98.6度……008
不变的体温……011
深入撒哈拉……015
挺进南极洲……022
当事情出了差错……028
热度造成休克……035
第二章测量工具……041
第一缕火光……042
温度计的四位发明者……047
来自麻省的伯爵……056
蒸汽动力……061
热力学的三条定律……066
熵与生命……070
第三章读懂地球……073
哥白尼的和谐……077
牧师、律师和鱼类化石专家……083
冰的循环……087
冻土上的鲜花……090
厄尔尼诺，过去和现在……095
温室效应： 基本原理……099
温室效应： 历史……105
温室效应： 政治博弈……112
第四章极限生命……115
巴顿和毕比的探海球……116
烤蛤一区： 深海热泉……123
一腔热血……130
雪球地球……135
生命的第三支……141
熔化地球……144
地外生命……151
冰封两英里下的生命……155
第五章来自太阳的消息……160
太阳核心……161
宇宙浪荡徒……166
热力旁白： 伽莫夫、卢瑟福与核势垒……171
一颗恒星的诞生……175
黑洞和小绿人……180
基础元素： 氢和氦……185
三度的质子，两度的中微子……188
大爆炸和大挤压……193
第六章量子跃迁……198
法拉第的完美气体……200
最后的液体……204
超导……210
二象性、不相容性和不确定性……216
低温世界……222
爱因斯坦的冰箱……225
钱德拉的旅行……230
眺望未来……236
参考文献……239
致谢……260

第一章98.6度
98.6度（指华氏度，约合摄氏37.2度）——人类之间的相似真是一件非同寻常的事。放一支温度计到一个人的舌头下面，无论他是北极冰流上的一个因纽特人①、伊图里森林中的一个俾格米人，或是纽约证券交易所内的一个股票经纪人，得到的读数都是相同的。黄人、黑人、褐人、白人、高个子、矮个子、胖子、瘦子、老人、年轻人、男人、女人，体温都是98.6度。无论是一个月大的婴儿、二十岁的运动员，还是一位百岁老人，都有着相同的体温。无论你的肌肉膨胀还是萎缩、牙齿突出还是掉落、视力敏锐还是因患白内障而模糊，无论你的心律是不是在压力下倍增、呼吸有没有剧烈起伏，无论你是浑身战栗还是挥汗如雨，你的体温都始终不变。即使它只变动2％，你也会觉得痛苦；如果它的升降超过了5％，你就要考虑去急诊室了。人和人的相似，在这一点上真是惊人。当你呼吸、流汗和排泄，身体的其他机能都会大幅变动，这全都是为了维持一个恒定的体温。
严格来说，98.6度只是一个简单的缩写，因为我们身体的各处温度是不同的，虽然其中也不乏规律。我们的皮肤一般比内脏低6度，你只要把放在舌头下面的温度计捏在两根手指之间，就能证明这一点。口腔和肛门的温度也不相同，后者一般比前者高1度。不同的脏器之间，温度也有差异，高低取决于新陈代谢和血液的流动。早在人类开始测量温度之前，我们的祖先就已经对此有所察觉了，他们认为身体上最热的部位是心脏，尤其是那些“热血型”的人。但真实的情况比较乏味： 我们发现，不那么热血的肝脏反倒是最热的。
在17世纪之前，“所有的人体温相同”的说法一定会使人觉得奇怪。当时还只有粗糙的温度计，也没有人用它们来仔细比对不同人的体温。人们只能粗略地测量体表的温度，他们想当然地认为，一个人的体温反映了当地的气候，因此热带居民的体温要比温带居民的高。1578年，约翰内斯•哈斯勒（Johannes Hasler）出版了影响深远的著作《医学的逻辑》（De logistica medica），书中提出的第一要务就是“确定每一个人的自然温度”，而决定体温的因素有“对象的年龄、测量的季节、杆子的高度（即海拔）和其他种种影响”。哈斯勒制作了一张详细的表格，指导医生如何参考病人的体温、需求和周围的环境来配制药品。他当然知道发烧和疾病有关。所以他才会提醒医生们留意病人体温的变化。
我们今天知道，体温并不会随着地点而不同。但是它的确会随着一天中的时间而略微变化： 上午逐渐上升，下午三时许达到峰值，到了夜间又降到最低，最高和最低一般相差1.5度，98.6度只是一天中的均值。不过，即使这个说法也需要加以限定，比如《哈里森内科学》一书告诉我们：
都说人类的“正常”体温是华氏98.6度，但是根据文德利希在一百二十多年前的最初观测，18至40岁之间的健康成人的平均口腔温度应该是华氏98.2度。
人的体温超过正常值就叫“热病”（pyrexia），俗称“发烧”；低于正常值则称为“低体温症”（hypothermia）。人体内部自有一套调节机制，使我们的体温大致保持在正常范围之内，这套机制听命于一个深埋于大脑之中的最高控制中心，那就是下丘脑。这个渺小的器官不仅设置温度，也操纵着各种激素的分泌，由此掌控着大量关键的代谢功能。此外，它还调解着人体内的水、糖和脂肪水平，并且指导激素的释放，从而对我们的各种活动进行抑制或是加强。哈维·库欣（Harvey Cushing）是20世纪初美国的一代名医，他研究了下丘脑和脑垂体的行为，并对下丘脑作了如下描述：
这一小块组织隐藏得很好，几乎只有一个指甲盖那么大，但它的内部却坐落着原始生命的力量之源，负责生长、情绪和繁殖，人类在上面叠加了一个皮层作为抑制，但并不是总能抑制住它。
饮食中的能量维持着我们体内的各种代谢机制，并由此产生热量。人体会通过皮肤排出大约85％的热量，其余的则随着汗水和大小便排出。皮肤是热量出入人体的主要门户，所以我们应该找一找皮肤和下丘脑的关系。从下丘脑到皮肤，其实有着两条重要通路，一条是边缘神经系统，另一条是称为“毛细血管”的小型血管所组成的密集网络。
来自这两条通路的信息进入下丘脑，并在其中负责温度调节的部分汇总。如果信息显示身体太冷，毛细血管就会收缩，从而保存热量；如果身体太热，毛细血管就会扩张。不仅如此，下丘脑还会向汗腺发送激素信号，命令它们将汗液通过毛孔排到皮肤外面。它同时还向大脑皮层发送信号，敦促其改变身体的行为，比如穿衣或者脱衣。当然，库欣所谓的“抑制作用”，这时仍是存在的。在这个过程中，流向下丘脑的血液时刻汇报着身体的调节状况；必要时，血液还会告诉下丘脑应该分泌何种激素以重置体温。看着这个在数百万年中演化而成的系统，我们只能又一次赞叹它的行动是多么高效。
不变的体温
除人类以外，其他哺乳动物和鸟类也能维持恒定的体温，我们和它们统称为“温血动物”。当然，温血动物的体内不是只有血是暖的，温血和冷血的区分也并不总是泾渭分明。生物学家用“恒温动物”（homeotherms）与“变温动物”（poikilotherms）来作区分；其中homo是希腊语的“相同”，poikilos是希腊语的“变化”。鸟类和哺乳类属于恒温动物，它们代谢率高、从体内产生热量、并且具备精密的冷却机制来维持恒定的体温。而除此之外的变温动物就不具备这些机制了。这个区分也有例外，比如有些常温动物也会使体温大幅下降，大家都熟知的冬眠就是一个例子。尽管如此，恒温与变温的区分已经相当精确了。我们由此还会想到： 恒温性是如何演化出来的？恒温性的前提是复杂的脑和精密的控制，在已知的动物物种当中，只有很小一部分采用了这套机能。至于原因是什么，至今没有一个公认的答案，有的只是一系列猜想而已。
恒定体温的出现，似乎正好与一些动物从水中走向陆地的时间重合。在水下生活能够隔绝许多天气的变化。尤其是深水，那里的环境温度是相当稳定的。相比之下，在陆地上栖息的动物在二十四小时之内就能感受到温度的变化。日夜更替、晴雨交加、暴风骤雨，都是它们必须经受的。除此之外，陆地生活还使得许多动物演化出了快速决定复杂事宜的本领。
试想远古的一位人类祖先在非洲大草原上被一头狮子追逐的情景。逃跑时，他的四肢必须协调运动，大脑也必须估算出最佳生存策略： 是继续跑，还是转过身来用原始的木棍战斗？那棵树离我有多远？在被狮子赶上之前爬上去的把握有多大？我的家人又有多大的生存几率？部落的同胞会来帮我吗？我是不是该跳进河里？那样会被鳄鱼抓住吗？脑袋里做着种种盘算的同时，手脚也没有停下，身上不住地流汗，肺部也在用力呼吸。无论人或狮子，脑中的念头和身体的行动都必须同时进行，各种决策汇总起来，从而制定出一条求生的路线。
指导人类思想和行动的中枢是脑，它是由一千亿个彼此连接的神经细胞组成的回路，结构精巧到了极点。和人类一样，狮子的头颅里也有着数量相当的神经细胞。在那里，复杂的化学反应激发着信号的传送与接收，而这些化学反应和各种到达特定器官的激素信号一样，都取决于身体的温度。对于我们这样复杂的动物来说，由于所有的回路都依赖温度，保持恒定的体温（只在特殊情况下略有偏差）就成为了演化上的首选。脑的温度如果发生波动，就会将反应打乱，使之无法按照已经学会的顺序进行。人类、其他哺乳类和鸟类的脑都是演化形成的卓越工具，它们之所以能有这样高超的性能，就是因为它们都处在一个受到保护和控制的环境之中。也有一些较为简单的动物，脑部的结构比我们原始得多，它们利用其他方法获得了最大的生存几率；但是对于我们来说，恒定的体温才是最好的选择。
再看看刚才的例子： 那位一边被狮子追逐一边思考对策的人类祖先，他处在一个关键时刻，他的双腿在努力奔跑，他的双手不能在这时做出爬树的动作；他的鼻子闻到了一头狮子的气味，他的眼睛不能认为那是一块石头；他的头脑也不能在这个当口决定停下来吃点零食——狮子恰恰在动这个脑筋，但是它也要确定自己追逐的是一个人类而不是什么无法消化的东西。人和狮子都想存活并将自己的基因流传下去，想要增加这个几率，就必须在同一时间决定几个事项、完成几种行为，无论决策或动作，都必须灵活、迅速而可靠。一个温度恒定的脑似乎有助于这种机能。
我不是要用这个例子来说明猎食者和猎物之间最基本的相互作用需要一个结构精巧、温度恒定的脑。这显然不是事实。对于人和狮子这样的动物，脑的确能在恒定的温度下发挥最大的效用。但是之所以演化出了这么复杂的脑，原因还在于各种复杂行为，这些行为中的许多都是为了在社会和组织中生存，一旦学会就沿用终身。
人脑之所以保持恒温，也不是人体保持恒温的唯一原因。一般的化学反应总是在温度升高时加快，所以体温设定得越高，体内的反应就越活跃——不过这也有限度。如果多余的热量无法排出，接收的信息又来得太快，系统就会崩溃。在过去几百万年中，人类、其他哺乳动物，当然还有鸟类，都发现了一个共同的规律： 在华氏100度（约摄氏378度）左右，我们的思想和行动是最有效的。