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Gary Greenberg: 纳米世界的醉人之处

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    我要讲的是如何
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    从一个全新的角度去看世界
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    我要说的是微观世界
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    在从事这项工作多年以后，我发现
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    现实的背后藏着一个魔幻的世界
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    我们可以透过显微镜直接观察它
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    今天我要跟你们分享其中一部分
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    我们先从那些还不算太小的
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    肉眼就能观察到的东西开始吧
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    这是一只蜜蜂 你看它
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    大概是这样的大小 大约一厘米
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    但是如果真的要看清楚细节 真正地
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    欣赏它 你就更近距离地观察
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    这是在显微镜下蜜蜂的眼部
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    忽然间你能看到蜜蜂的眼睛
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    其实是由上千只小眼所构成 叫做复眼
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    眼睛当中其实还有具传感作用的短毛
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    这样如果马上要碰到什么东西的时候能立刻察觉
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    因为蜜蜂是看不到立体影像的
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    当我们观察得更细微时，这是人类的头发
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    头发大概是肉眼能看到的最小的东西了
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    大约是十分之一毫米
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    让我们再缩小一点
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    再小十倍的话，是细胞的大小
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    十个人体细胞
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    刚好能排满一根头发直径的长度
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    所以说我们观察细胞的时候 这是我参与
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    生物学和科学研究的方式
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    我用显微镜来观察活细胞
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    当我第一次从显微镜下看到活细胞时，
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    我完全被它们的样子迷住了
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    如果你看到免疫系统的细胞
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    它们其实活跃于各处
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    这个细胞在寻找异物
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    细菌等能找到的东西
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    在此过程中，一旦有了目标
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    并确认是异物
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    就会把它吞噬掉
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    你看，就在那里， 它找到了一个小细菌
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    于是就把它包围起来吃掉了
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    如果从动物身上取部分心脏细胞
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    再放到培养皿里，它们就会在那里不住地跳动
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    因为这是职责所在 每个生命体内的细胞都有其使命
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    这些细胞 它们的任务是
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    把血液运送到身体各处
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    这些是神经细胞 此刻
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    当我们边看边学的时候
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    我们的脑细胞和神经细胞其实也在做一样的事情
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    它们不是静止的 它们在活动
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    建立新的联系 这是学习的过程
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    当我们把测量范围进一步缩小
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    就是一微米 接下来
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    到纳米
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    和埃（一亿分之一厘米）
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    埃的大小恰好是一个氢原子的直径的长度
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    这就是小的程度
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    如今的显微镜能让人们
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    看到独立的原子 这些是它们的
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    照片 每一个凸起都是一个单独的原子
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    这是一圈钴原子
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    这一切，这个纳米世界, 以上
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    被称为纳米世界
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    在整个看得见的微观世界里面
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    还藏着这样一个纳米世界
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    这是分子和原子的世界
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    但是我要讲的是相对较大的那个
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    即微观世界
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    假设你是住在花朵里的一只小昆虫
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    那朵花看起来是什么样子的呢，如果它有这么大的话
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    看上去和感觉上跟人类
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    观察到的角度肯定是不一样的 所以如果你从这里看这朵花
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    而你又是一只虫子 就在花里头
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    这个就是它看上去的样子
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    花瓣是这样的 而小蚂蚁
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    就在这些东西上面爬行 如果再靠近一点的话
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    在柱头和雄蕊这里
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    这是花柱 注意看
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    上面有这些细小 像喈哩状的东西
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    我们称为花距 这是蜜距
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    换而言之 对小蚂蚁而言 就像
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    置身于威力旺卡(Willy Wonka)的奇妙世界当中一样
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    有如身处迪士尼乐园 跟我们看到的不一样
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    这是颗粒花粉的样子
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    在那里 还有那里 这个呢
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    是你看到的那些呈黄点状的花粉
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    透过显微镜 它其实是由
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    上千个细小的花粉粒所组成
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    举例来说 当你看到蜜蜂环绕着
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    这些小株植物飞行 并采集花粉时
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    它们搜集花粉粒
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    把它们藏在腿上 再带回巢中
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    是建筑蜂巢的原料
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    就是蜂蜡 同时它们也搜集花蜜
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    也就是酿造我们吃的蜂蜜的材料
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    这是一幅特写，就是平常的
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    凤眼蓝的图片，假如你有很好的视力
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    肉眼就能看得同样清楚了
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    这是雄蕊和雌蕊 再来看
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    显微镜下它们的样子 这是雄蕊
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    这是上千个花粉微粒
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    这是雌蕊 这些小东西
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    称为毛状物 是花朵用来散发香味用的
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    植物之间的沟通
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    用的就是它们的香气
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    我想讲一些真的很常见的事物
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    平常的沙粒
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    大约十年前起我开始对沙产生了兴趣
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    当我初次见到来自毛伊岛(Maui)的沙的时候
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    这就是毛伊岛的沙
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    一粒沙差不多是十分一毫米
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    每一粒都大概是这个大小
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    但当你靠近细看时，看看观察的结果
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    是很迷人的 你看到的是微小的贝壳
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    有像珊瑚一样的东西
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    还有其他贝类的碎片 有橄榄石
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    火山碎片 那里有一点点
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    是火山碎片 还有管栖蠕虫
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    沙里面藏着许多引人入胜的东西
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    之所以有这样的结果，是因为这个岛上
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    大部分的沙都是由生物材料构成的
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    因为礁石是许多
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    极小生物生长的地方
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    当它们死去后他们的壳和牙齿
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    还有骨头会分解形成沙粒
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    像是珊瑚等
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    比方说 这就是一幅毛伊岛上沙的图片
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    这是来自于拉海纳(Lhaina)
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    我们沿着沙滩走的时候其实
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    也正在浏览历经百万年的生物学和地理学历史
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    我们或者没有意识到这点，但它确实
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    是生态系统的完整纪录
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    请看 这是一个海绵骨针
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    两个珊瑚碎片
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    一根海胆刺 真的是很吸引人的
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    所以我第一次看的时候我想的是
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    这简直是一个宝库啊
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    实在让人难以置信 我到处寻找
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    分析这些细小的片断 再为它们拍照
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    世界上大部分的沙看起来是这个样子的
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    这些是石英晶体和长石
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    也就是说地球大陆上大多数的沙
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    都是石英晶体和长石构成的 是花岗岩被侵蚀后的产物
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    山脉形成后经历流水
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    和冰霜雨雪等的洗礼
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    最后就成了沙子
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    有一些沙的色彩特别丰富
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    这些是五大湖区附近的沙
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    可以看到里面有
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    粉色石榴石和绿帘石以及各种神奇的矿物质
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    当观察来自不同地方的沙
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    每一片海滩每一个地方的沙
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    都是不一样的。这是大苏尔(Big Sur)海岸的沙 它们像小粒的珠宝
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    在非洲某处 人们开采宝石的地方
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    你去看江河汇入
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    大海处的沙 在显微镜下就跟
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    看着微小的宝石一般
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    所以说每一粒沙都是独一无二的. 每处沙滩也各不相同
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    这世上没有
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    一模一样的两粒砂
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    每一粒沙子都有自己的过去和未来
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    通过沙粒我们看到一幅浓缩了时空的快照
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    不仅在地球上有沙
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    宇宙当中它们也是无处不在的 事实上 外太空
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    充斥着沙 它们汇聚一体
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    形成我们的行星和月球
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    你看这些微小的陨石
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    是军方提供的
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    来自南极饮用水的取水井
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    实在是非常迷人 正是这些
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    微小的元素造就了我们所生活的
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    行星系和月球
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    美国宇航局局(NASA)希望我能给月球上的沙拍点照片
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    他们把四十年前阿波罗计划登月时在不同着陆点
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    所搜集到的沙发给了我
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    然后我就开始用三维显微镜给它们拍照
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    这是第一张 惊人的美
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    我觉得它看上去就像月球 所以很妙
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    显微镜的工作原理是 通常情况下
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    用显微镜 我们每次能观察到的并不多
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    所以就必须不断的重新对焦
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    连续拍摄 然后运用电脑程序
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    汇总所有的照片
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    整合为一张后才能看到真实的样子
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    而我则要在三维空间里做上述的事 请看
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    这是左眼的视角 这是右眼的视角
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    就像先左边看 再右边看
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    这里很有趣的是 它看起来
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    跟我所看过的所有地球上的沙都不一样
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    相信我 地球上的沙我看得可不少
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    你看中间的空洞 它是由于
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    小陨石撞击月球而形成的
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    因为月球没有大气层 所以
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    会不断受到陨尘的袭击 月球表面
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    如今呈粉末状 就是由于40亿年来
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    不断被陨尘撞击的结果
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    当陨尘以
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    每小时20到六万英里的速度袭来时 一旦击中目标便会气化
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    你可以从这里看到 那就是
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    类似气化后的状况 它能
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    把细小的沙粒凝聚在一起
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    这是一粒小沙子
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    也被称作环状凝聚物
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    许多月球表面的沙粒都是这个样子的
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    而地球上找不到
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    月球上大部分的沙
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    尤其是，你可以看到月球
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    有背光面也有向光面
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    背光面是熔岩流 是玄武岩的熔岩流
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    这是它们的沙的样子
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    和哈里阿卡拉火山（Haleakala）的沙很像
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    其他的沙子 当陨石接近时
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    它们会气化而形成这些喷泉
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    这些微小的喷泉喷涌而上
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    我本来想说冲到空中，但是这里并没有空气
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    那就只能说涌向上方吧 这些微粒
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    瞬间成型并固化为玻璃状的颗粒
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    当它们坠回月球表面的时候
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    就成了色彩斑斓的玻璃小球
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    它们都是能用显微镜捕捉得到的
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    只要有合适的工具
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    这是一颗来自月球的沙粒
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    你能看到完整的
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    剔透的结构仍得以完整的呈现
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    这粒沙大概有
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    三十五亿到四十亿年的历史了
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    它没有像地球上的沙那样
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    受到水分，碰撞
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    空气等的侵蚀 只有看到的极小的侵蚀
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    来自太阳 像是太阳雨
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    和太阳辐射
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    所以说 今天我想告诉大家的是
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    平凡如一粒沙
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    只要观察入微，也有它独特的魅力
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    只要你能找到不同的视角和新的观察角度
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    我想英国诗人威廉·布莱克(William Blake)说的最好了
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    一沙一世界
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    一花一片天
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    掌中握无限
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    永恒刹那间
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    谢谢（掌声）
Title:
Gary Greenberg: 纳米世界的醉人之处
Speaker:
Gary Greenberg
Description:

在3D显微镜下， 沙粒呈现出宛如色彩斑斓的糖果般模样，而花朵的雄蕊则变身为主题公园迷人的塔尖。Gary Greenberg 为我们揭开微观世界神秘的面纱。 (于TEDxMaui拍摄)
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TEDTalks
Duration:
12:06

Chinese, Simplified subtitles

Revisions

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