Gary Greenberg: 纳米世界的醉人之处
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0:02 - 0:04我要讲的是如何
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0:04 - 0:07从一个全新的角度去看世界
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0:07 - 0:10我要说的是微观世界
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0:10 - 0:13在从事这项工作多年以后,我发现
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0:13 - 0:15现实的背后藏着一个魔幻的世界
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0:15 - 0:18我们可以透过显微镜直接观察它
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0:18 - 0:21今天我要跟你们分享其中一部分
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0:21 - 0:24我们先从那些还不算太小的
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0:24 - 0:27肉眼就能观察到的东西开始吧
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0:27 - 0:29这是一只蜜蜂 你看它
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0:29 - 0:32大概是这样的大小 大约一厘米
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0:32 - 0:34但是如果真的要看清楚细节 真正地
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0:34 - 0:38欣赏它 你就更近距离地观察
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0:38 - 0:41这是在显微镜下蜜蜂的眼部
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0:41 - 0:43忽然间你能看到蜜蜂的眼睛
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0:43 - 0:46其实是由上千只小眼所构成 叫做复眼
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0:46 - 0:49眼睛当中其实还有具传感作用的短毛
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0:49 - 0:51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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0:51 - 0:55因为蜜蜂是看不到立体影像的
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0:55 - 0:58当我们观察得更细微时,这是人类的头发
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0:58 - 1:01头发大概是肉眼能看到的最小的东西了
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1:01 - 1:04大约是十分之一毫米
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1:04 - 1:05让我们再缩小一点
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1:05 - 1:08再小十倍的话,是细胞的大小
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1:08 - 1:11十个人体细胞
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1:11 - 1:15刚好能排满一根头发直径的长度
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1:15 - 1:16所以说我们观察细胞的时候 这是我参与
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1:16 - 1:20生物学和科学研究的方式
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1:20 - 1:22我用显微镜来观察活细胞
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1:22 - 1:24当我第一次从显微镜下看到活细胞时,
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1:24 - 1:28我完全被它们的样子迷住了
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1:28 - 1:31如果你看到免疫系统的细胞
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1:31 - 1:33它们其实活跃于各处
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1:33 - 1:37这个细胞在寻找异物
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1:37 - 1:39细菌等能找到的东西
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1:39 - 1:42在此过程中,一旦有了目标
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1:42 - 1:44并确认是异物
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1:44 - 1:46就会把它吞噬掉
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1:46 - 1:50你看,就在那里, 它找到了一个小细菌
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1:50 - 1:55于是就把它包围起来吃掉了
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1:55 - 1:59如果从动物身上取部分心脏细胞
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1:59 - 2:02再放到培养皿里,它们就会在那里不住地跳动
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2:02 - 2:05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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2:05 - 2:07这些细胞 它们的任务是
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2:07 - 2:10把血液运送到身体各处
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2:10 - 2:13这些是神经细胞 此刻
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2:13 - 2:16当我们边看边学的时候
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2:16 - 2:18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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2:18 - 2:21它们不是静止的 它们在活动
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2:21 - 2:24建立新的联系 这是学习的过程
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2:24 - 2:27当我们把测量范围进一步缩小
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2:27 - 2:30就是一微米 接下来
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2:30 - 2:32到纳米
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2:32 - 2:35和埃(一亿分之一厘米)
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2:35 - 2:38埃的大小恰好是一个氢原子的直径的长度
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2:38 - 2:40这就是小的程度
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2:40 - 2:42如今的显微镜能让人们
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2:42 - 2:45看到独立的原子 这些是它们的
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2:45 - 2:48照片 每一个凸起都是一个单独的原子
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2:48 - 2:51这是一圈钴原子
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2:51 - 2:54这一切,这个纳米世界, 以上
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2:54 - 2:57被称为纳米世界
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2:57 - 3:00在整个看得见的微观世界里面
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3:00 - 3:03还藏着这样一个纳米世界
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3:03 - 3:08这是分子和原子的世界
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3:08 - 3:10但是我要讲的是相对较大的那个
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3:10 - 3:12即微观世界
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3:12 - 3:16假设你是住在花朵里的一只小昆虫
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3:16 - 3:20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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3:20 - 3:22看上去和感觉上跟人类
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3:22 - 3:25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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3:25 - 3:27而你又是一只虫子 就在花里头
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3:27 - 3:31这个就是它看上去的样子
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3:31 - 3:34花瓣是这样的 而小蚂蚁
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3:34 - 3:36就在这些东西上面爬行 如果再靠近一点的话
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3:36 - 3:40在柱头和雄蕊这里
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3:40 - 3:42这是花柱 注意看
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3:42 - 3:47上面有这些细小 像喈哩状的东西
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3:47 - 3:51我们称为花距 这是蜜距
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3:51 - 3:54换而言之 对小蚂蚁而言 就像
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3:54 - 3:56置身于威力旺卡(Willy Wonka)的奇妙世界当中一样
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3:56 - 4:00有如身处迪士尼乐园 跟我们看到的不一样
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4:00 - 4:04这是颗粒花粉的样子
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4:04 - 4:07在那里 还有那里 这个呢
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4:07 - 4:10是你看到的那些呈黄点状的花粉
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4:10 - 4:12透过显微镜 它其实是由
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4:12 - 4:16上千个细小的花粉粒所组成
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4:16 - 4:18举例来说 当你看到蜜蜂环绕着
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4:18 - 4:21这些小株植物飞行 并采集花粉时
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4:21 - 4:23它们搜集花粉粒
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4:23 - 4:26把它们藏在腿上 再带回巢中
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4:26 - 4:28是建筑蜂巢的原料
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4:28 - 4:32就是蜂蜡 同时它们也搜集花蜜
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4:32 - 4:36也就是酿造我们吃的蜂蜜的材料
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4:36 - 4:39这是一幅特写,就是平常的
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4:39 - 4:42凤眼蓝的图片,假如你有很好的视力
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4:42 - 4:44肉眼就能看得同样清楚了
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4:44 - 4:47这是雄蕊和雌蕊 再来看
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4:47 - 4:51显微镜下它们的样子 这是雄蕊
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4:51 - 4:53这是上千个花粉微粒
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4:53 - 4:56这是雌蕊 这些小东西
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4:56 - 5:00称为毛状物 是花朵用来散发香味用的
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5:00 - 5:04植物之间的沟通
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5:04 - 5:10用的就是它们的香气
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5:10 - 5:12我想讲一些真的很常见的事物
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5:12 - 5:14平常的沙粒
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5:14 - 5:16大约十年前起我开始对沙产生了兴趣
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5:16 - 5:18当我初次见到来自毛伊岛(Maui)的沙的时候
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5:18 - 5:22这就是毛伊岛的沙
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5:22 - 5:25一粒沙差不多是十分一毫米
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5:25 - 5:27每一粒都大概是这个大小
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5:27 - 5:30但当你靠近细看时,看看观察的结果
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5:30 - 5:34是很迷人的 你看到的是微小的贝壳
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5:34 - 5:36有像珊瑚一样的东西
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5:36 - 5:39还有其他贝类的碎片 有橄榄石
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5:39 - 5:41火山碎片 那里有一点点
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5:41 - 5:44是火山碎片 还有管栖蠕虫
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5:44 - 5:49沙里面藏着许多引人入胜的东西
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5:49 - 5:51之所以有这样的结果,是因为这个岛上
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5:51 - 5:54大部分的沙都是由生物材料构成的
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5:54 - 5:57因为礁石是许多
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5:57 - 6:01极小生物生长的地方
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6:01 - 6:03当它们死去后他们的壳和牙齿
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6:03 - 6:05还有骨头会分解形成沙粒
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6:05 - 6:08像是珊瑚等
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6:08 - 6:12比方说 这就是一幅毛伊岛上沙的图片
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6:12 - 6:15这是来自于拉海纳(Lhaina)
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6:15 - 6:16我们沿着沙滩走的时候其实
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6:16 - 6:20也正在浏览历经百万年的生物学和地理学历史
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6:20 - 6:22我们或者没有意识到这点,但它确实
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6:22 - 6:25是生态系统的完整纪录
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6:25 - 6:28请看 这是一个海绵骨针
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6:28 - 6:31两个珊瑚碎片
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6:31 - 6:35一根海胆刺 真的是很吸引人的
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6:35 - 6:37所以我第一次看的时候我想的是
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6:37 - 6:39这简直是一个宝库啊
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6:39 - 6:41实在让人难以置信 我到处寻找
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6:41 - 6:44分析这些细小的片断 再为它们拍照
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6:44 - 6:47世界上大部分的沙看起来是这个样子的
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6:47 - 6:50这些是石英晶体和长石
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6:50 - 6:52也就是说地球大陆上大多数的沙
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6:52 - 6:56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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6:56 - 7:00山脉形成后经历流水
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7:00 - 7:02和冰霜雨雪等的洗礼
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7:02 - 7:04最后就成了沙子
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7:04 - 7:06有一些沙的色彩特别丰富
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7:06 - 7:08这些是五大湖区附近的沙
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7:08 - 7:10可以看到里面有
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7:10 - 7:14粉色石榴石和绿帘石以及各种神奇的矿物质
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7:14 - 7:16当观察来自不同地方的沙
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7:16 - 7:19每一片海滩每一个地方的沙
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7:19 - 7:25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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7:25 - 7:27在非洲某处 人们开采宝石的地方
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7:27 - 7:31你去看江河汇入
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7:31 - 7:33大海处的沙 在显微镜下就跟
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7:33 - 7:36看着微小的宝石一般
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7:36 - 7:40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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7:40 - 7:43这世上没有
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7:43 - 7:44一模一样的两粒砂
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7:44 - 7:48每一粒沙子都有自己的过去和未来
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7:48 - 7:52通过沙粒我们看到一幅浓缩了时空的快照
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7:52 - 7:55不仅在地球上有沙
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7:55 - 7:58宇宙当中它们也是无处不在的 事实上 外太空
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7:58 - 8:01充斥着沙 它们汇聚一体
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8:01 - 8:05形成我们的行星和月球
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8:05 - 8:06你看这些微小的陨石
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8:06 - 8:09是军方提供的
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8:09 - 8:12来自南极饮用水的取水井
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8:12 - 8:14实在是非常迷人 正是这些
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8:14 - 8:19微小的元素造就了我们所生活的
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8:19 - 8:21行星系和月球
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8:21 - 8:24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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8:24 - 8:26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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8:26 - 8:31所搜集到的沙发给了我
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8:31 - 8:34然后我就开始用三维显微镜给它们拍照
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8:34 - 8:37这是第一张 惊人的美
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8:37 - 8:41我觉得它看上去就像月球 所以很妙
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8:41 - 8:44显微镜的工作原理是 通常情况下
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8:44 - 8:46用显微镜 我们每次能观察到的并不多
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8:46 - 8:49所以就必须不断的重新对焦
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8:49 - 8:53连续拍摄 然后运用电脑程序
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8:53 - 8:56汇总所有的照片
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8:56 - 8:59整合为一张后才能看到真实的样子
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8:59 - 9:02而我则要在三维空间里做上述的事 请看
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9:02 - 9:05这是左眼的视角 这是右眼的视角
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9:05 - 9:07就像先左边看 再右边看
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9:07 - 9:10这里很有趣的是 它看起来
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9:10 - 9:12跟我所看过的所有地球上的沙都不一样
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9:12 - 9:16相信我 地球上的沙我看得可不少
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9:16 - 9:19你看中间的空洞 它是由于
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9:19 - 9:21小陨石撞击月球而形成的
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9:21 - 9:23因为月球没有大气层 所以
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9:23 - 9:27会不断受到陨尘的袭击 月球表面
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9:27 - 9:29如今呈粉末状 就是由于40亿年来
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9:29 - 9:32不断被陨尘撞击的结果
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9:32 - 9:34当陨尘以
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9:34 - 9:38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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9:38 - 9:40你可以从这里看到 那就是
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9:40 - 9:43类似气化后的状况 它能
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9:43 - 9:45把细小的沙粒凝聚在一起
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9:45 - 9:48这是一粒小沙子
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9:48 - 9:50也被称作环状凝聚物
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9:50 - 9:54许多月球表面的沙粒都是这个样子的
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9:54 - 9:57而地球上找不到
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9:57 - 10:00月球上大部分的沙
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10:00 - 10:02尤其是,你可以看到月球
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10:02 - 10:04有背光面也有向光面
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10:04 - 10:09背光面是熔岩流 是玄武岩的熔岩流
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10:09 - 10:11这是它们的沙的样子
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10:11 - 10:15和哈里阿卡拉火山(Haleakala)的沙很像
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10:15 - 10:18其他的沙子 当陨石接近时
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10:18 - 10:22它们会气化而形成这些喷泉
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10:22 - 10:24这些微小的喷泉喷涌而上
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10:24 - 10:27我本来想说冲到空中,但是这里并没有空气
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10:27 - 10:31那就只能说涌向上方吧 这些微粒
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10:31 - 10:33瞬间成型并固化为玻璃状的颗粒
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10:33 - 10:37当它们坠回月球表面的时候
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10:37 - 10:40就成了色彩斑斓的玻璃小球
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10:40 - 10:41它们都是能用显微镜捕捉得到的
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10:41 - 10:44只要有合适的工具
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10:44 - 10:48这是一颗来自月球的沙粒
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10:48 - 10:50你能看到完整的
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10:50 - 10:52剔透的结构仍得以完整的呈现
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10:52 - 10:54这粒沙大概有
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10:54 - 10:57三十五亿到四十亿年的历史了
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10:57 - 10:59它没有像地球上的沙那样
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10:59 - 11:03受到水分,碰撞
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11:03 - 11:06空气等的侵蚀 只有看到的极小的侵蚀
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11:06 - 11:11来自太阳 像是太阳雨
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11:11 - 11:15和太阳辐射
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11:15 - 11:18所以说 今天我想告诉大家的是
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11:18 - 11:22平凡如一粒沙
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11:22 - 11:25只要观察入微,也有它独特的魅力
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11:25 - 11:28只要你能找到不同的视角和新的观察角度
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11:28 - 11:32我想英国诗人威廉·布莱克(William Blake)说的最好了
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11:32 - 11:35一沙一世界
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11:35 - 11:38一花一片天
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11:38 - 11:40掌中握无限
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11:40 - 11:42永恒刹那间
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11:42 - 11:46谢谢(掌声)
- Title:
- Gary Greenberg: 纳米世界的醉人之处
- Speaker:
- Gary Greenberg
- Description:
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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)
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 12:06
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