经典网文分享

Radiation Magnetohydrodynamics 辐射磁流体力学（一）：辐射输运方程与辐射磁流体控制方程的建立

一、动机

磁流体，往往是描述等离子体的宏观运动，应用广泛。等离子体的运动，往往具有高速高温高导的性质，所以近三十年来迫切的希望能讲现实中大量存在的热现象，特别是热辐射，加入到磁流体的数值模拟模型中去。

我们知道，热量通过三种方式传递：传导、对流、辐射。那么，当我们面对数值模拟时，三大热量输运会变成怎么样的模型加入原来的模型呢：

热传导：内能的耗散不是最高效的。但是对于各向异性(anisotropic)的相对论情形的实现可以容易。
热对流：在流体方程组中自然包含了进去，但是需要很高的精确度
热辐射：一般由电子、光子及中微子等粒子作为媒介来实现热能的转移，但是这些粒子的行为更像是耗散（diffusion）或者流出（streaming）。往往，这些粒子除了运输能量，还带走了一部分动量。更为严肃的问题是粒子运动的时标远远小于流体的运动。——总而言之，辐射是非常复杂且困难的行为。

二、辐射的建模

下面我们以光辐射为例，即考虑光子的行为：

光子之间不发生碰撞collisionless
光子以光速行进

具体阐述collisionless：光子的性质不是局部的，local的，我们需要考虑全局所以光子的性质，不只是光子在空间中的分布，还有光子方向的分布。

由于，能量是守恒量，所以我们还是从能量出发，辐射的能量和什么有关系？

肯定，第一是与空间位置和方向有关，哪里光子分布密度大，哪里光子照射密集，哪里辐射能高
有空间就有时间，与t有关
其次，是和频率有关，不同频率携带的能量不一样，频率越高，能量越高，定量来说就是 $E = h v = \hbar \omega$ ，所以与频率 $\nu$ 也有关
最后，光子没有电荷、没有（rest）质量，所以都不影响。

我们使用光强intensity来描述辐射的大小，那这个量受什么更加根本的量控制呢：

光的三维空间分布 $\bf r$
三维方向分布 $\bf n$
频率 $\nu$
时间t

强度是能量的微分，这个大家肯定没问题

$d E _ { \nu } = I _ { \nu } ( \mathbf { r } ,{ \mathbf { n } } ,\nu,t ) \cos \theta d \nu d a d \Omega d t$

这里符号，是取光强首字母作为符号，记为 $\mathbf{I}( \mathbf{r},\mathbf{n},\nu,t) ~~[\text{erg}~~\text{s}^{-1}\text{cm}^{-2}\text{Hz}^{-1}\text{sr}^{-1} ]$ ，后面是单位，光强由上面的量决定这件事情说明，光强是一个，六个空间自由度+1个时间自由度的量。

三、辐射输运方程

最简单的模型，在某个时间微元上，光子行为限制在某个固定方向上，光子进行自由的流动，那对于这个方向的光产生的辐射的变化，就受到光子流量的变化的直接影响：

文字来说：

单位时间里，辐射强度的变化——（ $\frac { \partial I _ { \nu } } { \partial t }$ ）等于该方向上，辐射强度流的变化 $- c \mathbf { n } \nabla I _ { \nu }$ ：

$\frac{\partial I_\nu}{\partial t} + c\textbf{n} \nabla{I_\nu} = 0$

下一步，模型加入新产生的辐射，和被吸收的辐射，所以辐射强度的变化，除了流入流出的净变化，还有新产生和被吸收的，我们写在右端：

$\frac{\partial I_\nu}{\partial t} + c\textbf{n} \nabla{I_\nu} = c(J_\nu-k_\nu I_\nu)$

右端：新产生的辐射 $J _ { \nu }$ ，吸收系数 $k_\nu$

下面，加入从该方向散射，系数记为 $\sigma_\nu$ 出去的，散射意味着该方向的能量耗散出去了

$\frac { \partial I _ { \nu } } { c\partial t } + \mathbf { n } \nabla I _ { \nu } = J _ { \nu } - (k _ { \nu } +\sigma_\nu )I _ { \nu } +\sigma_\nu \bar{I}_\nu$

注意，右边带一横的流量 $\bar{I}_\nu$ ，意思为总的平均的光强，就是旁边方向散射回来的意思。

四、辐射强度矩 Radiation Intensity Moment

我们考虑单位方向向量 $\textbf{n}$ 上的方位角 $\Omega$ 的各级平均，即如下定义1、2、3阶 of 辐射 $I_\nu$

$J_\nu =\frac{1}{4\pi} \int I_\nu \text{d}\Omega\\ \mathbf{H}_\nu =\frac{1}{4\pi} \int I_\nu \textbf{n} \text{d}\Omega\\ K_\nu =\frac{1}{4\pi} \int I_\nu \textbf{n}\textbf{n}\text{d}\Omega$

对于能量、流量、压力在单位方向向量 $\textbf{n}$ 上的方位角 $\Omega$ 的平均，可以由单位方向向量 $\textbf{n}$ 上的方位角 $\Omega$ 的辐射强度 $I_\nu$ 的1，2，3级平均得到

$E_\nu =\frac{1}{c} \int I_\nu \text{d}\Omega\\ \mathbf{F}_\nu =\int I_\nu \textbf{n} \text{d}\Omega\\ P_\nu =\frac{1}{c} \int I_\nu \textbf{n}\textbf{n}\text{d}\Omega$

考虑辐射输运方程： $\frac { \partial I _ { \nu } } { c\partial t } + \mathbf { n } \nabla I _ { \nu } = J _ { \nu } - (k _ { \nu } +\sigma_\nu )I _ { \nu } +\sigma_\nu \bar{I}_\nu$

如果假设光源光渊在各个方向角都是相同的，于是乎拆成矩的方差，得到：

$\frac { \partial E _ { \nu } } { \partial t } + \nabla \mathbf{F}_ { \nu } = c(s_\nu - \sigma_\nu E_\nu)\\ \frac { \partial \mathbf{F}_ { \nu } } { c\partial t } + c^2 \nabla P _ { \nu } = -c \sigma_\nu \mathbf{F}_\nu$

五、（频率平均）灰度估计 Gray Approximation

因为前面，我们都是固定频率 $\nu$ 来分析时空与辐射的关系，现在我们来考虑辐射，我们讲辐射平均掉，这样的估计，叫做灰度估计 Gray Approximation，因为你把颜色混合起来就是灰色= =

(这里推导我还没搞懂，希望有人明白的能指点一下)

我们考虑黑体热辐射， $I_\nu = B_\nu$ B就是普朗克公式

$\frac { \partial I } { c\partial t } + \mathbf { n } \nabla I = \sigma_\alpha [B(T)-I]\\ \frac { \partial E } { \partial t } + \nabla \mathbf{F} = c(\sigma_\alpha aT^4- \sigma_E E)\\ \frac { \partial \mathbf{F} } { c\partial t } + c^2 \nabla P = -c \sigma_F \mathbf{F}$

这里a=7.5657*10^-15

六、RMHD的控制方程

规定： $\rho$ 密度， u 是速度，p 是热压力， σ_R 是Rosseland平均不透明度， F_r 是辐射通量，E是流体总能量 E =ρε+ 1/2ρu^2 （ε是流体自身特定的内能） σ_P 是普朗克不透明度， B = B(T) 是普朗克函数， E_r 是辐射能量， $\mathbb { P } _ { r }$ 是辐射压力。 σ_RF_r / c 对物质产生辐射力，

质量守恒： $\partial _ { t } \rho + \nabla [ \rho u ] \quad = 0$

牛顿第二定律： $\partial _ { t } \rho u + \nabla [ \rho u \otimes u + P I ] = \sigma _ { R } F _ { r } / c$

气体能量守恒： $\partial _ { t } E + \nabla [ u ( E + P ) ] = \sigma _ { R } F _ { r } / c \cdot u - \sigma _ { P } \left( 4\pi B - c E _ { r } \right)$

辐射能量守恒： $\partial _ { t } E _ { r } + \nabla \left[ u E _ { r } \right] = - \nabla \cdot F _ { r } - \mathbb { P } _ { r } : \nabla u + \sigma _ { P } \left( 4\pi B - C E _ { \text{r} } \right)$

辐射流量守恒： $\partial _ { t } F _ { \text{r} } + \nabla \left[ u F _ { r } \right] = - c ^ { 2} \nabla \cdot \mathbb { P } _ { \text{r} } - \left( F _ { \text{r} } \cdot \nabla \right) u - \sigma _ { \text{F} } c F _ { \text{r} }$

（写得粗略了点，我会不断修改的）

来源：知乎 www.zhihu.com
作者：知乎用户（登录查看详情）

【知乎日报】千万用户的选择，做朋友圈里的新鲜事分享大牛。点击下载

如何看待风电光伏年废弃电量 500 亿度？

说点自己的看法吧，风电从业者，负责本公司风电运维和电力市场交易方面工作，有幸都了解一些。先说结论：弃风弃光是可惜的，新能源发电也是前途光明的。造成现在问题的表象是新能源富余地区同用电负荷地区分布不一致，东部地区经济发达缺电，中西部电力富余本地消纳不了，通道建设容量无法满足需要，电送不出去。深入分析的话有技术原因也有人为原因。

先说技术原因：

一、风电及光伏发电存在功率的不稳定性，风电还存在反调峰特性，这与一直强调电网稳定性的要求是背道而驰的。是电网公司不积极消纳风电的主要阻力所在。功率不稳定的解决办法唯二。

1、储能技术出现重大进步，这个短期内无法实现，但目前在尝试利用荒沟抽水储能、及电解氢、分布式发电，可以预见的时一旦储能技术出现重大革新，将会直接引发新一轮的工业革命，回顾近代工业发展历程，就是一个人类能源利用方式的发展史。

2、是加强新能源的功率预测数据统计分析及有功功率控制工作，提高设备可靠性，目前风电场均已实现72小时至15分钟超短期功率预测能力，相关数据上传至电网，调度根据负荷预测情况调整日前和日内发电计划，并将相关指令下发至AGC系统执行功率控制。在这个问题上目前的主要难点是功率预测的精确度问题，这个通过历史气象数据的积累及相关算法的不断优化，精确性会是越来越高的。为防止电网出现问题后风电不稳定脱网导致的事故扩大，风电场已进行了高电压穿越和低电压穿越改造，保证电网出现故障后，事故范围不扩大。

二、受区域电网间电力传输受距离和容量限制，以东北电网为例，东北电网自身受经济因素影响，大量富余电力无法消纳，远距离传输涉还及到线损问题，东北电网同华北电网间仅有鲁固及高岭两条电力送出通道，在冬季电网低谷时段因东北电网存在大量供热机组，无法限制出力，导致在火电机组减至最低出力后，如本省自身无消纳空间且外送通道空间为0时，则需将风电停机限电。因为东北电网自身分为辽宁、吉林、黑龙江、蒙东四个省级电网，所以省区间在外送通道占比上还存在竞争关系。

再说人为原因，人为原因就是各利益集团站在自身角度采取的短视行为。

一、各地方为保证本地区经济指标，在本身已无电力消纳空间的情况下，审批建设火电项目和热电项目，导致本身已紧张的消纳空间雪上加霜。

二、为抢占大量风电及光伏项目指标，各能源集团陆续新投众多风电及光伏项目。目前能源局已对上述问题采取建设预警及停建火电项目的政策措施。

三、发电市场尚待发展，我国电力市场化属于新兴行业，各项制度及交易产品正在逐步完善，我们可喜的看到，目前东北风电与山东火电的发电权交易，及富裕风电送华北、电力现货市场交易均已开展且规模在不断扩大。通过市场手段，新能源企业将本地区无法消纳的富余风电以打折的形式出售给华北地区，即减少了电网限电损失也直接降低了华北地区空气污染排放。部分地区正在推广电采暖工作，减少对燃煤锅炉的依赖。

四、因新能源电场参与电力市场交易电价较传统计划交易电量有所降低，故事实上各家对待电力市场参与还存在消极思想。随着新能源电场建设成本的降低及标杆电价的调整，发电企业参与的积极性将会不断增长。

来源：知乎 www.zhihu.com
作者：张雷

【知乎日报】千万用户的选择，做朋友圈里的新鲜事分享大牛。点击下载

此问题还有 37 个回答，查看全部。

学界严肃提醒 : 肺干细胞疗效存疑，潜藏危害

►干细胞治疗一直是研究热点，但大部分应用还是起步阶段，图片来自http://medium.com

撰文 | 汤楠（北京生命科学研究所研究员）

责编 | 叶水送

知识分子为更好的智趣生活 ID：The-Intellectual

●● ●

干细胞研究是近年来科学研究领域的热点。干细胞治疗也被认为是最具临床前景的治疗手段之一。然而，目前干细胞的临床应用尚处在起步阶段，其疗效及可能带来的危害尚具有较大的不确定性。尤其在肺领域，干细胞治疗临床疾病的理论及实践基础更为薄弱。

但近年来,一些未经证实的肺干细胞治疗慢性肺部疾病的案例开始增加，并逐渐成了全球性问题。这类案例往往不能给患者减缓病痛，而是给病人带来更大的危害甚至死亡。此类事件的发生，原因众多，某些研究者不负责任的推动是主要因素，但公众尤其是患者及家属缺乏必要的干细胞与疾病治疗科普知识是此类案例层出不穷的极重要原因。因此，在此治疗技术的早期，及时向公众普及干细胞治疗的专业知识，已变得十分必要。

一个血淋淋的教训

2015年，美国胸科协会一些医生和肺干细胞专家注意到了网上和新闻里有很多未经批准和有潜在危险的"肺干细胞"治疗。同年4月，在美国胸科协会的一本杂志上，多名专家呼吁全球要对未受管制的干细胞治疗呼吸疾病的案例采取行动 [1]。

2016年7月，世界范围内的共19个肺癌、呼吸和胸腔协会以及患者宣传团体在国际干细胞研究学会（ISSCR) 的网页上发表"对未经证实的肺干细胞干预的声明（Statement on Unproven Stem Cell Interventions for Lung Diseases），强调了他们的核心使命之一，就是要将新的科学研究信息转化为对患者的科普教育。

►Macchiarini的塑料人工气管，图片来自http://bioedge.org

而引出国际呼吸社区发表这项声明的原因是多起不良的干细胞治疗案例。其中最有名的案例就是"Macchiarini事件"。Macchiarini事件本身极具有教育意义，同时也折射出目前肺干细胞治疗领域的一些急功近利的现状。笔者借"Macchiarini事件"，谈一谈目前肺干细胞治疗领域的问题及前沿现状，以期能使更多的人理性地认识肺干细胞治疗的美好远景及目前尚在路上的严峻现实。

Paolo Macchiarini是一名外科医生。2008年，其首次在一名巴塞罗那的年轻女子Claudia Castillo身上创造了"奇迹"。他采集到已故供者的气管，并通过化学的方法去除了供体气管内的细胞; 并向残留的气管支架中接种从Claudia自己的骨髓中提取的干细胞。根据Macchiarini 的理论，Claudia的干细胞能够发育分化成正常的气管组织，如此，她便不需要使用任何有风险的免疫抑制药物，另外Macchiarini认为Claudia自己的细胞也可以很好地找到自己应该发挥作用的器官。

当时无数的新闻报道了这个气管干细胞移植案例，例如，在NBC纪录片"信仰的飞跃"（Leap of Faith）中，称这个案例是医学的突破和信仰的飞跃，"想象一个世界，任何受伤或患病的器官或身体部位都被一个新的人造器官替代。Macchiarini也被称为"再生医学的先驱"、"超级明星外科医生"、"创造奇迹的再生医学科学家"，他的工作被誉为将再生医学领域的梦想变成现实。

2010年，Macchiarini由于其"杰出"的工作，被招聘到世界最负盛名的医学机构之一瑞典的卡罗林斯卡研究所工作。从这里开始，Macchiarini不再使用供者的气管作为支架，而是制作了塑料气管支架。自此之后，Macchiarini先后在世界各地包括瑞典、意大利、英国、俄国、美国等国家至少治疗了16名患者，并且还在著名的医学杂志《柳叶刀》上多次发表论文[2] 。

然而，事情后来的发展并不完美。最初，最早接受Macchiarini治疗的Claudia遭受了严重并发症，却一直没有人关心, 也没有相关的报道。自2012年开始，Macchiarini的一些病人开始陆续死亡。虽然，同时期一些医生也在包括《柳叶刀》等各种杂志上表达了质疑，但卡罗林斯卡研究所一直对Macchiarini保持支持。一方面，因为气管修复领域是一个很专业的领域，卡罗林斯卡研究所很少有人对Macchiarini的专业有深入的了解；另一方面，媒体上也在拼命地围绕着气管再生进行炒作，这或多或少地影响了大家的决策。

直到2016年，瑞典国家广播公司（SVT）在其制作的一部纪录片中揭露Macchiarini在俄罗斯对至少一名没有生命危害的病人进行了气管移植手术并造成了患者早期死亡，才引起人们的高度重视。后来，随着各种调查的深入，人们发现他在发表的文章、个人简历甚至病人死亡的原因上都存在造假行为。Macchiarini 用干细胞治疗带来的不良后果远比人们想象的残酷。在其治疗的17名患者中，至少有11位死亡，剩下的病人也存在着各种并发症 [3]。2017年，Macchiarini 被卡罗林斯卡正式解雇，后续还会追究其刑事责任。诺贝尔生理学或医学委员会秘书Urban Lendah和Harriet Wallberg，以及卡罗林斯卡研究所副所长 Anders Hamsten被迫辞职。

Macchiarini案例作为一个教训，让我们进一步认识到医学科学教育的重要性。作为肺领域的科学家，我们有必要也有责任向公众普及肺干细胞治疗的基础知识，在这里我们尽力将最新最真实的干细胞研究结果转化为科普知识，希望能帮助患者在目前临床治疗手段依然有限的情况下，选择最有利于减轻病症的合理治疗手段。

肺脏没有发现存在超级干细胞

肺脏在结构上分为气管、分支支气管和肺泡。在每个部位有不同的干细胞，比如在大气管的干细胞主要是KRT5+P63+基底细胞，在肺泡的干细胞是肺泡二型细胞。找到一个超级干细胞，既可以再生气管，又可以再生肺泡，一直都是肺再生领域的热点。

2015年，Nature杂志发表的两篇文章都试图找到这种细胞，Frank Mckeon实验组声称在流感病毒损伤的小鼠肺中，他们发现了一群表达KRT5+P63+的基底细胞可以迁移到肺泡并参与肺泡的修复和再生[4]。但在同期杂志上发表另一篇文章的作者Harold Chapman 却认为KRT5+P63+基底细胞细胞并不能参与肺泡再生。在流感病毒损伤的肺泡部位表达KRT5+的细胞是由另一群在远端气管的细胞生成的。Chapman研究组谨慎地称这群细胞是"不明族系的细胞" [5]。

从2015年到2018年，包括Harold Chapman、Jason Rock、Barry Stripp、Edward Morrisey 和Wellington Cardoso在内的5个研究组，对KRT5+P63+这群细胞做了认真细致的研究。5个研究组得出了一个同样的结论：KRT5+P63+的基底细胞并不能参与肺泡的再生和修复[6-11]。所以到目前为止，科学家还没有在成年人的肺脏中找到一个可以既参与气管又参与肺泡再生的"超级干细胞"。

没有一种肺干细胞可包治百病

很多宣传的肺干细胞治疗疗效被没有根据地放大，给人感觉肺干细胞治疗可以包治几乎所有的慢性肺疾病。肺的慢性疾病基本都是和肺泡逐步减少有关的疾病。通常肺的代偿能力是非常大的。很多病人在正常静息状态或轻微运动时出现胸闷气短等不适时才去看医生，通常这时已经有了比较显著的肺泡面积的减小和肺泡数目的丢失。由于很多慢性肺病的病因不清，所以临床上的治疗通常是对症治疗、缓解炎症、卧床休息以及氧疗。

但目前最基本的知识表明，不同的慢性肺病发病表现和病理改变完全不一样。比如，慢阻肺是伴随着炎症和终末气道狭小和肺泡数目的减少；而肺纤维化则主要是肺内的纤维组织的增生导致的肺顺应性降低，肺泡处的气体弥散功能下降。

在这里我们要非常严肃的提醒广大患者：没有一种肺干细胞可以包治百病！通俗地讲，我们可以把干细胞比作一颗种子，干细胞所处的环境比作土壤，当种子播种到适合的土壤上才能发芽。如果这个土壤上有很多到处攻击种子的炎性细胞，那么这个种子还没来得及发芽就会被消灭。如果这个肺组织已经长满了纤维组织，已经没有了干细胞可以生长的土壤，那么这些干细胞还会生根发芽吗？

移植的肺脏干细胞不一定能发挥功能

开发干细胞疗法的最大难点之一就是让干细胞一旦移植到体内，就与身体的其他细胞整合在一起发挥功能。

对于肺泡干细胞来说，我们希望肺泡干细胞能够到达特定的病变部位，分化生长成特定的肺泡上皮细胞。比如我们前面所说的气管干细胞Krt5+P63+基底细胞，通常这种细胞生长在气管中，如果人为地把这些细胞从体内提取出来重建再打入肺泡中，那么这个细胞干的事情可能并不是我们想让这个细胞去做的事情（再生肺泡）。

研究发现，在严重流感病毒感染后，大量肺泡上皮细胞死亡，一群KRT5+P63+细胞出现在严重受损的肺泡部位，将受损严重的肺泡基底膜部位盖住，但这些细胞并不能建立正常的肺泡结构[6-11]。而且这些细胞的产生并不利于肺功能的恢复，通过抑制Hypoxia/Notch signal，阻止这群KRT5+P63+细胞产生的时候，小鼠肺功能恢复得会更快更好[6]。目前科学家们还在研究如何让肺泡干细胞能成为我们想要他们去分化的细胞类型，希望未来几年能够有一些突破。

自体干细胞移植也不一定安全

在Macchiarini的案例中，最吸引人的一点就是病人可以接受自己骨髓干细胞的治疗。然而在获取和扩增干细胞的过程中都会有很多潜在的风险。虽然基底细胞和肺泡干细胞在肺损伤中可以发挥干细胞的功能，但一旦这些细胞里出现不好的基因突变，重新植入这些带有突变的自身干细胞就会导致肺癌的发生。肺干细胞在体外扩增培养中，很难控制这些细胞中的突变。一旦发生基因突变，这些干细胞的许多细胞特征就会发生改变。

最令我们担心的是，通常移植的肺干细胞数目动辄上千万，一旦少量体外培养干细胞携带了突变基因，就极有可能导致这些干细胞失去控制生长的正常机制，同时失去了分化和再生的能力。植入这些干细胞不仅不能带来治疗疾病的效果，还很有可能对患者身体带来灾难性的损害！

另外，干细胞在体外培养过程中，因为使用了小牛血清等动物来源的培养液，这些细胞可能会被朊病毒及其他病毒、细菌、支原体、真菌、内毒素等会导致疾病的病原体污染，如果植入了被污染的干细胞，那么接触到这些污染源的人体组织将会受到严重的损害。此外，注射细胞的过程也存在着引入感染以破坏注射它们的组织的风险。

需客观的评价和聆听病人反馈

防止Macchiarini这样的伪科学治疗方法再次兴起的一个方法，就是要建立认真和有效的管理机构。除了对病人进行科普教育，同时要制定严格的肺干细胞治疗规范，治疗结果和临床数据需要有多个第三方独立医学机构和专家的评价。

通常负责任的干细胞临床试验有一些关键特征：a）有非常可靠并且被学术界承认的临床前数据来支持被干细胞治疗可能是安全有效的；b）由诸如审查委员会或医学伦理委员会这样的独立组织进行监督，以保护患者的权利；c）在许多国家干细胞治疗是由国家管理机构评估和批准，例如欧洲药品管理局（EMA ）或美国食品和药物管理局（FDA）；d）接受干细胞新疗法的人群需要和多组对照组进行比较。比如，接受干细胞治疗的人群同时又接受着传统的治疗，那么如何来客观地评价干细胞的治疗效果是一个需要认真考虑的问题。很多慢性肺病病人的肺功能指标波动性大，不同的肺疾病肺功能数据复杂，分析指标完全不同。所以对干细胞治疗效果的评价一定是需要非常有经验的肺科医生的认真分析。

让我们再回到Macchiarini的案例中，从2014年开始，一名比利时的外科医生和四名卡罗林斯卡研究所的医生一直都试图提出疑问，以引起卡罗林斯卡研究所高层和病人的警惕，但媒体报道的光环一直围绕着Macchiarini [12]。如果能够早期公正客观地对Macchiarini的干细胞治疗进行评价，那么Macchiarini干细胞治疗造成的悲剧和损失可能会少很多。

干细胞医学是非常有前景的，干细胞科学也在不断地前进。通过使用包括造血干细胞等来治疗疾病的医学取得了巨大进展，也向我们展示了干细胞疗法的强大能力。肺领域的医生和科学家们也在通过研究肺干细胞来学习更多诊断和治疗各种肺疾病的方法。我们完全理解患有严重不可逆转性肺病的患者处于极度的身体和精神压力之下，这些压力促使患者和家属去寻求昂贵的未经证实的治疗方法。

在此我们郑重地提醒所有患者，仔细考虑这些干细胞治疗是否能带来好的治疗效果。由于肺干细胞存在着潜在的危害，并且缺乏证据来证实肺干细胞是有治疗效果的，此外，这些干细胞治疗计划通常会收取高额的费用，我们建议不要参与任何肺干细胞治疗，除非有独立可靠和客观的信息来证实这些肺干细胞治疗提供的信息是准确的，并有保障病人利益的索赔。

注：特此感谢Genentech席莹博士的讨论。

参考资料：

1. The Global Emergence of Unregulated Stem Cell Treatments for Respiratory Diseases. Professional Societies Need to Act. Ikonomou L, Freishtat RJ, Wagner DE, Panoskaltsis-Mortari A, Weiss DJ. Ann Am Thorac Soc. 2016 Aug;13(8):1205-7. doi: 10.1513/ Annals ATS. 201604-277ED.

2. https://ki.se/en/news/the-macchiarini-case-timeline

3. https://forbetterscience.com/2017/06/16/macchiarinis-trachea-transplant-patients-the-full-list/

4. p63(+)Krt5(+) distal airway stem cells are essential for lung regeneration. Zuo W, Zhang T, Wu DZ, Guan SP, Liew AA, Yamamoto Y, Wang X, Lim SJ, Vincent M, Lessard M, CrumCP, Xian W, McKeon F. Nature. 2015 Jan 29; 517(7536): 616-20. doi:10.1038/nature13903. PMID:25383540

5. Lineage-negative progenitors mobilize to regenerate lung epithelium after major injury. Vaughan AE, Brumwell AN, Xi Y, Gotts JE, Brownfield DG, Treutlein B, Tan K, Tan V, Liu FC, Looney MR, Matthay MA, Rock JR, Chapman HA. Nature. 2015 Jan 29;517(7536):621-5. doi:10.1038/nature14112. Epub 2014 Dec 24. PMID: 25533958

6. Rare SOX2+ Airway Progenitor Cells Generate KRT5+ Cells that Repopulate Damaged Alveolar Parenchyma following Influenza Virus Infection. Stem Cell Reports. Ray S, Chiba N, Yao C, Guan X, McConnell AM, Brockway B, Que L, McQualter JL, Stripp BR. 2016 Nov 8;7(5):817-825. doi: 10.1016/j.stemcr.2016.09.010.

7. Persistent Pathology in Influenza-Infected Mouse Lungs. Kanegai CM, Xi Y, Donne ML, Gotts JE, Driver IH, Amidzic G, Lechner AJ, Jones KD, Vaughan AE, Chapman HA, Rock JR. Am J Respir Cell Mol Biol. 2016Oct;55(4):613-615. PMID: 27689795

8. Local lung hypoxia determines epithelial fate decisions during alveolar regeneration. Xi Y, Kim T, Brumwell AN, Driver IH, Wei Y, Tan V, Jackson JR, Xu J, Lee DK, Gotts JE, Matthay MA, Shannon JM, Chapman HA, Vaughan AE. Nat Cell Biol. 2017 Aug;19(8):904-914. doi: 10.1038/ncb3580. PMID: 28737769

9. Regeneration of the lung alveolus by an evolutionarily conserved epithelial progenitor.

Zacharias WJ, Frank DB, Zepp JA, Morley MP, Alkhaleel FA, Kong J, Zhou S, Cantu E, Morrisey EE. Nature. 2018 Mar 8;555 (7695):251-255. doi:10.1038/nature25786. PMID:

29489752

10. Spatial-Temporal Lineage Restrictions of Embryonic p63+ Progenitors Establish Distinct Stem Cell Pools in Adult Airways. Yang Y, Riccio P, Schotsaert M, Mori M, Lu J, Lee DK, García-Sastre A, Xu J, Cardoso WV. Dev Cell. 2018 Mar 26;44(6):752-761.e4. doi:10.1016/j.devcel.2018.03.001. PMID: 29587145

11. Basal Cells in Lung Development and Repair. Morrisey EE. Dev Cell. 2018 Mar 26;44(6):653-654. doi:10.1016/j.devcel.2018.03.004. PMID: 29587138

12. http://www.adweek.com/tvnewser/how-an-nbc-news-producer-was-wooed-by-the-extreme-form-of-a-con-man/281183

制版编辑：斯嘉丽 |

本页刊发内容未经书面许可禁止转载及使用

公众号、报刊等转载请联系授权

商务合作请联系

business@zhishifenzi.com

知识分子为更好的智趣生活 ID：The-Intellectual

来源：知乎 www.zhihu.com
作者：知识分子

【知乎日报】千万用户的选择，做朋友圈里的新鲜事分享大牛。点击下载

隐形的“杀手”——微塑料

说起塑料，大家一定不陌生，简言之就是合成树脂的一种，因其可塑性强而被广泛应用于我们的生活中，常见的食品袋、塑料饭盒等都是塑料。其为我们的生活带来便利的同时，也制造了"白色"麻烦。由于塑料自然降解极其困难，以至于埋于地下数千年也不能完全腐烂分解。

目前塑料垃圾已经成为人类的"头号公敌"，"白色杀手"。而在这塑料中还存在一类，它藏在我们身边于无形，却危害巨大，它就是隐形的"杀手"——微塑料！

微塑料是指尺寸小于5毫米的塑料。极小的体积让我们很难注意到它的存在，可它的影响确是不容忽视的，那这样的微塑料究竟来自何方呢？

海洋中的塑料垃圾（图片来源于网络）

塑料垃圾是微塑料的重要来源之一。生活中的塑料垃圾或浮渣会在自然或人为的作用下破碎，而这些碎屑中就含有大量的微塑料。

此外，生活中的清洁、洗漱等洗护用品也是微塑料的来源之一。当你听到"深度洁净，深层护理"的清洁产品广告语时，那这产品八成是微塑料捣的鬼。比如常说的添加"柔珠"成分，祛除皮肤角质，深度清洁毛孔，这"柔珠"就是一种典型的微塑料。除此之外，洗衣机产生的超细纤维碎屑也是重要的微塑料来源。研究者通过对家用洗衣机废水的试验发现，一件衣服每洗一次可以产生1900条塑料纤维。

洗护产品中的塑料微珠（图片来源于网络）

如此庞大的微塑料究竟会造成什么污染呢？首先受害的将是水体中的鱼类等水生动物。近年来对于海洋微塑料的调查研究发现，微塑料对鱼类繁衍造成了严重威胁：误食塑料的鱼类发育不良，或因机械损伤死亡。比如有些幼鱼本以藻类、浮游生物为食，可微塑料的加入使得它们改变原有的习性，过量食用以致发育迟缓，明显小于正常状态下生长的鱼类，行为也变得异常，虽然机理尚不明确，这种危害却是深远的。

另外，由于微塑料具有较高的比表面积，极易吸附环境中的重金属及有机污染物，这些污染物经微塑料吸附后一旦进入食物链循环，则遗毒深远。

浮游生物中摄入的微塑料（图片来源于网络）

相较于海洋环境，内陆淡水环境与人类接触更为频繁。中国科学院武汉植物园以王俊研究员为首的团队近年来从事淡水微塑料方面的研究。他们对武汉大小淡水湖泊及三峡库区的微塑料状况进行调查，发现污染程度存在明显的空间变化，市中心污染浓度普遍偏高，这说明人为因素对于微塑料的产生具有重要作用。

对微塑料吸附研究中，他们比较了有毒环境污染物在三种微塑料（聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯）中的吸附过程，微塑料对芘的吸附过程符合 pseudo-second-order 动力学模型(R2 > 0.99)，吸附速率主要受粒子内扩散影响。这一研究有助于了解微塑料对水体中污染物运移动态的影响。

一些研究人员对太湖的微塑料研究发现，蛤类中富含的微塑料是底泥中的数百倍，甚至千倍。除了水生态系统，陆地生态系统也受到了微塑料的侵蚀，2017年研究者对不同果园土壤蚯蚓微塑料检测发现其中含有大量微塑料并且摄入后死亡率大大提升，如果鸡吃了蚯蚓，而人吃了鸡，这又会是怎样的结果？

微塑料从人类走向人类（图片来源于网络）

在我们的身边，微塑料无处不在，曾有报道食盐中竟然检测出微塑料的存在，更有甚者自来水中也有微塑料的影子。这也可以理解，虽说污水排出会有二次处理，可终究无法捕捉如此细小的粒子，微塑料进入自然界又终会回到人类身边！

说了这么多，相信你最关心的还是对于人类的影响。目前，对于其毒理的研究多集中于鱼类及无脊椎动物，而对于人类的研究较少，不过不容忽视的是微塑料与复合污染物的联合毒理效应。微塑料作为其他污染物的载体，容易形成复合污染物，这些污染物多是对人有害，特别是重金属、多环芳烃和多氯联苯等，会严重影响人类的身体健康。虽说如此，不过微塑料对于人体健康的危害到底有多大，目前还鲜有研究，可以确定的是对身体健康有害无益。

如果有一天，微塑料被证实对人体有害，你还会再用"深度清洁"or塑料袋吗？

作者：李治中底明晓

来源：中国科学院武汉植物园

注：

有网友对文章内容存在疑问。现几篇相关的科研进展，供读者参考。

武汉植物园多环芳烃在微塑料上的分配特征研究取得进展

武汉植物园淡水微塑料污染研究取得进展

来源：知乎 www.zhihu.com
作者：中科院之声

【知乎日报】千万用户的选择，做朋友圈里的新鲜事分享大牛。点击下载

幽灵行动荒野真实故事背景及游戏背后更多的细节

本期节目承载《幽灵行动：荒野》，讲述了玻利维亚历史和地理细节，已经游戏中部分BOSS的原型。

https://www.zhihu.com/video/982721093001539584

感谢各位对《不止游戏》节目支持，我是《不止游戏》节目UP主 Joey乔伊

《不止游戏》节目秉承"游戏不止，不止游戏"的宗旨。旨在挖掘游戏背后的真实历史，故事，有趣的细节。探究优秀游戏更深层次的含义。

欢迎大家关注，点赞支持。

如有意见和建议可以私信或者留言评论区。

来源：知乎 www.zhihu.com
作者：SONAR森纳映画

【知乎日报】千万用户的选择，做朋友圈里的新鲜事分享大牛。点击下载

为什么船使用螺旋桨，不用类鱼尾装置？

前面师兄说过了，我再水一个。

1.螺旋桨结实可靠。
在波浪冲击、海水腐蚀的恶劣环境中，最基本的要求不是推进性能最好，而是最耐操(本质含义，不是《耐波与操纵》！)。螺旋桨基本结构只有一根旋转的金属轴+2~7个固定的金属叶片，顶多外面再加一圈导管，最不易损坏，也易于做动密封防水。
由螺旋桨衍生的对转双桨、变螺距桨、吊舱推进器以及喷水推进器、摆线推进器等尚且属于树新风类型，因为可靠性的争议应用并不是很广泛，遑论结构和控制更复杂的仿生推进结构。况且仿生结构一般有柔性蒙皮，极易损坏。

2.螺旋桨功率高。
虽然螺旋桨有带动水流作旋转运动的硬伤，推进效率不是最高的，却是输出功率最高的。因为螺旋桨剖面和其他推进器基本上都能看到机翼形的影子，螺旋桨剖面机翼的升力化为推力，阻力化为扭矩，而发动机+减速齿轮箱+转轴的一条龙组合极致粗暴，足以克服高速转动时的扭矩，获得巨大推力。

至于仿生推进器如鱼尾是机翼平动+转动，要输出和螺旋桨一般大的功率，那只能咔嚓一声，跑着跑着就丢了。毕竟螺旋桨轴承受扭矩，而鱼尾连杆承受弯矩。

3.螺旋桨结构紧凑。
还是高转速的优势，螺旋桨用速度换空间，加上舵结构之后整个工作空间与船体相比也非常小。

鱼的推进部位一般占身长1/3左右，乌贼的喷水腔也占了身体的主要部分。这是与它们的阻力相适应的，要是用小尾巴推大船肯定推不动，何况船的航速比大部分的海洋生物都快啊。
鱼和乌贼的高推进效率某种程度来自于尾流中反卡门涡街或喷口涡圈形成的"射流"，而置身于船体的强大伴流场中还有多大作用很难说。

4.螺旋桨推力稳定。
船舶与海洋结构物中有个非常值得关心的特性是振动。螺旋桨剖面机翼每个时刻都以相同大小的速度切入来流，推力是比较稳定的，振动主要来自旋转，尚可接受。
而仿生推进中，无论是鱼摆尾还是乌贼喷水，推力都有很明显的周期性，这是很可能造成结构疲劳损伤甚至断裂的。而且船经常在波浪中航行，搞出什么共振来可不是好玩的。

5.仿生推进还是作坊产品。
从桨篙橹，到明轮，到暗轮(螺旋桨)，可以说人类在工业革命中获得了一个最简单却又最实用的礼物。以上几条，归根到底都是因为螺旋桨跟工业中一根简简单单的转轴是适配的。如果弯弯曲曲扭来扭去的仿生推进也是用转动机械驱动，那将毫无优势，只剩累赘。
为了摆脱这样的诟病，现在的仿生推进用了很多tree new bee的柔性驱动方式，比如形状记忆合金，压电陶瓷，高分子导电薄膜，磁致伸缩材料，但他们要么太慢，要么无力，要么位移小，反正就一个字，弱鸡。只能停留在实验阶段，难以工业化。
比较有效的柔性驱动方式就是气动液动了，但它们的动力源还是电机……

综上，螺旋桨这种东西是人类带来的逆天的存在，追求更快更强，可以尽情挥霍能源。
而在和谐的大自然中，机智有爱的小动物们追求的都是用小小的动力克服小小的阻力，提高效率节省体力就好，大家都是佛系的，你学不学我，都行，都可以。

然而我们还是乐于见到仿生的进步，毕竟水下航行器比船舶小多了，鱼的某些特性如推进效率高，回转半径小，静音，侧线感知，鱼群行为，是非常值得借鉴的。

来源：知乎 www.zhihu.com
作者：木叶落

【知乎日报】千万用户的选择，做朋友圈里的新鲜事分享大牛。点击下载

此问题还有 1 个回答，查看全部。

订阅：博文 (Atom)