【宝可梦游戏】动画党的狂欢:初代资料片皮卡丘版重制:唯一一部TV动画改编主系列游戏

(超多图预警~篇幅略长~)

根据最新的官方消息,今年11月,Pokemon系列将在Switch平台上面迎来主系列游戏首作——皮卡丘/伊布版。游戏基于初代资料片《精灵宝可梦:皮卡丘》版。

目前,能够得知的消息并不多,不过通过宣传视频,我们可以看到,高清建模的Pokemon世界,以及"千呼万唤始出来"的"跟随系统",精灵再一次可以出现在玩家身后以及大地图中。

另一个新的亮点则是通过Switch的体感方式,投出精灵球收服精灵的方式。这样收服精灵的模式,似乎与Pokemon Go类似。而且Pokemon Go已经确认将于新作皮卡丘/一部版联动,增加了不少悬念,不过也让人想起心金魂银版复刻时候,结合跟随系统一起推出的计步器外设系统。

在目前已知信息不多的情况下,我不再复述种种传言,这一次我们来仔细看一看原版的《精灵宝可梦:皮卡丘版》是一作怎么样的资料片游戏。

这是一作非常特殊的作品,这是唯一一作基于TV动画的正作游戏,玩家唯一一次可以体验TV动画中小智旅程的正作游戏。这是一作大量熟悉的动画人物登场作品,也是唯一一作,向动画致敬的游戏。

截止到目前(八世代未公布),《精灵宝可梦:皮卡丘版》是销量最高的资料片,累计销量超过1460万份,除历代正作外是销量最高的游戏作品,知名度、影响力和商业收益高于其他所有的复刻版本和资料片。

而这部发售于1998年9月的初代资料片,几乎是一部全程致敬TV动画的游戏作品,更改了大量相关的设定,尽可能还原了无印篇前期的动画剧情,各种细节更是面面俱到,算是一部动画特别版游戏。

先说剧情上面,几乎是和动画一模一样的走向,而且大量细节致敬动画,从游戏最初就开始使用动画的"剧本":

游戏开始的时候,主角也没能领到御三家,只拿到了一只皮卡丘,便踏上旅途,之后通过自己的旅行中,获得另外三只精灵:妙蛙种子、杰尼龟、小火龙。

除了这版的世界中其他训练师都没有皮卡丘(也没有野生的)之外,看似后续剧情并没有太大改变,而实际上,从一开始,设定就已经完全在按照动画的节奏走了,最初的改变在常磐森林中:

常磐森林中,原版《红》、《蓝》、《绿》之中,这里可以收服绿毛虫、铁甲蛹、独角虫、铁壳昆和皮卡丘。

而在《皮卡丘》版中,这里只有原版中的绿毛虫、铁甲蛹,但是增加了波波和比比鸟:

你有24%概率遇到原先《红》、《蓝》、《绿》版中没有的波波,而且有1%概率,遇到以及等级为9级的比比鸟,但是无法在这里遇到独角虫和铁壳昆

常磐森林精灵分布的改动实际上完全还原动画的:

无印篇最早的时候,小智只有一只皮卡丘通过这里,收服到自己的第二只精灵绿毛虫和第三只精灵比比鸟(你没看错,小智TV动画中并没有波波,而是直接抓的比比鸟),但是收服独角虫失败,所以《皮卡丘》版中,增加波波、比比鸟,但是没有独角虫。

那1%出现的9级比比鸟,在游戏中有点不合设定(进化等级远远高于9级),但是,这一次的《皮卡丘》版中则忠于了动画,让玩家也可以像小智一样,体验小智的旅行。

而后面的剧情,则基本上完全还原了无印篇前期的所有"要点"

小智在无印篇前期来到了"宝可梦乡"。小翠在小屋中照顾各种受伤的精灵,同时有一只妙蛙种子参与保护,后来送给了小智。

而在华蓝市,有一间一模一样的小屋,一模一样的人,送给你一模一样的妙蛙种子,大家注意走路草等精灵全部都是在无印篇动画当集中出现的精灵,细节做得非常好。

同样的剧情和同样的对话,让你带走同样的精灵,如果你现在身上有一只皮卡丘、一只野生收服的比比鸟,和一只由绿毛虫进化而来的巴大蝴,则你完全体验了小智的旅程。

当然,除了妙蛙种子之外,其他通过剧情获得精灵的加入过程,也大致是无印篇中的场景一致。如果你想体验小智的旅行,这个时候你需要的下一件事是来到华蓝市的北面:

一位自称"训练不好"小火龙的训练师会送给你一只他无法训练好的小火龙,这与动画中获得小火龙的时机是一致的,动画中的小火龙是被主人遗弃,被小智"捡"了一个宝贝。

杰尼龟的剧情则完全还原了TV动画中的杰尼龟军团。TV动画中,这是一个令人头疼的"恶作剧组织",不少人都"深受其害"。

游戏中,你会在枯叶市遇到一位君莎小姐(这也是皮卡丘版致敬动画的地方,初代正作游戏中,警察都为男性,这里修改了形象),她希望有一位训练师能训练他。

与TV动画中一致,这一只杰尼龟总是"为非作歹",被君莎逮住,没有办法,希望托付给一个好的训练师,并将杰尼龟赠送给你。

你除了可以经历这些剧情收服御三家精灵之外,你也可以遇到小智在TV动画中遇到的训练师,他们都会使用自己在TV动画中使用的精灵:

在6号道路上,你会遇到两个训练师,一个野餐少女、一个露营少年,他们分别是动画中的小淳和优等骄子。他们分别替代了初代《红》、《蓝》、《绿》版的一位NPC,使用他们在TV动画中的精灵。

替代露营少年的小淳,使用的是口呆花。原版《红》、《蓝》、《绿》版,这里的训练师使用的是20级的杰尼龟,这里替换为了其在动画中使用的精灵。

小淳在动画中,只使用过口呆花一只精灵,在研究学校中,他曾迷信数据模拟的结果,然后在实战中,属性占优的小淳惨败给了属性劣势的小霞。

而另一位野餐少女被替换为了优等骄子:

原版《红》、《蓝》、《绿》版中,这里是一位使用小拉达和皮卡丘的训练师,这里替换为在动画中使用可拉可拉的优等骄子。

这是一位在动画中不多的能令小智脸红的训练师,在使用可拉可拉被小智打败之后,放弃了原先的看法,开始认同小智的见解。

值得一提的是,TV动画中这两位都来自于宝可梦研究学校,这所研究学校在动画中位于华蓝市和枯叶市之间,而这两位训练师,也出现在华蓝市和枯叶市之间的6号道路上,可谓是非常用心的还原了。

当然,远远不止这些路人训练师,所有的道馆训练师,也完全是按照动画中的精灵出场安排的,有些修改非常巨大

最典型的枯叶市的马志士,他原本在《红》、《蓝》、《绿》中一共有三只精灵,分别是雷电球、皮卡丘和雷丘。

而在《皮卡丘》版中,他只有一只精灵,就是雷丘,但是等级要明显高于《红》、《蓝》、《绿》。这里则是致敬动画中,小智挑战枯叶市道馆的情节,皮卡丘以不进化的方式挑战雷丘,证明自己的剧情。

同样的,在彩虹道馆,也是修改原作中的精灵数据用以还原动画本身的设定,导致很多原版中精灵的"退化":

原版《红》、《蓝》、《绿》中莉佳的三只精灵分别是24级的蔓藤怪,29级的大食花以及一直29级的霸王花。

很有趣的是《皮卡丘版》中,分别是30级蔓藤怪,32级口呆花和32级臭臭花,等级升高了,但是反而不是最终进化型了

原因也很简单,这是完全还原动画的操作,在动画中,小智挑战彩虹道馆中,莉佳出场的精灵就只有三只:口呆花、蔓藤怪和臭臭花。所以,这里忠于了TV动画设定,等级提升,但是并不是最终进化型。

不过要说变化最大的,还得数浅红道馆的阿桔。作为毒属性的馆主,为了和TV动画中设定一致,他的四只精灵全部变化,修改为与动画一致的阵容。

原版《红》、《蓝》、《绿》中,阿桔的四只精灵分别是:两只37级瓦斯弹,一只39级臭臭泥和一只43级的双弹瓦斯,纯毒属性阵容。

而为了与动画一致,在《皮卡丘》版中,阿桔阵容变为"毛球+摩鲁蛾"的组合:一只44级毛球、一只46级毛球、一只48级毛球和一只50级摩鲁蛾。(《皮卡丘版》等级就是有点可怕,浅红道馆这个进度已经50级的精灵了)

变化比较少的阵容,坂木应该算一个,基本延续了原版《红》、《蓝》、《绿》中的阵容,不过也有致敬TV动画的内容:

坂木的阵容大体未变的情形下,还是加入了一只新精灵——猫老大,这是动画原创内容,坂木在动画中喜欢"撸猫",有一只猫老大贴身,甚至引起了喵喵的嫉妒。这里,在游戏中给予了一个"还原"。

实际上,《皮卡丘》版发售的时候,小智还没有拿到常磐道馆的徽章,所以常磐道馆之后的剧情,实际上变化不大,也没有动画中的火箭队三人组出场,基本延续了初代《红》、《蓝》、《绿》版的设定。

应该说,《皮卡丘》版的致敬内容,无印篇石英联盟的前期居多,因为实际上由于1997年年底发生的"3D龙事件",动画一度停播进度受阻,《皮卡丘》版发售的时候,还处于石英联盟中后期,所以大多致敬的剧情集中于无印篇石英联盟的前期。

其次,人物形象上面,都重新绘制,更为接近于动画版的形象,同时还有动画中的"原创人物"出场:

左:皮卡丘版 中:红蓝绿版 右:TV动画版

皮卡丘版对于各种人物形象,都进行了优化,总体趋势是修改原版(《红》、《蓝》、《绿》)中的人物形象,向着TV动画版本的人物靠拢

左: 红蓝绿版 中:皮卡丘版 右:TV动画版

如果说赤红形象修改还算不多的话,青绿真的是大幅朝着小茂的形象修改的,从发型到穿着,从挂饰到靴子,完全是还原TV动画中的小茂。

左: 红蓝绿版 中:皮卡丘版 右:TV动画版

最典型的案例其实是小刚,小刚的初代游戏形象时尚光着膀子并且双手握拳的,而在皮卡丘版中,穿着几乎与无印篇中的效果没有任何差异了,动作也变成了双手抱臂,和TV动画中形象一致。

顺带一提,不知道各位在看Pokemon的日月篇(SM篇)动画的时候,重返华蓝道馆那一集中,各位有没有注意小刚在MEGA进化的时候的动作,这个双手握拳交叉在胸前的形象,实际正是致敬初代《红》、《绿》、《蓝》版的形象,只不过20年后才得以正式出现在TV动画中

左: 红蓝绿版 中:皮卡丘版 右:TV动画版

除了小刚、小霞等形象之外,更为难能可贵的是,还有一些动画原创角色在游戏中出现。除上文中提到的小淳和优等骄子两位人物之外,最重要的还是火箭队三人组:

作为TV动画中的"可爱又迷人的反派角色",火箭队三人组——武藏、小次郎和喵喵,早就已经深入人心,甚至名气还要盖过不少后世代的男女配角,有"真主角三人组"之称,他们唯一登场的主系列游戏,只有《精灵宝可梦 皮卡丘版》。

左:红蓝绿版 右:皮卡丘版

初代正作《红》、《绿》、《蓝》中都没有他们的形象,而火箭队的形象大多以黑色的制服,胸前大写R为标准的反派形象出场,而《皮卡丘版》(《黄版》)中则加入了"武藏&小次郎"的对战形象,并且贯穿整个一周目。

初代游戏中,并没有"双打"系统和概念,所以两人一直是一起出场,战斗的时候也是双人画像,但是依旧是单打。不过已经足以满足动画党对于两者的需求,他们会从月见山开始,一直"纠缠"主角,并进行对战。

与一般火箭队队员在《红》、《蓝》、《绿》版中使用超音蝠等精灵不同,武藏和小次郎的精灵就是三只(及其进化型)——瓦斯弹、阿柏蛇、喵喵。这与动画中这两人使用的精灵是完全一样的。

另外,随着剧情进行,火箭队会和你一样"成长"(类似劲敌),瓦斯弹和阿柏蛇还会进化为双弹瓦斯和阿柏怪,这与无印篇动画前期剧情是完全一样的。

哪里有反派,哪里就有火箭队三人组,他们还参加了紫苑镇等地的活动,直到希鲁夫公司剧情结束之后,火箭队才离开。这是第一次,也是最后一次火箭队三人组在主系列游戏中登场,既是他们"首秀",也是他们的"绝唱"。

其他NPC大多如此,比较典型的是乔伊和君莎两位的形象改变:

左:皮卡丘版形象 右:红蓝绿原版形象

实际上,乔伊和君莎的形象都是动画原创,初代游戏的护士形象与动画的乔伊相去甚远。大家可以对比一下初代《红》、《蓝》、《绿》版中护士形象和《皮卡丘》版以及TV动画中的护士形象(尤其是发型和头饰),差得很多。而《皮卡丘》版中,采取了动画的形象,白大褂+帽子外加身边的吉利蛋,后世代中基本沿用了这个形象。

左:红蓝绿版形象 右:皮卡丘版 形象

君莎也是同理,初代《红》、《蓝》、《绿》版中的警察形象大多为男性,而在皮卡丘版中,增加了不少"君莎"的形象(短发女警察),还有上文中提到杰尼龟相关剧情。

最后,因为效法动画而推出的"跟随"系统,成为了后来的大家津津乐道的新系统,后世代的复刻版游戏中也有出现:

当时,《精灵宝可梦 皮卡丘版》由于为了致敬动画,即一个不爱进入精灵球的皮卡丘,推出了这个系统,现在都为玩家称道。另外,皮卡丘叫声为大谷育江配音,这是第一个,也是迄今为止最后一个采取动画配音的精灵。直到目前,所有的精灵还是采用了初代生成的电子音,作为叫声,详情可见:

精灵宝可梦原作里每个PM出场的电子声音是怎么来的?

另外一个值得一提则是"亲密度"系统,当时只适用于玩家的皮卡丘一只精灵。不过,这个系统影响很深远,在二世代中就推广到所有精灵身上,亲密度不仅仅可以影响部分精灵的进化,还影响相关的威力招式。所以说,《精灵宝可梦:皮卡丘》版尽管为致敬动画的作品,不少系统也延续至今,影响深远

说到这里,还得提下"经典形象"——"冲浪皮卡丘"的出现:

在《精灵宝可梦:皮卡丘版》中,19号水路有个小游戏就是——皮卡丘冲浪,本身没啥,但是冲浪皮卡丘日后被作为一种经典的游戏宣传形象屡次出现。成为Pokemon系列的"吉祥物"之一。

发售后的一个月后,动画中也出现了冲浪皮卡丘的形象,也有一张专门的TCG卡牌,就叫"Surfing Pikachu ",而现在随着Pokemon影响力越来越大,皮卡丘已经是日本冲浪队的吉祥物了。(日本冲浪队不出意外,肯定被皮卡丘奶死)

有趣的是,后续动画的进展中,到了橘子群岛篇末期(成都联赛开始前),这个时候《精灵宝可梦:皮卡丘版》已经发售了一年,出现了小智和小茂在启程前的"宿敌对决":

小智使用的精灵是皮卡丘,而小茂使用的精灵,正是伊布。当然,时过境迁,Switch版皮卡丘/伊布,能够完全还原当时无印篇的动画剧情,我们并不知晓。

所以,综上所述,《皮卡丘》版是极为"特殊"的一作资料片,不仅仅是动画改编,而且影响深远。小的时候玩,不觉得什么,现在重温,却颇有一番感觉。至于能否完整还原当时动画的剧情,我们就"拭目以待"吧。

最后打个广告:北京大学的训练师们,可以加群,期末之后的假期可以面基+对战,也有课程资料分享哦~

如有不妥之处,求轻喷,欢迎爱好者们一同讨论~



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化工史话2:百炼成钢——铁基材料介绍

上回书说道,经过漫长的发展,人类终于掌握了铁的炼制技术,而我们终于能够获得一种强度高,经济性好的材料,并且一直沿用至今。在这一讲中,我想给大家介绍一下铁基材料的特性,以及在化工中的应用,继续想到哪写到哪,最后会在重要的知识上加粗表示。


首先,我们现在已经很少能见到真正的纯铁了,我们概念中的铁实际上都是铁基合金。真正的纯铁柔韧性特别好,和我们上一篇中说的铅类似,这种材料显然是不能作为建筑材料为设备提供强度的。但是偏偏非常幸运的是,在早期人类是无法炼出纯铁的,古人炼出的铁或多或少都含有杂质,主要是碳含量大概在2%-4%之间。而碳的加入反而让铁有了一定的强度,可以作为工具与设备材料,我们炼出了一个不纯的东西,可是偏偏它就有用,可谓是歪打正着。之所以炼出的铁中含碳,那是因为炼铁的过程实际上是用木炭还原铁的氧化物,木炭本身就作为还原剂,因此不可避免的残留在铁中。

铁碳相图,这张相图的复杂程度超乎想象,很多科学家研究这张图就研究了一辈子,从图中可以看出,在不同温度与含碳量的情况下,我们可以得到不同的铁碳合金。这张图同样可以解释,锻造,热加工,正火,退火等过程对铁基合金的影响

铁基合金含碳量对材料性质的影响可谓是非常复杂,涉及到非常多的晶体与固体材料的知识,在这里我们把这个问题简化简化再简化,单纯以含碳量对铁基合金来做个分类。

首先,我们要知道,自然状态下,我们炼出来的铁,其含碳量在2%-4%左右。一般来说,含碳量高的铁硬度大,但韧性也差,表现出来的特点就是易脆。由于材料脆性比较大,因此机加工性能特别差,比如说给铸铁板钻孔,一不小心就能把整块板都钻裂了。因此,要把这种材料加工成我们想要的形状,最可行的办法就是倒模。把铁融化以后变成铁水,然后倒进制定形状的模具里成型。这种加工方法叫做铸造加工,因此我们一般吧含碳2%-4%的铁称为铸铁。

铸铁实际上在生活中非常少见,好像我们比较熟悉的就是大铁锅了,其他的我们认为是铁的东西实际上都是钢。但是在化工生产中,铸铁还是比较常见的,主要是用来制造各种各样的阀门和管件。

化工生产中使用的铸铁管件,主要用于水的输送

铸铁的耐腐蚀性能尚可,至少比碳钢好一点,之所以如此是因为铸铁本身纯度不高,还含有一些其他元素,最终提高了它的耐腐蚀性能。此外铸铁家族里还有一个耐腐蚀性妖孽级别的存在,那就是高硅铸铁,这种铸铁里面含硅可以到10%以上,据说在显微镜下观察可以发现材料表面覆盖着一层二氧化硅。该材料耐腐蚀性能几乎和玻璃一样,百毒不侵。


在获得了铸铁之后人类还不满足,因为铸铁的缺点非常明显,由于质地非常脆,因此铸铁不适宜作为工具和武器。试想古代战争,你拿着你家祖传的铸铁大宝剑,和敌人对了一剑,然后宝剑就碎了,你心里一定是崩溃的。或是因为巧合,或是因为有意为之,人们发现,对铁进行反复锻造后,铁的韧性和强度都能得到明显增强,一种新的铁基合金——钢被制造了出来。

直到18世纪中期,人类才掌握了大规模炼钢的方法,在此之前人工锻造是生产钢材的唯一方法,因此有了百炼成钢一说。

钢材这里指碳钢,一般要求碳含量在0.02%-2%之间,低于铸铁。根据含碳量不同可以分为低碳钢,中碳钢和高碳钢。一般来说碳含量越高刚才越硬,碳含量越低钢材的韧性越好。刚才可以说是人类发现的最完美的材料,首先是钢材非常便宜,因为铁本身在地壳内丰度就很高,不同与铜,银,金等稀有金属,铁矿还是相当常见的。此外就是钢材的力学系能太好了,强度与钢度完美平衡,恰到好处,而且关键是可以调节,只要变动含碳量,就能得到不同力学性能的产品。在化工生产中碳钢的应用是非常广泛的,既可以做管道,也可以做设备主体,还可以用来做钢结构,用于支撑设备,简直就是万金油一般的存在。

某企业罐区,可以看到从罐子到管道,甚至周围的楼梯都是碳钢的,碳钢可以说是一种万金油一般的材料

碳钢用途这么广泛就没有缺点吗?你别说,缺点是真的有的而且非常严重,那就是碳钢的腐蚀比铸铁严重很多,上面这张图你看到的罐子都刷了漆,一方面是为了好看一方面也是防腐作用。碳钢直接暴露在空气中会产生严重的腐蚀,主要是由空气,水分共同作用导致的。实际上碳钢在干燥条件下的腐蚀并不严重,在中性与碱性条件下如果隔绝空气也可以有效阻止腐蚀。例如在纯碱工业里由于物料是碱性的且不接触空气,大部分设备都可以用碳钢。

某工厂碳钢材料堆场,可以看到材料腐蚀十分严重,但就是这些钢材洗干净刷上漆还能继续用。有意思的是碳钢因为腐蚀会导致重量减轻,实际上库存的碳钢因为这一点产生的损耗损失是非常惊人的,相当于资产在不断贬值。

鉴于碳钢的耐腐蚀性问题,人们又开始孜孜不倦地寻找新型材料了,在一个非常巧合的情况下,一种可以耐受腐蚀的铁基合金——不锈钢诞生了,关于不锈钢诞生的故事我们下回再说吧。



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建筑师的家是什么样子?

说说刚刚去世的台湾建筑师王大闳先生的自宅。台湾现代主义建筑大师王大闳逝世,享年101岁

1942 年王大闳取得哈佛大学建筑学硕士学位,拒绝了当时普林斯顿大学弹道学研究所与布劳耶工作室的邀约,任驻美大使馆随员,时任大使为魏道明先生。留在美国或许跟父亲王宠惠(中华民国第一任外交总长)的授意有关,因为当时正值第二次世界大战末期,国内混乱,父亲希望他暂时留在国外,直到1947 年国内稍事安定后,才回上海。抗日战争结束后国共内战又起,迫使刚回国不久的王大闳迁至香港,后到台湾。在上海那段时间,王大闳与另外四位建筑师共同成立五联营建计划所,也设计了一些建筑,可惜这段时间与后来在香港那两年的作品我们所知不多,有待来日进一步查证。


1953 年的建国南路自宅是他来台开业后的第一个作品,也是他为自己设计的住宅。这栋王大闳最早实现的自宅,据建筑界许多前辈说,是早期台南成功大学建筑系接受建筑洗礼的地方,高而潘建筑师就曾提到,看过这栋房子让他激动了三天都睡不着觉。尽管此建筑目前已拆,不过我们却掌握不少讯息,除早期成大的《今日建筑》第5 期有刊登外,最近王家也提供不少早期影像,让我们可以更深入掌握细节。

基地近87 坪(62 英尺× 50 英尺长宽),中间坐落了一栋27 坪(31 英尺×31 英尺长宽)左右的房子。南向正面有近3m 的高墙,据王大闳的长子王守正告知:"当时建国南路自宅周围都是一些低矮、日据时代留下来的宿舍,家里的围墙感觉就比周围房子高。"显见在当时的城市脉络中,王大闳那高大的红砖围墙的确异于寻常。黑色油漆的双扇狭长木制院门由南面左侧围墙进入,踏石板穿过左右皆有扶疏花木的曲径,漫步至建筑物入口,进玄关,正对面是有四扇开门的朱红壁橱,约2.4m(8 英尺)宽,直顶天花。左转是厨房,右转是餐厅与客厅,建筑物坐北朝南。

值得注意的是,由客餐厅外望南侧庭园,除有豁然开朗的感觉外,退缩落地窗外的两根黑色铸铁柱子恰恰响应了传统合院正厅左右对称的逻辑,也就是在看似不对称的整体配置(无论是围墙大门或入口玄关),最后进入客、餐厅竟然又回到传统中轴线的"礼制"逻辑。因此前院所扮演的角色,正是传统的院落空间。然而这两根柱子也是结构所需,周围的一砖半厚的清水砖承重墙在南向由一排不间断、比例修长的大片落地窗所取代,结构上需要两根柱子支撑上方的钢筋混凝土梁,因此这两根柱子并不只是装饰性的存在。再者是关于整片落地窗的窗樘也颇有玄机,华昌宜教授就曾忆起,一次陪一位外国朋友参观建国南路自宅,外国朋友非常惊讶落地窗窗樘的做法,因为王大闳直接挪用了传统建筑上下轴承支撑的做法,因此少掉许多框材,让室内外的视觉更没有阻碍。

餐桌是白色的圆形中式餐桌,周围则环绕六张没有靠背的圆形板凳,板凳面为柚木涂朱红色,支撑为涂黑漆的三支钢脚,客厅则有三张密斯似的白色沙发与一张同样有着洁白大理石面的茶桌,另一侧亦是密斯似的长型靠榻,"上面放着古色古香的垫子与枕头,再配合天花上悬下的大葫芦,充分流露出东方情调"。


东西两侧是清水砖墙粉白,地板则是黑色水泥分割成60.96 cm(2 英尺)宽的釉黑色水泥地面,与卧房、浴室之间的隔间墙与平顶天花则涂以白漆,犹如白色画布,准备吸纳来自各处的景色,无论是昼间的自然或人工光线,或是人影移动的光影。至目前为止,我们描述了王大闳许多用色,敏锐的读者一定会察觉到,建筑师试着要活用那些传统的朱红、黑、白、清水砖等颜色,再配上有传统味道的摆饰来建构他的新东方空间。

客厅一侧转进后方,无门,是王大闳的卧室,东侧有直径4200px(5 又1/2 英尺)的圆形窗,外有木制窗棂可开关,界定室内外。卧房内的浴室不循唐宋做法,但也不买现成浴缸,据王守正描述,浴缸为砖砌,上方再覆以观音石。

从建国南路自宅可以看到王大闳另一个重要的尝试,密斯(特别可以比较1934 年密斯的"三个中庭的住宅")似乎被融入传统中国的氛围里。在1945 年王大闳发表的城市中庭住宅中,所谓的"东方"还是以元素呈现,整体氛围仍然是密斯的,但建国南路自宅往前跨了一大步,因为建筑师在庭园与建筑中发现了传统,就像王大闳在一篇访谈中所说:"中国建筑的特色……它的神秘感很重要,中国建筑与庭园的设计,往往善于使用'内造墙'、'外造墙',让你一眼看不透,一进再一进……"。

本文摘自《建筑师王大闳1942-1995》,同济大学出版社"光明城"出版。



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作者:光明城

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在建筑师的眼中,什么是好的医院建筑?

金属离子电池原位透射研究的一点唠叨-样品杆和芯片之STM-TEM样品杆

所谓"工欲善其事,必先利其器",特制的样品杆(和芯片)的出现,极大地便利了电镜学家和电化学家们深入研究金属离子电池的动力学行为。自黄建宇老师于2010年发表了第一篇文章"In situ observation of the electrochemical lithiation of a single SnO2 nanowire electrode",将蓬勃发展的原位研究首次用于观察锂离子电池电极材料嵌/脱锂行为,两大学科有了第一次亲密接触,在之后的发展也一路高歌猛进。这也引出了电池原位研究最常用的STM-TEM样品杆(图一),本文将以锂/钠离子电池的原位研究为主介绍各类样品杆和芯片。

图一 Nanofactory STM-TEM样品杆(图片来自网络)
图二 Nanofactory STM-TEM样品杆局部图和原理图(图片来自网络)

最早的STM-TEM样品杆产自Nanofactory(据说黄老师也是第一个用户?),然而好景不长,Nanofactroy的老板带着小姨子跑啦,Nanofactory Instruments也被FEI收购,随后FEI又被ThermoFisher Scientific收购,已经推出了Nanoex替代型样品杆面世(不知国内有没有组买的,有的说下感受?)。我国电子显微学专家白雪冬老师近些年也研发了具有"我国自主知识产权"的STM-TEM样品杆,HummingBird Scientific也推出了类似结构的样品杆。

图三 STM-TEM样品杆的四种原理图 (a-c) XH Liu, JY Huang, Energy Environ. Sci., 2011, 4, 3844-3860, (d) Z Zhang, JY Dai, Energy Storage Mater., 2018, 15, 91-93

其原理和回路简单清晰,由图三所示,Au电极/W(Cu网,Al等金属)电极部分生长或者粘附电极材料,另一极则使用Li金属,电解质则可以由固态的Li2O或无机固态电解质,液态的离子液体或凝胶电解质组成。组装和准备步骤如下文:【图文】Nanofactory电杆简介_百度文库。通过在样品杆电极两端加上恒定偏压,观察恒压下的锂离子电池电极材料结构、形貌和元素变化,并取得了显著的,令人振奋的实验结果。

虽然成果是显著地,收获是丰富的,随后而来的很多原位学者并没有什么电化学经验,很多实验逐渐变成了看图说话(在充放电过程中看到一种新的相就是一篇文章)。在大多数时候,这些结果并没有得到电化学家们的共鸣,很多时候这些数据变成了电镜学者(物理学家)们的自嗨。在一个个结果发表的同时有人提出质疑,原位电镜得到的结果或许不能代表电池的真实反应。对于谱学就是命根子的电化学家们,看到了原位XRD,原位XPS,原位NMR谱图中并没有物理学家们文章中引以为豪的各种相时,大家就开始了公说公有理,婆说婆有理的争论。争论主要集中在([方括号内代表解决方案]):

  1. 原位电池反应并没有形成基于EC/DEC等有机电解质的固态电解质膜,很多副反应和结构特征并不能代表电池里的反应。[原位研究现阶段主要以电极材料本身的结构为主,电解质层和电解材料的界面并不是研究重点]
  2. 在TEM中的电子能量高达200-300 keV,对材料本身会有辐照损伤,高能电子在不太导电的材料表面会形成电荷聚集,不能真实的反应材料的变化。[采用屏蔽电子束或者降低电压和电子束剂量的方式作为对照试验,减少或去除高能电子束的影响。]
  3. STM-TEM的加电方式是恒压充放电,这和半电池里的恒流充放电有着很大的区别,特别是加载电压的瞬态和随后的一段时间里,和恒流状态下Li+的迁移方式是有极大的区别的,特别是有些科研学者还用此计算Li+迁移速率,这是十分不准确的。[我们研究的式结构变化,是具备代表性的,在控制相同条件的反应内,可以对比不同材料的区别,ヾ(≧へ≦)〃,¥*#$+=…]
图四 黑磷嵌/脱钠反应的原位透射结果与离位XRD结果 J Sun, HW Lee, Y Cui, et al. Nature Nanotech., 2015, 10, 980–985

不可否认,这样的争论确实为电池的原位研究提供了新思路和新方法,科研工作者们从不同的方式对其实验进行了改进。笔者所了解的最早且严谨的方式是以崔屹老师为代表的电化学学家将电镜原位实验结果和其他表征手段综合进行考虑,研究电池电极材料的反应进程。

图五 全固态锂离子电池的原位研究和STEM-EELS分析 ZY Wang, Y Meng et al., Nano Lett. 2016, 16, 3760−3767
图六 线状全固态锂离子电池的原位研究 D Ruzmetov, AA Talin, et al., Nano Lett. 2012, 12, 505−511

也有一部分科研工作者将STM-TEM的样品杆研究范围拓宽至全固态电池中(图五、图六)。在全固态电池中,由于相对近似的环境,基本可以避免问题1中所遇到的一些问题,也同时对全固态电池最头疼的界面问题系统性的研究但此类型的工作涉及到利用聚焦离子束对样品进行切割的问题。在笔者的类似实验中也多次遇到使用切割污染和制备样品困难等问题,或许更精密的仪器可以最大限度的减少和避免此类问题的发生,不过其恒压式的电压依然很难避免,当然这对于结构和界面的影响还未得知,此类工作也全面涵盖了离子电池的各个方面。

上面提到的方法将工作电极改用S,或者利用环境透射E-TEM中使用O2或者CO2也将其使用范围推广到Li-S电池和Li-O2等电池之中。不过需要指出,在环境电镜里的氧气也会在一定程度上影响电镜的空间分辨率。也基于此,还有一部分学者力求更真实的反应电池电极材料的变化,希望将电池反应做在电镜里,也是下章将要提到的要提到的,使用配有芯片的原位加电TEM的离子电池原位研究。

但无论如何,由于STM-TEM样品杆相对友好的样品转移方式和成熟的电池搭建工艺,让使用该样品杆的原位电池研究一直保持着主流地位。毕竟,沉迷看图说话的电镜学家们和醉心谱图分析的电化学家们似乎不是那么爱交流(毕竟物理学家和化学学家们恩怨也不是这一两件事情了😏),在大部分研究中,似乎要么材料是关键而化学分析不足,要么原位基本只负责研究体力膨胀和结构变化,很少有两手都抓两手都硬的工作面世(当然,现阶段各类仪器的分辨率限制和科研工具的独占化似乎也要负点责任?后面可能吐槽会吐到)。在此,我这个科研小透明也希望各位还处于求学阶段的可要工作者们能合作起来,让原位的real-time更"real"!

以上......快替我想想有没有漏了啥😉,顺祝大家六一儿童节快乐!



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中国富豪乌克兰 60 万打一针续命,觉得「视力都好了」,胚胎干细胞真的可以有效/无副作用 ?

►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. ki.se/en/news/the-macch

3. forbetterscience.com/20

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. adweek.com/tvnewser/how

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平板支撑,已经成了一种奇怪的炫耀方式

平板支撑,这两年一直很火。先是潘石屹靠平板支撑赢了林丹,然后是2014年时中国特警打破平板支撑的世界纪录,再是朋友圈里各种好友晒自己平板支撑的极限时间。在健身房里,做这个动作,也会经常遇到人问:你的平板支撑能撑多久?我们上微博和朋友圈,也能看到越来越多人晒自己平板支撑的练习照片。即使是在那些瘦身成功的明星的新闻里,也一定要附上几张马甲线和平板支撑搭配的图片。

平板支撑以及平板支撑的极限时间,好像变成了一种奇怪的炫耀和攀比方式。

但是要具体去问练平板支撑有什么作用,一些对健身并不了解的人会说这样可以练出腹肌或者人鱼线或者马甲线,已经入门健身人的会说这训练到了腹横肌的等长收缩能力或者所谓的「核心稳定性」,当然还有一些别的回答:比如练到手臂肌群、大腿肌群(这些也不算错误)。

但再进一步,问「核心稳定性」到底指的是什么?平板支撑撑那么久的意义何在?很多人就答不上来了。

平板支撑的流行,恐怕不在于其本身的功能性,而仅仅是我们有太多的时髦要赶。



一、平板支撑的训练目的

平板支撑的动作模式,简单来说就是稳定性动作。它是在俯卧的姿势下,保持身体稳定的动作。

平板支撑并不能帮助你练出传说中的八块腹肌。通俗意义上的「八块腹肌」是身体的浅层肌肉,解剖学名字叫做「腹直肌」。如果需要显露出你的「八块腹肌」,需要通过「卷腹」这样屈曲脊柱的动作增加你的肌肉维度,加上减少的身体脂肪含量刷去你的皮下脂肪才能够做到显露八块腹肌。我在以前的文章里有说过这点。(参见陈柏龄《为什么健身房的教练都说不要练仰卧起坐?》)

平板支撑这个动作,刺激最大的是身体的深层肌肉:腹横肌。这个动作并不会、也不应该训练到你的下背部和腰部,假如在训练中你的身体后侧肌肉开始出现感觉,那么你就应该停止这个动作。

在大重量的负荷下,平板支撑这个动作对整个躯干的稳定性都有极高的要求。其提高的,是身体前侧肌群的等长收缩能力。

平板支撑并不能增加你腹肌的肌肉肥大,也不能让你的腹部线条更明显。这个动作的意义就是能够增加你躯干的稳定。

那么躯干稳定的意义又在哪里呢?


二、「稳定」的意义

在我的训练体系里,人体有五种的基本动作模式:推、拉、旋转、不对称、稳定。

(上图依次为:推、拉、旋转、不对称发力,图片来源:陈柏龄、虎柔)

我们的俯卧撑、卧推、双杠臂屈伸、实力举、深蹲都能算是推类动作。引体向上、划船、提拉、罗马尼亚硬拉、仰卧起坐都能算是拉类动作。抛掷、跑步、抡锤都包含了旋转的动作模式。而箭步蹲、跑步、走路则具有不对称的发力模式。

这些都很好理解,但是我们往往会忽视人体还有一种发力模式:稳定。(具体见陈柏龄&虎柔《基础健身动作,与家庭健身训练的思路》)

事实上,在所有的动作中,都需要所谓的「稳定」,无论我们称之为「身体稳定」、「核心稳定」还是「躯干稳定」。

所谓的「稳定」,包含了两个范畴:控制和传导。

比如平板支撑,是在静止状态下的支撑性稳定训练。这里需要的是对于躯干的控制。如果控制不了躯干的稳定,就会塌腰、抬头。

而爬行(比如猫爬),则可以看作动态的位移性稳定训练。这里需要的是对于上肢、下肢、躯干的控制。如果控制不了身体的稳定,就会动作变形。

(猫爬示范,图片来源:高科)

农夫行走,则可以看作是在负荷下的位移性稳定训练。它要求对全身进行控制。如果控制不了身体的稳定、力量传导能力不够,就会重心偏移、弯腰、耸肩、低头或抬头。

(农夫行走示范,图片来源:虎柔)

大重量的硬拉、深蹲,对于躯干稳定的控制和躯干力量传导有很高的要求。如果控制不了身体的稳定、力量传导能力不够,就会弯腰、耸肩、屈肘、抬头。

(左图错误示范:弯腰抬头硬拉,图片来源:elmswellkarate.co.uk

假如我们的稳定性足够,那么就足以在维持身体稳定的情况下,去进行大负荷的力量训练,或者高距离长时间的位移训练,或者短时间的爆发力训练。

除了训练之外,在日常生活中,不只是躯干需要稳定性,下肢、上肢也都需要稳定。最近和报名参加课程的朋友见面的时候,很多人问跑步到一定时间后,身体某个地方出现严重酸痛,或者深蹲久了以后/硬拉上了重量以后动作不自觉变形。检查后,发现不少这样的训练者就是下肢和躯干稳定性不够。

平板支撑这个动作能够有效地在静态姿势下提高躯干的稳定性。这是平板支撑的价值。但是在平板支撑的训练时间上,我们还有很多需要探讨的:



三、平板支撑的时间是越久越好吗?

答案是否定的。

台湾的健身科普作者山姆伯伯写过一篇文章《到底棒式應該撐多久呢?30、45、60、90、120秒?》(到底棒式應該撐多久呢?30、45、60、90、120秒?),就认为平板支撑的时间不应当太长。其中提到三个重要的信息点,我总结如下:

  1. 脊椎生物力学家Stuart McGill认为,「反复进行维持10秒的平板支撑训练,可以更好地创造出躯干的稳定性,来提高运动表现」。

  2. 目前平板支撑世界纪录(4小时28分钟)的保持者Tom Hoel 称,很少人能够从长时间的平板支撑中获得收益。他对于自己学员的平板支撑训练时间不会超过3分钟。

  3. 知名体能教练Dan John在他的新书《Can you go?》中提到:超过2分钟的平板支撑,难以获得更多的收益。


我们进行平板支撑,其目的是为了刺激身体前侧肌群的等长收缩能力,也可以认为是所谓的「核心稳定」。

如果不是为了比赛和逞能,那么平板支撑的时间并非越久越好。就好像训练中,我们也不是举越大的重量就越有训练的效果,我们首要考虑的是动作规范和安全性问题。(具体见陈柏龄&虎柔《健身时,动作规范到底有多重要?》)

假如在进行平板支撑训练一段时间后,下背部感到酸痛甚至疼痛,这时候动作就应当停止了。因为此时由于你的身体前侧肌群疲劳,下背部肌肉已经出现代偿现象。因此这个动作尤其不适合腰椎间盘突出的朋友。



结束语

不少人喜欢拿平板支撑的持续时间进行比较,衡量自己和别人的训练水平。相比功能性帮助更大的猫爬、对于躯干稳定和力量传导要求更高的硬拉、对于身体控制帮助更多的农夫行走,平板支撑的功能被严重高估,它对于提高躯干的稳定性确实有不小的帮助,但也仅限于此。

一个训练者应当明确自己的训练目的,训练没有太多的时髦可赶。


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来源:知乎 www.zhihu.com
作者:陈柏龄

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所谓「核心」与「核心稳定性」

上一篇文章《平板支撑,已经成了一种奇怪的炫耀方式》,我们讨论了平板支撑与稳定性的意义。这里我觉得可以问正在阅读的诸位两个问题,问核心」是什么,「核心稳定性」又是什么?

可能许多人会回答「核心」是腹部,腰腹或者说腰腹加下背部。很多人也知道平板支撑可以训练核心的稳定性,但却没办法很好地解释「核心稳定性」到底指的是什么,有什么意义。

这篇文章里我们就要来讨论一下这两个问题:

一、「核心」到底是什么部位?

有很多科普文章都说平板支撑认为是一个「强化核心肌群」的动作。这样的描述很容易让人以为平板支撑会训练到下背部,因为在许多人的定义里下背部也算是核心肌群。我在《平板支撑,已经成了一种奇怪的炫耀方式 》这篇文章里说过,平板支撑主要练习的是躯干前侧的肌群,如果躯干后侧肌群感受到了酸痛,那么很可能是疲劳或者姿势不正确。

那么核心到底是什么?我几乎没在中文互联网上看到从学理上清晰阐述这个概念的健身文章。

百度百科里将核心指认为是位于腹部前后环绕着身躯,负责保护脊椎稳定的重要肌肉群,腹横肌、骨盆底肌群以及下背肌这一区域。核心肌群主要是由腹直肌、腹斜肌、下背肌和竖脊肌等组成的肌肉群。

我个人倾向于认为:核心不是一个局部或者静态的概念,它包含了整个躯干。我在给学生上课的时候,也跟他们强调,整个躯干都是核心。(参见《动作入门》第二课笔记

因为在胸椎和颈椎段,保护脊柱的,可不仅是腹直肌、腹斜肌、竖脊肌这些肌群,还包括,胸肌、斜方肌、背阔肌、菱形肌等等。同时,肩胛骨和骨盆的状态,也会在很多方面影响到脊柱的状态。

比如骨盆的前倾容易让腰椎产生超伸展的趋势,骨盆的后倾容易让腰椎产生中立或让腰椎弯曲的趋势,肩胛骨向前打开容易让胸椎产生弯曲的趋势,肩胛骨向后合拢容易让脊柱产生保持中立或胸椎伸展的趋势。

美国的AP(Athletes Performance)也有提出了相应「核心柱力量」的概念,将颈部以下,髋关节以上认为是「核心柱」。将骨盆、肩胛骨和脊柱都囊括在核心柱之中。

核心不是一个局部或者静态的概念,它包含了整个躯干

比如,在平板支撑中「核心稳定」指代的更多的是身体前侧的稳定,那么大重量硬拉中的「核心稳定」就是包含了骨盆、肩胛骨上肢带和脊柱在内的整个躯干的稳定,而在长距离的位移中,「核心稳定」可能更多指代胸椎、腰椎及周围的肌肉的稳定性。

(躯干肌肉。图片来源:《运动解剖学图谱(第三版)》)

很多人可能觉得上面的说法不好理解,那么我们溯源回去看看最早对于「核心稳定性」的解释就知道了。


二、「核心稳定」指的是什么?

核心稳定性这个概念最早是1985年在人体康复领域被提出,先有了「脊柱稳定性」,然后才有了「核心稳定性」,这里的「核心稳定性」指的是「保持脊柱中立区域在一定的生理范围内以避免临床不稳的能力」。[1]

1996年的时候,又有学者认为「核心稳定性」是一个「动态」而非「静态」的概念,他们认为「核心稳定性」指的是「脊柱、骨盆在最佳的排列组合下,为力量组合产生的准确、安全的动力性活动」。[2]

根据这两种不同的定义,不难看出,所谓的核心,其实就已经包含了整个躯干。

而「核心稳定性」指的是在各种运动、日常生活中,我们控制自己躯干保持稳定、合理、安全地传导力量的一种能力。

很多人会把「核心稳定性」当做是一种局部的、孤立、静态的训练去对待,实际上这是受到了健美训练思维的影响。

事实上,在所有的动作中,都需要所谓的「稳定」,无论我们称之为「身体稳定」、「核心稳定」还是「躯干稳定」。

所谓的「稳定」,包含了两个范畴:控制和传导。(参见陈柏龄《平板支撑,已经成了一种奇怪的炫耀方式》)

徒手的高难度动作,需要稳定。(体操)

短时间的爆发力动作,也需要稳定。需要控制身体精确传导力量。(短跑)

长时间的位移,需要稳定。需要长时间控制动作,持续进行输出。(马拉松)

大重量的力量训练,需要稳定。需要将力量通过躯干传导到物体上,最终实现重物的移动。(举重)

可以参见下图:

所谓「核心稳定」,就是一种动作中保持身体稳定和准确传导力量的能力。它涉及到人的整体,因为身体是一个整体。它并不是一个局部或者静态的概念(第三次强调)。

它并不只是平板支撑这样的静态性动作,它包含在了所有的动作结构之中。

所以如果以后别人问你,「核心稳定」有什么用?你可以回答他:可以提高动作中保持身体稳定和准确传导力量的能力。

参考文献:

[1] M.M Panjabi.The stabilizing system of the spine.Part II.Neutral zone and instability hypothesis[J].J Spinal Disord,1992,5(4):390—396.

[2] T.Wisbey—Roth,C.Allingham.Core stability& return to activity[M].Coursebook,1996.


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来源:知乎 www.zhihu.com
作者:陈柏龄

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如果评价荷兰发明者 Janjaap Ruijssenaars 通过不稳定物体摇摆机制把重力转化为能量?

首先这显然不是永动机。

这个的原理其实是压电效应,就是 Piezoelectricity。

所谓的压电效应,就是某些材料,比如石英,在受到外界压力挤压变形的时候,能够产生电流。

换言之,就是材料本身可以自动把机械能转化成电能。

比如这是维基上的示意图

zh.m.wikipedia.org/wiki

施加外力挤压材料,连在材料上的电压表的读数就会变化,材料变成了能供电的电池,机械能转化成了电能。

这个压电效应的应用主要有两种,一种是测量,一种是发电。

测量的意思就是说,我们可以利用这个压电原理来测量外力的大小。

比如说,要测量重力的大小,就像体重秤或者菜市场用的磅秤,传统的一般是用弹簧秤的原理,重力越大,弹簧变形越大,通过测量弹簧长度的变化,就能反推出重力的大小。

现在呢,我们有了压电材料,比如你买的家里的体重秤,有些可能就是压电陶瓷的,你站上去,压电陶瓷被你的体重挤压变形,继而产生了电流。简单理解,体重越大,电流越强,通过测量电流,就能反推出重力的大小。

跟传统的弹簧秤原理相比,压电材料的反应速度更快。也就是说如果外力变化的特别快,或者外力以极高的频率做周期性变化,比如航空航天、爆炸、高速撞击等等,那么弹簧秤就不好用了,因为弹簧需要弹簧自身的机械变形,而自身的机械变形可能跟不上外力变化的速度,就是俗称的赶不上趟了。这时候就是压电材料的用武之地,市面上有很多专门做压电材料测量力的仪器的公司,比如 PCB 等等。

另一种用途是发电。很简单,一块压电材料放在地上,我踩上去,我的重力挤压材料,材料就会产生电流,这不就是在发电么?

这种用途一般叫 energy harvest,就是能源收集和采集。因为我走路产生的对地面的压力,本来完全是无用的,但如果地面是压电材料做的,那么我走路产生的对地面的压力就能转化成电能了。

有的看官可能就说了,这不就是无中生有吗?本来没有的能量从哪里来的呢?

其实并不是无中生有,能量还是守恒的,举个简单的例子,你在平整坚实的混凝土路面上走路,跟在泥泞的乡间土路上走路,感受是不一样的,疲劳程度也不一样。因为地面的材料不同,所以力反馈也不同,所以事实上你走路消耗的能量也不一样。

同样的道理,在水泥路面上走路,跟在压电材料的路面上走路,你消耗的能量也不一样。多消耗的那一点点能量,就是压电材料发电的能量来源。只是因为多消耗的能量非常少,你根本觉察不到。

这位看官又说了,既然这么好,为什么不大规模推广?让大家的走路都能发电?

这就跟太阳能一样,既然太阳能发电那么好,为什么不把能放的地方都放上太阳能电池板?

因为成本太高呗。现阶段的压电材料的成本没有成熟到能够大规模商业化发电的程度。

说回这个问题,这个发明其实就是一种 energy harvest 的装置。只不过它不是顺带着收集大家走路的机械能,而是需要特意引入机械能。

虽然这个发明看上去很复杂,但原理其实并不难。

一个单摆,上面一个重物,下面一个转轴,自由地来回摆动。就类似我们把一把钢尺插进地上,然后一弹尺子,它就会来回震动一样。或者就像不倒翁,细节不一样,但原理是一样的,都是因为重心的改变而自由振动。

现在呢,我在这个单摆底下放两个压电材料,摆动到左边,把左边的压电材料压下去,发一下电,又摆动到右边,把右边的压电材料压下去,发一下电……

原理就是这么简单。

仔细想一想,这跟人在压电材料上面走路一样,能量并不是无中生有的,而是这个摆动系统额外付出的。

换言之,没有这两个压电材料,这个单摆能自己摆一百下才最终停下来。有了这俩压电材料,每次摆动都要稍微压一下这个压电材料,这个单摆自己摆个五十下可能就停了。

也就是说,增加的压电材料其实可以看作是增加了系统的阻尼。简单理解,就是单摆自己摆动的阻力更大了,所以更容易停下来了。

没有压电材料的单摆,如果转轴的摩擦力很小的话,基本就像上图左边,可以自己摆动好多好多下。增加了压电材料的单摆,就像上图右边,每摆动一次,摁压一次压电材料,就会把一部分能量传给压电材料,所以自己的能量越来越少,可能很快就会停下来,摆不动了。

当然我并不是说这个发明不好或者脑残。跟已经大规模商业化应用的测量用途相比,压电材料的发电用途还在研究阶段,各种设计和发明都还在验证阶段。只有足够多的尝试,才有可能从中找出真的可行的方案。



来源:知乎 www.zhihu.com
作者:猪小宝

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