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北 大 教 授 怒 批:把 民 生 问 题 搞 成 “四座 大 山”,到 底 谁 的 责 任!              ​

点我关注→ 蘑球看点 2021-09-11

来源:先锋局    图文 视频 来源于网络 版权及观点均属于原创作者 若有版权问题请联系删除



克莱因瓶是一个不可定向的二维紧流形,而球面或轮胎面是可 克莱因瓶 克莱因瓶 定向的二维紧流形。如果观察克莱因瓶,有一点似乎令人困惑--克莱因瓶的瓶颈和瓶身是相交的,换句话说,瓶颈上的某些点和瓶壁上的某些点占据了三维空间中的同一个位置。我们可以把克莱因瓶放在四维空间中理解:克莱因瓶是一个在四维空间中才可能真正表现出来的曲面。如果我们一定要把它表现在我们生活的三维空间中,我们只好将就点,把它表现得似乎是自己和自己相交一样。克莱因瓶的瓶颈是穿过了第四维空间再和瓶底圈连起来的,并不穿过瓶壁。用扭结来打比方,如果把它看作平面上的曲线的话,那么它似乎自身相交,再一看似乎又断成了三截。但其实很容易明白,这个图形其实是三维空间中的曲线。它并不和自己相交,而是连续不断的一条曲线。在平面上一条曲线自然做不到这样,但是如果有第三维的话,它就可以穿过第三维来避开和自己相交。只是因为我们要把它画在二维平面上时,只好将就一点,把它画成相交或者断裂了的样子。克莱因瓶也一样,我们可以把它理解成处于四维空间中的曲面。在我们这个三维空间中,即使是最高明的能工巧匠,也不得不把它做成自身相交的模样;就好像最高明的画家,在纸上画扭结的时候也不得不把它们画成自身相交的模样。有趣的是,如果把克莱因瓶沿着它的对称线切下去,竟会得到两个莫比乌斯环。在二维看似穿过自身的绳子 在二维看似穿过自身的绳子 如果莫比乌斯带能够完美的展现一个“二维空间中一维可无限扩展之空间模型”的话,克莱因瓶只能作为展现一个“三维空间中二维可无限扩展之空间模型”的参考。因为在制作莫比乌斯带的过程中,我们要对纸带进行180°翻转再首尾相连,这就是一个三维空间下的操作。理想的“三维空间中二维可无限扩展之空间模型”应该是在二维面中,朝任意方向前进都可以回到原点的模型,而克莱因瓶虽然在二维面上可以向任意方向无限前进。但是只有在两个特定的方向上才会回到原点,并且只有在其中一个方向上,回到原点之前会经过一个“逆向原点”,真正理想的“三维空间中二维可无限扩展之空间模型”也应该是在二维面上朝任何方向前进,都会先经过一次“逆向原点”,再回到原点。而制作这个模型,则需要在四维空间上对三维模型进行扭曲。数学中有一个重要分支叫“拓扑学”,主要是研究几何图形连续改变形状时的一些特征和规律的,克莱因瓶和莫比乌斯带变成了拓扑学中最有趣的问题之一。莫比乌斯带的概念被广泛地应用到了建筑,艺术,工业生产中。三维空间里的克莱因瓶 拓扑学的定义编辑 克莱因瓶定义为正方形区域 [0,1]×[0,1] 模掉等价关系(0,y)~(1,y), 0≤y≤1 和 (x,0)~(1-x,1), 0≤x≤1。类似于 Mobius Band, 克莱因瓶不可定向。但 Mobius 带可嵌入   ,而克莱因瓶只能嵌入四维(或更高维)空间。莫比乌斯带编辑 把一条纸带的一段扭180°,再和另一端粘起来就得到一条莫比乌斯带的模型。这也是一个只有莫比乌斯带、一个面的曲面,但是和球面、轮胎面和克莱因瓶不同的是,它有边(注意,它只有一条边)。如果我们把两条莫比乌斯带沿着它们唯一的边粘合起来,你就得到了一个克莱因瓶 莫比乌斯带 莫比乌斯带 (当然不要忘了,我们必须在四维空间中才能真正有可能完成这个粘合,否则的话就不得不把纸撕破一点)。同样地,如果把一个克莱因瓶适当地剪开来,我们就能得到两条莫比乌斯带。除了我们上面看到的克莱因瓶的模样,还有一种不太为人所知的“8字形”克莱因瓶。它看起来和上面的曲面完全不同,但是在四维空间中它们其实就是同一个曲面--克莱因瓶。实际上,可以说克莱因瓶是一个3°的莫比乌斯带。我们知道,在平面上画一个圆,再在圆内放一样东西,假如在二度空间中将它拿出来,就不得不越过圆周。但在三度空间中,很容易不越过圆周就将其拿出来,放到圆外。将物体的轨迹连同原来的圆投影到二度空间中,就是一个“二维克莱因瓶”,即莫比乌斯带(这里的莫比乌斯带是指拓扑意义上的莫比乌斯带)。再设想一下,在我们的3°空间中,不可能在不打破蛋壳的前提下从鸡蛋中取出蛋黄,但在四度空间里却可以。将蛋黄的轨迹连同蛋壳投影在三度空间中,必然可以看到一个克莱因瓶。制造经历编辑 过去,德国数学家克莱因就曾提出了“不可能”设想,即拓扑学的大怪物--克莱因瓶。这种瓶子根本没有内、外之分,无论从什么地方穿透曲面,到达之处依然在瓶的外面,所以,它本质上就是一个“有外无内”的古怪东西。尽管现代玻璃工业已经发展得非常先进,但是,所谓的“克莱因瓶”却始终是大数学家克莱因先生脑子里头的“虚构物”,根本制造不出来。许多国家的数学家老是想造它一个出来,作为献给国际数学家大会的礼物。然而,等待他们的是一个失败接着一个失败。也有人认为,即使造不出玻璃制品,能造出一个纸模型也不错。如果真的解决了这个问题,那可是个大收获!直径和年龄 最新的研究认为宇宙的直径可920亿光年,甚至更大。[28] 目前可观测的宇宙年龄大约为138.2亿年。[29] 形状 宇宙微波背景的温度一端高,暗示呈弯曲状 宇宙微波背景的温度一端高,暗示呈弯曲状 [30] 目前的宇宙理论认为宇宙可能是类似马鞍状的负弯曲形状,该理论源于宇宙大爆炸理论,整个宇宙的外形如同一个吹起的气球,我们则生活在宇宙的“表面”。[31] 同时,科学家也认为宇宙是平坦的,根据美国宇航局的调查,宇宙可能是平坦的,2013年的调查发现如果宇宙是平坦的,那么误差只有0.4%。[32] 斯蒂芬·霍金表示,我们宇宙的形状可能是一种难以置信的几何图形,更接近于超现实主义的艺术,如同荷兰艺术家摩里茨·科奈里斯·埃舍尔创 银河系 银河系 [33] 作的图形一样。霍金的想法以弦理论为依据,而该理论目前仍然还处于假设之中,并未被验证。如果用语言来形容宇宙的形状,应该是整体呈现多重镶嵌模式,具有无限重复出现的扭曲面,曲面间环环相扣,如同科奈里斯·埃舍尔创作的“圆形极限IV”图案,也与美国工程师P.H. Smith创作的“史密斯圆图”类似,体现出双曲空间的概念,是一种非欧几何的空间形态。[34] 层次结构 当代天文学研究成果表明,宇宙是有层次结构的、 即将发生碰撞的两个星系NGC 470和NGC 474 即将发生碰撞的两个星系NGC 470和NGC 474 [35] 不断膨胀、物质形态多样的、不断运动发展的天体系统。行星、小行星、彗星和流星体都围绕中心天体太阳运转,构成太阳系。太阳系外也存在其他行星系统。约2500亿颗类似太阳的恒星和星际物质构成更巨大的天体系统——银河系。银河系的直径约10万光年,太阳位于银河系的一个旋臂中,距银心约2.6万光年。银河系外还有许多类似的天体系统,称为河外星系,常简称星系。目前观测到1000亿个星系,科学家估计宇宙中至少有2万亿个星系。星系聚集成大大小小的集团,叫星系团。平均而言,每个星系团约有百余个星系,直径达上千万光年。现已发现上万个星系团。包括银河系在内约40个星系构成的一个小星系团叫本星系群。椭圆星系Hercules A中心超大黑洞引发的喷流 椭圆星系Hercules A中心超大黑洞引发的喷流 [36] 若干星系团集聚在一起构成的更高一层次的天体系统叫超星系团。超星系团往往具有扁长的外形,其长径可达数亿光年。通常超星系团内只含有几个星系团,只有少数超星系团拥有几十个星系团。本星系群和其附近的约50个星系团构成的超星系团叫做本超星系团。星系分类 根据可反映星系发展状态的序列号对星系进行了分类,可以粗略地将星系划分出椭圆星系、透镜星系、漩涡星系、棒旋星系和不规则星系等五种。[37] 太阳系天体 太阳质量占太阳系总质量的99.86%,它以自己强大的引力将 NASA公布的太阳风暴的照片 NASA公布的太阳风暴的照片 [38] 太阳系里的所有天体牢牢地吸引在它的周围,使它们不离不散、井然有序地绕自己旋转。同时,太阳又作为一颗普通恒星,带领它的成员,万古不息地绕银河系的中心运动。[39]  太阳的半径为696000千米,质量为1.989×10^30kg,中心温度约15000000 ℃,。[40]  如果一个人站在太阳表面,那么他的体重将会是在地球上的20倍。[41]  现代星云假说根据观测资料和理论计算,提出:太阳系原始星云是巨大的星际云瓦解的一个小云,一开始就在自转,并在自身引力作用下收缩,中心部分形成太阳,外部演化成星云盘,星云盘以后形成行星。目前,现代星云说又存在不同学派,这些学派之间还存在着许多差别,有待进一步研究和证实。[42] 金星是离太阳的第二颗行星,夜空中亮度仅次于月球。[43]  金星上没有水,大气中严重缺氧,二氧化碳占97%以上,空气中有一层厚达20千米至30千米的浓硫酸云,地面温度从不低于400℃,是个名副其实的“炼狱”般世界。金星地面的大气压强为地球的90倍,相当于地球海洋中900米深度时的压强。金星大气主要由二氧化碳等温室气体组成,失控的温室效应,是导致金星极端气候的主要原因。由于金星没有内禀磁层保护,诱发磁层中磁场重联释放的巨大能量,使得金星大气被加热后加速逃逸。科学界认为,金星上大气的逃逸,是造成金星上缺水而被富含二氧化碳的稠密大气所笼罩,从而导致严重的温室效应的原因。[44] 木星是离太阳第五颗行星,而且是最大的一颗,比所有其他的行星 木星及其卫星欧罗巴(木卫二) 木星及其卫星欧罗巴(木卫二) [45] 的合质量大2倍(地球的318倍),直径142987km。它是气态行星没有实体表面,由90%的氢和10%的氦(原子数之比, 75/25%的质量比)及微量的甲烷、水、氨水和“石头”组成。这与形成整个太阳系的原始的太阳系星云的组成十分相似。木星可能有一个石质的内核,相当于10-15个地球的质量。内核上则是大部分的行星物质集结地,以液态氢的形式存在。液态金属氢由离子化的质子与电子组成(类似于太阳的内部,不过温度低多了)。木星共有67颗木卫。按距离木星中心由近及远的次序为:木卫十六、木卫十四、木卫五、木卫十五、木卫一、木卫二、木卫三、木卫四、木卫十三、木卫六、木卫十、木卫七、木卫十二、木卫十一、木卫八和木卫九。[46] 水星是最接近太阳的行星。水星的半径约为2440公里,在八大行星中是最小的。水星昼夜温差极大,白天摄氏 430 度,晚上约可达零下170 度,是太阳系八大行星中温差最大的一个行星。[47]  水星的外大气层非常稀薄,是由水星表面和太阳风中的原子和离子构成。[48]  科学家确认水星表面含有丰富的碳,认为碳是水星表面呈黑色的原因,水星表面的岩石是由低重量百分比的石墨碳构成。[49] “好奇号”火星探测器在火星表面采集样本 “好奇号”火星探测器在火星表面采集样本 [50] 火星是地球的近邻,是太阳系由内往外数第四颗行星。直径6794km,体积为地球的15%,质量为地球的11%。火星表面是一个荒凉的世界,空气中二氧化碳占了95%。火星大气十分稀薄,密度还不到地球大气的1%,因而根本无法保存热量。这导致火星表面温度极低,很少超过0℃,在夜晚,最低温度则可达到-123℃。火星被称为红色的行星,这是因为它表面布满了氧化物,因而呈现出铁锈红色。其表面的大部分地区都是含有大量的红色氧化物的大沙漠,还有赭色的砾石地和凝固的熔岩流。火星上常常有猛烈的大风,大风扬起沙尘能形成可以覆盖火星全球的特大型沙尘暴。每次沙尘暴可持续数个星期。火星两极的冰冠和火星大气中含有水份。从火星表面获得的探测数据证明,在远古时期,火星曾经有过液态的水,而且水量特别大。[51] 土星是离太阳第六颗行星,直径120536㎞,体积仅次于木星。主要由氢组成,还有少量的氦与微量元素,内部的核心包括岩石和冰,外围由数层金属氢和气体包裹着。地球距离土星13亿公里。土星的引力比地球强2.5倍,能够牵引太阳系内其它行星,使地球处于一个椭圆轨道中运行,并且与太阳保持适当距离,适宜生命繁衍。当土星轨道倾斜20度将使地球轨道比金星轨道更接近太阳,同时,这将导致火星完全离开太阳系。[52]  土星是已知唯一密度小于水的行星,假如能够将土星放入一个巨大的浴池之中,它将可以漂浮起来。土星有一个巨大的磁气圈和一个狂风肆虐的大气层,赤道附近的风速可达1800千米/时。在环绕土星运行的31颗卫星中间,土卫六是最大的一颗,比水星和月球还大,也是太阳系中唯一拥有浓厚大气层的卫星。[53] 天王星是离太阳第七颗行星,51118km。体积约为地球的65倍,在九大行星中仅次于木星和土星。天王星的大气层中83%是氢,15%为氦,2%为甲烷以及少量的乙炔和碳氢化合物。上层大气层的甲烷吸收红光,使天王星呈现蓝绿色。大气在固定纬度集结成云层,类似于木星和土星在纬线上鲜艳的条状色带。天王星云层的平均温度为零下193摄氏度。质量为8.6810±13×10²⁵kg,相当于地球质量的14.63倍。密度较小,只有1.24克/立方厘米,为海王星密度值的74.7%。[54] 恒星 恒星 海王星是离太阳的第八颗行星,直径49532千米。海王星绕太阳运转的轨道半径为45亿千米,公转一周需要165年。海王星的直径和天王星类似,质量比天王星略大一些。海王星和天王星的主要大气成分都是氢和氦,内部结构也极为相近,所以说海王星与天王星是一对孪生兄弟。[55]  海王星有太阳系最强烈的风,测量到的时速高达2100公里。海王星云顶的温度是-218 °C,是太阳系最冷的地区之一。海王星核心的温度约为7000 °C,可以和太阳的表面比较。海王星在1846年9月23日被发现,是唯一利用数学预测而非有计划的观测发现的行星。[56] 冥王星,位于海王星以外的柯伊伯带内侧,是柯伊伯带中已知的最大天体。[57]  直径约为2370±20km,是地球直径的18.5%。[58] 2006年8月24日,国际天文学联合会大会24日投票决定,不再将传统九大行星之一的冥王星视为行星,而将其列入“矮行星”。大会通过的决议规定,“行星”指的是围绕太阳运转、自身引力足以克服其刚体力而使天体呈圆球状、能够清除其轨道附近其他物体的天体。在太阳系传统的“九大行星”中,只有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星符合这些要求。冥王星由于其轨道与海王星的轨道相交,不符合新的行星定义,因此被自动降级为“矮行星”。[59]  冥王星的表面温度大概在-238到-228℃之间。冥王星的成份由70%岩石和30%冰水混合而成的。地表上光亮的部分可能覆盖着一些固体氮以及少量 卫星拍月球经过地球,可见清晰月球背面 卫星拍月球经过地球,可见清晰月球背面 [60] 的固体甲烷和一氧化碳,冥王星表面的黑暗部分可能是一些基本的有机物质或是由宇宙射线引发的光化学反应。冥王星的大气层主要由氮和少量的一氧化碳及甲烷组成。大气极其稀薄,地面压强只有少量微帕。[61] 地球是离太阳第三颗行星,是我们人类的家乡,尽管地球是太阳系中一颗普通的行星,但它在许多方面都是独一无二的。比如,它是太阳系中唯一一颗面积大部分被水覆盖的行星,也是目前所知唯一一颗有生命存在的星球。质量M=5.9742 ×10^24 公斤,表面温度:t = - 30 ~ +45。[62]  英国科研人员在《天体生物学》杂志上报告说,如果没有小行星撞击等可能剧烈改变环境的事件发生,地球适宜人类居住的时间还剩约17.5亿年,不过人为造成的气候变化可能缩短这一时间。[63] 彗星是由灰尘和冰块组成的太阳系中的一类小天体,绕日运动。[64]  科学家使用探测器对彗星的化学遗留物进行分析,发现其主要成份为氨、甲烷、硫化氢、氰化氢和甲醛。科学家得出结论称,彗星的气味闻起来像是臭鸡蛋、马尿、酒精和苦杏仁的气味综合。[65-66] “67P/楚留莫夫-格拉希门克”彗星 “67P/楚留莫夫-格拉希门克”彗星 [67] 在太阳系的周围还包裹着一个庞大的“奥尔特云”。星云内分布着不计其数的冰块、雪团和碎石。其中的某些会受太阳引力影响飞入内太阳系,这就是彗星。这些冰块、雪团和碎石进入太阳系内部,其表面因受太阳风的吹拂而开始挥发。所以彗星都拖着一条长长的尾巴,而且越靠近太阳尾巴越长、越明显。太阳系内的星际空间并不是真空的,而是充满了各种粒子、射线、气体和尘埃。[68] 柯伊伯带,是一种理论推测认为短周期彗星是来自离太阳50—500天文单位的一个环带,位于太阳系的尽头。柯伊伯带是冰质残片组成的巨环,位于海王星轨道之外,环绕着太阳系的外边缘。[69] 物质多样性 红巨星,当一颗恒星度过它漫长的青壮年期——主序星阶段,步入老年期时,它将首先变为一颗红巨星。称它为“巨星”,是突出它的体积巨大。在巨星阶段,恒星的体积将膨胀到十亿倍之多。称它为“红”巨星,是因为在这恒星迅速膨胀的同时,它的外表面离中心越来越远,所以温度将随之而降低,发出的光也就越来越偏红。不过,虽然温度降低了一些,可红巨星的体积是如此之大,它的光度也变得很大,极为明亮。红巨星一旦形成,就朝恒星的下一阶段白矮星进发。[70] 白矮星,是一种低光度、高密度、高温度的恒星。因为颜色呈白色、体积比较矮小,因此被命名为白矮星。哈勃望远镜观测到白矮星死亡过程 哈勃望远镜观测到白矮星死亡过程 [71] 白矮星是一种很特殊的天体,它的体积小、亮度低,但质量大、密度极高。白矮星是中低质量的恒星的演化路线的终点。在红巨星阶段的末期,恒星的中心会因为温度、压力不足或者核聚变达到铁阶段而停止产生能量。恒星外壳的重力会压缩恒星产生一个高密度的天体。一个典型的稳定独立白矮星具有大约半个太阳质量,比地球略大。这种密度仅次于中子星和夸克星。如果白矮星的质量超过1.4倍太阳质量,那么原子核之间的电荷斥力不足以对抗重力,电子会被压入原子核而形成中子星。原子是由原子核和电子组成的,原子的质量绝大部分集中在原子核上,在巨大的压力之下,电子将脱离原子核,成自由电子。这种自由电子气体将尽可能地占据原子核之间的空隙,从而使单位空间内包含的物质也将大大增多,密度大大提高了。形象地说,这时原子核是“沉浸于”电子中,常称之为“简并态”。[72]  大多数的恒星内核通过氢核聚变进行燃烧,将质量转变为能量,并产生光和热量,当恒星内部氢燃料完成消耗完后就开始进行氦融合反应,并形成更重的碳和氧,这一过程对于类似太阳这样的恒星而言,就显得较为短暂,并形成碳氧组成的白矮星,如果其质量大于1.4倍太阳质量,就会发生Ia型超新星爆发。[73] 类星体,20世纪60年代以来,天文学家还找到一种在银河系以外像恒星一样表现为一个光点的天体,但实际上它的光度和质量又和星系一样,我们叫它类星体,现在已发现了数千个这种天体。[74] 超新星,是恒星演化过程中的一个阶段。超新星爆发是某些恒星在演化接近末期时经历的一种剧烈爆炸。一般认为质量小于9倍太阳质量左右的恒星,在经历引力坍缩的过程后是无法形成超新星的。[75]  在大质量恒星演化到晚期,内部不能产生新的能量,巨大的引力将整个星体迅速向中心坍缩,将中心物质都压成中子状态,形成中子星,而外层下坍的物质遇到这坚硬的“中子核”反弹引起爆炸。这就成为超新星爆发,质量更大时,中心更可形成黑洞。[76]  在超新星爆发的过程中所释放的能量,需要我们的太阳燃烧900亿年才能与之相当。[77]  超新星研究有着关乎人类自身命运的深层意义。如果一颗超新星爆发的位置非常接近地球,目前国际天文学界普遍认为此距离在100光年以内,它就能够对地球的生物圈产生明显的影响,这样的超新星被称为近地超新星。有研究认为,在地球历史上的奥陶纪大灭绝,就是一颗近地超新星引起的,这次灭绝导致当时地球近60%的海洋生物消失。[78]

克莱因瓶是一个不可定向的二维紧流形,而球面或轮胎面是可 克莱因瓶 克莱因瓶 定向的二维紧流形。如果观察克莱因瓶,有一点似乎令人困惑--克莱因瓶的瓶颈和瓶身是相交的,换句话说,瓶颈上的某些点和瓶壁上的某些点占据了三维空间中的同一个位置。我们可以把克莱因瓶放在四维空间中理解:克莱因瓶是一个在四维空间中才可能真正表现出来的曲面。如果我们一定要把它表现在我们生活的三维空间中,我们只好将就点,把它表现得似乎是自己和自己相交一样。克莱因瓶的瓶颈是穿过了第四维空间再和瓶底圈连起来的,并不穿过瓶壁。用扭结来打比方,如果把它看作平面上的曲线的话,那么它似乎自身相交,再一看似乎又断成了三截。但其实很容易明白,这个图形其实是三维空间中的曲线。它并不和自己相交,而是连续不断的一条曲线。在平面上一条曲线自然做不到这样,但是如果有第三维的话,它就可以穿过第三维来避开和自己相交。只是因为我们要把它画在二维平面上时,只好将就一点,把它画成相交或者断裂了的样子。克莱因瓶也一样,我们可以把它理解成处于四维空间中的曲面。在我们这个三维空间中,即使是最高明的能工巧匠,也不得不把它做成自身相交的模样;就好像最高明的画家,在纸上画扭结的时候也不得不把它们画成自身相交的模样。有趣的是,如果把克莱因瓶沿着它的对称线切下去,竟会得到两个莫比乌斯环。在二维看似穿过自身的绳子 在二维看似穿过自身的绳子 如果莫比乌斯带能够完美的展现一个“二维空间中一维可无限扩展之空间模型”的话,克莱因瓶只能作为展现一个“三维空间中二维可无限扩展之空间模型”的参考。因为在制作莫比乌斯带的过程中,我们要对纸带进行180°翻转再首尾相连,这就是一个三维空间下的操作。理想的“三维空间中二维可无限扩展之空间模型”应该是在二维面中,朝任意方向前进都可以回到原点的模型,而克莱因瓶虽然在二维面上可以向任意方向无限前进。但是只有在两个特定的方向上才会回到原点,并且只有在其中一个方向上,回到原点之前会经过一个“逆向原点”,真正理想的“三维空间中二维可无限扩展之空间模型”也应该是在二维面上朝任何方向前进,都会先经过一次“逆向原点”,再回到原点。而制作这个模型,则需要在四维空间上对三维模型进行扭曲。数学中有一个重要分支叫“拓扑学”,主要是研究几何图形连续改变形状时的一些特征和规律的,克莱因瓶和莫比乌斯带变成了拓扑学中最有趣的问题之一。莫比乌斯带的概念被广泛地应用到了建筑,艺术,工业生产中。三维空间里的克莱因瓶 拓扑学的定义编辑 克莱因瓶定义为正方形区域 [0,1]×[0,1] 模掉等价关系(0,y)~(1,y), 0≤y≤1 和 (x,0)~(1-x,1), 0≤x≤1。类似于 Mobius Band, 克莱因瓶不可定向。但 Mobius 带可嵌入   ,而克莱因瓶只能嵌入四维(或更高维)空间。莫比乌斯带编辑 把一条纸带的一段扭180°,再和另一端粘起来就得到一条莫比乌斯带的模型。这也是一个只有莫比乌斯带、一个面的曲面,但是和球面、轮胎面和克莱因瓶不同的是,它有边(注意,它只有一条边)。如果我们把两条莫比乌斯带沿着它们唯一的边粘合起来,你就得到了一个克莱因瓶 莫比乌斯带 莫比乌斯带 (当然不要忘了,我们必须在四维空间中才能真正有可能完成这个粘合,否则的话就不得不把纸撕破一点)。同样地,如果把一个克莱因瓶适当地剪开来,我们就能得到两条莫比乌斯带。除了我们上面看到的克莱因瓶的模样,还有一种不太为人所知的“8字形”克莱因瓶。它看起来和上面的曲面完全不同,但是在四维空间中它们其实就是同一个曲面--克莱因瓶。实际上,可以说克莱因瓶是一个3°的莫比乌斯带。我们知道,在平面上画一个圆,再在圆内放一样东西,假如在二度空间中将它拿出来,就不得不越过圆周。但在三度空间中,很容易不越过圆周就将其拿出来,放到圆外。将物体的轨迹连同原来的圆投影到二度空间中,就是一个“二维克莱因瓶”,即莫比乌斯带(这里的莫比乌斯带是指拓扑意义上的莫比乌斯带)。再设想一下,在我们的3°空间中,不可能在不打破蛋壳的前提下从鸡蛋中取出蛋黄,但在四度空间里却可以。将蛋黄的轨迹连同蛋壳投影在三度空间中,必然可以看到一个克莱因瓶。制造经历编辑 过去,德国数学家克莱因就曾提出了“不可能”设想,即拓扑学的大怪物--克莱因瓶。这种瓶子根本没有内、外之分,无论从什么地方穿透曲面,到达之处依然在瓶的外面,所以,它本质上就是一个“有外无内”的古怪东西。尽管现代玻璃工业已经发展得非常先进,但是,所谓的“克莱因瓶”却始终是大数学家克莱因先生脑子里头的“虚构物”,根本制造不出来。许多国家的数学家老是想造它一个出来,作为献给国际数学家大会的礼物。然而,等待他们的是一个失败接着一个失败。也有人认为,即使造不出玻璃制品,能造出一个纸模型也不错。如果真的解决了这个问题,那可是个大收获!直径和年龄 最新的研究认为宇宙的直径可920亿光年,甚至更大。[28] 目前可观测的宇宙年龄大约为138.2亿年。[29] 形状 宇宙微波背景的温度一端高,暗示呈弯曲状 宇宙微波背景的温度一端高,暗示呈弯曲状 [30] 目前的宇宙理论认为宇宙可能是类似马鞍状的负弯曲形状,该理论源于宇宙大爆炸理论,整个宇宙的外形如同一个吹起的气球,我们则生活在宇宙的“表面”。[31] 同时,科学家也认为宇宙是平坦的,根据美国宇航局的调查,宇宙可能是平坦的,2013年的调查发现如果宇宙是平坦的,那么误差只有0.4%。[32] 斯蒂芬·霍金表示,我们宇宙的形状可能是一种难以置信的几何图形,更接近于超现实主义的艺术,如同荷兰艺术家摩里茨·科奈里斯·埃舍尔创 银河系 银河系 [33] 作的图形一样。霍金的想法以弦理论为依据,而该理论目前仍然还处于假设之中,并未被验证。如果用语言来形容宇宙的形状,应该是整体呈现多重镶嵌模式,具有无限重复出现的扭曲面,曲面间环环相扣,如同科奈里斯·埃舍尔创作的“圆形极限IV”图案,也与美国工程师P.H. Smith创作的“史密斯圆图”类似,体现出双曲空间的概念,是一种非欧几何的空间形态。[34] 层次结构 当代天文学研究成果表明,宇宙是有层次结构的、 即将发生碰撞的两个星系NGC 470和NGC 474 即将发生碰撞的两个星系NGC 470和NGC 474 [35] 不断膨胀、物质形态多样的、不断运动发展的天体系统。行星、小行星、彗星和流星体都围绕中心天体太阳运转,构成太阳系。太阳系外也存在其他行星系统。约2500亿颗类似太阳的恒星和星际物质构成更巨大的天体系统——银河系。银河系的直径约10万光年,太阳位于银河系的一个旋臂中,距银心约2.6万光年。银河系外还有许多类似的天体系统,称为河外星系,常简称星系。目前观测到1000亿个星系,科学家估计宇宙中至少有2万亿个星系。星系聚集成大大小小的集团,叫星系团。平均而言,每个星系团约有百余个星系,直径达上千万光年。现已发现上万个星系团。包括银河系在内约40个星系构成的一个小星系团叫本星系群。椭圆星系Hercules A中心超大黑洞引发的喷流 椭圆星系Hercules A中心超大黑洞引发的喷流 [36] 若干星系团集聚在一起构成的更高一层次的天体系统叫超星系团。超星系团往往具有扁长的外形,其长径可达数亿光年。通常超星系团内只含有几个星系团,只有少数超星系团拥有几十个星系团。本星系群和其附近的约50个星系团构成的超星系团叫做本超星系团。星系分类 根据可反映星系发展状态的序列号对星系进行了分类,可以粗略地将星系划分出椭圆星系、透镜星系、漩涡星系、棒旋星系和不规则星系等五种。[37] 太阳系天体 太阳质量占太阳系总质量的99.86%,它以自己强大的引力将 NASA公布的太阳风暴的照片 NASA公布的太阳风暴的照片 [38] 太阳系里的所有天体牢牢地吸引在它的周围,使它们不离不散、井然有序地绕自己旋转。同时,太阳又作为一颗普通恒星,带领它的成员,万古不息地绕银河系的中心运动。[39]  太阳的半径为696000千米,质量为1.989×10^30kg,中心温度约15000000 ℃,。[40]  如果一个人站在太阳表面,那么他的体重将会是在地球上的20倍。[41]  现代星云假说根据观测资料和理论计算,提出:太阳系原始星云是巨大的星际云瓦解的一个小云,一开始就在自转,并在自身引力作用下收缩,中心部分形成太阳,外部演化成星云盘,星云盘以后形成行星。目前,现代星云说又存在不同学派,这些学派之间还存在着许多差别,有待进一步研究和证实。[42] 金星是离太阳的第二颗行星,夜空中亮度仅次于月球。[43]  金星上没有水,大气中严重缺氧,二氧化碳占97%以上,空气中有一层厚达20千米至30千米的浓硫酸云,地面温度从不低于400℃,是个名副其实的“炼狱”般世界。金星地面的大气压强为地球的90倍,相当于地球海洋中900米深度时的压强。金星大气主要由二氧化碳等温室气体组成,失控的温室效应,是导致金星极端气候的主要原因。由于金星没有内禀磁层保护,诱发磁层中磁场重联释放的巨大能量,使得金星大气被加热后加速逃逸。科学界认为,金星上大气的逃逸,是造成金星上缺水而被富含二氧化碳的稠密大气所笼罩,从而导致严重的温室效应的原因。[44] 木星是离太阳第五颗行星,而且是最大的一颗,比所有其他的行星 木星及其卫星欧罗巴(木卫二) 木星及其卫星欧罗巴(木卫二) [45] 的合质量大2倍(地球的318倍),直径142987km。它是气态行星没有实体表面,由90%的氢和10%的氦(原子数之比, 75/25%的质量比)及微量的甲烷、水、氨水和“石头”组成。这与形成整个太阳系的原始的太阳系星云的组成十分相似。木星可能有一个石质的内核,相当于10-15个地球的质量。内核上则是大部分的行星物质集结地,以液态氢的形式存在。液态金属氢由离子化的质子与电子组成(类似于太阳的内部,不过温度低多了)。木星共有67颗木卫。按距离木星中心由近及远的次序为:木卫十六、木卫十四、木卫五、木卫十五、木卫一、木卫二、木卫三、木卫四、木卫十三、木卫六、木卫十、木卫七、木卫十二、木卫十一、木卫八和木卫九。[46] 水星是最接近太阳的行星。水星的半径约为2440公里,在八大行星中是最小的。水星昼夜温差极大,白天摄氏 430 度,晚上约可达零下170 度,是太阳系八大行星中温差最大的一个行星。[47]  水星的外大气层非常稀薄,是由水星表面和太阳风中的原子和离子构成。[48]  科学家确认水星表面含有丰富的碳,认为碳是水星表面呈黑色的原因,水星表面的岩石是由低重量百分比的石墨碳构成。[49] “好奇号”火星探测器在火星表面采集样本 “好奇号”火星探测器在火星表面采集样本 [50] 火星是地球的近邻,是太阳系由内往外数第四颗行星。直径6794km,体积为地球的15%,质量为地球的11%。火星表面是一个荒凉的世界,空气中二氧化碳占了95%。火星大气十分稀薄,密度还不到地球大气的1%,因而根本无法保存热量。这导致火星表面温度极低,很少超过0℃,在夜晚,最低温度则可达到-123℃。火星被称为红色的行星,这是因为它表面布满了氧化物,因而呈现出铁锈红色。其表面的大部分地区都是含有大量的红色氧化物的大沙漠,还有赭色的砾石地和凝固的熔岩流。火星上常常有猛烈的大风,大风扬起沙尘能形成可以覆盖火星全球的特大型沙尘暴。每次沙尘暴可持续数个星期。火星两极的冰冠和火星大气中含有水份。从火星表面获得的探测数据证明,在远古时期,火星曾经有过液态的水,而且水量特别大。[51] 土星是离太阳第六颗行星,直径120536㎞,体积仅次于木星。主要由氢组成,还有少量的氦与微量元素,内部的核心包括岩石和冰,外围由数层金属氢和气体包裹着。地球距离土星13亿公里。土星的引力比地球强2.5倍,能够牵引太阳系内其它行星,使地球处于一个椭圆轨道中运行,并且与太阳保持适当距离,适宜生命繁衍。当土星轨道倾斜20度将使地球轨道比金星轨道更接近太阳,同时,这将导致火星完全离开太阳系。[52]  土星是已知唯一密度小于水的行星,假如能够将土星放入一个巨大的浴池之中,它将可以漂浮起来。土星有一个巨大的磁气圈和一个狂风肆虐的大气层,赤道附近的风速可达1800千米/时。在环绕土星运行的31颗卫星中间,土卫六是最大的一颗,比水星和月球还大,也是太阳系中唯一拥有浓厚大气层的卫星。[53] 天王星是离太阳第七颗行星,51118km。体积约为地球的65倍,在九大行星中仅次于木星和土星。天王星的大气层中83%是氢,15%为氦,2%为甲烷以及少量的乙炔和碳氢化合物。上层大气层的甲烷吸收红光,使天王星呈现蓝绿色。大气在固定纬度集结成云层,类似于木星和土星在纬线上鲜艳的条状色带。天王星云层的平均温度为零下193摄氏度。质量为8.6810±13×10²⁵kg,相当于地球质量的14.63倍。密度较小,只有1.24克/立方厘米,为海王星密度值的74.7%。[54] 恒星 恒星 海王星是离太阳的第八颗行星,直径49532千米。海王星绕太阳运转的轨道半径为45亿千米,公转一周需要165年。海王星的直径和天王星类似,质量比天王星略大一些。海王星和天王星的主要大气成分都是氢和氦,内部结构也极为相近,所以说海王星与天王星是一对孪生兄弟。[55]  海王星有太阳系最强烈的风,测量到的时速高达2100公里。海王星云顶的温度是-218 °C,是太阳系最冷的地区之一。海王星核心的温度约为7000 °C,可以和太阳的表面比较。海王星在1846年9月23日被发现,是唯一利用数学预测而非有计划的观测发现的行星。[56] 冥王星,位于海王星以外的柯伊伯带内侧,是柯伊伯带中已知的最大天体。[57]  直径约为2370±20km,是地球直径的18.5%。[58] 2006年8月24日,国际天文学联合会大会24日投票决定,不再将传统九大行星之一的冥王星视为行星,而将其列入“矮行星”。大会通过的决议规定,“行星”指的是围绕太阳运转、自身引力足以克服其刚体力而使天体呈圆球状、能够清除其轨道附近其他物体的天体。在太阳系传统的“九大行星”中,只有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星符合这些要求。冥王星由于其轨道与海王星的轨道相交,不符合新的行星定义,因此被自动降级为“矮行星”。[59]  冥王星的表面温度大概在-238到-228℃之间。冥王星的成份由70%岩石和30%冰水混合而成的。地表上光亮的部分可能覆盖着一些固体氮以及少量 卫星拍月球经过地球,可见清晰月球背面 卫星拍月球经过地球,可见清晰月球背面 [60] 的固体甲烷和一氧化碳,冥王星表面的黑暗部分可能是一些基本的有机物质或是由宇宙射线引发的光化学反应。冥王星的大气层主要由氮和少量的一氧化碳及甲烷组成。大气极其稀薄,地面压强只有少量微帕。[61] 地球是离太阳第三颗行星,是我们人类的家乡,尽管地球是太阳系中一颗普通的行星,但它在许多方面都是独一无二的。比如,它是太阳系中唯一一颗面积大部分被水覆盖的行星,也是目前所知唯一一颗有生命存在的星球。质量M=5.9742 ×10^24 公斤,表面温度:t = - 30 ~ +45。[62]  英国科研人员在《天体生物学》杂志上报告说,如果没有小行星撞击等可能剧烈改变环境的事件发生,地球适宜人类居住的时间还剩约17.5亿年,不过人为造成的气候变化可能缩短这一时间。[63] 彗星是由灰尘和冰块组成的太阳系中的一类小天体,绕日运动。[64]  科学家使用探测器对彗星的化学遗留物进行分析,发现其主要成份为氨、甲烷、硫化氢、氰化氢和甲醛。科学家得出结论称,彗星的气味闻起来像是臭鸡蛋、马尿、酒精和苦杏仁的气味综合。[65-66] “67P/楚留莫夫-格拉希门克”彗星 “67P/楚留莫夫-格拉希门克”彗星 [67] 在太阳系的周围还包裹着一个庞大的“奥尔特云”。星云内分布着不计其数的冰块、雪团和碎石。其中的某些会受太阳引力影响飞入内太阳系,这就是彗星。这些冰块、雪团和碎石进入太阳系内部,其表面因受太阳风的吹拂而开始挥发。所以彗星都拖着一条长长的尾巴,而且越靠近太阳尾巴越长、越明显。太阳系内的星际空间并不是真空的,而是充满了各种粒子、射线、气体和尘埃。[68] 柯伊伯带,是一种理论推测认为短周期彗星是来自离太阳50—500天文单位的一个环带,位于太阳系的尽头。柯伊伯带是冰质残片组成的巨环,位于海王星轨道之外,环绕着太阳系的外边缘。[69] 物质多样性 红巨星,当一颗恒星度过它漫长的青壮年期——主序星阶段,步入老年期时,它将首先变为一颗红巨星。称它为“巨星”,是突出它的体积巨大。在巨星阶段,恒星的体积将膨胀到十亿倍之多。称它为“红”巨星,是因为在这恒星迅速膨胀的同时,它的外表面离中心越来越远,所以温度将随之而降低,发出的光也就越来越偏红。不过,虽然温度降低了一些,可红巨星的体积是如此之大,它的光度也变得很大,极为明亮。红巨星一旦形成,就朝恒星的下一阶段白矮星进发。[70] 白矮星,是一种低光度、高密度、高温度的恒星。因为颜色呈白色、体积比较矮小,因此被命名为白矮星。哈勃望远镜观测到白矮星死亡过程 哈勃望远镜观测到白矮星死亡过程 [71] 白矮星是一种很特殊的天体,它的体积小、亮度低,但质量大、密度极高。白矮星是中低质量的恒星的演化路线的终点。在红巨星阶段的末期,恒星的中心会因为温度、压力不足或者核聚变达到铁阶段而停止产生能量。恒星外壳的重力会压缩恒星产生一个高密度的天体。一个典型的稳定独立白矮星具有大约半个太阳质量,比地球略大。这种密度仅次于中子星和夸克星。如果白矮星的质量超过1.4倍太阳质量,那么原子核之间的电荷斥力不足以对抗重力,电子会被压入原子核而形成中子星。原子是由原子核和电子组成的,原子的质量绝大部分集中在原子核上,在巨大的压力之下,电子将脱离原子核,成自由电子。这种自由电子气体将尽可能地占据原子核之间的空隙,从而使单位空间内包含的物质也将大大增多,密度大大提高了。形象地说,这时原子核是“沉浸于”电子中,常称之为“简并态”。[72]  大多数的恒星内核通过氢核聚变进行燃烧,将质量转变为能量,并产生光和热量,当恒星内部氢燃料完成消耗完后就开始进行氦融合反应,并形成更重的碳和氧,这一过程对于类似太阳这样的恒星而言,就显得较为短暂,并形成碳氧组成的白矮星,如果其质量大于1.4倍太阳质量,就会发生Ia型超新星爆发。[73] 类星体,20世纪60年代以来,天文学家还找到一种在银河系以外像恒星一样表现为一个光点的天体,但实际上它的光度和质量又和星系一样,我们叫它类星体,现在已发现了数千个这种天体。[74] 超新星,是恒星演化过程中的一个阶段。超新星爆发是某些恒星在演化接近末期时经历的一种剧烈爆炸。一般认为质量小于9倍太阳质量左右的恒星,在经历引力坍缩的过程后是无法形成超新星的。[75]  在大质量恒星演化到晚期,内部不能产生新的能量,巨大的引力将整个星体迅速向中心坍缩,将中心物质都压成中子状态,形成中子星,而外层下坍的物质遇到这坚硬的“中子核”反弹引起爆炸。这就成为超新星爆发,质量更大时,中心更可形成黑洞。[76]  在超新星爆发的过程中所释放的能量,需要我们的太阳燃烧900亿年才能与之相当。[77]  超新星研究有着关乎人类自身命运的深层意义。如果一颗超新星爆发的位置非常接近地球,目前国际天文学界普遍认为此距离在100光年以内,它就能够对地球的生物圈产生明显的影响,这样的超新星被称为近地超新星。有研究认为,在地球历史上的奥陶纪大灭绝,就是一颗近地超新星引起的,这次灭绝导致当时地球近60%的海洋生物消失。[78]通常认为完整的日心说宇宙模型是由波兰天文学家哥白尼在1543年发表的《天体运行论》中提出的,实际上在西方公元前300多年的阿里斯塔克和赫拉克里特就已经提到过太阳是宇宙的中心,地球围绕太阳运动。坚实的大地是运动的这一点在古代是令人非常难以接受的,古代人缺乏足够的宇宙观测数据,以及怀着以人为本的观念,使他们误认为地球就是宇宙的中心。并且托勒密的地心说体系可以很好的和当时的观测数据相吻合,因此地心说被大众广泛接受并被当时的教廷认为是神圣不可侵犯的真理的一部分。所以在《天体运行论》出版以后的半个多世纪里,日心说仍然很少受到人们的关注,支持者更是非常稀少。这其中最为著名的支持者就是乔尔丹诺·布鲁诺了。布鲁诺一生始终与“异端”联系在一起,并为此颠沛流离,最终还被宗教裁判所烧死在鲜花广场上。他支持哥白尼日心说,发展了“宇宙无限说”,这些在他所处的时代中,都使其成为了风口浪尖上的人物,因而,他常常被人们看作是近代科学兴起的先驱者、是捍卫科学真理并为此献身的殉道士。有另一种说法认为,近代以来关于罗马梵蒂冈的地心说和哥白尼的日心说的斗争是被严重夸大的。布鲁诺1600年遭受火刑的原因,并非因为他支持日心说,而是因为他的泛神论、多神论等令宗教恼火的宗教思想。然而不论如何,布鲁诺确实对日心说的传播发展起到了推动作用。事实上,直到1609年伽利略使用天文望远镜发现了一些不利于旧有的亚里士多德宇宙论和托勒密体系从而反过来可以支持日心说的新的天文现象后,日心说才开始引起人们的关注。这些天文现象主要是指:月球坑坑洼洼并非像古希腊人想象的那般完美,太阳存在黑子(从而天界或 “月上界”并非不变),木卫体系的发现直接说明了地球不是唯一中心,金星完整相变的发现也暴露了托勒密体系的错误。然而,由于哥白尼的日心说所得的数据和托勒密体系的数据都不能与第谷的观测相吻合,因此日心说此时仍不具优势。直至开普勒以椭圆轨道取代圆形轨道修正了日心说之后,日心说在于地心说的竞争中才取得了真正的胜利。观点 哥白尼为阐述自己关于天体运动学说的基本思想撰写题为《短论》的论文。他规定地球有三种运动:一种是绕地轴的周日自转运动 ;一种是环绕太阳的周年运动;一种是用以使得被认为镶嵌在天球上的地球在绕日公转过程中能够保持地轴的指向不变的地轴回转运动。哥白尼在他的《天体运行论》一书中认为天体运动必须满足以下七点:不存在一个所有天体轨道或天体的共同的中心;地球只是月球轨道的中心,并不是宇宙的中心;所有天体都绕太阳运转,宇宙的中心在太阳附近;地球到太阳的距离同天穹高度之比是微不足道的;在天空中看到的任何运动,都是地球运动引起的;日心说 日心说 人们看到的行星向前和向后运动,是由于地球运动引起的。地球的运动足以解释人们在空中见到的各种现象;哥白尼用以支持他的学说的论据,主要属于数学性质。他认为一个科学学说是从某些假说引申出来的一组观念。他认为真正的假说或者定理必须能够做到下面两件事情:它们必须能够说明天体所观测到的运动。它们必须不能违背毕达哥拉斯关于天体运动是圆周的和均匀的论断。当时有许多反对的观点,但是哥白尼用当时的知识进行了反驳。反对理由:如果地球在转动,空气就会落在后面,而形成一股持久的东风。哥白尼答复:空气含有土微粒,和土地是同一性质,因此逼得空气要跟着地球转动。空气转动时没有阻力是因为空气和不断转动的地球是连接着的。反对理由:一块石子向上抛去,就会被地球的转动抛在后面,而落在抛掷点的西面。哥白尼答复:由于受到本身重量压力的物体主要属于泥土性质,所以各个部分毫无疑问和它们的整体保持同样的性质。反对理由:如果地球转动,它就会因离心力的作用变得土崩瓦解。如果地球不转动,那么像恒星那些更庞大的星球就必须以极大的速度转动,这一来恒星就很容易被离心力拉得粉碎。哥白尼答复:离心力只在非天然的人为运动中找得到,而在天然的运动中,如地球和天体的运动中,则是找不到的。[2] 地心说 地心说 地心说 地心说是长期盛行于古代欧洲的宇宙学说。它最初由古希腊学者欧多克斯(提出“同心球”模型)提出,后经亚里士多德、托勒密进一步发展而逐渐建立和完善起来。托勒密认为,地球处于宇宙中心静止不动。从地球向外,依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星,在各自的圆轨道上绕地球运转。其中,行星的运动要比太阳、月球复杂些:行星在本轮上运动,而本轮又沿均轮绕地运行。在太阳、月球行星之外,是镶嵌着所有恒星的天球——恒星天。再外面,是推动天体运动的原动天。地心说是世界上第一个行星体系模型。尽管它把地球当作宇宙中心是错误的,然而它的历史功绩不应抹杀。地心说承认地球是“球形”的,并把行星从恒星中区别出来,着眼于探索和揭示行星的运动规律,这标志着人类对宇宙认识的一大进步。地心说最重要的成就是运用数学计算行星的运行,托勒密还第一次提出“运行轨道”的概念,设计出了一个本轮均轮模型。按照这个模型,人们能够对行星的运动进行定量计算,推测行星所在的位置,这是一个了不起的创造。在一定时期里,依据这个模型可以在一定程度上正确地预测天象,因而在生产实践中也起过一定的作用。地心说中的本轮均轮模型,毕竟是托勒密根据有限的观察资料拼凑出来的,他是通过人为地规定本轮、均轮的大小及行星运行速度,才使这个模型和实测结果取得一致。但是,到了中世纪后期,随着观察仪器的不断改进,行星位置和运动的测量越来越精确,观测到的行星实际位置同这个模型的计算结果的偏差,就逐渐显露出来了。但是,信奉地心说的人们并没有认识到这是由于地心说本身的错误造成的,却用增加本轮的办法来补救地心说。当初这种办法还能勉强应付,后来小本轮增加到80多个,但仍不能满意地计算出行星的准确位置。这不能不使人怀疑地心说的正确性了。到了16世纪,哥白尼在持日心地动观的古希腊先辈和同时代学者的基础上,终于创立了“日心说”。从此,地心说便逐渐被淘汰了。简单的说,“地心说”就是以地球为宇宙的中心,“日心说”是以太阳为宇宙的中心。创立编辑 哥白尼提出 1499年,哥白尼毕业于意大利的博洛尼亚大学,任天主教教士。他回到波兰跟叔父一起工作。其叔父,瓦茨 日心说 日心说 恩罗德,是费琅堡天主教大教堂的主教。哥白尼当时住在教堂的顶楼,因此可以长期进行天文观测。那个时候,人们相信的是1500多年前希腊科学家托勒密创立的宇宙模式。托勒密认为地球是宇宙的中心且静止不动,日、月、行星和恒星均围绕地球运动,而恒星远离地球,位于太空这个巨型球体之外。然而,经仔细观测,科学家们发现行星运行规律与托勒密的宇宙模式不吻合。一些科学家修正了托勒密的宇宙轨道学说,在原有的轨道(或称小天体轨道)上又增加了更多的天体运行轨道。这一模式称每颗行星都沿着一个小轨道作圆周运行,而小轨道又沿着该行星的大轨道绕地球作圆周运动。几百年之后,这一模式的漏洞越来越明显。科学家们又在这个模式上增加了许多轨道,行星就这样沿着一道又一道的轨道作圆周运动。哥白尼想用“现代”(16世纪的)技术来改进托勒密的测量结果,以期取消一些小轨道。在长达近20年的时间里,哥白尼不辞辛劳日夜测量行星的位置,但其测量获得的结果仍然与托勒密的天体运行模式没有多少差别。哥白尼想知道在另一个运行着的行星上观察这些行星的运行情况会是什么样的。基于这种设想,哥白尼萌发了一个念头:假如地球在运行中,那么这些行星的运行看上去会是什么情况呢?这一设想在他脑海里变得清晰起来了。一年里,哥白尼在不同的时间、不同的距离从地球上观察行星,每一个行星的情况都不相同,这是他意识到地球不可能位于星星轨道的中心。经过20年的观测,哥白尼发现唯独太阳的周年变化不明显。这意味着地球和太阳的距离始终没有改变。如果地球不是宇宙的中心,那么宇宙的中心就是太阳。他立刻想到如果把太阳放在宇宙的中心位置,那么地球就该绕着太阳运行。这样他就可以取消所有的小圆轨道模式,直接让所有的已知行星围绕太阳作圆周运动。然而,人们是否能接受哥白尼提出的新的宇宙模式呢?全世界的人——尤其是权力极大的天主教会是否相信太阳是宇宙中心这一说法呢?由于害怕教会的惩罚,哥白尼在世时不敢公开他的发现。1543年,这一发现才公诸天下。即使在那个时候,哥白尼的发现还不断受到教会、大学等机构与天文学家的蔑视和嘲笑。终于,在60年后,约翰尼斯·开普勒和伽利略·伽利雷证明了哥白尼是正确的。[3] 阿里斯塔克斯提倡 阿里斯塔克斯(Aristarchus, 约公元前 310年- 约公元前230年),是人类历史上有记载的首位提倡日心说的天文学者,是古希腊时期、也是人类历史上有记载的最伟大的天文学家,数学家。他生于古希腊萨摩斯岛。他将太阳而不是地球放置在整个已知宇宙的中心,他是人类歴史上有记载的最早期的日心说的提倡者之一。但是在当时的古希腊、他的宇宙观和杰出的智慧并未能被当时的人们所理解,并被亚里士多德和托勒密的才华之光芒所掩盖,直到16世纪(约1760年以后),哥白尼才很好地发展和完善了阿里斯塔克斯的宇宙观和理论。古希腊天文学晚期最著名的是亚历山大学派,阿里斯塔克斯是这一学派早期的代表人物。他的大部分著作至今已失传,流传至今的唯一著作,就是关于太阳和月球的体积以及到地球的距离的论著,但是,通过其他人的引证,可以知道他还写了另一本书,在书中他发展了一个变通的日心说的模型。在该文中,他叙述了从日食、月食中月球和地球的阴影比例大小,推测出太阳实际上比地球大得多、月球比地球小。又由月球在上弦和下弦间的夹角,推测出太阳距离地球是月球距离地球的十倍。阿里斯塔克斯认为太阳,月球和地球在每个月的首个或最后的四分之一时期内,构成了一个近似的直角三角形。他估计最大角约为87°。尽管他应用的几何理论没有错,但由于观测数据有偏差,他得出了日地距离是月地距离的20倍的结论。事实上,前者是后者的390倍。阿里斯塔克斯指出,月球和太阳有几乎相同的视角,因此他们的直径与他们到地球的距离是成正比的。这符合逻辑。阿里斯塔克斯指出了太阳明显大于地球,恰恰可以用来证明日心说模型。阿里斯塔克斯观察到月球穿过地球的阴影需要一个恒星月的时间。因此他估计到地球的直径是月球的三倍。根据埃拉托色尼所计算的42000公里的地球周长,他认为月球的周长应为14000公里。事实上,月球的周长约为10916公里。阿里斯塔克斯还认为一个大的东西不应该绕小的东西转动,于是他提出了“日心地动说”(可惜未被当代人接受)。他认为地球一方面每天自西向东转一周,导致天体的东升西落景象。另一方面它又在一年中绕太阳公转一周,水、金、火、木、土等行星也是一样绕着太阳公转。他还认为与地球绕日公转的轨道直径相比,恒星几乎在无限远处。因此无法看到由于地球公转而造成的恒星视差现象。关于阿里斯塔克斯的日心说 阿里斯塔克斯提出日心论的论文已经遗失。我们之所以知道它的存在,是因为一些后代学者曾经提起,其中最著名的是阿基米德与普鲁塔克(Plutarch)。阿基米德指出阿里斯塔克斯日心宇宙模型的重点为:* 太阳与固定的恒星不会运动。* 地球绕太阳运行。* 地球的轨道为圆形。* 太阳位于该圆的中心。* 固定的恒星距离太阳与地球极为遥远。罗马历史学家普鲁塔克在两个世纪之后,于论述中提供了更多的细节。他告诉我们,阿里斯塔克斯认为是由于地球每日一周地旋转,给予我们天空绕地球转动的印象。因此,阿里斯塔克显然了解地球是球体,而天空看起来像在旋转,其实是地球每日的旋转所造成的。这或许可以解释为什么一般会认为他是新型天文仪器skaphe的发明者,skaphe是一种碗状日晷,与源自巴比伦人的平面日晷(gnomons)不同,skaphe可正确地追踪太阳在天空中移动的路径。普鲁塔克也告诉我们,阿里斯塔克教导地球沿着“太阳圆周”运行的观念,此即为太阳黄道(ecliptic)的观念。大多数学者认为,阿里斯塔克斯在把地球视为行星后,也将其他行星放到环绕太阳运行的轨道上。阿里斯塔克斯知道他的模型将大幅增加宇宙的大小。若地球并未移动,那恒星就可能落在太阳、月球与行星之外。但若地球沿巨大的圆周绕太阳移动,它有时会比较靠近某些恒星,有时又会离它们较远。除非恒星距离地球极远,否则在地球靠近或远离恒星群时,它们看起来应该会扩大或缩小。但是由于并未发生这种现象,因此地球必然是在极大的宇宙中不断运动。不幸的是,阿里斯塔克斯的宇宙观和理论,当时远远走在时代的前面,因而得不到一般公众的承认,克雷安德斯竟要求希腊人控告阿里斯塔克斯的渎神之罪。之后阿里斯塔克斯的思想学说就像珍贵的戒指被扔入大海般消失无踪。直到哥白尼的出现。伽利略的论证 伽利略是通过数学逻辑相信哥白尼。这一点与布鲁诺没有区别。同时,伽利略发明了天文望远镜,一定程度证明了哥白尼的正确。但是,在罗马宗教事务所组织的学术讨论中,伽利略没有战胜自己的对手,导致了最后的悲剧:当时“地球绕太阳”和“太阳绕地球”都有科学证据,而伽利略学说的破绽之一,是科学家探测不到“斗转星移”(Stellar Parallax)的现象。什么是斗转星移呢?这名堂十分吓人,其实意思很简单。如图一显示,假设星星 A 和星星 B 悬浮在太空中,我在地球表面之观察点 1 仰望星星 A 和星星 B 时,它们的距离好像十分接近,如果地球自转,即使我站在原地不动,我将会随着地球移动而去了观察点 2 ,由观察点 2 看同样两颗星星,它们的相对位置便会改变,由角度 Y 比角度 X 大就可以知道。换言之,如果发现有斗转星移的现象,那么地球转动就可以成立;假若没有斗转星移,地球应该是在固定地方。十六世纪时天文学家泰高.巴希(Tycho Brahe)以当时最精密的仪器,去探测是否有“斗转星移”,可是看来群星的相对位置和距离好像没有改变,因此地球转动之说不被接纳。但是,伽利略指导数学原则的价值。他始终相信日心说。意义编辑 地心说的错误 哥白尼的“日心说”发表之前,“地心说”在中世纪的欧洲一直居于统治地位。自古以来,人类就对宇宙的结构不断地进行着思考,早在古希腊时代就有哲学家提出了地球在运动的主张,只是当时缺乏依据,因此没有得到人们的认可。在古代欧洲,亚里士多德和托勒密主张“地心说”,认为地球是静止不动的,其他的星体都围着地球这一宇宙中心旋转。这个学说的提出与基督教《圣经》中关于天堂、人间、地狱的说法刚好互相吻合,处于统治地位的教廷便竭力支持地心学说,把“地心说”和上帝创造世界融为一体,用来愚弄人们,维护自己的统治。因而“地心学”说被教会奉为和《圣经》一样的经典,长期居于统治地位。随着事物的不断发展,天文观测的精确度渐渐提高,人们逐渐发现了地心学说的破绽。到文艺复兴运动时期,人们发现托勒密所提出的均轮和本轮的数目竟多达八十个左右,这显然是不合理、不科学的。人们期待着能有一种科学的天体系统取代地心说。在这种历史背景下,哥白尼的地动学说应运而生了。约在1515年前,哥白尼为阐述自己关于天体运动学说的基本思想撰写了篇题为《浅说》的论文,他认为天体运动必须满足以下七点:不存在一个所有天体轨道或天体的共同的中心;地球只是引力中心和月球轨道的中心,并不是宇宙的中心;所有天体都绕太阳运转,宇宙的中心在太阳附近;地球到太阳的距离同天穹高度之比是微不足道的;在天空中看到的任何运动,都是地球运动引起的,在空中看到的太阳运动的一切现象,都不是它本身运动产生的,而是地球运动引起的,地球同时进行着几种运动;人们看到的行星向前和向后运动, 日心说 日心说 是由于地球运动引起的。地球的运动足以解释人们在空中见到的各种现象了。此外,哥白尼还描述了太阳、月球、三颗外行星(土星、木星和火星)和两颗内行星(金星、水星)的视运动。书中,哥白尼批判了托勒密的理论,科学地阐明了天体运行的现象,推翻了长期以来居于统治地位的地心说,并从根本上否定了基督教关于上帝创造一切的谬论,从而实现了天文学中的根本变革。他正确地论述了地球绕其轴心运转、月亮绕地球运转、地球和其他所有行星都绕太阳运转的事实。但是他也和前人一样严重低估了太阳系的规模。他认为星体运行的轨道是一系列的同心圆,这当然是错误的。他的学说里的数学运算很复杂也很不准确。但是他的书立即引起了极大的关注,驱使一些其他天文学家对行星运动作更为准确的观察,其中最著名的是丹麦伟大的天文学家泰寿·勃莱荷,开普勒就是根据泰寿积累的观察资料,最终推导出了星体运行的正确规律。这是一个前所未闻的开创新纪元的学说,对于千百年来学界奉为定论的托勒密地球中心说无疑是当头一棒。虽然阿里斯塔克斯比哥白尼提出日心学说早1700多年,但是事实上哥白尼得到了这一盛誉。阿里斯塔克斯只是凭借灵感做了一个猜想,并没有加以详细的讨论,因而他的学说在科学上毫无用处。哥白尼逐个解决了猜想中的数学问题后,就把它变成了有用的科学学说──一种可以用来做预测的学说,通过对天体观察结果的检验并与地球是宇宙中心的旧学说的比较,你就会发现它的重大意义。显然哥白尼的学说是人类对宇宙认识的革命,它使人们的整个世界观都发生了重大变化。但是在估价哥白尼的影响时,我们还应该注意到,天文学的应用范围不如物理学、化学和生物学那样广泛。从理论上来讲,人们即使对哥白尼学说的知识和应用一窍不通,也会造出电视机、汽车和现代化学厂之类的东西。但是不应用法拉第、麦克斯韦、拉瓦锡和牛顿的学说则是不可想象的。仅仅考虑哥白尼学说对技术的影响就会完全忽略它的真正意义。哥白尼的书对伽利略和开普勒的工作是一个不可缺少的序幕。他俩又成了牛顿的主要前辈。是这两者的发现才使牛顿有能力确定运动定律和万有引力定律。哥白尼的日心宇宙体系既然是时代的产物,它就不能不受到时代的限制。反对神学的不彻底性,同时表现在哥白尼的某些观点上,他的体系是存在缺陷的。哥白尼所指的宇宙是局限在一个小的范围内的,具体来说,他的宇宙结构就是今天我们所熟知的太阳系,即以太阳为中心的天体系统。宇宙既然有它的中心,就必须有它的边界,哥白尼虽然否定了托勒玫的“九重天”,但他却保留了一层恒星天,尽管他回避了宇宙是否有限这个问题,但实际上他是相信恒星天球是宇宙的“外壳”,他仍然相信天体只能按照所谓完美的圆形轨道运动,所以哥白尼的宇宙体系,仍然包含着不动的中心天体。但是作为近代自然科学的奠基人,哥白尼的历史功绩是伟大的。确认地球不是宇宙的中心,而是行星之一,从而掀起了一场天文学上根本性的革命,是人类探求客观真理道路上的里程碑。哥白尼的伟大成就,不仅铺平了通向近代天文学的道路,而且开创了整个自然界科学向前迈进的新时代。从哥白尼时代起,脱离教会束缚的自然科学和哲学开始获得飞跃的发展。哥白尼的科学成就,是他所处时代的产物,又转过来推动了时代的发展。顺应时代变化 十五、六世纪的欧洲,正是从封建社会向资本主义社会转变的关键时期,在这一二百年间,社会发生了巨大的变化。14世纪以前的欧洲,到处是四分五裂的小城邦。后来,随着城市工商业的兴起,特别是采矿和冶金业的发展,涌现了许多新兴的大城市,小城邦有了联合起来组成国家的趋势。到 15世纪末叶,在许多国家里都出现了基本上是中央集权的君主政体。当时的波兰不仅有像克拉科夫、波兹南这样的大城市,也有许多手工业兴盛的城市。1526年归并于波兰的华沙已成为一个重要的商业、政治、文化和地理的中心,在16世纪末成了波兰国家的首都。与这种政治经济变革相适应,文化、科学上也开始有所反映。当时,欧洲是“政教合一”,罗马教廷控制了许多国家,圣经被宣布为至高无上的真理,凡是违背圣经的学说,都被斥为“异端邪说”,凡是反对神权统治的人,都被处以火刑。新兴的资产阶级为自己的生存和发展,掀起了一场反对封建制度和教会迷信思想的斗争,出现了人文主义的思潮。他们使用的战斗武器,就是未被神学染污的古希腊的哲学、科学和文艺。这就是震撼欧洲的文艺复兴运动。文艺复兴首先发生于意大利,很快就扩大到波兰及欧洲其他国家。与此同时,商业的活跃也促进了对外贸易的发展。在“黄金”这个符咒的驱使下,许多欧洲冒险者远航非洲、印度及整个远东地区。远洋航行需要丰富的天文和地理知识,从实际中积累起来的观测资料,使人们感到当时流行的“地静天动”的宇宙学说值得怀疑,这就要求人们进一步去探索宇宙的秘密,从而推进了天文学和地理学的发展。1492年,意大利著名的航海家哥伦布发现新大陆,麦哲伦和他的同伴绕地球一周,证明地球是圆形的,使人们开始真正认识地球。[4] 对他国的影响 在教会严密控制下的中世纪,也发生过轰轰烈烈的宗教革命。因为天主教的很多教义不符合圣经的教诲,而加入了太多教皇的个人意志以及各类神学家的自身成果,所以很多信徒开始质疑天主教的教义和组织,发起回归圣经的行动来。捷克的爱国主义者、布拉格大学校长扬·胡斯(1369~1415年)在君士坦丁堡的宗教会议上公开谴责德意志封建主与天主教会对捷克的压迫和剥削。他虽然被反动教会处以火刑,但他的革命活动在社会上引起了强烈的反应。捷克农民在胡斯党人的旗帜下举行起义,这次运动也波及波兰。1517年,在德国,马丁·路德(1483~1546年)反对教会贩卖赎罪符,与罗马教皇公开决裂。1521年,路德又在沃尔姆国会上揭露罗马教廷的罪恶,并提出建立基督教新教的主张。新教的教义得到许多国家的支持,波兰也深受影响。


北京大学国家发展研究院经济学教授、北京大学健康发展研究中心主任 李玲

中国走到今天,在民生保障方面曾经走出一条适应国情、适应我们制度安排的路。但后来在民生领域盲目 “与国际接轨”,导致今天形成了“四座大山”——看病难、上学难、养老难、住房难。

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我们曾经笃信市场,以为市场真的能搞定一切,然而,市场却往往失灵,特别是在民生领域与社会建设上。现在仍有不少人依旧沉浸在市场迷思之中,这是在下一步发展过程中需要我们时刻注意的。


观察者网专栏作者、凤凰卫视出版中心主笔玛雅,就民生领域的市场化问题,专访了北京大学中国健康发展研究中心主任李玲教授。

一:仇和落马与私有化医改的不归路

玛雅:
7月31日,仇和因严重违纪违法被开除党籍和公职。仇和曾经是地方改革的风云人物,2000年担任宿迁市委书记时,卖掉了当地所有的公立医院。然而2011年,当他在昆明市委书记任上,以“企业+医院”模式推行公立医院改制时,以私有化著称的宿迁模式却改辙易途,由政府财政全额出资,建造一所大型公立医院。从医疗改革的角度看,应该怎样认识宿迁现象?其中最大的教训是什么?


李玲:
最大的教训是,医疗是一个市场几乎完全失灵的领域,甚至可以说所有的市场手段在医疗领域都是起的反作用。如果将医院当商场,将医生当商人,过度医疗就无法控制,结果就是医疗费用一路上涨,老百姓看病越来越贵、越来越难。所以在医疗领域,政府应该承担责任。不能放任逐利的机制兴风作浪,否则老百姓蒙受损失,政府也会遭遇极大的困境。


作为全国唯一一个完全取消公立医院的地级市,所谓“宿迁模式”是失败的。这些年医改,国家投了大量的钱,各个地方医疗服务的水平普遍都在改善。可宿迁的医院私有化以后,发展是节节后退的,人才留不住,医疗水平也没提高。宿迁老百姓不满意,都到外地去看病。宿迁政府也不满意,早就想重建公立医院,把卖掉的医院买回来,可是对方不同意。当时仇和卖医院,最大的宿迁人民医院以7000万元卖给了金陵药业,后来宿迁政府出价10亿、20亿,金陵药业都不卖。现在金陵药业近30%的利润来自宿迁人民医院,那就是它生蛋的鸡。宿迁政府没办法,只好在市区以外重新建一个2000张床位的医院,已经投入近20亿元,全部建成肯定不止这个数。这一卖一建,对一个城市是多大的损失,而且寒了多少人的心啊。有些老百姓认为,在医疗领域的所谓市场起决定性作用,说白了,“不就是不管我们了吗”?!

宿迁一个500多万人的城市,政府对医疗资源没有任何掌控力。那老百姓看病怎么办?靠什么来保障医疗?没有哪个国家的政府手上没有公立医院;没有公立医院,要是再来SARS,靠谁来抗病?靠市场,能靠得住吗?

玛雅:
宿迁改革让仇和一夜成名,也让他成为“最富争议的市委书记”。用他自己的话说,他“一路被举报,仕途却一路惊喜”。他的升迁和落马告诉我们什么?

喉咙舒服一整天,正宗老味道


李玲:
“仇和新政”的“三斧头”——卖光、拆光、招商,是对现代国家治理的极大讽刺,说明根本不懂什么是现代国家治理。

我们当然不能简单地把改革中的问题,与个人的腐败直接联系起来。但仇和成为政坛明星,一路升迁,对其他地方官员的政绩观不可能没有影响。我这些年全国各地到处跑,看到基层有很多好干部,可是有的人上不去,很寒心。

李玲:
所以,医改做得好的不一定是有钱的地方。医疗卫生与老百姓的利益息息相关,能不能实现全民免费医疗,关键就看地方领导把民生事业放在什么位置。


全民免费医疗是社会主义国家创立的。中国仍然是发展中国家,人口众多,但是以我们今天的国力,是有可能提供全民免费医疗的。当初神木医改,财政部就有官员质疑,怎么能免费呢?全民免费是兜不住的。可是神木做到了,人均300元,县委书记和普通农民待遇一样。郭宝成说,经济发展了,政府有钱了,不就是给老百姓谋福利吗?

我这几年做医改,接触了很多各级官员。我觉得,我们的干部队伍,顶层和基层都不错,但是中间有很大一块“肠梗阻”,就是部门和中层有不少庸官——理念不行、干事不行,多误事呀!

当初医改,财政部就有官员说,医疗让市场解决。我跟他说,如果让市场解决,你第一个下岗。国家财政的钱是老百姓的税钱,是公共财政,如果连医疗这样的问题都完全让市场解决,那老百姓给你交税干什么?领导干部做决策要体现政府应尽的责任。

现在反腐,抓了一批贪官。贪官该抓,但那些不干事儿的庸官危害大不大?用人的腐败是最大的腐败。用错一个人,他损失了极大的机会成本。比如医改,政府4万亿投进去了,水边都没摸到。涉及13亿人的利益受到危害,这是什么样的成本啊!

我认为,中国的体制关键就在用人。只要能把贤明能干的人挑出来,放在最重要的岗位上,这个体制就可以运转自如。实事求是说,如果用对了人,中国医改就是小菜一碟,根本不是什么世界难题。


玛雅:

宿迁私有化医改失败后,舆论批评说,宿迁卖光医院10年后走回头路,这是领导的任性。

李玲:
政府不是万能的,但民生领域是政府应尽的责任。即使是资本主义国家,社会领域也基本都是社会化管理,而不是市场化管理。而我们很多人的理念是,社会领域就该分,卖医院,卖学校,责任分到每个人。这是非常错误的。

▼轻松祛除灰甲

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中国最大的软实力,就是凝聚亿万人民的根本制度,可以说,这个一旦动摇了,把国有企业和公立医院、学校都交给资本办,我不否认他可能办得很好,因为市场上拼出来的这批人很能干。但是都交给他来办,老百姓的利益就有可能被他的“能干”搞到他个人的腰包里。如果任由他们搞这制那制,变着法儿把仅剩的一点国有企业折腾光,决定上层建筑的经济基础改变了,怎么保证你能长期执政?

玛雅:
新医改从2009年开始,目前覆盖面已超过96%,从国家政策来看,不能说决心不大、力度不大。可为什么政府投入大大增加,老百姓看病的负担仍然过重,没有充分享受到医改带来的红利?

李玲:
新医改到现在6年了,实事求是说,取得了很大成绩。基本医疗保险已覆盖近13亿城乡居民,这是非常大的进步。但另一方面,全国医疗费用翻了好几番。2008年1.2万亿,2013年已经3.2万亿,2014年的数据还没出来,估计不会低于3.6万亿。可就像你说的,这么大的投入进去,看病却越来越难。原来没医保时,看个感冒100元,现在北京一个普通门诊已到了500元。即使报销一半,个人花钱也比原来多很多。水涨船高,费用在不停地涨。


玛雅:

为什么会出现这种情况?

李玲:
我认为是国家宏观治理有问题。医疗卫生制度是现代国家制度一个非常重要的组成部分,医改走到今天,实际上考验的是国家的治理体系和治理能力。换句话说,医改是个窗口,能看出我们国家的宏观治理存在问题。

玛雅:
是什么样的问题?方向性的还是政策性的?

李玲:
方向不明,政策不当。医改这么多年了,国家层面要建一个什么制度,到现在还不知道。医保、医疗、医药三方面完全不协调,各吹各号,各唱各调。人类社会探索到今天,要么是全民医疗制度,就是国家办医院;要么是全民医保制度。我们现在公立医院国家基本不给钱,然后用大量的财政资金办医保,把钱“分给”千家万户,再让医院从医保里收费。我说这叫“反弹琵琶”。

本来国家直接把钱投给医院,同时积极加以监管,老百姓看病的问题就能解决。现在国家把钱投给个人,然后让医院去挣这个钱。新农合和城居保,国家今年投给每个人380元,医院一转手就给挣走了,给多少也挣走了。让自己的医院挣自己用税收办的所谓保险,这个体制机制不但不顺,而且花钱多效益差。

医药领域就更乱了。几千家药企过度竞争,造成中国的药品生产严重过剩。这个过剩不是像牛奶一样倒掉,是靠贿赂医生、贿赂医院,让老百姓狂吃药来增加GDP。

换个角度说,中国人看病难跟需求大有多大关系?2014年中国就诊人数超过70亿人次,住院2亿人次,太惊人了。玛雅:

李玲:
我们的一些需求是被造出来的,过度医疗是普遍现象。由于医改至今没有解决医院创收带来的问题,政府投入越多,医疗趋利机制就越膨胀。医生被“逼”得一天到晚狂看病,必然水涨船高。现在不要说普通人,连一些有资源的人都看不起病,要是在英国绝不会有这种事。英国是高水平的全民免费医疗,国家通过有效的制度安排免去所有国民患病后的担忧。我们现在谁生病了,没有人对他负责。他只能到处求人,找医院找医生,浪费时间精力不说,整个体制都搞乱了。到最后,有权有势的人能得到好的服务,普通老百姓能得到吗?


玛雅:
有没有这个因素?我们医院少,医患比例不对称,所以造成一号难求、一床难求的局面?

李玲:
跟英国比,中国人均的医生数和床位数并不少,我们的问题是无序。英国除了急诊可以随时推门就进,一般情况下是先看家庭医生,大部分问题都解决了,需要转诊才转往上一级医院。这样有急有缓,十分有序。


但是我们的医院,所有的病人都堆在那里,不管大病小病,能不人满为患吗?原因就是我说的,国家治理出了问题,谁对老百姓负责?因为做了没好处,不做也没坏处,而且照样升官。

玛雅:
既然中国人均的医生数和床位数并不少,为什么7个城市放开,允许外资独资办医院?

李玲:
这可以说是对国际规则基本不懂,对维护中国人的权益不负责任。外资独资办医院是殖民地时期的产物,有主权的国家是不可以这样做的。你在美国居住过,你看到一家外国人的超市吗?看到过法国的家乐福、德国的麦德龙吗?同样,你去法国、英国也看不到美国的超市。国外连超市都不允许外资,更何况医院?

外资办医院背景很复杂,很可能是来拿你血液样本的。各种与遗传信息相关联的,都是国家安全问题。日本侵华时不就拿中国人当试验品吗?现在中国是独立主权的国家,怎么能让外资独资办医院呢?

退一万步讲,即使你需要,也要跟他谈,这是你的筹码呀。比如说,我对你开放,你对我开放不开放?如果这个你不对我开放,那你开放别的。我们现在什么都没有,单方面就开放了。连WHO总干事陈冯富珍都看不过去了,说你们的步子也太大了吧?

玛雅:
外资医院进来,那不把中国医院的好医生都给挖走了?

李玲:
就是呀。所以我说,我们国家宏观治理出了问题。中国现在不缺钱,完全可以给老百姓提供不错的医疗,可是我们钱没花好。就算我们的医院不够,开办外资医院扩大供给,有几个外国医生能来?来个仨瓜俩枣的,还是得靠本土的医生,我们现在最缺的就是医生啊。

一旦外资医院进来,地方政府又把它作为一个经济的亮点。坦率说,这不是我们改革的重点。我们老是在为少数人服务,普通老百姓有几个能看得起外资?而且说实话,外国医生并不比中国医生好。医学是一个实践的科学,中国是人口大国,患病的人数这么大,好好培养自己的医生,他们都能成为名医。

愚公难移之“山”


也就是说,医改6年,我们的医疗至今还在市场化的漩涡里打转。玛雅:

李玲:
现在泛泛说社会政策要托底。底在哪里?怎么托底?你的治理体系能不能托住这个底?中国医疗保险征收的费用世界之最,北京占工资的14%。没有哪个国家这么高,你在美国交过税,有这么高吗?我们的养老保险也是世界之最。老实说,很多民营企业要是真按国家标准交税,不要说五险一金,就是三险一金——养老、医疗和失业,他也撑不住,肯定垮掉。但是这么多钱收上去达到什么效果了?看病还是贵,越来越贵。这说明我们的治理体系有问题,钱浪费了。


二:民生领域“与国际接轨”是自毁长城

玛雅:
中国现在不光看病难,普通老百姓家孩子上学难,住房、养老都难。

李玲:
这几个方面过去恰恰都是我们的制度优势,今天却成了难题。过去国有企业有医务室,有托儿所和学校,有家属区,民生问题基本解决了。后来说企业不能办社会,把这些都一刀切了。现在回头看,我们过去的机制设置其实是非常好的。你在这个企业工作,你的一切和这个企业是联在一起的,你自然而然就以企业为家了。我上中学时曾经下工厂劳动一年,那些老工人觉悟非常高。我们中学生不懂事,干完活用润滑油洗手,工人看到马上制止,说你们这是浪费国家财产。那时候的工人真的是把工厂当成自己的家。

现在不一样了。国有企业的工人一般都是合同制,很多是农民工,流动性非常大。工人不会说,企业是我的家,已经没有这样的政治意识。玛雅:

李玲:
反过来,国外现在却是采用我们当年的模式,企业和社会结合。比如韩国,浦项钢厂是世界最大的钢厂之一,那个城市就是一个以钢厂为龙头的社会。不光有医院、学校,连大学都有,培养出来的人就为钢厂服务。那里的棒球队非常强,甚至还有电影业。非常齐全的一个社会,人们在那儿安居乐业。


玛雅:

人家往社会化方向走,我们往市场化方向走。

李玲:
我们太追求利润了。对国有企业的考核指标就是利润增长多少,逼着企业走向唯利是图,忽略它的社会性。企业怎么能只顾利润?你雇了这些人,不管他的生老病死吗?我刚回国时去首钢调研,首钢医院当年花很少的钱,保证了全体工人和家属的免费医疗。后来改为社会保险,交的钱是当时办医院的好几倍,却只保工人,不保家属。首钢医院也被推向社会,自己挣钱去了。最近贵州毕节市4名儿童服食农药身亡事件,暴露的问题就是,企业支付的工资仅能维持工人个人的生活,而家庭和社会承担了巨大的成本。

玛雅:
出了这样的事,真的要从根子上检讨过失,否则惨剧还会发生。

李玲:
中国走到今天,在民生保障方面曾经走出一条适应国情、适应我们制度安排的路,但是后来由于种种原因放弃了。所谓的“与国际接轨”,真的是自毁长城。今天出现了“四座大山”——看病难、上学难、养老难、住房难,在很大程度上就是因为我们太相信市场了,所谓“不找市长找市场”,以为市场真能搞定一切。市场不可能在所有领域起“决定性作用”,这是下一步发展最需要警醒的,一定要从这个偏向走回来。

玛雅:
你谈到,中国药企过度竞争,造成药品生产严重过剩。这样一种混乱局面,监管部门不管吗?

李玲:
要是有人管至于这么乱吗?所以我认为,我们的体制机制需要变。比如产业政策,所有的赶超国家没有哪个没有产业政策的,产业政策是国家战略,国家对本国的重点产业优先扶持。中国当年也有产业政策,可现在呢?每次五年规划也说这产业、那产业,比如医药产业,若干年都在说是重点、要优先,可是我满世界问,谁管医药产业?不知道。现在只有一个工业和信息化部,这么多的产业,一个工信部管不过来,客观上成了形同虚设。结果就是政策缺失,比如医药产业。

举个例子,别的国家都有强仿,世卫组织(WHO)允许强仿——你不用做研发,把人家的药拿来仿制就可以。比如治疗白血病的格列卫,是瑞士诺华公司的产品,在中国一盒卖23000-25000元,在全世界都是最高的。而印度生产的“格列卫”仿制药一盒200元,连它1/100都不到。很多中国患者吃不起格列卫,就买印度的“格列卫”仿制药,药效达到99.7%。中国有最大的白血病人群,因为人口基数大,可是国家没有任何政策鼓励生产仿制药来保护老百姓。


玛雅:
更为讽刺的是,去年国内有位白血病患者因为网购印度生产的“格列卫”还被起诉。

这背后的问题是,我们的管理结构需要调整。中国在前30年那么穷的时候,为什么老百姓能看得上病,吃得上药?1949年刚解放时一支青霉素一根“大黄鱼”(金条)都买不到,那不就是今天的奢侈药吗?那时候我们怎么做的?国家组织大规模生产,实行补贴,流通是国家三级批发。新中国最早建的药厂是华北制药,大量仿制青霉素,就把青霉素从奢侈品变成了“白菜”,2分钱一支,老百姓当然用得起。

所以你看,当年条件远不如现在,但只要抓在关键环节,一举就能解决问题。医院是国家办的,医务人员是国家培养的,药品是国家生产的,流通也是国家控制的。医药形成了一个有效的合作体,费用很低,老百姓就能看得起病。

过度竞争将中国药企锁在产业低端。

众多小企业过度竞争的结果是,每个企业的利润都很薄,没有任何研发和创新的能力。药企是高度垄断的——美国为全世界提供药品,前20大药企市场份额超过60%,前3大流通企业市场份额在96%;法国、英国、瑞士都是只有几家药企。中国5000多家,但前100家市场份额不到50%,前3大流通企业份额约30%。国外大药企的研发投入一般是销售额的20%,中国1%都不到。那你想是什么局面?他一家跨国企业的销售额和利润超过我们5000家。所以中国就被锁在这个低端,我们的企业发展不起来。

玛雅:
中国药企不赚钱,为什么药品还这么贵?医院怎么能以药养医赚钱呢?

李玲:
这又是一个问题。5000多家药厂过度竞争,造成利润非常薄。那药的利润在哪呢?在流通。可能出厂价是1元,到消费者手上却是100元,100倍的价格上涨。医生拿回扣,医院拿回扣,所以虚涨上来几十倍、上百倍。这相当于我们的企业受到几座大山的压迫。第一它在低端产品的位置,各方面的成本压力都在它头上。然后它的产品,流通环节要攫取一大块利润。那你想能创新吗?靠什么创新?最糟糕的是,很多腐败都在流通领域。卖药的贿赂医生,贿赂医院;其他领域呢?贿赂各路人呀。这不但腐化人心,也极大增加了产品成本。

市场竞争确实释放了很大的生产力,但是过犹不及,现在到了不得不重视弊端的时候。所以我认为,是该反思、做出调整的时候了。中国经济真正要升级,经济理论一定要升级。

我们的药品市场就成了跨国公司赚取暴利的场所。我们现在70%是进口药,90%以上的耗材和器械——CT、核磁、彩超、钢板、支架等,全是进口的。这实际上是在抽我们的血呀!医药行业是世界上利润最高的行业,他们又是以最高价格进中国,不是把我们辛辛苦苦挣的一点血汗钱全都赚回去了吗?我一直在讲,中国医改的配套工程应该是药品和设备耗材的国产化。不走这条路,再多的钱投进去都不够。


我出国调研发现,我们国家太缺乏宏观治理了。你看美国、英国、法国、德国,人家是铁哥们,但是在利益上算得非常清楚。比如美国制药公司要在英国卖多少药,英国制药公司就要在美国卖多少。他们每年都谈判,你给我开放多少市场,我就给你开放多少,法国、德国也一样。而我们基本上是裸放,你想来就来,想卖多少就卖多少,没有任何限制。所以才会出现葛兰素史克这种事,拼命贿赂。我们成了他们跑马圈地的地方。

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三:改革就要克服利益集团的阻力

玛雅:
5000多家药企小打小闹,为什么不进行整合?

李玲:
地方政府首先就要抵制,因为药企是税收的来源。当时我们在设计基本药物制度时,曾经提出“定点生产”的方案。定点生产自然就能淘汰一批小企业,因为大企业才有能力生产供全国人用的药。但是药企的力量太厉害了——2009年医改方案出来时,定点生产被否了,变成省级招标。在省里招标,地方政府肯定保护当地的企业。

玛雅:
国内医院进口医药、设备都是自主决定吗?不是国家统一配备?

李玲:
是。所以进口商都是各个击破,只要搞定医院就行了。背后很多都是有背景的人在运作,我们这么多年怎么呼吁都没人理。

玛雅:
已经形成了利益集团。

李玲:
中国现在一个非常大的问题是利益集团已经很强大,但是我们没有任何防范利益集团的措施。我在无数次会上都提出这个问题,没有人回答我。这种潜规则的结果是什么?你要为老百姓做事非常非常难,但是你要为利益集团做事很容易,有人会支撑你。为老百姓做事,你博弈的是利益集团,对手十分强大。所以这些年来,基本上做医改的人都是“烈士”。

玛雅:
政府一旦被利益集团俘获,老百姓的利益就没人管了。

李玲:
这是最大的危害。

玛雅:
求是网今年2月刊登文章《医改要防止颠覆性错误》,指出医疗保险商业化是医改的主要危险之一,会导致医疗费用高涨、公平性下降,带来经济和社会风险。现在政府把大病保险交付商业保险资本掌控,这个情况意味着什么?

李玲:
这又一次说明利益集团的强大和危害。大病保险交付商业保险资本掌控,这件事涉及十几亿中国人的利益,就这样不声不响、几乎毫无阻碍地给做实了。其实政府真想解决大病保险问题,完全可以在社保内部想办法,现在却是从社保基金划拨资金,向商业保险机构购买大病保险。这造成两个问题:第一,多一个环节就多了一份成本;第二更甚,由于商业保险机构赚钱至上,只想收取保费而不愿付钱,用社保的钱向保险资本购买大病保险,就是拿人民的钱向其进行利益输送。去年国内的商业保险收到保费约1600亿元,仅报销了约500亿元,保命钱的大头变成了保险公司的利润。

美国的医保主要是靠商业保险,而美国医疗在西方国家中是最昂贵、最低效的。当年希拉里领军医改,发现美国商业医疗保险公司征收的保费,仅三分之一用于病人报销,三分之二成了保险公司的暴利。美国纪录片《医疗内幕》揭露其医保行业的黑幕,医保资本就是一群只会收钱、见死不救的吸血鬼。美国现在已经开始削弱和摒弃商业医疗保险,而我们还在一味学美国。老实说,中国国家治理的一个大问题就是过多地学了一些美国的简单动作,以程序正义掩盖实质非正义——只要程序正确,不管结果如何,你都拿我没办法。某种程度上,这就是政治无赖,会把我们带到沟里去。

四:为什么人的问题是一个根本的问题

玛雅:
一盒格列卫在中国卖25000元,是通过什么渠道进口的,为什么价格会翻成这样?既然印度的仿制药这么便宜,我们为什么不从印度进口呢?

李玲:
印度的药没有通过我们国家食品药品管理局的批准。至于进口格列卫价格为什么会翻成这样,这是非常揪心的一件事。我跟一些跨国公司谈过,凭什么你们的药在中国卖得那么贵?很多药专利期都过了还卖那么贵?他说我可以降价,但是在中国的营销成本非常高,因为你从来不给我量的优惠。你给我量,我价钱就可以降,但你是一盒一盒买的,所以价就高。


你看英国的国家医疗服务体系(NHS),9%财政投入这么庞大的费用,但医药费不到10%。我问他们管理部门是怎么控制的?他是以国家为主体全球采购,跟全世界大的跨国企业谈。英国6000万人口,他以量来换价:我6000万人的市场给你,你给我什么价?这实际上也省去了这些药企的流通成本,药企还是赚的,就能接受这个价格。所以英国人用的是最好的药,价格又很低。


玛雅:
以量换价,中国这么大的需求量,我们什么价换不来?

李玲:
我们国家谁在算这个账?现在是各省招标,一个省跟跨国公司是谈不下价的。中国30多个省市区,哪怕丢了你这个省他也不会降价,除非是以国家为主去和他谈。我跟英国NHS前总裁谈,他都不能理解。他说,我6000万人的市场跟他们谈,谈成白菜价,你们13亿人可以谈更好的价呀!你们这么好的讨价还价的优势为什么不用?Why not?过了一会儿又回来问,Why?

我感到非常悲哀,我们国家谁在管这个事儿?谁在对老百姓的健康负责?所以我们的治理体系要变,不能光说为人民,要有切实管事的机构。发改委30多个司局,真正涉及社会的只有社会发展司,其他全是经济。但是你看国外的机构设置,民生是大头,经济是小头。比如美国劳工部,十几万人,卫生和人口服务部也是巨大的。

玛雅:
从“格列卫”仿制药案,我们得到什么启示?

李玲:
得到的启示是,国家要对老百姓的医疗卫生负责,远远不是建立医保就完成了,何况我们现在医保水平还很低。需要做一个制度设计,从医疗、医药、医保全方位入手,几方面形成联动,才能为老百姓提供健康保障。现在北京的人均医保水平已经超过台湾了,北京大概是7000元,台湾是5000元人民币。但是台湾是高水平的免费医疗,北京很多进口药都不报销。为什么花钱多却不如台湾做得好?就是没有制度安排,没有宏观把控,太多的钱浪费了。

国家治理不能大撒把,以为只要放开就好,甚至不惜裸放。就像一家人过日子,当家长的心里得有数,钱要花在需要的地方。俗话说:吃不穷,穿不穷,计划不周事事穷。花钱没算计,一个家必垮无疑。2014年发明的这个词——“任性经济学”,不无调侃,但发展经济当然不能信马由缰,走到哪是哪。现代经济要有计划、有规矩、有管理,我们的决策者,包括参与政策研究的人,都应该好好想一想,现在老百姓最关心的是什么、最需要的是什么?要真下一番功夫去谋划,去管理,现在下的功夫远远不够。

玛雅:
就像你说的,关键就在用人。把思想好能力强的人放在社会建设的重要岗位上,以我们体制的优势和力量,就能搬掉新的“四座大山”。

李玲:
所谓国家治理体系和治理能力现代化,一个重要的内容是社会建设。政府最该作为的是在民生领域,因为市场在这里是失灵的,政府必须得管。现在各级政府都在搞经济。当然发展经济是搞好民生的基础,但在议事日程上民生应当有更重要的地位。其实以中国政治体制的优势,医改根本就不难;难就难在没人管,空谈。

所以我说,反腐大快人心,抓民生才能真正获得人心。抓民生,医疗是个好的突破口,我希望医疗可以作为新一届中央的一个重点。不夸张地说,改革开放30多年,最大的副产品就是人都病了。生活方式、环境污染、食品安全、心理压力……方方面面的问题所致,人都病了。老百姓现在最担心的就是医疗,政府在这方面是可以大有作为的。如果能够让老百姓看病可以低费甚至免费,就能大获人心。

自在菩萨,行深般若波罗蜜多时,照见五蕴皆空,度一切苦厄。舍利子,色不异空,空不异色,色即是空,空即是色,受想行识,亦复如是。舍利子,是诸法空相,不生不灭,不垢不净,不增不减。是故空中无色,无受想行识,无眼耳鼻舌身意,无色声香味触法,无眼界,乃至无意识界,无无明,亦无无明尽,乃至无老死,亦无老死尽。无苦集灭道,无智亦无得。以无所得故。菩提萨埵,依般若波罗蜜多故,心无挂碍。无挂碍故,无有恐怖,远离颠倒梦想,究竟涅盘。三世诸佛,依般若波罗蜜多故,得阿耨多罗三藐三菩提。故知般若波罗蜜多,是大神咒,是大明咒,是无上咒,是无等等咒,能除一切苦,真实不虚。故说般若波罗蜜多咒,即说咒曰:揭谛揭谛,波罗揭谛,波罗僧揭谛,菩提萨婆诃。观自在菩萨,行深般若波罗蜜多时,照见五蕴皆空,度一切苦厄。舍利子,色不异空,空不异色,色即是空,空即是色,受想行识,亦复如是。舍利子,是诸法空相,不生不灭,不垢不净,不增不减。

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