于无声处听惊雷武汉封城后一位科技工作者的观

作者按语：日前，《表面工程与再制造》总编微信约稿，希望我能写一篇关于这次武汉冠状病毒疫情方面的文章，作为特刊约稿。恰好我本来就想就这次重大事件写点东西，现有此约，正合我意。可以从科技工作者的角度，于全国甚至世界瞩目的武汉封城中，表达一种观察与思考。

■ 再谈微扰

作为一位表面工程技术工作者，这几年无论是在公开发表的论文还是在技术交流和培训的场合，多次谈到一个概念，这就是微扰。

微扰是量子力学中的一个重要概念。但我在引用时，是从字面的意义作了解读，那就是一个极微小的扰动，会引起极巨大的后果。这与混沌学中的“蝴蝶效应”，有异曲同工之妙。这一效应的闻名，源于一位美国气象学家说过：“亚马逊热带雨林中的蝴蝶扇动几下翅膀，会引起美国得克萨斯州一场巨大的风暴”。

量子力学和混沌学都是现代科学理论，所言非虚。但是，我们中国古代先民，早就根据对事物的观察，得出了“见微知著”和“防微杜渐”的结论。这些成语提醒人们千万不要忽略了微小的事物。有些微小的事物，大大超出了人类常识的认识范围。因为在我们生存的地球，还存在一个微观世界。正是这个微观世界中的原子、分子、细菌、病毒在影响甚至左右着自然界和人类社会。为了普及人们对微观世界的认识，我写过一本名为《微观世界的故事》的书，由金盾出版社于2013年10月出版发行（这本书入选国家教委中小学图书馆推荐书目）。其中第四章以“见微知著”为题，讲了细菌与病毒的故事。

人类在没有认识细茵之前，曾经多次受到病菌的大规模侵害，饱受瘟疫灾害之苦。其中最为典型的就是黑死病。

黑死病是人类历史上最严重的瘟疫之一。起源于亚洲西南部，约在1340年代散布到欧洲，“黑死病”是当时欧洲对这种病的称呼。这场瘟疫在全世界造成了大约7500万人死亡，其中2500万为欧洲人。根据估计，中世纪欧洲约有三分之一的人死于黑死病。这种病的典型症状之一，就是患者的皮肤上会出现许多黑斑，所以这种特殊瘟疫被人们叫做“黑死病”。对于那些感染上该病的患者来说，痛苦的死去几乎是无法避免的，没有任何治愈的可能。

由于缺乏有效的冶疗办法，这种急性传染病多次侵袭欧洲，直到1700年代为止，期间造成的死亡情形与严重程度各不相同。较晚的几次大流行包括1629年到1631年的意大利瘟疫、1665年到1666年的伦敦大瘟疫、1679年的维也纳大瘟疫、1720年到1722年的马赛大瘟疫，以及1771年的莫斯科瘟疫。

黑死病对欧洲人口造成了严重影响，改变了欧洲的社会结构，动摇了当时支配欧洲的罗马天主教教会的地位，并因此使得一些少数族群受到迫害，例如犹太人、穆斯林、外国人、乞丐以及麻风病患者。生存与否的不确定性，使得人们产生了“活在当下”的一种情绪，如同薄伽丘在《十日谈》中所描绘的一般。科学家与历史学家推测自12世纪开始的黑死病，与鼠疫相同，皆是由一种称为鼠疫杆菌的细菌所造成。这些细菌是寄生于跳蚤身上，并借由黑鼠等动物来传播。更重要的是，人类的麻烦还不止是细菌。还有一种比细菌更微小的家伙，危害更大，这就是病毒（图1）。这次令武汉市在全世界瞩目的，就是一种新型病毒，现在被世界卫生组织命名为COVID-19。病毒是比细菌更微小的微生物，大小只能以纳米为测量单位，约为10-300纳米。它是生命进化途中一个重要的中介物。病毒作为一种生命形式，一直存活了下来。科考队曾经从南极深海冰层下获取了数亿年前的病毒样本，足见它们确实是早期地球上的生命形式。今天的生命是他们中一个分枝进化的结果。

图1 病毒的形态

比起细菌，病毒结构简单、寄生性严格，可以自身进行复制来繁殖，没有细胞组织的结构，是非细胞型微生物，因此也称为分子生物。由蛋白质和核酸组成。要用电子显微镜才能观察到。

病毒有高度的寄生性，完全依赖宿主细胞的能量和代谢系统，获取生命活动所需的物质和能量。离开宿主细胞，它只是一个大化学分子，停止活动。可制成蛋白质结晶，成为一个非生命体。遇到宿主细胞它会通过吸附、进入、复制、装配、释放子代病毒而显示典型的生命体特征，所以病毒是介于生物与非生物的一种原始的生命体。最为重要的，是这些病毒为了适应变化了的环境，在改变环境以适合自己繁衍的同时，也会在一代一代的繁衍过程中发生变异，成为更能适应新环境的品种。这是所有生物的本能，并非病毒的特有功能。只是不同的生物，这种变异的速度是不同的。有的几万年也不会改变，有些一年之内就可能发生改变。这种改变是自然转基因过程，但人类干预也可以让基因出现改变。这是当代最具争议的领域。正如所有科学技术一样，它是一把双刃剑，既有有利的一面，也有有害的一面。

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