我们为何要睡觉？一文看透腾讯科学小会精华内容
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来源 / 腾讯科技（id：qqtech）
作者 / 乔辉
科学小会嘉宾阵容强大，有《science》杂志新闻主编，有霍金的爱女露西·霍金，有世界最热门的脑神经学家，有世界上最懂睡眠的医学家，有著名的理论物理学家，还有全球最受欢迎的互联网科技作家。
2019年1月20日，首届腾讯青少年科学小会在深圳举行。活动由中国科学技术协会指导、腾讯公司主办，是为青少年量身打造的科普盛会，也是“腾讯青少年科普计划”系列活动的首站。命名为“小会”有三重含义，一是指专门为青少年量身定制，而非成年人；二是指伟大的科学突破也常起源于小问题，它激发兴趣和热爱；三是指不空谈宏愿，愿为唤起更多青少年的探索之心尽绵薄之力。
两个月前，腾讯成功举办了“腾讯we大会”，也是一场科学的大会，该大会已经连续举办了6年，每年邀请全球8位顶尖科学家，来讲解当年最前沿、最重要的科学突破，面向的对象是全体大众。科学小会与we大会不同，是专门为青少年举办一场科学活动。
大会嘉宾阵容强大：有美国《science》杂志新闻主编蒂姆·阿彭策勒（tim appenzelle）；有霍金的爱女、科普作家露西·霍金（lucy hawking）；有世界最热门的脑神经学家大卫·依格曼（david eagleman），他曾担任美剧《西部世界》的科学顾问；有著名的理论物理学家，著名科普作家李淼教授；有世界上最懂睡眠的医学家查尔斯·采斯勒（charles czeisle）；还有全球最受欢迎的互联网科技作家蒂姆·厄班（tim urban）。
在开场致辞中，腾讯高级执行副总裁、集团市场与全球品牌主席刘胜义表示，“好奇心”是文明的原动力，加上对于“世界一定有答案”的坚信，才将人类带入了科学的纪元。每年年底，腾讯科学小会都将如约而至，与大家一起播下种子，守望春光。他相信科学是解决现存人类社会问题的希望所在。
腾讯集团副总裁、腾讯影业首席执行官程武表示，科学小会希望打造一个青少年科普生态系统，为青少年创造优质的成长环境，能够帮助青少年了解科学知识。邀请全球顶尖科学家和科普学者来到现场，为青少年提供面对面的学习和交流机会，从他们闪烁着科学光芒的身上感受科学的魅力，坚定科学的信念。
程武透露，今年大年初一，腾讯和腾讯影业为全国大朋友、小朋友，所有对科技，对未来，对科幻感兴趣的人出品了一部影片，是根据刘慈欣的科幻小说《流浪地球》改编的电影《流浪地球》。这是中国人第一次把自己的科幻小说搬上大荧幕，希望大朋友和小朋友可以在大年初一走进电影演看一下。
蒂姆·阿彭策勒：中国的优质论文越来越多
我们知道，《science》杂志是国际著名的学术期刊，覆盖了整个科研领域的方方面面。作为杂志新闻主编蒂姆·阿彭策勒每天都能看到很多重大的科学发现。他表示，现在有越来越多的论文来自中国，例如2017年，中国墨子号量子卫星首次实现千公里级的量子纠缠，荣登《science》杂志封面文章。在2018年发布的800篇文章中，有60篇的第一作者或第二作者来自中国，这个数字每年还在不断增长。他们每年只发表800篇论文，所以竞争其实很激烈。
除了学术论文之外，他们还有新闻部，有25名记者会在世界各地寻找科研领域的重大发现。比如，中国嫦娥四号在月球背面软着陆这种事情，就出现在了杂志社的新闻稿件中。
蒂姆·阿彭策勒在大会上透露，科学家其实也和普通人一样，也会有不诚实的时候，有时候会夸大、甚至编造结果。2018年，就有两位瑞典的科学家编造学术成果，他们这样做是非常危险的。
每年，《science》都会评出年度重大的科学突破。如何进行筛选呢？这就要求编辑部与科学家进行密切的沟通，通过聚会和电子邮件进行交流，选出年度最重大科学突破和十大科学突破。例如，2016年人类首次直接探测到双黑洞合并产生的引力波，这件事毫无疑问是年度最大突破。但有时候重大突破又很难把握，例如，2013年我们选择了癌症的免疫疗法作为年度重大突破。但其实我们当年做选择的时候是有冒险的，因为当时这种方法的影响还没像现在这么大，但幸运的是后来的影响是非常大了。免疫疗法已经深刻改变了癌症的治疗手段，甚至能够治愈部分癌症。所以，选择年度最大突破有时候是不太容易的。
其实，科学也有负能量和不受控的情况发生，《science》也会有年度负面科学事件盘点。我们知道，气候变化的后果已经非常明显了，但还是有科学家对证据视而不见，做出与科学共同体背道而驰的结论，影响全球应对气候变化的政策，这是非常不好的行为。蒂姆·阿彭策勒还举了贺建奎基因编辑人类胚胎的事情，他表示，这种科研会永久改变这对双胞胎的基因，可能会带来不可预测的负面后果，而且还会影响她们的后代。基因编辑要慎用，不到万不得已是不能在人类身上做实验的。
露西·霍金：想象力是推动科学进步的原动力
霍金的爱女、科普作家露西·霍金在现场拥有超高的人气。她从父亲那里继承了优良的基因，对科学充满好奇。目前，她与众多科学家一起去写关于宇宙的故事，来激发青少年对科学的热爱。他希望能够为青少年打开一扇门，让他们进入到科学世界。
开场，露西ppt上放了一张中国嫦娥四号拍摄到的第一幅月球背面的照片，这张照片令她非常感叹，认为是一个非常了不起的成就。我们都知道，在上世纪六七十年代美国实施了阿波罗登月计划，成功把人类送上月球，阿姆斯特朗的一句名言响彻全球“个人的一小步，人类的一大步”。当时，人们曾幻想在不远的将来人类应该能旅行到更遥远的地方，但到目前为止还没有做到，宇航员主要在近地轨道的“国际空间站”上活动。当然，国际空间站也非常重要，能够做各种地面上无法完成的实验。宇航员还经常与地面的人们进行社交互动，这使人深深感觉人类是一个整体，需要彼此关爱。
露西表示，斯蒂芬·霍金也是她的偶像。霍金去世的那天是爱因斯坦的生日，出生的那天是伽利略的祭日，这一点她感觉是非常有意思的巧合。露西透露说，霍金生前就希望人类能够进行更遥远的星际航行。大家都知道，霍金生前曾为“突破摄星计划”站台，该计划设想在地面上建设激光阵列，然后利用激光产生的光压推动极薄、极轻的光帆高速前进，并使光帆的速度达到光速的20%！以这样的高速奔向最近的半人马座阿尔法恒星系统（4.3光年）仅需20年。
霍金曾给露西说，人类探索宇宙中的生命要跟着水走。如果看一下我们这个星球，就很容易理解了。我们这个星球有很多很多不同形态的水，而且液态水的储备量也非常大。地球上的水孕育了生机勃勃的生命。地球上的水可能是一颗彗星撞击地球带来的，同样，我们可以猜想在宇宙中的其他地方同样也能够找到水，比如火星。霍金曾告诉露西，人类要在整个太阳系中寻找水。
黑洞是霍金毕生研究的课题。黑洞的引力场非常强大，一旦越过视界，没有什么东西能够逃脱黑洞，黑洞是宇宙中最神秘的区域。曾经有个小孩问霍金：“如果我被黑洞吸进去，会怎样？”霍金回答说：“你会变成意大利面面条状“。
露西还谈到近日比较火爆的，来自15亿光年外的“快速射电暴”信号。她表示，这并不是什么外星人信号，而是一种自然现象。但可以用“有没有外星生命”，“掉进黑洞会怎样”这类话题激发孩子的好奇心。她举了两个例子，牛顿看见苹果掉在地上，想到了事物背后的关系，构造出万有引力定律，知道了为什么月亮绕着地球转；爱因斯坦是想象着自己追逐一束光线会看到什么样的景象，才构造出狭义相对论。想象力是推动科学进步的原动力。
大卫·依格曼：记忆可以被篡改
刘德华有一首流行歌曲《忘情水》，描绘了人们在痛苦回忆中无法自拔的情景。这世界上真的存在能改变记忆的方法吗？世界最热门的脑神经学家大卫·依格曼来到腾讯科学小会的现场，给大家带来一场生动的脑科普讲座。他首先给大家普及了一下大脑的基础知识，大脑有860亿个神经元，每个神经元又通过多个突起与其他神经元连接，形成一个非常复杂的网络，我们所有的记忆都储存在里面。
记忆能被篡改吗？科学家曾经拿小鼠做过实验，首先将小鼠放在一个特定的箱子中，标记和这个箱子记忆有关的脑细胞，并使得这些细胞对光敏感。然后将小鼠放在一个完全不同的第二个箱子中，并将激光通过光导纤维传入大脑，激活这些标记的细胞，从而唤起第一个箱子中的记忆。正当小鼠身处第二个箱子，回忆第一个箱子时，他们给予轻微的电击，于是小鼠错误地认为它是在第一个箱子中受电击。当把小鼠放回第一个箱子时，它们会因为这个虚假记忆而对第一个箱子产生恐惧。简而言之，研究人员人为激活小鼠大脑中一个特定记忆，并同时给予新刺激，使两者联系在一起转化成一个新记忆，但这个记忆的内容在现实中从未真正发生，是一个虚假的记忆。
但你不要太担心，目前是无法把光感蛋白植入人类大脑细胞中的。我们大脑也没那么容易被控制。
其实，无需主动操控记忆，生活中就有很多虚假记忆。他举了一个例子，他同事曾经与志愿者的父母配合讲述志愿者小时候的故事，其中三个故事是真的，一个故事是虚构的。虚构的故事是说志愿者小时候走丢了，被一个好心的老奶奶送回了家。后来实验证明，有四分之一的志愿者竟然说记的这个事情，他们甚至开始描述当时的场景，一周之后回来甚至“想起”了更多的细节。这说明把假的记忆放入人的大脑中并不难，因为我们的记忆并不像摄像机一样准确。
你是谁取决于你的记忆，没有记忆也就没有策划未来的能力。他用《西部世界》这部电影做例子，阐述了记忆对自我意识的重要性。在这部影片中，机器人扮演接待员，每次被杀死之后他们的记忆都会被重置，这些机器人对于上一代的自己发生了什么，完全没有记忆的。每一次都是像全新出生一样，后来机器人突然开始找到部分的记忆，才开始能够一点点反击。
在医学史上，也有这样类似的经典案例，1953年，一个名叫henry的年轻人，当时发生了一场很严重的癫痫发作，医生做了手术将他大脑的一部分去除掉。当他从手术中醒来以后，没有再发作癫痫了。医生问他很多的问题，比如说过去的事情，发现也没事。但是过了一段时间发现，他无法产生新的记忆，也就是说他只有大概15分钟的记忆，他可以记住15分钟之内的事情，没办法产生长于15分钟的记忆。就像是《西部世界》的机器人一样，他的记忆一直被重置。
大家有没有这个感觉：小时候觉得时间过得很慢，长大后觉得时间慢慢变快？对于这种现象，他表示，这是因为我们小时候接触到的事情都是新鲜的，大脑可以记住很多细节，而长大后就没有那么多的新鲜感了，大脑记录的细节变少了，因此就感觉时间过得快了。
这其实告诉了我们一个生活态度，要在生活中不断尝试新鲜事物，这样才能使你的人生更丰富，感觉更长久。例如，上下班经常尝试走不用的路线，不定时改变办公桌上的摆设等小技巧。
李淼：看好神经芯片的发展，但揭开大脑的终极奥秘或许要到量子层面
这次，理论物理学家李淼教授给我们带来的是关于对大脑和神经芯片的理解，而非以往以物理为主题的演讲。李教授表示，他花了前半生研究宇宙，而后半生开始思考不同的问题。科学对创造性要求很高，需要在年轻的时候去挑战，而到了一定年龄就要进入对经验要求更高的领域。李淼教授逐渐把精力用在了科普创作甚至诗歌方面。
我们知道，人类大脑是个非常神奇的器官，拥有上千亿个神经元，每个神经元又有无数突触，这些突触的连接方式更是天文数字。如果把每个神经元看做一颗恒星，那么大脑就相当于银河系一样浩瀚。人脑的计算能力和高效率是非常惊人的，消耗的功率仅有20瓦，像当今的超级计算机功率动辄上百万瓦，比人类大脑消耗的能量多几十万倍，还无法完成人脑能够完成的事情。人类大脑能够容错，做错了事情不必从头再来。
李教授表示，大脑神经元不同于电脑中的晶体管的工作原理，要想让计算机真正拥有人的能力，要往神经芯片方面努力，而不能仅仅用写软件的方式来模仿人类大脑，这样是行不通的。现在的神经元芯片虽然只有一二十个神经元，但就可以做并行计算，这是非常了不起的突破。神经芯片的目的是要模仿人类的智能。在2014年，神经芯片就被列为十大突破之一。
如果我们有了强大的神经芯片是不是就能够制造出像牛顿、爱因斯坦这样的超级物理学家呢？李教授表示，这恐怕还有困难！因为我们仍然没有完全解开大脑的奥秘。人类的大脑或许是一个量子计算参与的过程，等我们有了量子计算机，或许才能够最终有确定的答案。
查尔斯·采斯勒：睡觉让大脑清理代谢废物，还能巩固白天所学的知识
世界上最懂睡眠的医学家查尔斯·采斯勒教授在科学小会上表示，对于每个人来说，睡眠都非常重要，一周7天，一天24小时，我们受到各种各样的复杂事物的刺激，由于现在有电视、电脑、手机的影响极大压缩了我们的睡眠时间。我们大脑还没有进化出24小时不睡觉工作。在美国每发生5次车祸中就有1次车祸是因为开车的时候打盹而发生的。每年有7000人因为疲劳驾驶而死亡，就是因为大家一天当中睡眠不够。
为什么我们需要睡觉？我们的大脑消耗了吸入氧气产生25%的能量，而且也消耗了25%的葡萄糖。大脑这个器官在白天的时候消耗我们非常多的能量，必须要在睡觉的时候休整。如果我们不睡觉，大脑就会变得非常缓慢，睡眠不足的时候反应时间是正常情况下的5到10倍。我们睡觉的时候，大脑需要清除有害的代谢物，有害的代谢物清除掉之后就会变得更加有效率。这是因为，脑内淋巴系统就像大脑管家一样，在我们睡觉的时候，淋巴系统会变得非常活跃，帮我们把更多的代谢有害物带走，如果我们睡得不够，就会出现认知障碍，会有比较高的概率患上一些疾病，例如阿尔茨海默症等。
我们进入深度睡眠的时候会把白天的短期记忆进行整合变成长期记忆，或是将白天学的东西再进行重复，比如说白天弹钢琴，晚上睡觉的时候就在大脑中进入重复的学习，第二天起来会更加熟练。如果我们睡眠不够，丧失一定的神经元后我们的记忆也会受损。
进入深度睡眠，我们会把大脑中已知的知识进行整合，这就是我们为什么有创意的能力，能够制造出非常多的信息，解决非常多神秘的问题，这些就是大脑在睡觉的时候做得非常有意思的事情。如果我们睡不够可能会有精神紊乱，出现焦虑，出现抑郁症，出现多动症等一些可能的后果。
蒂姆·厄班：从整个生命进化史来看人类文明才很短暂
对于“我们从哪里来？”这种终极问题，互联网科技作家蒂姆·厄班信手拈来。他沿着时间轴从宇宙大爆炸讲起，然后是银河系的形成、太阳系的形成、地球的形成。
地球出现生命以后，经历了从原核细胞到真核细胞，从单细胞到多细胞，从水生到陆生的演变过程。然后爬行类、鸟类以及哺乳类高级生命相继登场。
他把人类的进化史拿出来着重强调，人类的原始祖先是啮齿类的小动物，在恐龙灭绝后才兴盛起来，然后又经历了从灵长类的精细进化后才一步步形成人类这一独特分支。
出现了语言后，大脑中的思想才能够继续延续下去的，才形成了文明积淀。其实，人类历史在很长时间里都处于低速发展状态，直到最近几百年发生了数次科学革命，才把人类的文明急剧提升，现代文明其实是一个非常短暂的、爆发的过程。
腾讯携手《science》发布青少年科学看点榜单
腾讯与《science》共同推出全球首个“青少年科学看点榜单”，该榜单综合了权威性与关注度，由science权威科学编辑联合顶尖科学家，从近十年来的前沿科学突破中遴选初筛，入围二十个科学问题，并结合腾讯内容平台qq看点上的10万名中国青少年兴趣调研，最终出炉十大科学看点，并由《science》新闻主编蒂姆·阿彭策勒在现场揭晓。
榜单囊括了宏观层面的科学突破，如火星上液态水的发现、270万年前大气层的模样，也有微生物、分子等微观层面的最新进展。其中，一些话题历史久远，如追寻人类最古老的起源；一些则方兴未艾，如人工智能、机器人等领域的突破。关乎人类自身的话题，如人脑记忆原理、睡眠作用等，也登上了十大看点榜单。
其中，最受关注的五项热门看点，被制作成科普短视频在现场首映。视频中，“嫦娥之父”欧阳自远院士、进化生物学及古鸟类学家周忠和院士等小会科学顾问团成员化身“网红”，将深奥的科学问题讲解得生动有趣。腾讯科学家也结合最新进展，为青少年讲解了人工智能领域的突破。
腾讯还携手中国科学技术协会，现场发布了“中国青少年科学年历”科普小程序。这款小程序汇集了来自中国科学技术协会、中国科学院、探月与航空工程中心等权威机构的全年科学事件、科普活动和科技竞赛，内容涵盖创新科技、航天太空、科幻科普及人工智能等丰富主题，中小学生可以由此一站式获取活动资讯、分享科普内容、参与科学活动。
注：本文转载自腾讯科技。
