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把保健品当食品吃当心引起严重胃病

Fri, 06 Sep 2024 01:14:33 +0800

饮食不规律不卫生、暴饮暴食、爱吃重口味的食物……这些不良习惯容易引起胃病，严重的甚至会引发胃癌。

据报道，21岁的广西女孩小丽为了美丽，平时常吃一些具有美颜、瘦身等功效的产品，还经常多个保健产品一起吃，2年多从未间断。

后因胃部不适到医院就诊，做胃镜时，显示屏上的胃部景象吓坏了在场所有医护人员。

▲小白点就是胃溃疡

“一个个小白点布满了整个胃，多达数十个。”浙江省义乌市復元医院消化内镜主任郑庆春说，这些小白点全部都是胃溃疡，工作20多年，从没见到过这么严重的胃溃疡。

保健功能饮料——常喝易上瘾

“你的能量超乎你想象!”、“提神抗疲劳”，这些广告你一定都耳熟能详。但其实并不是所谓的“运动功能饮料”，而是“保健功能饮料”，它们批号大多为“健字号”，属于保健品的范畴。

这些“保健功能饮料”成分几乎都一样。除了含有葡萄糖、果糖和维生素B族外还含有牛磺酸、赖氨酸、咖啡因、肌醇等成分。

北京体育大学科学研究中心运动营养研究室主任曹建明介绍，咖啡因可以减少人体疲劳感，但这种中枢神经兴奋剂最大特点就是让人易上瘾，也就是说，以前喝一罐可能就起到提神的作用，一旦上瘾就需要增加剂量，否则没什么效果。

专家提醒，既然是保健品，少年儿童和孕妇就不适宜饮用。身体健康的成年人也需注意，虽说这些饮料中确实含有一些营养素，但却不宜对此产生依赖，尤其不能用它们代替平时的膳食和睡眠。

肚子饿了就要去吃饭，困了、累了就要去睡觉，让身体感受不到疲劳不代表着身体不疲劳。喝功能饮料“提神”，这种硬撑实际上是对身体健康的透支，是非常不可取的。

小熊糖——维生素D曾超标

缤纷的颜色，萌萌的小熊模样，“小熊糖”被不少家长作为好吃又好玩的营养补充糖果给宝宝食用。加拿大卫生部曾发出通告召回L"il Critters Vitamin D3儿童维生素D软糖，也就是人尽皆知的“小熊糖”。

其中“小熊糖”维生素D含量超标4倍，远超过8岁以下儿童每天安全服用的标准上限。摄入过多则会导致维生素D“中毒”，引起头痛、恶心、呕吐、便秘、缺乏食欲、易怒、脱水、疲劳和体重下降等症状。

北京中医药大学附属中西医结合医院儿科原主任张思莱指出，“小熊糖”确实不是一款普通的软糖，而是属于儿童保健品。

这些营养素软糖都是胶质糖，给孩子食用很容易引起气管堵塞。

张思莱提醒家长，一般来说，吃配方奶的孩子无需额外补充维生素D，这既可由膳食供给，又可经适宜阳光照射皮肤合成。

很多家长总是担心孩子营养不够，给孩子单独吃这些营养素补充剂，殊不知，这些营养素都可以从一日三餐中摄取。像有些脂溶性营养素过量了可能在体内产生蓄积，有中毒风险，给孩子身体带来健康隐患。

维生素泡腾片——滥喝反伤身

近年来维生素泡腾片非常盛行，甚至很多人平时会维生素泡腾片当成饮料来喝。但其实，维生素泡腾片并不是饮料，也不是食品，而是属于保健品行列。

海南省中医院保健科的副主任医师符光雄介绍，维生素泡腾片确实能够补充一些维生素，但把泡腾片当成日常身体营养补充剂或者饮品是非常可怕的。

如果长期大量服用，会使人体的生理调节作用适应了高浓度的维生素，一旦停服，除出现晨起牙龈出血，重则出现皮下瘀斑等症状。

过量的维生素还能破坏淋巴细胞及阻碍白细胞的吞噬作用，破坏身体免疫力。常喝维生素泡腾片不但没好处，反而会给身体带来很大伤害。

鱼肝油——并非鱼油，易伤肝

生活条件好了，孝顺的子女经常会给老人买一些鱼肝油等健康产品，尽尽孝心。但事实上，鱼肝油和鱼油是两回事，并不是健康食品，而是属于保健品。

浙江省宁波市第一医院老年病科副主任医师徐红余介绍，鱼肝油是从海鱼肝脏中提出的一种脂肪油，其主要成分为维生素A和D，预防婴幼儿佝偻病，帮助维持正常视力，和老百姓所理解的“鱼油”完全是两回事。

而且维生素A、D都是脂溶性维生素，过量摄入无法通过尿液正常排出体外，会对肝、肾造成负担。

因此，鱼肝油一定要在医生指导下服用，如果当成食品服用，有可能中毒，损伤肝脏。

纤体梅——疗效基本靠吹

很多减肥的人群，都知道一样“减肥神器”——纤体梅。

在纤体梅介绍中看到，纤体梅是通过植物萃取法，从罗梦果、明日叶等可做膳食用之草本植物中萃取其有效成分，以青梅为载体，不含任何化学药物的天然绿色食品。但其实这类具有减肥功效的产品并不属于食品，而是应属于保健品。

天津市海河医院营养科副科长宁华英介绍，青梅也好，乌梅也罢，说到底都是梅子，并没有减肥的功效，疗效基本靠吹来的。

如果是普通食品并不能宣称具有保健功效，包括减肥。

如果吃梅子能减肥，那么起作用的也应该是添加的那些药物，是药就不能乱吃。

“水滴精灵”，带你进入“看不见的水”世界

Fri, 06 Sep 2024 01:10:11 +0800

“水滴精灵”，它们是H2O，是它们聚成了人类赖以生存的水资源，遍布在地球的每一个角落。它们每一个都是单独存在的个体，就和我们一样。但它们组合在一起，便会成为一个庞大的水系统。

“看不见的水”是指那些在生产农业产品和工业产品的过程中被消耗掉的大量的水。这些水被“内嵌”在我们的日用商品和服务当中，既看不见也摸不着，但我们的日常消费和贸易行为却时时刻刻影响着它们。我们把这些看不见的水按照生产过程中所消耗掉的看得见的水附加到产品上，就是虚拟水。实体水看得见，虚拟水不以实体的形式存在，因而是“看不见的水”。

看不见的水可以量化吗？

自1987年世界环境与发展委员会关于人类未来的报告《我们共同的未来》出版以来，“可持续发展”这一理念与模式已成为全人类的共识。

全面准确评价人类社会经济活动对自然资源和生态环境的影响是同时实现人类社会和自然系统可持续发展的基础，“足迹家族”随之诞生。足迹家族包括大家熟知的生态足迹和碳足迹等指标，用于评估人类活动对生物资源和自然资源的消耗以及温室气体排放行为对地球环境系统的影响。

我们每天都在消费看不见的水

当被问到一天要喝掉多少水的时候，我们想到的一定都是自己今天喝了几杯水，仅仅限于我们日常喝掉的看得见的水，而这只是我们日常消耗看不见的水的九牛一毛。

这些看不见的水往往来自我们日常消费的饮料和食品。让我们细数它们的水足迹，追踪日常生活中看不见的水。

虚拟水战略与节水型社会

虚拟水流动（Virtualwater flows），也称“虚拟水贸易”，是指不同国家或地区间贸易产品虚拟水含量随贸易过程和路径所形成的虚拟的水资源流动，它既有大小也有方向，即从出口国家或地区指向进口国家或地区。

伴随着虚拟水流动的概念还产生了虚拟水出口量和虚拟水进口量的概念。对于进口国家或地区，这部分水资源是一种“外来”的水资源。

如果你关心人类社会的可持续健康发展，关注自然资源的永续利用。就应该建立起以下两个科学理念：

一是控制和减少你每天的水足迹，可以大大促进水资源的可持续和高效利用；

二是对“看得见的水”和“看不见的水”进行科学的统筹管理，可以实现全球水资源的协同有效管理，使地球上宝贵的水资源得到应有的保护。

本文来源 | 《看不见的水》

萤火虫为什么会发光也是发射电磁波和光子吗

Fri, 06 Sep 2024 01:08:22 +0800

大千世界无奇不有，生物更是千奇百怪，动物、植物都有不少会发光的，其中比较常见的就是萤火虫，每到夏季的夜晚，它们就会在丛林或田间一闪一闪，就像一个个小天使，引起人们无限遐想。

今天，我们就来从生物学、化学、物理角度，了解一下这种小动物的发光机理。

一、萤火虫的发光机制

简单地说，萤火虫发光是荧光素在催化下，发生的复杂生化反应，在这个反应过程中，会以光的方式释放能量。也就是说，萤火虫的光和世界上所有的光源一样，都是能量的释放。

萤火虫有2000多个品种，不同品种发光形式不同，光的颜色也不尽相同，有黄色、橙色、红色、黄绿色及绿色等多种颜色的荧光，今天就不展开说了。

具体地说，萤火虫发光的部分是其腹部的一个发光器，这个发光器由发光细胞、反射层细胞、神经与表皮细胞等组成。发光器的构造有点像汽车大灯总成，发光细胞就是灯泡，反射层细胞就如车灯反光镜和灯罩，将灯泡发出的光集中反射出去。

发光细胞中含有两类化学物质，一类叫作荧光素，另一类叫作荧光素酶。荧光素在荧光素酶的催化作用下，会与空气中的氧发生化学反应，并释放能量，主要以荧光的形式发出。因此，萤火虫发光是一种生化反应。

萤火虫发光为什么会一闪一闪呢？这是因为萤火虫也在呼吸，气管中输送的氧气不均衡，氧气充足时，发光细胞里的化学反应就强烈，亮度就强；反之反应缓慢，光亮就会变弱，甚至黯淡无光。

在萤火虫体内，还有一种叫三磷酸腺苷（ATP）的化学物，能够调节荧光素的发光功能，在荧光变弱时重新发出光来。

萤火虫发光的作用一是对自己觅食起到照明作用，二是对敌人起到恐吓和防御作用，更重要的是为了求偶而发出的信息交流。成虫在晚上会通过发出不同的光寻找伴侣，雄虫一般发光时间为0.2秒，间隔时间为2.2秒；雌虫在雄虫发光后0.5秒做出回应。

二、萤火虫发出的也是光子吗？

当然，这个世界上所有的光都是电磁波，而且都是由光子为媒介传导的。那么一只萤火虫能发出多少光子呢？这就要从可见光的波长说起了。

可见光是约由7种颜色组成，波长约在380~760nm（纳米）之间，不同颜色的光波长是不一样，红光波长最长，紫光波长最短。萤火虫发出的光有绿色、黄色、橙色、红色等多种颜色或渐变色，从绿色到红色光的波段介于492~760nm之间。

我们折中一下，平均为626nm，这样我们就可以大约计算出萤火虫发出的光子有多少。先要计算出626nm光子的能量，计算公式为：E=hc/λ。这里的E代表能量；h代表普朗克常数，约6.626*10^-34J·s；λ为光量子波长。

这样，我们可以计算出626nm波长的光子每个能量约3.17*10^-19J（焦耳）。那么萤火虫每秒钟能够发出多少个这样的光子呢？这得看萤火虫的光度有多大了。搜索许久，都没有找到专门研究萤火虫亮度的资料，只找到有一项研究认为，1000只萤火虫相当于一只20瓦的电灯泡的光度。

不同种类电灯的光效是不一样的，也就是说，电灯能量转化成光子发出的效率是不一样的，白炽灯最小，发光效率只占到其能量的15%，其余大部分能量转化为热能了；相对比较，日光灯光效率可达50%，LED节能灯光效率可达90%。

该研究没有说这1000只萤火虫发出的光是相当于那种20瓦的灯泡，但一般与灯泡相比只能是指白炽灯。按白炽灯来计算，20瓦灯泡光效率只有15%，也就是约3瓦，每秒发出的光子能量就是3J，这样，每秒释放626nm波长的光子就约有9.5*10^18个。

除以1000只萤火虫，每只萤火虫每秒钟释放的光子就有约9.5*10^15个，就是9500万亿个。不少啊，难怪我们看到的萤火虫一闪一闪很亮。

一些研究认为，萤火虫的发光效率很高，可以达到88~90%，还有的说高达95%，因此能量极少转化为热量，是公认的冷光源。现在的LED发光效率达到了90%，和萤火虫发光效率差不多，因此也应该属于冷光源。

三、萤火虫的冷光源机制带给人类的启示

冷光源的发光原理，是在电场作用下，产生的电子碰撞激发荧光材料而产生发光现象，具有优良的光学特性和较高的发光效率。总体上说，冷光源工作时基本不发热或者少发热。

萤火虫的发光特性带给人类很多启示，人们从萤火虫的发光器中成功提取了荧光素和荧光素酶，通过分析了解了其成分，再通过化学合成方法成功制备出这些物质，应用在发光设备上，大大提升了发光效率。

如日光灯、霓虹灯、液晶显示屏、LED等，都是得益于萤火虫的启发而发明出的冷光源。当然，冷光源并不是一点热量也不会产生，只是发光效率提升了很高，比如日光灯就比白炽灯提升了35%，而LED则提升了75%。

但也有人认为，萤火虫的发光效率并没有过去认为的那么高。日本东京大学秋山英教授领导的研究小组，通过测定发光最亮的北美萤火虫，发现其发光量最大的时候光线强度也只有体内发光物质能够发出能量的41%，这还没有日光灯的发光效率。

但日光灯还是有温度的，这是因为还有一部分能量转化成为热能。如果萤火虫发光只使用了总能量的41%，但萤火虫并没有发热，那多余的能量转化成什么了呢？看来还值得进一步研究，需要有更多的证据说话。

在动植物世界，还有许多发光生物，如海洋中有一种深海鮟鱇鱼，头上就有一个会发光的“小灯笼”；一种“月亮鱼”也会发光，有些水母也会发光；还有一些会发光的植物，如“灯草”、“鬼树”等等。

这些动物植物会发光，有的就和萤火虫一样，身体构造存在荧光素和光素酶，有的则是身体中具有某种特殊蛋白。如在发光水母的体内就有一种叫埃奎林的蛋白质，在与钙离子结合时就会放出亮光。

大自然经过几十亿年的鬼斧神工，将动植物雕琢得极其精细完美，其中的机制无比复杂。人类科技发展到今天，对大自然的模仿还不及其万一。现代发展起来一门很重要的学科叫仿生学，就是通过弄清动植物界的各种机理，制造出更精美的工具或食物。

通过学习弄清萤火虫等动植物的发光机制，未来的光能技术也将越来越高级。

牡丹的五个冷知识牡丹不是我国的国花

Fri, 06 Sep 2024 01:06:29 +0800

1.牡丹不是我国的国花，国花还没有选出来。

2.牡丹最初是作为芍药的附庸出现的，在春秋时期成文的《诗经》中，就有很多关于芍药的记载。在三国两晋南北朝时期，芍药就开始在花园中绽放大量花朵了，到唐朝的时候，芍药已经有很多品种。但是人们大规模邀请牡丹进驻花园，已经是唐朝之后的事情了。

3.野生牡丹最初当柴烧，因为枯枝牡丹含水量比较低，所以当柴火不错[二哈]比牛嚼牡丹还浪费吧。

4.牡丹可以榨油，牡丹籽油是新兴的待开发的木本油料。不饱和脂肪酸含量高达73%，而对血管大有好处的亚麻酸更是占到了50%以上（大豆油中含6.7%，葵花籽油中含4.5%）。

5.牡丹芍药也能杂交，1948年，日本育种家伊藤用“花香殿”芍药和“金阁”牡丹杂交，美国园艺学家刘易斯（Louis Smirnow）将这些植株引入美国，最终发展成著名的芍药牡丹杂交种——黄金天堂，黄金王冠和黄金梦等。这些品种黄色纯正，植株秀美。

蚕蛹的营养价值超出你的想象

Thu, 05 Sep 2024 12:37:43 +0800

本文专家：张起恺，中国农业科学院，昆虫生态学博士

现在人吃东西

除了讲究味道鲜美

还追求较高的营养价值

蚕蛹，作为昆虫料理中的热门菜品

被很多人所喜爱

而对于害怕昆虫的人来说

简直像噩梦一般

这小小的蚕蛹

为什么说它有较高的营养价值？

哪些人不适合吃？

又该如何挑选？

一起来看

什么是蚕蛹？

蚕是我国传统的特色经济昆虫，其个体发育要经历卵、幼虫、蛹、成虫四个阶段，属于完全变态昆虫。传统意义上的养蚕是为了缫丝制绸，但现阶段的科技发展及市场需求为传统的蚕业赋予了新的生命——蛹制成的昆虫食品。

秋蚕营茧后以蛹态渡过漫长的冬季，为了种族延续和生存需要，蛹体内积累了丰富的营养物质，具有极高的营养价值。

市场出售的蚕蛹分黑蛹、黄蛹和绿蛹三种。黑蛹和黄蛹都是“成蛹”，在较高温度的环境中蛹壳变黄，在较低温度的环境中蛹壳变黑。绿蛹是成蚕在茧壳中刚刚转变成的“幼蛹”，其口感尤其鲜嫩，被称之为“神仙蛹”。

蚕蛹有什么营养价值？

美国西弗吉尼亚大学的Jcczynsks教授、Park教授和Matak教授表明：人类对碳水化合物有很好的掌控，但在蛋白质方面很落后。因此，随着人口增长，可以以昆虫作为蛋白质来源，希望借此减少饥饿和营养不良等棘手的社会问题。

事实上，大多数可食用的陆地昆虫是以新鲜的植物和木材为食，所以它们比螃蟹和虾等要干净。

蚕蛹是我国国家卫生健康委员会公告的普通食品目录中唯一的昆虫食品，其蛋白质高达63%以上，氨基酸构成比例合理，根据FAO/WHO标准属于优质蛋白质食品；

蚕蛹中的脂类成分主要由多种不饱和脂肪酸组成，占其干重的25%～30%，具有多种生理作用；

蚕蛹中的营养元素主要有胡萝卜素、VA、VB2、VC、VE等，矿物质元素主要有钾、镁、铜、锌、硒等，其中维生素A、B2的含量是牛乳的5-10倍，维生素B1是牛奶的6.5-26倍。

根据实验表明：

蚕蛹中的蛋白质和多肽能够增强免疫力；

多肽和氨基酸具有显著的抗肿瘤作用；

生物多肽具有明显的自由基清除能力及抗氧化性；

亚麻酸等不饱和脂肪酸对动脉粥样硬化、心血管疾病和高脂血症等具有很好的预防作用；

不饱和脂肪酸可以改善阿尔茨海默症或轻度认知障碍患者的认知功能。

哪些人不适合吃蚕蛹？

蚕蛹适用于炒、炸、烤、煸、烧、煮、腌、卤、烧、炖、泡等多种烹饪方法，但不可生食。

以下人群不适合吃蚕蛹：

1、对海鲜类过敏的人群：蚕蛹属于发性食物，会引起对异源蛋白过敏的人群皮肤瘙痒、嘴唇红肿或肠胃不适等过敏症状；

2、脾、胃、肠、肾功能障碍的人群：由于蛋白质含量过高，蚕蛹可能会加重肠胃消化负担和肾脏的代谢负担；

3、正在减肥的人群：蚕蛹中含有丰富的脂类，大量食用会导致肥胖问题；

4、有外伤的人群：蚕蛹不利于伤口的愈合。

如何挑选蚕蛹？

市场上的蚕蛹主要为黄色或黑色，二者区别不大。外观上黄色蛹成色更好，营养价值上几乎没有差别，口感上黑色蛹更好，价格上黄色蛹更贵。我们可以根据需求选择购买黄色蛹还是黑色蛹。

在选择好颜色后，我们可以根据以下方法确定其新鲜程度：

✓ 观察尾部，尾部会动说明新鲜；

✓ 观察眼睛，蚕蛹的眼睛就是两个小黑点，颜色越浅越新鲜，如果眼睛变成了深黑色，则说明不新鲜；

✓ 观察鼻子，蚕蛹的鼻子就是脑袋上的小白点，白色说明新鲜，黑色说明不新鲜。

老人爱打盹那可能不是困

Mon, 02 Sep 2024 23:55:31 +0800

老年人白天打盹在衰老过程中是很正常的，但它也可能预示着阿尔茨海默氏症和其他痴呆症。

根据一项新研究，一旦被诊断出痴呆症或其常见前兆（轻度认知障碍），老年人打盹的频率和/或持续时间就会迅速增加。

这项研究由美国加利福尼亚大学旧金山分校（UCSF）、哈佛医学院、布列根和妇女医院共同完成。

研究表明，痴呆症可能会影响大脑关键区域的促醒神经元。这与老年人白天小睡只是为了弥补晚上睡眠不足的理论相悖。

相关研究发表于《阿尔茨海默氏症与痴呆症》。

“在调整夜间睡眠的数量和质量后，我们发现，白天过度打盹与痴呆症之间的关联仍然存在。”论文合著者之一、UCSF精神病学和行为科学系的Yue Leng说。

在这项研究中，研究人员追踪了1401名老年人的数据，这些老年人被芝加哥拉什阿尔茨海默氏症中心的“拉什记忆与衰老项目”跟踪了14年。

这些参与者的平均年龄为81岁，其中大约3/4是女性，他们佩戴了一个类似手表的设备用于跟踪其行动。从早上9点到晚上7点，每一次长时间不活动都被定义为打盹。

每位参与者每年连续佩戴该设备14天，每年接受一次神经心理学测试，以评估认知能力。

在研究开始时，75.7%的参与者没有认知障碍，而19.5%的参与者有轻度认知障碍，4.1%的参与者患有阿尔茨海默氏症。

对于没有出现认知障碍的参与者来说，白天打盹时间平均每年增加11分钟。

在被诊断为轻度认知障碍后，这一时间达到24分钟；在被诊断为阿尔茨海默氏症后，这一时间达到68分钟。

研究人员观察了24%的参与者。

他们在研究开始时认知能力正常，但6年后患上了阿尔茨海默氏症。

研究人员将他们与那些认知能力保持稳定的人进行比较，发现两者打盹习惯有所不同。

与每天打盹不到1小时的参与者相比，每天打盹超过1小时的参与者患老年痴呆症的风险高40%；每天至少打盹一次的参与者比每天打盹少于一次的参与者患老年痴呆症的风险高40%。

这一发现证实了Leng于2019年进行的一项研究的结果，即每天午睡两小时的老年人比每天午睡少于30分钟的老年人患认知障碍的概率更高。

研究人员表示，UCSF其他研究人员的一项研究可以解释打盹现象的增加。

该研究将阿尔茨海默氏症患者死后的大脑与没有认知障碍的人进行了比较，发现患有阿尔茨海默氏症的人大脑中有3个区域的促醒神经元较少。

这些神经元变化似乎与tau蛋白缠结有关——tau蛋白缠结是阿尔茨海默氏症的标志，其特征是酶的活性增加，导致蛋白质错误折叠和结块。

“我不认为我们有足够的证据得出具有因果关系的结论，即打盹本身导致了认知衰退，但白天过多打盹可能是衰老加速或认知衰退的信号。”

Leng说，“未来的研究将会非常有趣，即探索打盹干预是否有助于减缓与年龄相关的认知衰退。”

为什么微信运动步数总是不那么精准

Mon, 02 Sep 2024 23:55:18 +0800

小编每天坚持跑步5 km

跑步机的设置速度也逐渐从9 km/h慢慢提升

然而跑到10.5 km/h这个速度时

小编忽然好奇

使用手机进行记录和跑步机的记录差异会有多大？

结果是不试不知道

一试吓一跳

跑步机速度10.5 km/h累计跑步5 km

共计用时28'34''

换算为每公里配速的话就是…

从km/h到min/km

真·小学数学

怎么样，算出来了没有？

跑步机的数据是每公里配速5.71428…min

约为每公里用时5'43''

而手机记录的结果是…

共计用时28'47'' 跑步距离6.55 km

（结束记录时间稍有延迟）

这配速，这距离

小编看了都吃鲸

那么问题来了——

我到底跑了多少？？？

这样的记录差异是从何而来呢？

华丽逆袭的跑步机

跑步机作为常见室内健身器材，我们都会自然而然的认为它的作用是帮助大家强身健体，为室内运动提供便利。

然而万万没想到，跑步机竟然还有一段从刑具逆袭成为健身器材的励志故事…

跑步机对应的英文单词是Treadmill，最早的用途更接近于“踏车”，即人力驱动的动力机械。

在19世纪，“踏车”被改造成为了“跑步机”，成为了惩罚犯人的刑具。犯人们需要用力踩动辐条以带动巨大的桨轮，用于抽水、粉碎谷物或者驱动磨坊。

囚犯们经常每天被迫踩磨坊6个小时以上，这相当于每天攀登1500米到4300米的高山。

经过了一系列的发展，跑步机也由人力驱动演变成为了电力驱动，逐渐成为了受到大家欢迎的室内健身器械。

从上面这段故事中，我们可以得知——从机械结构上进行分类，跑步机主要分为机械式跑步机和电动跑步机。

机械式跑步机主要通过运动者与跑带的摩擦，带动跑带跟随着运动者的脚步进行运动，也就是“人力驱动”。

想体验机械式跑步机也很简单，当跑步机处于关闭状态，我们在跑步机上用力带动跑带的过程，就类似于机械式跑步机的工作原理。（但谁又会想这样做呢？）

而现在，电动跑步机成为主流，其运作方式是通过电机带动跑带的转动，从而带动运动者跟随其转动速度进行运动。跑步机上的运动者也从“主动”变为了“被动”。

除了不受天气影响之外，跑步机的输送带具有避震功能，可以一定程度上降低跑步对膝盖和背部的伤害。

那么跑步机是如何记录跑步距离和速度的呢？

目前，电动跑步机的加减速都是通过手动按钮控制，我们可以自主地设定心仪的速度来进行跑步锻炼。

也就是说，通过使用者设定速度，跑步机的控制系统和电机通过协同工作保证了跑带以固定的速度（即设定速度）转动。

在这种工作模式之下，只需要将跑步者的跑步速度与时间进行记录，求和即可得到跑步距离：

以小编的跑步情况为例，跑步速度为10.5 km/h，跑步时间为28:34，就可以得出跑步距离为5 km。

跑步机：逆袭不够，我还能更好

但这样的控制方式，制约了健身者改变速度的自由性，对于电动跑步机应用拓展也产生了诸多不利影响。

因此，有越来越多新的跑步机速度跟踪控制方法被提出，希望可以让大家运动的更加科学和舒适。

为了让跑步机速度控制更加便捷，最简单的思路就是建立一套速度自动跟踪控制的方法。

简单来说，就是在跑步机控制系统中引入反馈回路，这样控制系统就可以根据跑步者实际的跑步情况来自动进行调节。

那么，哪一个信息适合被加入反馈回路呢？心率和跑步者的位置似乎是不错的选择。

让我们先来了解一些传感器相关的知识。

传感器技术是指可以感知周围环境以及特殊物质，将采集的环境或物质信息进行分析，并且将识别物质的模拟信号转化为数字信号。

因此，传感器可以决定所获取的数据信息的数量与品质。

上面提到的跑步机速度自动跟踪方法，是指将心率传感技术和位置传感技术进行集成，能够实时追踪到运动者的心率状态和位置状态。

其自动控制流程原理如下图所示：

基于传感技术的跑步机速度自动跟踪控制方法流程图

为了保证运动者的安全，光学心率传感器会时刻提供运动者的心率信息。

当运动者的心率超过设定阈值时，跑步机会自动降低速度，使运动者的心率逐渐恢复到正常数值。

若运动者的心率没有得到缓解，跑步机则会自动急停，最大限度地保护运动者的生命安全。

另一方面，当运动者处于跑步带的中央时，从平衡感的角度考虑，是处于最佳运动状态的。

因此，位置传感器可以时刻确定运动者在跑步带上的位置，如果运动者偏离跑步机的中心位置，反馈回路同样会进行调节。通过微调跑带速度使运动者回到中心位置。

但这样的调节方式也存在一些不足之处，例如：相同的位置偏差可能是由远及近引起，也可能是由近及远引起，在进行速度补偿时容易发生误判，反而使运动者更偏离中心位置。

除此之外，在跑步机正常运行过程中，人在跑带上跑步，可以近似被看做脉冲型负载。

脉冲型负载具有明显的周期性，加载与卸载的作用时间较短，马达可能会在脚触板的任意时刻变速，会造成加减速震荡，带来不良体验。

除了考虑心率和跑步者的位置，步法也可以作为反馈回路的重要信息。

步法信息是指运动时脚底与跑步机之间的作用力信号，可以通过在电动跑步机跑带下方安装压力传感器获得。

通过分析运动时的步法信息，可以判别运动者的运动趋势。将压力传感器采集到的人在运动时产生的Z方向垂直力求和：

运动者在任意时间t的位置信息可以由力矩平衡方程得到：

由此可以获得F(t) 、X(t) 、Y(t) 的实时曲线，经过分析可以划分出跑步者步态周期中的各个阶段。

将步法信息（F(t) 、X(t) 、Y(t)等）作为反馈回路的重要判别因素，进而控制电机加速或减速，使得跑步机速度随着人体运动速度的变化而改变，可以在一定范围内实现跑步机速度的跟随控制，提升跑步机的性能。

一步两步三步四步...怎么数？

前面为大家详细的介绍了跑步机计步和性能优化的相关知识，让我们再接着了解手机记录跑步距离和速度的原理，看看为什么两种记录方式的差异会如此之大呢？

首先，我们先从简单的计步器开始，计步器可以记录运动者的行走步数、行走距离、行走速度和行走时间等数据，并且在此基础上测算运动者某一时段的卡路里或热能消耗，主要用于统计运动量。

目前，常见的计步器分为机械式计步器、基于专用计步芯片的电子计步器、智能手环和基于智能手机内置传感器开发的计步器软件等。

以电子计步器为例，为了实现计步的功能，需要对行走和跑步时具有周期性的物理量进行精确的记录。

而人在行走或跑步时，加速度的变化最为明显，可以将其分解为前向、纵向、侧向三个方向的变量。

行走和跑步的过程中，加速度随着我们的步伐呈现周期性变化。

将我们行走的动作进行分割，其中，在收脚的动作中，由于重心向上，单只脚触地，垂直方向加速度是呈现正向增加的趋势；向前迈步时，重心下移两脚触地，加速度呈现反向减小的趋势；而水平加速度在收脚时减小，在迈步时增大。

因此，无论将计步器放在哪个部位，至少会有一个方向的加速度幅度会具有明显的周期性变化，从而实现精确计步的目的。

智能手机：n种方法算算算

在智能手机中，各种各样的传感器协同工作支持着我们的各种需求——光线传感器、距离传感器、重力加速度传感器、磁力传感器、心率传感器、振动传感器…

类似于电子计步器，智能手机也可以采集人体在运动时的加速度信号，从下图中可以看到行走过程中加速度的循环特性。

连续行走时产生的加速度的大小

自相关系数计步算法基于加速度的循环特征，通过计算两个相邻步行周期上整体加速度的相关性强弱判断行人是否行走，相关性越高，则准确计步的概率越大。

另外一种智能手机计步方法是频域计步算法，即通过收集离散时间序列上的传感器数据，将这些数据进行短时傅里叶变换（Short Term Fourier Transform，STFT）或者快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，FFT）。

传感器收集到的数据转换到频域后，可以放大一些在时域上不够明显的信号特征。

我们非常熟悉的陀螺仪在智能手机的计步功能中也发挥了重要的作用。陀螺仪的主要功能是检测角动量。

以FFT计步算法为例，将陀螺仪采集到角速度最大的坐标轴作为敏感轴，接着对角速度数据作FFT处理，将时域角速度数据转换为频域数据。

最后，判断数据是否在典型步行频率范围内且超出预设的振幅阈值，若符合上述条件，则计一步。

相较于时域的计步方式，频域计步方式会更加准确，但同时也带来了更大的能耗。

如下表格对目前各种计步算法进行了简单的总结：

各种计步算法的优缺点对比

通过对跑步机和智能手机计步方式的了解，我们可以知道跑步机是通过运动者设定的速度和运动时间进行距离记录。

而智能手机的计步方式相对更为多样，但其共性是通过对传感器得到的数据进行不同的算法分析从而进行计步。

这样看来，我们在跑步机上的跑步姿势、步长和步频都会导致智能手机测量结果的精准程度不同，也就造成了小编在跑步机记录跑步距离5 km，而智能手机记录结果却是6.55 km的巨大差异。

所以仔细想想…难道是小编短腿导致了步频偏高，所以手机记录结果虚高？？？

大家也一起来看看不同记录方式的差异有多大吧！

参考文献

[1] 知乎 | 跑步机是如何从刑具翻身成为大众健身器械的？

[2] 褚俊英,郭彬,孙彤.基于传感技术的跑步机速度自动跟踪控制方法[J].自动化与仪器仪表,2020(07):38-41.DOI:10.14016/j.cnki.1001-9227.2020.07.038.

[3] 程龙乐，许金林，等．基于图像处理的跑步机速度自适应技术研究［J］．计算机技术与发展， 2016，( 10) : 92－94．

[4] 刘洋,周旭,孙怡宁,刘遥,马书芳.基于步法的跑步机速度跟踪控制方法[J].传感技术学报,2015,28(02):217-220.

[5] 王盼.基于单片机的智能计步器设计[J].仪表技术,2021(06):23-25+45.DOI:10.19432/j.cnki.issn1006-2394.2021.06.006.

[6] 杨润泽. 一种节能的智能手机计步算法的研究与应用[D].内蒙古大学,2019.

[7]王继. 基于行人航迹推算的室内智能手机定位方法研究[D].山东科技大学,2020

不会氧化变黑的苹果

Mon, 02 Sep 2024 23:48:59 +0800

你是否有过这样的困扰：苹果太大一个人吃不了，剩下的一半，无论是放在冰箱还是用保鲜膜包住都无法阻止它变色，看起来不新鲜的苹果，让人食欲顿失。

2017年美国上市了一种苹果，他有一个神奇的功能——不会变色。

图片来源：hippopx

苹果在多酚氧化酶的催化下很快会发生褐变，科学家运用RNA干扰技术让苹果中负责产生多酚氧化酶的基因失去活性，从而培育出长时间不会变色的苹果。那么，RNA干扰这项神奇技术是谁发现的？

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睡梦中得知获得诺贝尔奖

RNA干扰机制最早由名叫安德鲁·法尔和克雷格梅洛的两名美国科学家提出，二人在科学顶刊《自然》杂志共同发表论文，宣布了这一伟大发现。

安德鲁·法尔于1959年出生在美国加利福尼亚州圣克拉拉县，毕业于麻省理工。法尔和梅洛二人也凭借着RNA干扰机制这一伟大发现获得了2006年诺贝尔生理学奖医学奖。

安德鲁·法尔，图片来源：维基百科

当诺贝尔奖委员会电话通知他获奖时，由于瑞典与美国存在时差，安德鲁·法尔在睡梦中接起了电话。

在后续接受的媒体采访中法尔表示：“一开始我都不敢相信，我可能是在做梦，或者是诺贝尔委会打错了电话，最感激的是工作得到了认可”直到法尔在网上看到了自己获奖的消息后，才确定这一切是真的。

他和好友梅洛曾预想有关基因信息流程的研究有可能某一天会获得诺贝尔奖，但那也是10年或20年后的事情了，但他没有想到这一刻会来的这么快。在接受路透社记者电话采访时，法尔坦诚地分享了自己对获奖之所以“吃惊”的原因。

法尔特别指出，在与梅洛取得成果的背后，也离不开研究组其他研究人员的努力，“包括创建基础设施、基础理论，让我们得以涉足这一领域，从事实验取得成果”。

这项伟大的发现就此开创了一个新的研究领域，有望让植物、动物和人体的特定基因受到抑制或进入休眠状态，遏制有害病毒和基因变异的影响。

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什么是RNA干扰

RNA干扰简称RNAi是一种广泛存在于真核生物的基因沉默现象，是RNA分子通过中和靶向ｍRNA分子抑制基因表达或翻译的生物学过程。

科学家首次发现RNA干扰的秘密是在关于矮牵牛的研究当中，一名科学家将能产生紫色素的基因导入牵牛花中，希望加深它的颜色，然而却没能看到期待中的深紫色花朵，花瓣上反而形成了许多白色花斑，甚至有些完全变成白色。

在后续的研究中发现，这种现象是由于RNA干扰使得导入的色素基因和相似的内源基因同时被抑制的结果。

RNA干扰机制的核心是两种小核糖核酸分子（可称为小RNA），即微小核糖核酸（ｍｉRNA）和小干扰核糖核酸（ｓｉRNA）。RNA是基因的直接产物，这些小RNA可以诱导酶复合物降解信使RNA（ｍRNA），从而让基因沉默。可以简单理解成，你在发邮件的过程中，邮件被销毁了。

为什么说RNA干扰是近年来生命科学领域最伟大发现之一？

自从证明RNA干扰在调节基因表达方面可以起到作用，RNA干扰就开始在多方面展现出巨大的潜力，被认为是精准、稳定、高效的基因移植技术。

近些年来大家是否觉得水果的品质越来越好，除了养殖技术的日趋成熟，很大原因来自于RNA干扰技术对育种的影响。

该项技术可以提高作物对不良环境的耐受性或提高营养价值，调节光合作用效率，调节植物生长周期等。

甚至可以准确让部分基因不表达，比如没有尼古丁的香烟、没有咖啡因的咖啡、不含过敏源的芒果等等。当然，这些食物还需要经过安全性测试之后，才能流入市场。

在医药领域的应用更加广泛，科用于治疗癌症、病毒性感染、神经性疾病等。

传统化疗可以有效地杀死癌细胞，但是化疗药物在区分正常细胞和癌细胞时缺乏特异性，会有严重的副作用。许多研究表明RNA干扰可以通过靶向癌症相关基因来抑制肿瘤的生长。

另外，RNA干扰可以增强癌细胞对化疗药物的敏感性，提供了一种与化疗相结合的联合疗法。还有一种潜在疗法是利用RNA干扰来抑制癌细胞的浸润和转移。目前大部分RNA干扰的临床研究集中于癌症治疗方面，但潜在的临床应用范围十分广泛。

虽然人们对RNA干扰的研究只有十几年的时间，但进展飞速。可以说RNA干扰是以小分子RNA为中心的真核细胞基因表达调控系统，它可以在多个层面调节基因表达和细胞增殖分化，通对RNA干扰的研究将会使人们对生命现象的认识更加深入。

智能口罩让呼吸更“智慧”

Sat, 31 Aug 2024 23:50:44 +0800

最近，科学家发表在《科学》杂志上的一项成果，让口罩不再只是防护工具，而是成为了一种高科技的健康监测设备。这项技术不仅让我们更深刻地了解呼吸，还为呼吸和代谢疾病的早期诊断、监测和管理提供了新的途径。

呼吸是生命最基本也是最复杂的活动之一。每一次呼吸，我们不仅在进行氧气的交换，还在释放着与健康状态紧密相关的生物信息。例如，糖尿病患者的呼吸中常含有一种特殊的“坏苹果”味，这是由于呼出的丙酮含量较高所致。此外，呼吸道传染病如COVID-19也可以通过呼出的气溶胶进行传播。然而，由于气态呼吸的流动性，呼吸中化学分子的采样与检测一直是一个技术挑战。

呼气冷凝物（EBC）是呼吸中遇冷凝结成的液体，它包含了丰富的生物标志物，如丙酮、氨、白三烯等，这些标志物可以揭示人体的健康状况。但是，传统的EBC采集方法存在诸多限制，如冷却时间短、温度变化大、耗电量大、重量和尺寸限制等，这些都限制了其可穿戴式应用。

加州理工学院的高伟教授团队提出了一种集成在日常口罩上的柔性微流体装置——EBCare。这种智能口罩能够持续冷凝呼出的湿气，自动捕捉和刷新EBC，并实时、原位多重分析生物标志物。EBCare的设计基于新型被动式微型持续冷却策略，能够实现室内外环境下至少长达7小时的持续制冷效果。此外，EBCare还采用了仿生学原理，模仿植物中液体流动的机制，实现了EBC的稳定、持续流动。

智能口罩设计来源：《科学》杂志

EBCare的电化学传感器阵列能够高选择性、高灵敏度地分析EBC中的多种生物标志物。这些传感器贴片可以通过激光切割或喷墨打印以低成本大量生产，使得EBCare成为一种经济实惠的健康监测工具。通过EBCare，我们可以实时捕捉并分析用户的呼吸和代谢数据，为日常生活和疾病管理提供持续的健康监测。

EBCare的应用前景非常广阔。它不仅能够促进对呼吸道疾病、代谢疾病和传染病的研究与早期诊断，还能够在预防医学和个人精准医学领域发挥重要作用。随着这项技术的不断发展和完善，我们有理由相信，EBCare将成为提升人口健康水平的重要技术支撑。

深邃又浪漫，人类或许目睹了黑洞的苏醒

Sat, 31 Aug 2024 23:45:05 +0800

前段时间，来自欧洲南方天文台和智利千禧天体物理研究所的天文学家报道，人类可能首次观测到星系中心超大质量黑洞的“苏醒”过程。

这个超大质量黑洞位于处女座上一个椭圆星系（SDSS 1335+0728）的中心，距离地球3亿光年，质量相当于100万个太阳。在此前几十年的观测中，它一直处于平静的休眠状态。从2019年12月开始，它变得异常活跃，并一直持续到现在。该发现以“SDSS 1335+0728：一个百万倍黑洞质量的苏醒”为题目，刊登在《天文与天体物理学》科学杂志上。

SDSS 1335+0728星系核心明亮起来

（图片来源：European Southern Observatory）

黑洞是什么？

黑洞是宇宙中极端引力的产物。‌有质量的物体普遍对外界存在着一种吸引的力量，即万有引力。大质量的天体通过自身强大的引力，可以将周围的物体束缚在其附近。物体若要逃脱该天体的引力束缚，就需要具备更大的速度。例如，在地球表面发射一枚火箭，当火箭的速度超过每秒11.2公里，就可以摆脱地球的引力束缚进入太空中。天体对周围产生的引力越强，要离开它所需要的速度就越大。

如果一个天体的引力足够强大，以至于连宇宙中运动速度最快的光都无法从中逃离出来，就会被称为黑洞。

要产生这样强的引力效应，需要天体的质量很大而半径很小。在我们的宇宙中，一些大质量的恒星经过演化，最后就会坍缩成一个黑洞，这种黑洞的质量通常是太阳质量的几倍到几十倍。而在星系的中心，通常还存在着一个百万到百亿倍太阳质量的超大质量黑洞。这次天文学家研究的就是在一个星系中心的超大质量黑洞。

黑洞概念图

（图片源自：uchicago news）

既然黑洞里的光无法逃逸出来，那么我们怎么知道它的存在呢？确实，黑洞自身是无法被我们直接看到的，但黑洞对外界产生的强大引力却会暴露它的存在。通过跟踪黑洞对外界产生的影响，人们仍然可以捕获到黑洞的踪迹。例如，获得2020年诺贝尔物理学奖的一项科学成果，就是监测到银河系核心区域的许多恒星都在围绕着中心一个位置绕转，并由此推算出那里应该存在一个质量很大的黑洞。

银河系核心区域的恒星围绕着中心一点绕转

黑洞的“休眠”与“苏醒”

围绕着这种大质量黑洞旋转的恒星，如果没有受到其他干扰，它的角动量通常不会损失。物体绕转产生的向外的离心力，抵抗了黑洞向内的引力，从而达到平衡，物体就不会掉入黑洞。这与月球重复绕地球旋转而不会掉入地球是同样的道理。在这种情况下，黑洞与周围的物质保持相安无事，黑洞周围是一片平静的状态。从观测者视角看，此时的黑洞像是处在休眠状态。

当星系核区的物质受到某种干扰损失了角动量，由于向外的离心力减小，无法抵抗黑洞向内的引力，物质会落入黑洞。在下落过程，这些物质会形成一个盘状结构。盘中的物质一边绕黑洞快速旋转，一边逐步落入黑洞中。这个过程被称为吸积。

物质掉落到黑洞的过程中，会释放巨大的引力能，并最终通过各种能量形式辐射到宇宙空间中。这个过程所辐射的巨大能量，甚至可以超过整个星系所有恒星辐射的总和，使得星系的核心非常的明亮。此时的黑洞，正处在吞噬周围物质的活跃状态。

星系中心黑洞吞噬周围外界物质，并向往释放能量

（图片来源：Shasthra Snehi）

目前，休眠和活跃这两种状态的黑洞，都已被大量观测到。但是，这两种状态的切换过程还没有被明确观测到。

SDSS 1335+0728带来的新发现

2019年12月，天文学家首次发现SDSS 1335+0728的中心区域非常明亮。起初，他们以为那只是一个普通的处于活跃状态的超大质量黑洞的吸积现象。然而，回顾过去20年对它的长期观测数据，都没有发现它活跃的迹象。也就是说，这个超大质量黑洞在过往一直是休眠状态，直到近些年才开始活跃。

从2019年之后，SDSS 1335+0728一直保持着活跃黑洞的辐射特征，产生很强的高能X射线、紫外线辐射，以及很强的红外波段的辐射。对于这一不同寻常的现象，天文学家试图给出合理的解释，目前可能性较大的解释有下面两种。

一次对恒星的吞噬？

当一颗恒星运行到距离星系中心黑洞过近的位置时，会被黑洞的强大引力撕裂、拉伸成细长的“面条”结构，逐渐掉落到黑洞中。这个过程通常伴随着短暂的能量释放，使得原本沉寂的星系中心会由此突然变亮。这种天文现象通常被称为潮汐瓦解事件。之所以这样命名，是因为这一过程的原理和我们地球上海水的潮汐现象类似。

我们知道，引力的大小随着距离的增大而减小。地球上不同位置的海水到月球的距离不同，距离月球较近的海水受到的引力较大，而距离月球较远的海水受到的引力较小。这种引力差，导致整个海洋产生形变，引发海水涨落，从而出现我们所看到的潮汐现象。

同样地，黑洞附近的恒星，其不同位置受到的黑洞引力大小也不相同。恒星距离黑洞越近，这种引力差就越明显。当恒星过于靠近黑洞时，强大的引力差可以超过恒星自身的束缚力，从而将恒星撕裂开来。被撕裂的恒星物质逐步落入黑洞，并发出强烈的辐射。若此时进行观测，会发现星系中心突出变亮。

超大质量黑洞撕裂恒星的潮汐瓦解过程

（图片来源：HubPages）

近些年，潮汐瓦解事件已经在天文观测中被多次发现。那么，此次星系核心的异常变亮现象，能否用这样的潮汐瓦解事件来解释呢？

天文学家分析发现，它在几个方面并不符合一个典型的潮汐瓦解事件的特征。比如,潮汐瓦解事件所产生的亮度变化一般只持续几十天，最多几百天。而这次的星系核心区域直到现在还在变亮，距离第一次发现已经超过4年了。

当然，由于目前人们对潮汐瓦解事件了解得还不够清楚，我们还不能完全排除这一可能性。也许，这是一次异常缓慢的潮汐瓦解事件。例如，被黑洞撕裂的不是一颗恒星，而是附近一个较小的卫星星系。如果这确实是一次潮汐瓦解事件，那么它会是人类所知的持续时间最长、亮度最微弱的潮汐瓦解事件。

有幸目睹了黑洞的苏醒？

本次观测到的SDSS 1335+0728的特性，和其他正处在活跃状态的星系核并无太大的差异。加利福尼亚理工学院天文系的研究教授马修·格雷汉姆猜测，或许这个星系就没有什么特殊性，我们只是恰巧捕捉到了一个特别的时刻。

宇宙中星系的中心通常都存在着一个超大质量的黑洞。通过观测发现，有些星系中心的黑洞处于平静状态，有些则是处于活跃状态。统计结果显示，活跃状态黑洞的数量远少于平静状态的黑洞。这意味着黑洞处于活跃状态的时间只占少部分。

如果把星系中心的超大质量黑洞比作一只巨兽，那么这只巨兽在大部分时间里处于没有食物可吃的休眠状态，而只有少部分时间处于捕食进餐的活跃阶段。当食物被吃光消化后，它再次恢复到平静状态。

如果星系中心的黑洞都要经历一次或多次从平静状态进入活跃状态，再回到平静状态的周期转换，那么这些状态的转换过程，为什么没有被人们广泛观测到呢？这是因为黑洞某个状态所持续的时间（典型时标在百万年），相对于人类有限的现代天文观测历史（不足百年）来说是非常漫长的。或者说，人类目前的观测只能目睹整个黑洞演化历程中某个短暂的瞬间。

只有当这个瞬间恰好对应于黑洞从休眠状态向活跃状态刚刚启动的时刻，我们才有机会目睹黑洞的苏醒。在这个时间节点附近观测，我们有限的观测历史，既可以覆盖到黑洞的休眠阶段，又能覆盖到黑洞的活跃阶段。而这样的关键时刻自然是不容易碰到的，这或许就是之前一直没有被人们看到的原因。

结语

现在，天文学家依然在持续关注这个超大质量黑洞，准备利用詹姆斯·韦布空间望远镜对它进行更深入的后续观测研究，以彻底弄清它异常活跃的原因。这将有助于预测未来它将重归平静还是继续活跃，并加深我们对星系中心超大质量黑洞的生长和演化过程的认识。

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