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为什么人会长胎记?

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这,就得从胚胎发育说起了……

但为防文长不看,还是简而言之:胎记(学名色素痣)是因为在胚胎发育阶段,一些本应该转化为黑色素细胞的前体细胞因为一些原因没有均匀分布在皮肤上,而是聚拢成团,所以形成了含有大量黑色素细胞的体表良性病变。

=====简略回答的分界线,下面是我的侃大山环节==========

我们的皮肤由浅至深分为三层:表皮层,真皮层和皮下组织。

皮肤结构示意图

其中,表皮层又可以细分为角质层,透明层,颗粒层,棘曾和基底层。在位置最深的基底层,除了不断分裂的角质形成细胞,就是黑乎乎的黑色素细胞Melanocytes)了:

表皮层结构示意图

正常情况下,这些黑色素细胞平均分布于皮肤各处,其合成的黑色素不仅可以作为遮挡物避免紫外线对深层皮肤的伤害,同时还形成了不同人种的肤色。一项研究发现,不同肤色人种皮肤中的黑色素细胞数量基本一致,引起肤色深浅有别的,其实是黑色素细胞分泌黑色素的多少。

不同人种的肤色

但在某些情况下这些本该均匀分布的黑色素细胞发生了聚集,就形成了我们肉眼可见的色素痣。色素痣可大可小,颜色可深可浅,可平坦可凸起,可谓是五花八门。但从成因上讲,都是黑色素细胞的异常聚集造成的。

正常皮肤切片——在表皮和真皮之间似乎有一层黑乎乎的分界线,这就是均匀分布的黑色素细胞
三种不同的痣:交界痣(最左侧)大团黑色素细胞聚集在表皮层;皮内痣(最右侧)大团黑色素细胞聚集在真皮层内;混合痣(中)大团黑色素细胞聚集在真皮和表皮之间

黑色素细胞是怎么来的呢?

学过初中生物的朋友应该都知道胚层这个概念,生命从单细胞到多细胞,从单胚层到多胚层的演化过程中,多胚层生物因为更完善的身体结构,更灵敏的反应性和更强的适应能力而凸显出生存的优势。人类就是典型的三胚层生物,在胚胎发育过程中,三个胚层逐渐分化为不同的组织器官。

典型的三胚层生物胚胎发育过程,至原肠胚阶段即出现典型的三胚层结构

很神奇的是,藏于我们机体最深处的中枢神经系统和我们身体最表层的表皮层细胞都来自于外胚层。导致这一神奇过程的,是原肠胚形成之后外胚层细胞发生了一次意义重大的内卷:

神经管、神经嵴形成过程及神经即细胞的迁移分化

以脊索为引导,神经板(蓝色)向内凹陷病逐渐形成管状的神经管,这根微小的管子会在未来发育成生物体复杂的中枢神经系统。而神经板外侧的神经褶(绿色)则在神经板卷起的过程中相遇、融合成神经嵴。而神经褶外周的其余外胚层细胞(灰色)则进一步愈合,把神经管和神经嵴埋进去。

从此,同为外胚层的细胞,有些内卷为神经管,进而发育成中枢神经系统(脑+脊髓)

Ps,如果在神经管形成和发育的过程中缺乏叶酸,很容易出现多种神经管畸形

神经管发育畸形

严仁英教授推动了我国孕妇补充叶酸上升为国家行为,大大降低了新生儿神经管发育畸形的发生概率。为我国优生优育工作做出了巨大贡献。2017 年以 104 岁高龄与世长辞。

菲利普医生:那位用叶酸拯救无数家庭的百岁老人走了

有些外胚层细胞融合为神经管上方的神经嵴,进而神经嵴细胞逐渐进入胚胎的全身各处,进而发育成多种看似毫无关联的细胞和组织——黑色素细胞、肾上腺髓质、神经元、施旺氏细胞、平滑肌细胞、成骨细胞、破骨细胞、脂肪细胞和软骨细胞……

神经嵴细胞的迁移和分化

那么黑色素痣又是怎么形成的呢?

一部分神经嵴细胞迁移到胚胎体表并分化为黑色素细胞,在此过程中如果出现了过度的聚集或者增殖,就会造成了局部黑色素的增多,形成肉眼可见的黑色区域。如果伴有结缔组织的增生,这些胎记还会出现增厚、凸起。形成五花八门的色素痣:

形形色色的黑色素痣

目前已经发现了几个和黑色素痣、黑色素瘤发生、发展高度相关的基因,例如 Sox10[1],BRAF[2],CDK4[3]等,但这些基因通过什么方式,在哪一个阶段干扰了神经嵴细胞的迁移还是分化,尚没有非常确切的研究。所以目前来看,“为什么人要长胎记”这个问题的答案我们还只是知其然,却不甚知其所以然。

以上是从组织学和胚胎学的角度对色素痣发生的原因进行了科普。

2017 年我曾经从临床治疗的角度对色素痣进行过科普,如果感兴趣可以拓展阅读:

菲利普医生:有关黑痣的一些事

最后我想说的是,美有千万种。胎记确实会给颜值打折扣,但活出自我、活出自己不一样的美丽,生命一样可以精彩。就像她们一样:

巴西模特 Mariana Mendes
Evita Delmundo,自信微笑面对镜头,勇敢参选环球小姐马来西亚赛区
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有哪些看起来简单的物理现象需要用非常高深的物理理论来解释?

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可能很多人都想象不到,看上去简简单单的「光的折射」要用量子力学来解释。

折射是我们学习过的第一批光学现象,它看起来非常简单,光从一种介质射入另一种介质将会在界面处改变方向,折射率越大的介质,传播方向越靠近法线——我们还学习过一个定量计算的“斯涅尔定律” (Snell’s law),其中 n1 和 n2 是两种介质的折射率,θ1 和θ2 是入射光和折射光与法线的夹角。

如果你感兴趣,不妨计算一下,你会发现光只有走这条路径,从 A 到 B 的时间才最短——因此它符合一个更简单也更有意义的费马原理:在给定的两点之间有无穷多条路径,光只能沿着所需时间为驻点的路径传播。

所谓驻点,

1. 有可能是极小值——除了折射以外,平面镜上的反射也是这样:在所有可能的反射路径中,那条关于法线对称的路径最短。

2. 有可能是极大值,比如在球面镜内的反射:在所有可能的反射路径中,那条平分线通过球心的路径最长。

3. 还有可能是拐值,比如将平面镜和球面镜各取一半,从球面部分反射的路径都更短,从平面部分反射的路径都更长。

所以如果有一个奇形怪状的反射面,光就会根据具体情况,同时沿着几条驻点路径从 A 抵达 B。这看起来很容易理解,但稍一琢磨就会出现一个巨大的困惑:光又没有脑子,怎么能未卜先知,在出发之前就知道 B 点在哪,知道介质有多大的折射率,知道镜子是什么形状,作出这么复杂的“举动”?更何况光已经是宇宙中最快的,没有任何东西能给光源通风报信了。

对于这一现象,从不同的角度出发可以有不同的表述,下面介绍相当有趣的一种:光并不是只沿着驻点路径传播,而是同时沿着所有可能的路径传播,甚至包括了那些歪歪扭扭的曲线路径。但光会在这无穷多条可能的路径上自相干涉。

然而不同的位置上干涉的程度并不相同:在给定的两点之间,几乎所有的路径都因为相位差异而相互抵消了。

但是驻点能够成为驻点,就是因为不同路径的相位差异在这里最小,各路干涉不会完全抵消,而会留下完整的波动,所以对 B 点来说,就是光只能从驻点路径传过来。

打个比方,我们能够观察到的光的传播路径,是所有路径同时厮杀之后的结果,光最终以怎样的路径抵达终点,就取决于战场上有怎样的赢家。

这个理论不仅适用于光的传播路径,而且能够表述整个量子力学——它就是费曼提出的多重路径积分表述:量子的运动总是“未卜先知”地遵循某种特殊的路径,乃是因为这个路径是所有可能路径的累计结果,而不是有什么超距作用。

我们必须注意,这种表述虽然非常有效,但它与量子力学的所有表述一样,都不是现实本身,也不能区分哪个更正确,正如哥本哈根学派的那句名言:“先有自然才有人类,但是先有人类才有自然科学”——我们的一切知识都是关于现象的模型,而不是现象本身。

本回答所有截图和内容摘引自节目《光为什么这样传播? | 混乱博物馆》

光为什么这样传播 | 混乱博物馆 https://www.zhihu.com/video/1124015527731011584

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为什么汉墓里的金饼工艺这么粗糙呢?

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1.当时金饼多采取滴铸工艺,即类似沈括《梦溪笔谈》中提到的“蹏金”:“蹄作圆饼,四边无模范迹,似于平物上滴成,如今干柿,土人谓之柿子金。”这种滴铸工艺的缺陷是容易产生中空,因为金的物理特性很软,一旦中空塌陷,就会凹下,并且产生这种裂纹。还有一种观点认为,这是为了方便携带而故意把金饼锤扁的。

2.金饼作为等价物的一种,其价值在于金的多少,外观是否精美则不重要;而青铜器作为礼器,精致程度则是价值的一部分。

3.汉代还有一些不计工本生产的掐丝贴花镶白玉面马蹄金和麟趾金,做工精美工艺细腻,恐非一般货币,可能具有礼制意义。

河北定县汉墓出土的掐丝贴花镶白玉面麟趾金
河北定县汉墓出土的掐丝贴花镶白玉面马蹄金
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