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给孩子最好的科学教育
编译 七君

世界正在变得越来越热吗？你的直觉是对的。
根据美国航空航天局（NASA）的数据，2016年是有史（1880年）以来最热的一年，2017年是第二热的一年。今年也很有希望上榜，成为有记录以来最热的年份之一。

1889年来全球气温变化
视频来源：NASA
许多人认为，冬天人的心情容易郁闷，夏天人的心情会更好。可是最近的研究却发现，炎热的天气会让你无法进行复杂的思考，让你更容易犯错，甚至会让你拒绝动脑。
美国疾病控制与预防中心（CDC）的环境风险与健康影响项目主任 Mike McGeehin 表示，如果体温迅速升高，中枢神经系统和循环系统会受到很大的影响。
比如，核心温度（内脏温度）增加1.2摄氏度的时候，脑灌流压（cerebral perfusion）就会显著降低，这意味着通向大脑的血流量减少。
只要大脑温度升高1-2摄氏度，脑功能就会受损。中暑对人类来说是致命的，因为只要核心体温上升4摄氏度，中枢神经系统会受到不可挽回的损害。
这不，哈佛大学公共卫生学院的一项新研究发现，室内高温会损害人的认知能力。那些住在没有空调的寝室里的大学生就比有空调的大学生脑子转得慢。
这项研究的主要作者、哈佛大学公共卫生学院的研究员 Jose Guillermo Cedeño-Laurent 表示，“大多数关于热浪的研究更关注老年人等体弱群体，这造成了一种印象，那就是普通人不会受到热浪影响。为了填补这个盲区，我们研究了那些健康的大学生，看看他们在热浪袭来时的反应。由于气候变暖，热浪将会变得更加常见。”
他们在2016年的12个夏日里，持续追踪了2批学生的寝室内环境、生理和脑功能指标。
其中一批学生住在有空调的寝室里，另一批学生的寝室没有空调。研究者记录了这2批学生寝室的室内温度、二氧化碳、湿度和噪声水平，并且让学生佩戴可穿戴设备以测量他们的运动和睡眠模式。学生每天起床后，还要做一次认知测试。认知测试的内容包括反应时和工作记忆等。
在这12天里，前5天气温正常，接着连续5天的热浪，最后两天的气温下降。他们发现，在热浪期间，住在那些没有空调的寝室里的学生的各项认知测试结果都比那些有空调的学生差，他们的反应时都更慢，工作记忆也更坏。
具体来说，那些没有空调的学生的反应时要比有空调的学生长13.4%，工作记忆的测试分数低13.3%。
另外，由于建筑物的保温作用，在热浪结束后，虽然室外气温下降，但是室内却会在一段时间内依旧保持炎热。这点在认知测试上也体现出来了。
这项研究的另一个作者、哈佛大学气候、健康和全球环境中心主任 Joseph Allen 表示，“室外温度下降后，室内温度常常不降反增，实际上‘室内的热浪’依然在延续。在世界上的一些气候寒冷的地区，建筑物的功能以保温为主。它们在炎热的夏天不能有效释放热量，这就会造成室内热浪。”
Cedeño-Laurent 表示，这项研究“意味着几百万人可能由于酷热而认知受损。”
你甚至不需要呆在闷热的房间里，只要让身体变热，大脑的认知功能也会受到影响。
在2017年发表在 Scientific Reports 上的一项研究中，日本的学者让实验参与者穿上通着热水的特制服装，使人体体表温度上升了4.66摄氏度；接着衣服里通冷水，使体表温度下降。在这2种情况下，参与者要做一些进行简单分类的认知任务（Go/No-go）。
他们发现，和通冷水时相比，体表被热水加热时人更容易出错，而且神经活动更不活跃。
在炎热的气候里，你的大脑不光更容易出错，而且还更不愿意思考。
为了验证炎热的天气是否会阻碍复杂的思考，弗吉尼亚大学的商科教授 Amar Cheema 和休斯顿大学的市场营销教授 Vanessa M. Patrick 曾经收集了一个美国小镇一整年的彩票销售数据。
他们发现，只要温度升高0.56摄氏度，需要复杂的计算的刮刮卡的销售额就会下降594美金，但是不需要进行计算的彩票的销售额却不会随着气温波动。
他们还在实验室里测量了温度对脑功能的影响。他们发现，室温仅仅上升了6摄氏度不到，人的认知功能就会显著下降。
在第一个实验里，一些人在室温为19.4摄氏度的房间里挑文章的错别字，另一些人则在25摄氏度的房间里做同样的任务。结果，那些在25摄氏度的房间里的人挑出的错别字只有50%，比在19.4摄氏度房间里的人（挑出了75%）要少得多。
在第二个实验里，这些研究人员让参与者比较选择两份不同的手机套餐。其中一份套餐看起来更有吸引力，但实际上更贵，另外一份套餐需要更加复杂的计算，但是花费更少。
同样的，在凉爽的房间里做比较的人中，大约有一半的人选择了更划算但是更复杂的套餐。但是在更热的房间里的人里，只有四分之一的人选择了更划算的套餐。换句话说，更高的环境温度会让人倾向于做更不用动脑子的决定。
而在第三个实验里，参与者可以选择两种不同的产品，一种是创新性的产品，另一种是传统产品。在更热的房间里的参与者会更多地选择传统产品，他们连创新产品的功能也懒得去仔细考虑。
在炎热的气候中，不仅人类的大脑运转失灵，所有灵长目动物的大脑都容易宕机。这是因为，灵长目动物的大脑散热功能不如其他哺乳动物。
许多哺乳动物生活在炎热的热带地区。对于热带的哺乳动物来说，阳光的热辐射带来的热量远超自身新陈代谢产生的热量。比如在稀树草原上，汤氏瞪羚的核心体温可以达到45摄氏度以上。
汤氏瞪羚
这样的核心体温对于人类来说是致命的，那么它们又是怎么做到不被热傻，甚至热死的呢？
原来，这些动物之所以在酷热中脑子不会受损，是因为它们拥有颈动脉丛（carotid rete），而且鼻子里有散热的结构。
颈动脉丛相当于一个隔热器，可以部分阻挡身体和大脑的热量交换，防止身体把过多的热量通过血液输送给大脑。因此，尽管体温很高，而且需要经常奔跑，但拥有发达的颈动脉丛的汤氏瞪羚的大脑温度不会超过40.5摄氏度。
羚羊（右上）的大脑不会过热是因为它们有颈动脉丛（黑色网状物），以及鼻子里有散热的结构；灵长目动物（左下）没有这些结构。
灵长动物缺乏颈动脉丛。因此当我们灵长动物身体过热时，大脑也会被动吸收身体的热量而过热。
此外，在进化的过程中，灵长目动物的口鼻变得越来越短，最后失去了散热器的功能。因此人类不会像其他动物那样，在天热时大口喘气排热。
甚至有学者提出，人类祖先学会直立的一个目的就是为了躲避酷热的大地，因为在中午艳阳高照的时候，直立时吸收的热量比四脚着地的姿势要少60%。
总而言之，对于我们灵长动物来说，为了防止大脑过热，就只能防止身体过热了。为了你的大脑考虑，一定要在三伏天做好降温工作，天气很热的话就不要强行学习了。
你这条命是空调给的，你的智商也是呢。
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图片来源：Survival Life, Reader's Digest, Bamboo Innovator, China.org.cn, Children's Hospital Colorado， Lee R. Berger
参考资料：
Cheema, Amar and Vanessa M. Patrick (2012), "Influence of Warm versus Cool Temperatures on Consumer Choice: A Resource Depletion Account," Journal of Marketing Research, Vol. 49(6), 984-995.
Wheeler, P. (1988). Stand tall and stay cool. New Scientist, 118(1612), 62-65.
https://www.hsph.harvard.edu/news/press-releases/extreme-heat-linked-with-reduced-cognitive-performance-among-young-adults-in-non-air-conditioned-buildings/
https://www.nature.com/articles/srep43528
http://peterhancock.ucf.edu/Downloads/ref_pubs/Hancock_Vasmatzidis_2003.pdf
https://www.scientificamerican.com/article/heat-wave-health/
https://www.scientificamerican.com/article/warm-weather-makes-it-hard-think-straight/
https://www.scientificamerican.com/article/why-does-being-in-the-heat-make-us-feel-tired/
https://www.nasa.gov/press-release/long-term-warming-trend-continued-in-2017-nasa-noaa/
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