稻米传奇
文慧
谁是稻米的最早驯化者？对于这一问题曾一度众说纷纭。瑞士的植物学家阿方斯·德康多尔，最早提出水稻栽培起源于印度。虽然他也曾提过，①在公元前2800年左右的中国，水稻作为“五谷”之一很有可能已经被种植，但因为在印度被发现的栽培品种更多，所以彼时流行将印度定为栽培水稻的起源中心。直到1917年，中国南方各地发现的稻种数量已经与印度不相上下，水稻原产于中国的发声就开始日益响亮起来。20世纪70年代，浙江余姚县河姆渡村发现的7000年前人工栽培稻遗址备受瞩目。一方面，它推翻了中国稻米由印度传入的说法，证明中国才是世界上最早种植水稻的国家；另一方面，人们发现早期的中国在黄土高原地区农耕文明发源较早的同时，其南方也开始早早萌芽了自己的农业文化。2011年，美国圣路易斯华盛顿大学与纽约大学合作开展了一项水稻DNA基因研究。②研究表明，栽培水稻的起源时间大致在公元前8500年前，地点在长江中下游一带。在这里，野生稻米被驯化为粳稻，中国的粳稻随后由商人和农民传到印度，与恒河流域的野生稻杂交之后变成籼稻，后又传回中国。由此，中国水稻种植起源说算是铁板钉钉，华夏祖先才是最早驯化野生稻的人。
中国历史上的三次大规模人口南迁，为稻米种植带来勃勃生机。跟随北方移民一起南下的，还有他们先进的种植技术，这些技术与南方的湿润气候与丰厚土壤一拍即合，大片蛮荒之地变成万顷良田。经过隋、唐、五代到宋朝的不断经营和开发，江南的稻米逐渐成为维系国力的最重要因素。
可以说，中国稻米的栽种史是一部经济和文明的发展史。从人口历史数据来看，北宋以前中国人口数量从未超过6 000万，与之对应的，是从商周时期到汉唐时期中国北粟南稻，粟居首位、稻居其次的格局。而伴随中国历史上几次人口南迁带来的南方土地开发，稻的地位开始超越粟。特别是从11世纪起，源自越南的占城稻传入中国，与本地的晚稻配合成为双季稻，大大增加了南方稻米的产量，南宋人口也迅速突破亿的大关。随着历史进程中人口的迁徙和流动，以稻米为基础的长江文明与黄河流域的粟作文明交相辉映，前者逐渐发展出了繁荣的稻米文明。到了清朝末年，南方经济超越北方，国内人口也达到了4亿多。在这些重大转变的背后，稻米的推动作用功不可没。
作为稻米的故乡以及最大的稻米产区，中国的稻作技术和稻米文化影响了世界。③大约3000年前开始，稻米从中国出发，向北传递到朝鲜，向南影响至越南，2000年前东传到了日本。中国稻米穿越崇山峻岭、漂洋过海，随后陆续传播到西亚、欧洲等地，最终形成了日本学者渡部忠世所说的“稻米之路”。在过去的几千年里，稻米之路不仅为许多民族带去了食粮，更影响了这些国家人们的饮食习惯、生活习俗，在这个过程中，稻米将中国和整个亚洲连接到一起，最终塑造出独特的“稻米文化圈”。
①纵观中国古代的这场“盖天说”和“浑天说”的旷世学术之争【注】，我们发现，古人在这场争论中，秉持着一个重要原则：判断一个学说是否正确，关键在于其是否符合实际情况，而不是看其是否遵循某种先验的哲学观念。比如，古人一直认为天地是由阴阳二气生成的，从这个观念出发，如果承认这一前提，就得承认盖天说是正确的，因为阳气轻清，阴气重浊，轻清者上浮为天，重浊者下凝为地，这样所推出的，必然是盖天说所主张的宇宙结构模式。但古人在争论中，并不以阴阳学说作为判断依据，他们所关注的，是究竟哪种学说更符合观测结果。对此，南北朝时期著名科学家祖暅的一段话可作代表：“自古论天者多矣，而群氏纠纷，至相非毁。窃览同异，稽之典经，仰观辰极，傍瞩四维，睹日月之升降，察五星之见伏，校之以仪象，覆之以晷漏，则浑天之理，信而有征。（《隋书·天文志》)”祖暅比较了浑盖双方的差异，在查阅典籍记载的基础上，通过实地天文观测，并使用仪器进行校验，发现浑天说更符合实际，这才得出了浑天说可信这一结论。浑盖之争过程中表现出来的重视实际校验的这种做法，是中国古代天文学的一个优秀传统。这一传统与希腊天文学的某些特点有明显的不同。
②除了不以先验的哲学信念为依据判断是非之外，浑盖之争在其他方面的表现也完全符合学术发展规律。政治和宗教等非学术因素没有介入到这场争论之中。南北朝时，南朝的梁武帝偏爱盖天说，曾集合群臣，公开宣讲盖天说。对于他的主张，天文学家中不以为然者大有人在，但梁武帝并未采用暴力手段迫害那些不相信盖天说者。佛教传入中国后，佛教主张的宇宙结构模式，与浑天说亦不一致，但中国历史上从未有过以佛教学说为依据，强行要求人们放弃自己所信奉的宇宙结构学说的事例。宗教因素没有成为裁决浑盖是非的依据，也没有人因为信奉某种宇宙理论而受到政治或宗教上的迫害。这些，无疑都是浑盖之争中值得肯定的地方。
③持续了一千三四百年之久的浑盖之争，是中国天文学史上的一件大事，它贯串于这个时期中国天文学的发展过程之中，促成了与之相关的众多重要科学问题的解决，促成了中国古代天文学诸多重要成就的获得。例如，被后人奉为中国古代历法的圭臬的《太初历》，是浑盖之争的直接产物；又如，在中国历史上赫赫有名的“小儿辩日”问题，是在浑盖之争过程中得到了合理的解答；再如，在中国数学史上著名的“勾股定理”以及相关的测高望远之术，是在浑盖之争中为发展天文测算方法而形成的；更如，唐代僧一行组织的天文大地测量，是为了解决浑盖之争的一个重要命题而得以实施的；还如，中国天文仪器的发展，亦与浑盖之争息息相关；……类似例子，不胜枚举，这表明浑盖之争在中国历史上有着延续时间长、参与人员多、涉及面广、讨论内容丰富、后续影响大等特点，它表现了中国古人对宇宙问题的关注程度，体现了中国古人对待科学问题的态度。这种规模和深度的争论即使在世界文明史上亦不多见。我们完全有理由说，浑盖之争，作为中国历史上最引人注目的学术论争之一，将永载中华文明发展的史册。
（节选自《天文学上的旷世之争》关增建 略有改动）
【注】：盖天说：中国古代的一种宇宙学说，认为天像一个圆锅盖在大地之上。天在上，地在下，天圆地方。浑天说：中国古代的一种宇宙学说，认为天是一个圆球，把地包在球中，圆球不停转动。
陨石坑·地球上的宇宙礼物盒
杨弦章 大河
2013年2月，俄罗斯中部的一声巨响震惊了全世界。一颗带着耀眼火光的陨石突袭地球，并在空中解体爆炸，无数建筑的玻璃瞬间粉碎，千名居民受伤。
牵动全球神经的还有2012年的一则爆炸新闻——俄罗斯政府曝光了被雪藏30多年的“玻普盖钻石矿”。据报道，这个藏身于西伯利亚东部大陨石坑中的富矿，储量估计超过万亿克拉，比目前已知的全世界钻石矿储量总和还多10倍。
如果说陨石是宇宙送给地球的礼物，那么这些大大小小的撞击坑就是独具匠心的礼物盒，在这场宇宙的馈赠事件里，“椟”和“珠”都价值连城。
所谓陨石坑，就是小行星、彗星和流星体等小天体以超高速撞击行星及其卫星，在其表面形成的凹坑或环状地质构造。据研究者估计，在40亿年前太阳系形成的早期，宇宙间的陨星撞击频率可能比现在要高出1000倍，并对太阳系行星的形成和演化起到了重要作用。
有研究者声称，每6500万年，一次灾难性的撞击事件就会强势改变地球的命运。许久以来，恐龙灭绝之谜一直被人们津津乐道。一个学派认为，一个直径约10千米的陨石在地球上形成了一个直径近200千米的陨石坑，将大量碎片和灰尘送入大气层，从而引发了一连串的大海啸、全球性火灾和酸雨，遮挡太阳光数周乃至数月，一举终结了恐龙时代。
散布在地球各处的陨石坑多数有亿万年的高龄，可直到近几十年，相关研究才突飞猛进。人们惊喜地发现，陨石坑确实与“宝藏”有着千丝万缕的联系。
陨石坑为何与矿产如影随形？其中的原因很复杂，简单来说，陨石，特别是巨型陨石，撞击时形成的瞬时极高压高温作用于地壳，会形成一系列特有矿物，如陨击金刚石等。此外，撞击作用也可能诱发大规模的构造岩浆活动，将地底深处的成矿物质挤压到近地表。再者，陨石坑本身的形态和构造特征也可进一步调节和控制矿产，如冲击岩石层带的裂缝、孔穴以及特定的时间和压力都是孕育油田的摇篮。
陨石坑带给人类的宝藏绝不仅限于矿产。加拿大的曼尼古根陨石坑是地球上最醒目的陨石坑之一。它有着独一无二的环形水系。冬季，在加拿大魁北克省茂密的原始森林暗绿色的背景上面，冰封的环状银白色湖泊闪闪发光，成为地球上最绮丽的自然景观之一。加拿大政府在曼尼古根河上修建了三座水电站大坝，将这个陨石坑湖变成了一座大水库，350亿立方米的湖水所发的电不仅点亮了魁北克，还输出到美国东北部
陨石坑并不都在荒凉之处，世界上还有一个“繁荣文明的陨石坑”，那便是德国的里斯陨石坑——四周的山冈像盘子边，古镇纳德林根就坐落在盘底。除了拥有“城堡之乡”的美誉外，它还被称为“躲在陨石坑里的小镇”。从3000多年前的古代凯尔特人到古罗马人，从中世纪到现代，里斯陨石坑地区都是欧洲中部重要的文化中心，大量的古代教堂、城堡和修道院遗址见证了它文明的辉煌。
陨石坑还具有重大的科学意义。它们带来的丰富宇宙信息也异常珍贵。在美国，陨石坑是航天员们重要的训练基地，也是研究宇宙飞船如何软着陆的试验场。
陨石坑，地球上宇宙礼物的魔盒，它们还会带给人类怎样新鲜的宝藏，激发出怎样的惊喜呢？
（摘编自《中国国家地理》）
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①关于地球生命进化的争论从未停止，越来越多的科学家倾向于相信地球生命来自外太空。德国研究人员在两块陨石样本中发现，其氮含量与人体和地球大气层中的氮含量很类似，证明地球大气层现存的氮很可能来自早期的陨石雨。
（摘编自《科技日报》）
②陨石是地球以外的宇宙流星脱离原有运行轨道飞快散落到地球或其他行星表面的未燃尽的石质、铁质或是石铁混合的物质，也称“陨星”。大多数陨石来自火星和木星间的小行星带，小部分来自月球和火星。陨石内含数十种已知和未知的矿物。科学家说，地球每天都要接受5万吨这样的“礼物”。
（摘编自百度百科）
材料一：从2002年4月《科学》杂志以罕见的体量介绍中国科学家完成的籼稻基因组测序工作，到今年2月《自然植物》杂志在社论“中国的复兴”中称赞我国水稻研究，业内人士已不怀疑这样的论断：中国的水稻研究已经引领世界。
从跟跑，并跑，直至领跑，中国的水稻研究如何走向卓越？
与今天人们更加关心健康不同，用“7%的耕地能否养活22%的人口”，也就是粮食安全，是20世纪的中国需要首先面对的问题。
1994年，李家洋从美国康奈尔大学汤普逊植物研究所回到了中国科学院遗传所。回国后不久，他从拟南芥的研究转向了水稻的研究。提起这一转变，他说，这是为了和当时国家的需求相契合。随后回国同样到遗传所工作的储成才和傅向东也做出了同样的选择。
20世纪90年代末，我国参与了“国际水稻基因组计划”，承担了第4号染色体的测序工作。之后，中国主导的“中国超级杂交水稻基因组计划”启动。2001年，中国联合研究组后来居上完成了籼稻基因组工作框架图的绘制。
在科研人员眼中，水稻不仅是非常重要的作物，而且也是非常理想的单子叶模式植物。水稻的基因组较小，在作物中第一个完成了测序，加之较容易转化，一大批优秀的中青年科学家进入了这一领域。育种家负责培育新品种，水稻的基础研究者负责了解机理，这两者各有侧重。中国职业化的育种工作不仅由来已久，而且也在近代绿色革命中扮演了重要角色。大量的水稻突变体材料为水稻基础研究提供了便利。而育种家通常也会从生产角度提出需要解决的问题。“做基础的和育种家的有机组合，是水稻研究走在前列的一个非常重要的原因。”傅向东说。
虽然与育种家合作，创制优质水稻品种，但储成才认为，在基础研究领域，不宜片面强调应用和产业化目标。基础研究常常需要耐心，研究结果的产生需要积累。就拿他认为自己“最有用”的一项关于粳稻氮肥利用效率的研究来说，前前后后也经历不少时间。另一个例子是最近四川农业大学陈学伟研究组关于“稻瘟病”的研究。不过，这一成绩的取得也经历了十多年的时间。
（摘编自《中国水稻研究缘何引领世界》，《人民日报》2017年7月28日）
材料二：北京时间4月26日凌晨1点，国际顶级期刊《自然》杂志在线长文报道了“3010份亚洲栽培稻基因组研究”成果。该研究由中国农业科学院作物科学研究所牵头，联合国际水稻研究所、上海交通大学、深圳农业基因组研究所、美国亚利桑那大学等16家单位共同完成。这是国内外水稻研究专家大协作的重大成果，体现了中国农业科学在水稻基因组研究方面居于世界领先位置。
“3010份亚洲栽培稻基因组研究”这一重大科技成果将推动水稻规模化基因发掘和水稻复杂性状分子改良，提升全球水稻基因组研究和分子育种水平，加快优质、广适、绿色、高产水稻新品种培育。此次研究成果的发起人、中国农业科学院作物研究所研究员黎志康认为，此次研究成果的完成仅仅是一个开端，随着深入分析和更多数据产生，包含水稻全部优良基因多样性的数据库将更加庞大与精细，人们可以从中找到与任何性状相关的关键基因，并应用到育种实践中。这将为开展水稻全基因组分子设计育种提供足够的基因来源和育种亲本精确选择的遗传信息，为培育高产、优质、多抗水稻新品种奠定基础。
（摘编自《设计水稻不再是梦》，《经济日报》2018年4月29日）
材料三：近日，国际学术期刊《自然》在线发表了绿色超级稻项目首席科学家、中国农业科学院作物科学研究所黎志康博士等人完成的最新成果，剖析了水稻核心种质的基因组遗传多样性，对水稻的起源、基因、分类和进化规律有了全新的更深入的认知。
这一成果表明，中国夺回了对水稻命名的部分话语权，恢复了历史的真实。
1928年，日本学者加藤茂范通过杂交等手段发现了籼稻和粳稻的区别。当时，加藤把籼稻称为“印度型”，把日本栽培极广的粳稻称为“日本型”。自此，籼稻和粳稻在国际上就一直沿用命名至今。然而中国科学家对代表了全球水稻种质约95%多样性的核心种质的3010株水稻的基因组研究表明，这种命名并不符合实际情况。根据研究结果，中国研究人员首次提出，水稻的籼、粳亚种是独立的和多地起源，要求恢复使用籼、粳亚种的正确命名。在化石证据上，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的植物考古学家日前采用植硅体分析方法，在位于浙江省龙游县的荷花山遗址中找到了距今1万多年前野生稻存在以及逐渐被驯化的证据，从土壤剖面中提取的植硅体来自一些野生稻叶片和稻壳。研究人员再次认定，水稻的起源和驯化是在中国的长江中下游地区。水稻在中国推广种植后，很快传到东亚近邻国家。3000多年前，中国水稻传至朝鲜、日本，南传越南。到了汉代，中国粳稻传到菲律宾。公元5世纪，水稻经伊朗传到西亚，然后经非洲传到欧洲、美洲以至全世界。
但是，这与水稻基因组研究的结果有差异——中国研究人员从基因组获得的证据则提出，无论是籼、粳稻亚种都是独立多地起源。研究人员对来自全球的3010株水稻的基因组测序后，发现亚洲栽培稻品种间存在9万个微细结构变异，同时发现了1.2万个全长新基因和数千个不完整的新基因。他们再次挑选出453份测序深度较高的水稻样本分析核心基因家族和分散式基因家族，得出籼、粳稻亚种都是独立多地起源的假说。
显然，未来需要对这两种证据进行整合，同时补充证据，才能得出更可靠和令人信服的结论。
（摘编自《基因和化石结合探寻水稻起源》，《光明日报》2018年5月17日）
材料一：
“中国天眼”身在法地，但在科学家眼中，它心系深空，是一座“天空实验室”。到现在为止，应该没有天文学家上过太空，但他们却是最了解宇宙的一群人，靠的是什么？
不少人小时候索试过用曝光的胶片观看日食，还有动手能力更强的，用两个放大镜自制过光学望远镜。望远镜就是天文学家了解宇宙的必备工具。但射电望远镜不同于人们熟悉的光学望远镜、它不能直接成像，而是抓取目标的无线电信号，用数据说话。
天文学家利用“天眼”开展工作，有点类似移动靶射击运动，需要不断地选取目标、瞄准目标射击、分析结果。
据北京大学教授、中科院国家天文台研究员李柯伽介绍，第一步要考虑望远镜频率是否合适、灵敏度是否足够、目标是不是在可视范围内，以便确定观测源的坐标，形成观测列表。第二步是望远镜控制部门执行观测。如何精确控制“天眼”瞄准动辄光年之外的目标？ 简单地说，一是通过天体坐标计算出望远镜所需的“姿态”，二是驱动电机控制望远镜的“姿态”。因为地球在不停自转和公转，这样的观测比移动靶射击复杂得多，要不断地修正望远镜的位置，不断地瞄准目标，并确保一直命中靶心。第三步是通过编程来分析数据。外表安静的“天眼”，内心澎湃，每秒最高传输数据 38G。海量的数据，基本没有手动分析的可能，所以天文学家都是“程序员”，用大数据手段实现天地“连线”。
前辈科学家发现的物理定律，我们在物理实验室里做实验，结果都能验证定律为真。在“天空实验室”里呢？那可不一定。
天文学跟物理学密不可分，大尺度时空结构、宇宙演化、高能天体（如黑洞、脉冲星等）都是以广义相对论为重要理论基础的。前人依靠头脑做实验，得出了理论，理论研究走在前面，后人如何验证呢？这些天体质量惊人、距离以光年计，对应的物理参数和空间都是人类无法达到的，只能用“天空实验室”来验证。
在“天空实验室”里，天文学家除了重复繁琐的观测、验证，都保留一颗期待的心——比如找到某个能解释一些奇怪天文现象的关键，或是发现目前的理论无法解释的现象。真到了那一天，科学理论又会向前迈进一大步。
——《走进“中国天眼”》（有改动）
材料二：
世界最大的单口径射电望远镜，能穿刺“光年之外”，能洞悉宇宙“前世”……“中国天眼”开放运行的一年，成果即入选《自然》十大科学发现。
中科院国家天文台研究员、“中国天眼”首席科学家李菂说，天文学是个开放的学科，不少“天眼”早期成果都有国际专家参与，面向全球科学界开放后，外国科学家可以独立或以首席专家身份主导一些研究项目，有潜力的探索性项目也会得到支持，在望远镜时间分配上会有更激烈的竞争。
据李菂介绍，“天眼”在很多领域具备超强“发现力”：发现气体星系的数量有望在过去的基础上提高10倍，发现的脉冲星数量有望翻倍，有望发现新的星际分子……这使它可以验证很多科学规律，在引力理论，星系演化，恒星、行星乃至物质和生命的起源等方面，都具备突破的潜力。
“天眼”研究的领域有意思吗？拿脉冲星来说，它们的密度，每立方厘米相当于1万艘万吨巨轮的质量压缩起来。那是一个地球上无法想象的、类似科幻小说《三体》里“水滴”的世界。从脉冲星中遴选出脉冲信号稳定的毫秒脉冲星，将来有望应用于星际导航。
在中外读者对《三体》改编的动画作品更新保持期盼的时候，科幻作家刘慈欣对“中国天眼”同样充满期待：它对人类认识宇宙有重大意义，具备了探寻“地外文明”的条件，“希望能有划时代的发现”。
探寻“地外文明”，用科学家的话说叫“搜寻星际通信信号”，确实是“天眼”的科学目标之一。
宇宙从哪里来，又将到哪里去？暗物质分布与大尺度结构，以及星系演化等领域充满了未知，许多问题有待科学家通过探索与研究去解决。
20世纪后半叶，射电天文学方兴未艾，接连涌现类星体、脉冲星、星际分子和宇宙微波背景辐射四大天文发现。这些发现看上去高深而遥远，却在某些方面“洞悉”了未来。天文学家在研究中的副产品转化成了今天的无线局域网技术。
回溯原初宇宙，揭示更多宇宙奥秘，这是建造“天眼”的原动力，也是终极目标。离原初最近，才可能离未来最近。从这个意义上说，洞穿未来的“天眼”是人类在科学前沿实现重大突破、加快创新驱动发展的利器。
——《中国“天眼”世界共享》（有改动）
盖天说与浑天说是中国古代天文学上两大主流学派的理论，两派都创造了许多天文仪器，用于观测、记录、研究和演示天象。浑天学派的浑天仪和浑象奇瑰雄浑，在历史上备受推崇，盖天学派的圭表也广为世人所知。其实，盖天派还创制了一种盖天图仪，同样闪烁着先哲智慧的光芒，然而遗憾的是，这种盖天图仪在中国天文学史上却鲜有提及，所以今天仍有必要介绍和探讨。
盖天说是中国一种古老的天文学理论，传说出自周人之手的《周髀算经》说：“天似盖笠，地法覆槃。”古人于伞盖之下，仰观其形有若天穹，于是绘制星辰图像于其上，就成为一幅盖天图。与盖相类者有笠，笠无柄，顶戴于头遮日防雨。用笠制作法天之器，作用与盖相同，故有“盖笠”一词。但笠小盖大，盖上可以绘制更多星辰，这大约就是后代多称“盖天”的原因吧。
中国古代天文学的成就大体可归纳为三个方面，即（ ① ）。
中国最早的天象观察，可以___________到好几千年以前。无论是对行星、彗星、新星、恒星，还是对日食、月食、太阳黑子、流星雨等罕见天象，我国都有着悠久而丰富的记载，这些记载至今仍具有很高的科学价值。
中国古代在创制天文仪器方面，创造性地设计和制造了许多种精巧的观察和测量仪器。中国最古老、最简单的天文仪器是土圭，也叫圭表。它是用来度量日影长短的，至于从什么时候开始有的，已无从___________。
古人勤奋观察日月星辰的位置及其变化，主要目的是通过（ ② ），掌握其中的规律性，用来确定四季，编制历法 ， 为生产和生活服务。中国古代历法不仅包括节气的推算、每月的日数的分配、月和闰月的安排等，还包括许多天文学的内容，如日食、月食发生的时刻和可见情况的计算和预报，五大行星位置的推算和预报等。中国的祖先还生活在茹毛饮血的时代时，就已经懂得___________大自然安排的“作息时间表”，日出而作，日落而息。太阳___________的东升西落运动，使人类形成了最基本的时间概念——“日”，产生了“天”这个最基本的时间单位。大约在商代，古人已经有了黎明、清晨、中午、午后、下午、黄昏和夜晚这种粗略划分一天的时间概念。计时仪器漏壶发明后，人们通常采用将一天的时间划分为一百刻的做法，夏至前后，“昼长六十刻，夜短四十刻”；冬至前后，“昼短四十刻，夜长六十刻”；春分、秋分前后，则昼夜各五十刻。尽管白天、黑夜的长短不一样，但昼夜的总长是不变的，都是每天一百刻。
本报北京7月30日电 地球上哪里是最佳观星地？传统认为美国的夏威夷和智利北部是光学望远镜的最佳台址，世界上最好的光学望远镜都集中在这里。但中国科学院国家天文台商朝晖领衔的国际团队研究表明，中国南极昆仑站所在的冰穹A地区才是最佳观测地，其光学天文观测条件优于已知的其他任何地面台址。这项成果是基于我国自主研制设备“昆仑视宁度望远镜KL-DIMM”的数据，相关论文发表于北京时间29日深夜出版的国际科学期刊《自然》上。这一成果确认了昆仑站有珍贵的天文观测台址资源，有利于未来的天文台工程建设和成本控制，为我国进一步开展南极天文研究奠定了科学的基础。
