人类牙齿为何如此脆弱
原始的脊椎动物靠一口利齿统治了生物圈，然而现代人却深受口腔问题的困扰。我们的牙齿到底出了什么问题？
1.拔掉智齿
现代人的牙齿处于一个非常矛盾的状态：牙齿是我们身体中最坚硬的部分，但也无比脆弱；牙齿化石能保存几百万年，而我们的牙齿却不能陪伴我们一生；牙齿让我们的祖先在生物圈中占据了优势地位，然而现代人的牙齿却需要精心养护。这种矛盾基本上是在工业时代，才在现代人中出现的。对此，科学家的最佳解释是，我们的牙齿及颌骨演化与食物密切相关，而古代饮食与现代饮食存在差异。古生物学家很早就明白，我们的牙齿有着悠久的演化历史。而现在，临床研究者和牙医也开始关注这一问题。
2.悠久的演化史
演化生物学家常常会惊讶于人类眼睛之复杂，认为它是“奇迹般的设计”。但对我而言，人类牙齿结构的精妙之处远超眼睛。构建牙齿的基本物质，和食物所含的其实是同一类。人的一生会经历数百万次咀嚼，在此过程中，我们的牙齿却可以在不受损的情况下咬碎食物。牙齿具有非凡的硬度和韧性，可以避免裂纹的产生和扩散。这得益于其外层和内部的完美结合：牙齿外层是牙釉质，几乎完全由磷酸钙构成，非常坚硬；牙齿内部含有有机纤维，使牙齿足够坚韧。工程师们往往能从牙齿的结构中得到很多灵感。
不过，牙齿真正的神奇之处在于其微观结构。我们都知道，一根竹签很容易折断，但一把竹签却很牢固。牙釉质中的微晶就像这些竹签一样，它们呈细长的柱状，每根只有人头发的千分之一粗。许多微晶捆在一起，就会形成棒状的釉柱。无数个釉柱平行排列，就组成了牙釉质。经计算，每平方毫米的牙釉质中存在数万个釉柱，这些釉柱几乎垂直于牙本质，并且会扭动、弯曲或交织，正是这种精巧的微观构造赋予了牙齿持久的强度。
这样的设计不是突然出现的，牙齿已经经历了数亿年的演化。近些年古生物学、基因组学和发育生物学领域的新研究帮助科学家复原了牙齿结构的演化历程。
第一批真正的牙齿出现在有颌类中，它们出现的时间更晚。这些牙齿形态比较简单，大多长得像尖刺一样，使这些鱼类可以咬住猎物，甚至通过刮、撬、夹等各种方式捕食其他生物。例如棘鱼类（Acanthodians，一种原始的有颌类，因鱼鳍前端有硬棘而得名，和鲨鱼的祖先有亲缘关系）在4.3亿年前的志留纪就长出了牙齿。不过它们不会掉牙或换牙，牙齿也缺少高度矿化的表层。一些棘鱼的唇部和颊部长有鳞片，在靠近唇部的位置，这些鳞片逐渐过渡成了牙齿，这也是鳞片与牙齿同源的坚实证据。尽管这种牙齿很原始，但也是一种巨大的生存优势，最终有牙齿的类群胜过了那些没有牙齿的。
一旦牙齿就位，进一步的变化随之到来，比如牙齿的形状、数量、分布方式、替换模式以及它们与颌骨的连接方式等。在约4.15亿年前的志留纪-泥盆纪界线，肉鳍鱼类（Sarcopterygians）首先出现了釉质层。肉鳍鱼是硬骨鱼的一支，它们演化出了有骨骼和肌肉支撑的鳍。目前认为，它们就是现代四足动物（例如两栖类、爬行类和哺乳类等）的祖先。釉质层最初仅分布于肉鳍鱼鳞板中，随后它从这种皮肤结构，一跃演化到了口腔里，成为了牙齿外层的牙釉质。而同一时期的其他鱼类则缺少釉质层，也缺少能编码釉质形成所需蛋白的基因。
在哺乳动物的起源及其早期演化中，牙齿起到了非常重要的作用，它们能帮助维持恒温所需的新陈代谢。维持自身体温的能力为哺乳动物带来了众多的优势，比如它们可以在气温波动更大的地区或更冷的气候中生存，可以保持更高的移动速度以占领更大的领地，还可以有更多的精力觅食、躲避捕猎者，以及照料幼崽。然而维持体温的能力也有其代价。在安静状态下，哺乳动物消耗的能量是相同体型的爬行动物（无法调节自身体温）的10倍以上。为了补充能量，自然选择的压力就体现在了牙齿上。其他的脊椎动物只需要用牙齿抓住并杀死猎物就够了，而哺乳动物则需要从每一餐中获取更多的卡路里。为了做到这一点，它们必须充分咀嚼自己的食物。
哺乳动物的牙齿操纵着咀嚼的过程。通过施加压力，牙齿会固定住食物并致其破碎。为了充分地发挥咀嚼的作用，牙齿咬合需要精确到毫米级。为了便于咀嚼，早期哺乳动物已经丧失了换牙的能力。这也解释了为什么大部分哺乳动物与鱼类和爬行类不同，即使老牙已经磨平或者破损了，也不会持续生长新牙。
釉柱也同样是适应咀嚼的特征之一。大部分研究认为，釉柱的演化是为了增强牙齿咀嚼的强度。哺乳动物牙齿的基本结构——牙本质的牙冠外包裹着釉柱层——早在三叠纪就出现了。包括人类在内的哺乳动物的臼齿看似形态各异，但其实都只是同一模板的微调。
3.口腔菌群与龋齿
牙齿的演化史不仅解释了它们为何如此强韧，也解释了为何现代人的牙齿存在缺陷。简单来说，牙齿的这种结构是为了适应特定的环境条件，包括受到的压力、可能的磨损，以及口腔内的某些化学物质和细菌。这就导致口腔环境的任何变化，都会对毫无防备的牙齿造成损害。现代人的饮食就造成了这样一种情况，它与以往地球上所有生物都不同。我们的生理结构并不能适应我们的行为，这就导致现代人饱受龋齿、智齿阻生及其他牙颌问题的困扰。
为了了解现代人类的牙齿为何如此容易生病，我们需要参考自然状态下的口腔环境。健康的口腔中居住着数十亿个微生物，其中细菌就多达700余种。其中大多数细菌是有益的，可以抵御疾病、帮助消化以及调节机体机能。不过也有一些细菌对牙齿是有害的，比如变形链球菌（Streptococcus mutans）和乳酸杆菌（Lactobacillus），它们代谢产生的乳酸会破坏牙釉质。通常情况下，这些细菌在口腔中的密度很低，不足以对牙齿造成永久性伤害。它们的数量会受到链球菌属的轻型链球菌（Streptococcus mitis）和血链球菌（Streptococcus sanguinis）等有益菌的限制。这些细菌可以产生碱性物质和抗菌蛋白，从而抑制有害菌的生长。除此之外，唾液也可以缓冲乳酸的攻击，并且将牙齿包裹在含钙和磷酸根的环境中，帮助其表层重新矿化。在过去几亿年间，牙齿一直维持着这种破坏与修补的平衡状态。在哺乳动物的口腔中，也观察到了有益和有害细菌的普遍共存。这种相对稳定的口腔微生物环境被英国牛津大学的凯文·福斯特（Kevin Foster）及其同事称为“被宿主控制的菌群生态系统”。
这种平衡一旦被打破，就会诱发龋齿。比如，富含碳水化合物的饮食会利于产酸细菌的增殖，并导致口腔的pH值下降。在这种酸性环境下，变形链球菌和其他有害细菌会更加猖狂，还会制约有益细菌的生存，从而进一步降低环境pH值。这一连串的过程被临床研究者称为“菌群失调”（dysbiosis），即口腔菌群的稳态被打破，有害细菌占据了口腔微生物组的主导地位。此时，唾液修补牙釉质的速度赶不上其破损的速度，就形成了龋齿。常见的蔗糖尤其容易引起这种麻烦。利用蔗糖，有害细菌可以形成一层厚厚的牙菌斑，牢牢黏附在牙齿上。即使没有食物来源，牙菌斑中储存的能量也足够它们消耗，这也就意味着牙齿会更持久地暴露于酸性物质的攻击。
很早之前，考古学家就提出，在约1万年前的新石器时代，人们从采集转变为耕作的生活方式和龋齿的出现存在联系。这是因为小麦、水稻和玉米富含可用于发酵的碳水化合物，正符合了产酸细菌的需求。例如，美国俄亥俄州立大学克拉克·拉森（Clark Larsen）的研究团队发现，在美国佐治亚州沿海地区，玉米得到广泛种植后，人类遗骸中龋齿的患病率增长了5倍以上。当然，牙科疾病的患病率和农业的关系并非如此简单。在不同的时间和地区，早期农民的龋齿患病率差异很大。一些狩猎—采集者如果经常吃蜂蜜，他们的牙齿上也会布满龋洞。
龋齿率的真正激增，出现在工业革命时期。我们的食物经过了更精细的加工，蔗糖也广泛出现于餐桌上。加工过的食物通常更柔软，需要的咀嚼过程更少，无法磨平牙齿的小凹陷或缝隙，给牙菌斑提供了良好的生存空间。
不幸的是，由于牙齿的发育过程特殊，我们的牙釉质不能像皮肤、骨头一样重新生长。从肉鳍鱼的鳞板开始，这种局限性就已经存在了。在牙釉质形成过程中，成釉细胞（ameloblast，一种形成牙釉质的细胞）会由牙齿内部向外迁移，最终到达牙齿表面，迁移的痕迹就形成了釉柱。我们的牙釉质之所以无法生长，就是因为在牙冠发育完整以后，这些成釉细胞就消失了。而产生牙本质的成牙质细胞（odontoblast）的迁移方向与成釉细胞完全相反，它们会向内移动最终到达牙髓腔。在个体的一生中，这些成牙质细胞都可以继续产生牙本质，从而修复和替换磨损或受伤的组织。如果牙本质遭到了更严重的伤害，新鲜的细胞会形成牙本质层，以保护牙髓腔不受伤害。
然而龋洞却可以突破自然防护感染牙髓腔，最终使牙齿完全坏掉。相比过去漫长的生命演化历程，工业革命后的几个世纪短暂如白驹过隙，根本不足以让我们的牙齿适应如今高糖分、精加工的饮食结构。
4.颌骨压力的缺失
如今，口腔正畸也成为了一项普遍需求。约9成的人都至少存在轻微的牙列不齐或咬合错位的问题，四分之三的人都存在无法正常萌出的智齿。简单来说，这是因为我们的牙齿和颌骨并不匹配。其根本原因也和龋齿一样，是现代人类全新的饮食内容破坏了口腔环境的平衡。
基于这样的假设，贝格发明出一套矫正牙齿的方法，一直以来这一方法都被业界认为是“金标准”。这种方法需要拔掉前臼齿（位于犬齿与臼齿之间）以腾出空间，再用金属丝将其他牙齿箍起来，达到拉伸牙弓、让空缺消失的效果。在贝格提出这一方法以前，其他口腔正畸医生也曾试图用金属线拉直扭曲的齿列，但是他们并没有拔除前臼齿，这就导致本该被拉直的齿列反而更扭曲了。事实证明，贝格的方法的确有效，并能使患者受益终生。贝格甚至建议儿童嚼一种含有碳化硅微粒的口香糖，来磨低牙齿，这样他们以后就不需要进行口腔正畸了。
贝格关于牙齿与颌骨之间不匹配的观点是正确的，但是他搞错了一些细节。美国南伊利诺伊大学的人类学家罗布·科鲁奇尼（Rob Corruccini）在研究中指出，牙弓形态的关键不在于牙齿的磨损，而在于进食时颌骨感受到的压力。而且问题也并非是现代人的牙齿没有磨损，而是颌骨太小了。
科鲁奇尼解释道，自然条件下，婴儿咀嚼食物时会给颌骨压力并让其生长，最终牙齿的大小应当正好适合颌骨。当颌骨在发育中没有得到应有的刺激时，前部的牙齿就会变得拥挤，并导致后部牙齿阻生。他对猴子做的实验也证明了这一理论，那些喂了更软食物的猴子的颌骨较小，也更容易出现牙齿阻生。
5.根治口腔疾病
从演化的角度看，人类生态的转变导致了我们的牙齿疾病。这一全新视角有利于研究者和临床医生从根本上解决口腔问题。目前的治疗手段会对牙冠进行窝沟封闭，使用氟化物修补或强化牙釉质，但是这些措施都不能从根本上调节菌群。一些具有杀菌效果的漱口水的确可以杀死引发龋齿的细菌，但它同样也会杀死有益菌种，而这些菌种是我们已经演化出来应对有害细菌的。受到最近微生物组学治疗方法的启发，研究者已经开始尝试改造牙菌斑的环境。我们即将迎来引入口腔益生菌、靶向抗菌药物和微生物移植等新疗法。
对于口腔正畸方案，我们也要考虑自然条件下的口腔环境。牙科医生和正畸医生开始意识到，精加工的婴儿食物改变了婴儿面部和颌骨的应力分布。咀嚼造成的压力会激发儿童颌骨和面中部骨骼的正常发育，而以糊状的婴儿食物喂养孩子会导致这些部位长期得不到充分发育。有时，这一问题的影响比牙列不齐更为严重：一些专家提出这样会导致气道狭窄，并可能诱发睡眠呼吸暂停综合征。
没有人想让蹒跚学步的孩子被太硬的食物噎到，但比起豌豆泥来说，我们也许能找到更合适的食物帮助孩子断奶。近几年诞生了一门新的产业，专门致力于帮助孩子打开气道，促进颌骨的正常发育，帮助牙齿自然排列。我们有一系列有效的口腔问题治疗方法，但是如果我们能像祖先一样，用咀嚼强度更高的食物来喂养孩子，也许很多人就可以避免这些治疗了。
原始的脊椎动物靠一口利齿统治了生物圈，然而现代人却深受口腔问题的困扰。我们的牙齿到底出了什么问题？
1.拔掉智齿
现代人的牙齿处于一个非常矛盾的状态：牙齿是我们身体中最坚硬的部分，但也无比脆弱；牙齿化石能保存几百万年，而我们的牙齿却不能陪伴我们一生；牙齿让我们的祖先在生物圈中占据了优势地位，然而现代人的牙齿却需要精心养护。这种矛盾基本上是在工业时代，才在现代人中出现的。对此，科学家的最佳解释是，我们的牙齿及颌骨演化与食物密切相关，而古代饮食与现代饮食存在差异。古生物学家很早就明白，我们的牙齿有着悠久的演化历史。而现在，临床研究者和牙医也开始关注这一问题。
2.悠久的演化史
演化生物学家常常会惊讶于人类眼睛之复杂，认为它是“奇迹般的设计”。但对我而言，人类牙齿结构的精妙之处远超眼睛。构建牙齿的基本物质，和食物所含的其实是同一类。人的一生会经历数百万次咀嚼，在此过程中，我们的牙齿却可以在不受损的情况下咬碎食物。牙齿具有非凡的硬度和韧性，可以避免裂纹的产生和扩散。这得益于其外层和内部的完美结合：牙齿外层是牙釉质，几乎完全由磷酸钙构成，非常坚硬；牙齿内部含有有机纤维，使牙齿足够坚韧。工程师们往往能从牙齿的结构中得到很多灵感。
不过，牙齿真正的神奇之处在于其微观结构。我们都知道，一根竹签很容易折断，但一把竹签却很牢固。牙釉质中的微晶就像这些竹签一样，它们呈细长的柱状，每根只有人头发的千分之一粗。许多微晶捆在一起，就会形成棒状的釉柱。无数个釉柱平行排列，就组成了牙釉质。经计算，每平方毫米的牙釉质中存在数万个釉柱，这些釉柱几乎垂直于牙本质，并且会扭动、弯曲或交织，正是这种精巧的微观构造赋予了牙齿持久的强度。
这样的设计不是突然出现的，牙齿已经经历了数亿年的演化。近些年古生物学、基因组学和发育生物学领域的新研究帮助科学家复原了牙齿结构的演化历程。
第一批真正的牙齿出现在有颌类中，它们出现的时间更晚。这些牙齿形态比较简单，大多长得像尖刺一样，使这些鱼类可以咬住猎物，甚至通过刮、撬、夹等各种方式捕食其他生物。例如棘鱼类（Acanthodians，一种原始的有颌类，因鱼鳍前端有硬棘而得名，和鲨鱼的祖先有亲缘关系）在4.3亿年前的志留纪就长出了牙齿。不过它们不会掉牙或换牙，牙齿也缺少高度矿化的表层。一些棘鱼的唇部和颊部长有鳞片，在靠近唇部的位置，这些鳞片逐渐过渡成了牙齿，这也是鳞片与牙齿同源的坚实证据。尽管这种牙齿很原始，但也是一种巨大的生存优势，最终有牙齿的类群胜过了那些没有牙齿的。
一旦牙齿就位，进一步的变化随之到来，比如牙齿的形状、数量、分布方式、替换模式以及它们与颌骨的连接方式等。在约4.15亿年前的志留纪-泥盆纪界线，肉鳍鱼类（Sarcopterygians）首先出现了釉质层。肉鳍鱼是硬骨鱼的一支，它们演化出了有骨骼和肌肉支撑的鳍。目前认为，它们就是现代四足动物（例如两栖类、爬行类和哺乳类等）的祖先。釉质层最初仅分布于肉鳍鱼鳞板中，随后它从这种皮肤结构，一跃演化到了口腔里，成为了牙齿外层的牙釉质。而同一时期的其他鱼类则缺少釉质层，也缺少能编码釉质形成所需蛋白的基因。
在哺乳动物的起源及其早期演化中，牙齿起到了非常重要的作用，它们能帮助维持恒温所需的新陈代谢。维持自身体温的能力为哺乳动物带来了众多的优势，比如它们可以在气温波动更大的地区或更冷的气候中生存，可以保持更高的移动速度以占领更大的领地，还可以有更多的精力觅食、躲避捕猎者，以及照料幼崽。然而维持体温的能力也有其代价。在安静状态下，哺乳动物消耗的能量是相同体型的爬行动物（无法调节自身体温）的10倍以上。为了补充能量，自然选择的压力就体现在了牙齿上。其他的脊椎动物只需要用牙齿抓住并杀死猎物就够了，而哺乳动物则需要从每一餐中获取更多的卡路里。为了做到这一点，它们必须充分咀嚼自己的食物。
哺乳动物的牙齿操纵着咀嚼的过程。通过施加压力，牙齿会固定住食物并致其破碎。为了充分地发挥咀嚼的作用，牙齿咬合需要精确到毫米级。为了便于咀嚼，早期哺乳动物已经丧失了换牙的能力。这也解释了为什么大部分哺乳动物与鱼类和爬行类不同，即使老牙已经磨平或者破损了，也不会持续生长新牙。
釉柱也同样是适应咀嚼的特征之一。大部分研究认为，釉柱的演化是为了增强牙齿咀嚼的强度。哺乳动物牙齿的基本结构——牙本质的牙冠外包裹着釉柱层——早在三叠纪就出现了。包括人类在内的哺乳动物的臼齿看似形态各异，但其实都只是同一模板的微调。
3.口腔菌群与龋齿
牙齿的演化史不仅解释了它们为何如此强韧，也解释了为何现代人的牙齿存在缺陷。简单来说，牙齿的这种结构是为了适应特定的环境条件，包括受到的压力、可能的磨损，以及口腔内的某些化学物质和细菌。这就导致口腔环境的任何变化，都会对毫无防备的牙齿造成损害。现代人的饮食就造成了这样一种情况，它与以往地球上所有生物都不同。我们的生理结构并不能适应我们的行为，这就导致现代人饱受龋齿、智齿阻生及其他牙颌问题的困扰。
为了了解现代人类的牙齿为何如此容易生病，我们需要参考自然状态下的口腔环境。健康的口腔中居住着数十亿个微生物，其中细菌就多达700余种。其中大多数细菌是有益的，可以抵御疾病、帮助消化以及调节机体机能。不过也有一些细菌对牙齿是有害的，比如变形链球菌（Streptococcus mutans）和乳酸杆菌（Lactobacillus），它们代谢产生的乳酸会破坏牙釉质。通常情况下，这些细菌在口腔中的密度很低，不足以对牙齿造成永久性伤害。它们的数量会受到链球菌属的轻型链球菌（Streptococcus mitis）和血链球菌（Streptococcus sanguinis）等有益菌的限制。这些细菌可以产生碱性物质和抗菌蛋白，从而抑制有害菌的生长。除此之外，唾液也可以缓冲乳酸的攻击，并且将牙齿包裹在含钙和磷酸根的环境中，帮助其表层重新矿化。在过去几亿年间，牙齿一直维持着这种破坏与修补的平衡状态。在哺乳动物的口腔中，也观察到了有益和有害细菌的普遍共存。这种相对稳定的口腔微生物环境被英国牛津大学的凯文·福斯特（Kevin Foster）及其同事称为“被宿主控制的菌群生态系统”。
这种平衡一旦被打破，就会诱发龋齿。比如，富含碳水化合物的饮食会利于产酸细菌的增殖，并导致口腔的pH值下降。在这种酸性环境下，变形链球菌和其他有害细菌会更加猖狂，还会制约有益细菌的生存，从而进一步降低环境pH值。这一连串的过程被临床研究者称为“菌群失调”（dysbiosis），即口腔菌群的稳态被打破，有害细菌占据了口腔微生物组的主导地位。此时，唾液修补牙釉质的速度赶不上其破损的速度，就形成了龋齿。常见的蔗糖尤其容易引起这种麻烦。利用蔗糖，有害细菌可以形成一层厚厚的牙菌斑，牢牢黏附在牙齿上。即使没有食物来源，牙菌斑中储存的能量也足够它们消耗，这也就意味着牙齿会更持久地暴露于酸性物质的攻击。
很早之前，考古学家就提出，在约1万年前的新石器时代，人们从采集转变为耕作的生活方式和龋齿的出现存在联系。这是因为小麦、水稻和玉米富含可用于发酵的碳水化合物，正符合了产酸细菌的需求。例如，美国俄亥俄州立大学克拉克·拉森（Clark Larsen）的研究团队发现，在美国佐治亚州沿海地区，玉米得到广泛种植后，人类遗骸中龋齿的患病率增长了5倍以上。当然，牙科疾病的患病率和农业的关系并非如此简单。在不同的时间和地区，早期农民的龋齿患病率差异很大。一些狩猎—采集者如果经常吃蜂蜜，他们的牙齿上也会布满龋洞。
龋齿率的真正激增，出现在工业革命时期。我们的食物经过了更精细的加工，蔗糖也广泛出现于餐桌上。加工过的食物通常更柔软，需要的咀嚼过程更少，无法磨平牙齿的小凹陷或缝隙，给牙菌斑提供了良好的生存空间。
不幸的是，由于牙齿的发育过程特殊，我们的牙釉质不能像皮肤、骨头一样重新生长。从肉鳍鱼的鳞板开始，这种局限性就已经存在了。在牙釉质形成过程中，成釉细胞（ameloblast，一种形成牙釉质的细胞）会由牙齿内部向外迁移，最终到达牙齿表面，迁移的痕迹就形成了釉柱。我们的牙釉质之所以无法生长，就是因为在牙冠发育完整以后，这些成釉细胞就消失了。而产生牙本质的成牙质细胞（odontoblast）的迁移方向与成釉细胞完全相反，它们会向内移动最终到达牙髓腔。在个体的一生中，这些成牙质细胞都可以继续产生牙本质，从而修复和替换磨损或受伤的组织。如果牙本质遭到了更严重的伤害，新鲜的细胞会形成牙本质层，以保护牙髓腔不受伤害。
然而龋洞却可以突破自然防护感染牙髓腔，最终使牙齿完全坏掉。相比过去漫长的生命演化历程，工业革命后的几个世纪短暂如白驹过隙，根本不足以让我们的牙齿适应如今高糖分、精加工的饮食结构。
4.颌骨压力的缺失
如今，口腔正畸也成为了一项普遍需求。约9成的人都至少存在轻微的牙列不齐或咬合错位的问题，四分之三的人都存在无法正常萌出的智齿。简单来说，这是因为我们的牙齿和颌骨并不匹配。其根本原因也和龋齿一样，是现代人类全新的饮食内容破坏了口腔环境的平衡。
基于这样的假设，贝格发明出一套矫正牙齿的方法，一直以来这一方法都被业界认为是“金标准”。这种方法需要拔掉前臼齿（位于犬齿与臼齿之间）以腾出空间，再用金属丝将其他牙齿箍起来，达到拉伸牙弓、让空缺消失的效果。在贝格提出这一方法以前，其他口腔正畸医生也曾试图用金属线拉直扭曲的齿列，但是他们并没有拔除前臼齿，这就导致本该被拉直的齿列反而更扭曲了。事实证明，贝格的方法的确有效，并能使患者受益终生。贝格甚至建议儿童嚼一种含有碳化硅微粒的口香糖，来磨低牙齿，这样他们以后就不需要进行口腔正畸了。
贝格关于牙齿与颌骨之间不匹配的观点是正确的，但是他搞错了一些细节。美国南伊利诺伊大学的人类学家罗布·科鲁奇尼（Rob Corruccini）在研究中指出，牙弓形态的关键不在于牙齿的磨损，而在于进食时颌骨感受到的压力。而且问题也并非是现代人的牙齿没有磨损，而是颌骨太小了。
科鲁奇尼解释道，自然条件下，婴儿咀嚼食物时会给颌骨压力并让其生长，最终牙齿的大小应当正好适合颌骨。当颌骨在发育中没有得到应有的刺激时，前部的牙齿就会变得拥挤，并导致后部牙齿阻生。他对猴子做的实验也证明了这一理论，那些喂了更软食物的猴子的颌骨较小，也更容易出现牙齿阻生。
5.根治口腔疾病
从演化的角度看，人类生态的转变导致了我们的牙齿疾病。这一全新视角有利于研究者和临床医生从根本上解决口腔问题。目前的治疗手段会对牙冠进行窝沟封闭，使用氟化物修补或强化牙釉质，但是这些措施都不能从根本上调节菌群。一些具有杀菌效果的漱口水的确可以杀死引发龋齿的细菌，但它同样也会杀死有益菌种，而这些菌种是我们已经演化出来应对有害细菌的。受到最近微生物组学治疗方法的启发，研究者已经开始尝试改造牙菌斑的环境。我们即将迎来引入口腔益生菌、靶向抗菌药物和微生物移植等新疗法。
对于口腔正畸方案，我们也要考虑自然条件下的口腔环境。牙科医生和正畸医生开始意识到，精加工的婴儿食物改变了婴儿面部和颌骨的应力分布。咀嚼造成的压力会激发儿童颌骨和面中部骨骼的正常发育，而以糊状的婴儿食物喂养孩子会导致这些部位长期得不到充分发育。有时，这一问题的影响比牙列不齐更为严重：一些专家提出这样会导致气道狭窄，并可能诱发睡眠呼吸暂停综合征。
没有人想让蹒跚学步的孩子被太硬的食物噎到，但比起豌豆泥来说，我们也许能找到更合适的食物帮助孩子断奶。近几年诞生了一门新的产业，专门致力于帮助孩子打开气道，促进颌骨的正常发育，帮助牙齿自然排列。我们有一系列有效的口腔问题治疗方法，但是如果我们能像祖先一样，用咀嚼强度更高的食物来喂养孩子，也许很多人就可以避免这些治疗了。
从拨号上网到44Tb/秒：网速这东西，多快都不嫌快#网速#
澳大利亚科学家在单根光纤上实现了打破世界纪录的44.2Tb/秒数据传输速度。网速的进化史上有哪些里程碑？我们用得着这么快的网速吗？
在线办公，在线社交，在线娱乐已经成了今天的常态——人们似乎忘了，如果按照拨号上网时代的网速，这一切都是难以想象的。那时的音乐需要在“下载”后欣赏，能够在线流畅收听的，唯有调制解调器那叽叽咕咕的嘶鸣声。
但今天的网速就够快了吗？真实的情况是：十多年前人们在嫌弃网络卡顿，今天的我们还在嫌弃网络卡顿……在我们可预见的未来，随着云计算、物联网等技术的发展成熟，网络的压力只会越来越大。宽带渐宽，但总是不太够用。
新冠肺炎席卷全球期间，大量人口被迫宅在家，对各地的网络服务商造成了的一次巨大考验。正是在这个节骨眼上，澳大利亚科学家宣布开发出了一种指甲盖大小的芯片，将它接入现有的商用光纤时，单根光纤每秒可以传输44.2Tb（1Tb大约相当于1000Gb）数据。这是目前该国运营商类似网路设施速度的大约100倍。
消费者互联网的萌芽时代
虽然互联网的雏形最早可以追溯到上世纪60年代，但直到80年代末90年代初，随着各种因特网协议和技术被标准化，才有越来越多的用户连接到了网络中。当时，网络的使用仍然有技术门槛和可能性上的局限，而万维网的发明和投入应用，让因特网真正实现了所有人的互联。到了上世纪90年代中期，网络服务变得更加廉价亲民了。
不过，早期的消费者互联网没有自己的专用线路，只能在发展了一个世纪的电话网络上，打了一块“补丁”——互联网数据借助普通电话线进行传播，但需要先将数字信号调变到模拟信号进行传输，再在终端“解调”收到的模拟信号，以获得最初的数字信号。
尽管第一台电话调制解调器在1958年就在贝尔实验室被发明出来，但一直用于该机构内部的设备互联。第一部被设计用于个人电脑（PC）的调制解调器发明于1977年，但是速度更快的56k调制解调器，到了1996年才问世。以这种设备的速度，下载1Gb的文件需要三天半以上。拨号上网的另一个缺点是占用了电话线。当你用“猫”上网时，电话就无法接通了。
21世纪初接入千家万户的ADSL（非对称用户数字线，“非对称”主要体现在上行速率和下行速率的非对称性上）服务让网速有了可感知的提升。ADSL利用数字编码技术从铜质电话线上获取最大数据传输容量，同时又不干扰在同一条线上进行的常规话音服务（原因是它用电话话音传输以外的频率传输数据）。
可以说，铜导线曾经是互联网传输的“脊梁”。但是铜导线的瓶颈在于：线路中能够传输的信号波形是有限的，即便是传输能力更强的同轴电缆也是如此。另一方面，铜线通过电子的移动来传输信号，传输过程中信号的衰减较为严重，这让信号传输的距离受到了限制。
随着宽带网用户数量的增多，其成本也逐渐下降，于是更多的人放弃了拨号上网。根据皮尤研究中心的数据，2004年时，美国宽带上网的人数首次与拨号上网持平。宽带的普及伴随着无线局域网（WLAN）的出现，也彻底改变了人们网上冲浪的方式。没有这种速度，互联网就不会有今天的广泛应用。也正是网速的上升，让各种视频网站纷纷崛起，网上购物和即时交流也变得没有障碍。
但是，“宽带”的定义其实并不很明确。比如在本世纪初，美国联邦通信委员会（FCC）对宽带的定义是：上传或者下载的传输速度大于200kb/秒。这种速度相当于老式56k拨号调制解调器的4倍以上。到了2010年，FCC对宽带的定义改为：至少4Mb/秒下载速度，1Mb/秒上传速度。2015年，这一标准又改为至少25Mb/秒下载速度，3Mb/秒上传速度。网民的增加和网络科技的升级，让“宽带”被不断重新定义。
光纤的逐渐普及
从上世纪80年代开始，光纤就成为了通讯系统的一大支柱。光纤中的光信号携带信息更多，且周期性地被光放大器增强，可以进行远距离传输。另一方面，光纤的优势是不会像导线那样产生电磁场，因此同一根线缆中可以包裹许多独立的光纤。
如今，一根头发粗细的光纤就能以10Tb/秒的速度，将数据传输到大洋彼端。其传输能力，是人们在1988年铺设第一条跨洋光纤时的3万倍。让这种速度飞跃得以实现的最大突破，是工程师们研究出了如何在单条光纤中同时传输100个不同频段的信号。
即便如此，由于跨洋光纤数千公里的长度，光传输过程中再小的信号扭曲和噪声信号也会积少成多、造成麻烦。因此，在同时传输的波段中，每个频道最大的传输速度也几乎不可能超过100Gb/秒。
为了打破这一瓶颈，制造商又开发出一种新型的光纤。标准光纤的超纯度玻璃核心直径只有9毫米，而新型光纤增加了这一直径，并使用更低的信号传输强度，减少了噪声。不过，尺寸更大的玻璃纤维，意味着光纤对拉扯和弯折更加敏感。
幸而海底的环境更加稳定，不会对新型光纤造成过多外力干扰。世界上最高速的光纤之一，连接美国西海岸和日本的FASTER系统用的就是上述新型光纤，该系统的6对光纤，每对可传输100个波段，单个波段速度100Gb/秒，总速度达60Tb/秒。2017年，微软和脸书共同出资架设的 MAREA大西洋海底电缆铺设完成，它的8对光纤可实现总计160Tb/秒的传输速度。
光纤虽然能够实现更快的网速，但成本比铜导线更高，而铺设新的光纤线缆也需要额外的支出。因此除了互联网巨头之外，并不是所有社区都愿意马上升级光纤网络，至少不是“光纤入户”。在人口稠密的城市地带，对线缆进行更新换代的收益大于成本，因此光纤网络较为常见。但在人烟稀少的农村地区，线缆更新换代的频率就要低一些。
即便光纤网络从十年前开始就陆续在人口稠密的地区投入使用，但连通光纤网络的地区，“最后一公里”的信息如何传输，可能决定了网络的速度瓶颈。
以英国为例：一些地区的用户还在使用传统ADSL宽带——利用铜导线连接到街道级别的中继点，再通过铜导线连接到用户家庭。一些社区则应用了FTTC（光纤到街边）接入方式——用高速光纤将数据传输至社区中继点，但每家每户仍通过铜导线连接入网，这种接入方式的最快速度可达66Mb/秒。而全程没有铜线，只用光纤的FTTP接入（光纤到驻地）方式，传输速度理论上可以远超过1Gb/秒，未来还可能超过1Tb/秒。
无线网络或许是为农村地区的消费者提升网速更好的一种方式。通讯供应商无需重新铺设线缆，只需启动覆盖整片区域的新天线基站即可。按照5G网络的预计传输能力（如20Gb/秒），有些家庭甚至不必通过线缆接入宽带，因为无线入网的速度，已经能够匹敌最快的有线连接方式。
但有些通讯专家也谨慎地提醒：无线网络可能有信号不够稳定的缺点。再者说，无线基站本身也需要有线网络的支撑——用户是“移动”的，但信号基站是位置固定、需要通过光纤联网的。
另一个方案是提升传输信号的频率范围。英国正在开发的G.Fast技术仍基于传统的铜导线传输数据，但频率扩展后数据的传输速度可以超过300Mb/秒。同样，未来光纤中的信号如果能超越红外频段，也可能带来更快的传输速度。
现有光纤网络仍需提速
随着光纤广泛投入应用，大型数据中心之间的数据传输速度已经以Tb/秒为单位计算。但是一旦到了地区和用户级别，网络速度又变得不够用。每逢网络使用的高峰期，一些节点还会形成“交通堵塞”，比如在人流密集的商超尝试上网，或者在高峰时段观看视频。
更高的带宽固然重要，信号的即时性同样不可忽视。人类对语音的中断十分敏感，因此电话或视频会议的音频或视频质量不高尚能继续，但“掉帧”却是难以容忍的。此外，云计算、远程手术、交互游戏等新兴技术，不仅要求高带宽，同时也要求低延迟的网络响应速度。自动驾驶汽车和远程手术的信号延迟会造成危险，而3D交互游戏的延迟掉帧，则会造成玩家的眩晕感，影响游戏体验。
两个网络终端之间的交互延迟，主要的影响因素是二者的距离。光纤中的光信号曲折前进，直线方向的传播速度为20万公里/秒，因此从伦敦发出的信号沿着光纤传播，最快也要86毫秒后才能从8600公里外的旧金山获得反馈，这种延迟对于云计算等应用是难以承受的。
由于这种物理学层面的限制难以克服，谷歌、微软、亚马逊等互联网巨头将他们的数据在世界各地的服务器中心进行备份，以便就近、更快地读取数据。但越来越多的数据中心，对带宽造成了更大的压力。这些大公司的数据同步中心消耗的带宽，如今甚至超过了公众使用的互联网。
所以，如果网速不能提上去，那么远程手术，自动驾驶等革命性技术都无从谈起。和计算机处理芯片需要不断升级一样，网络速度也有不断扩容的需求。
其实，在铺设之初，许多光纤的容量其实远远超过了用户的需求，但线缆铺设过程的成本不菲，因此服务商就在线缆中预留了未使用的“暗光纤”。所以对带宽的提升，最初只要不断启用新的暗光纤即可。
但是随着流媒体等服务的兴起，近年来，互联网每年的流量增幅达到25%——用户对于带宽需求的增加，正在加速超越供应商的硬件升级能力。那么，未来的网速该如何升级呢？
用诺奖技术改造现有光纤
前文提到的打破网速纪录的光纤芯片，利用了“光频梳”结构，能够创造出一系列红外光，让数据得以同时通过各种波段的光传输。
光频梳是激光技术领域的重大革新，2005年，两位科学家就因为对光频梳技术的开创性工作，获得当年的诺贝尔物理学奖。就像普通的梳子能把头发分成绺一样，光频梳能将单色的输入激光转化为波长间隔相等的一系列光线。
为了充分利用光纤线路上光增大器的输出光谱，不同类型的数据会被分配到不同的红外线波段——就像白色的可见光可以被棱镜分为不同颜色（波长）的单色光那样，红外波段也可分为不同的“色彩”，各自传输不同的数据。不同波长的红外信号可以在同一根光纤中传输，到了终端再予分离——现有的装置需要在光纤中分别产生各个波长的激光，而光频梳利用一束激光，一块温控芯片和一个环形光谐振器，就能发射大量不同波长的光信号。这些微型设备中最关键的结构是环形的光谐振器，在单种波长的激光打到谐振器上时，它能精准地将单色的激光分解为多个频道。
将光频梳技术应用于光纤，这并不是第一次。加州大学圣地亚哥分校的研究团队2015年发表在《科学》上的研究中，就通过光频梳技术减少了信号噪声、增加了传输效率。当时研究者表示：通过进一步的发展，该方案能让光纤系统的传输速率翻倍。
本次破纪录的芯片，采用了全新类型的“光孤子晶体（soliton crystals）”光频梳。研究者将这种芯片在墨尔本已有的光纤网路上进行测试，并实现44.2Tb/秒的高速传输，这证明了现有的光纤只要更换芯片，就能够大幅提升速度。
另一方面，由于这类光频梳的制备技术正是目前商业化量产计算机芯片的技术，研究者认为，大规模生产这种光学芯片是能够很快实现的。
这一技术突破，并不意味着家家户户很快能用上Tb/秒级别的网速。今天普通消费者能够购买到的最高网速，是1Gb/秒的“谷歌光纤”项目，但使用者并不算多。美国能源部专用的科学网络ESnet，速度达到了400Gb/秒，但只留给了NASA之类的机构使用。由于成本等原因，Gb/秒级别的网速还是没能平民化。本次打破网速纪录的研究者也表示，他们的技术将首先利用于连接大型的数据中心。
数十年间，网速的提升带来了翻天覆地的变化，但另一方面，全球仍有43%的人口没有连上互联网。也许网速纪录的打破，只是为人们展示了一种可能性，而网速提升的便利最终惠及普罗大众，仍有很长的路要走。
文本来源：新浪科技综合
澳大利亚科学家在单根光纤上实现了打破世界纪录的44.2Tb/秒数据传输速度。网速的进化史上有哪些里程碑？我们用得着这么快的网速吗？
在线办公，在线社交，在线娱乐已经成了今天的常态——人们似乎忘了，如果按照拨号上网时代的网速，这一切都是难以想象的。那时的音乐需要在“下载”后欣赏，能够在线流畅收听的，唯有调制解调器那叽叽咕咕的嘶鸣声。
但今天的网速就够快了吗？真实的情况是：十多年前人们在嫌弃网络卡顿，今天的我们还在嫌弃网络卡顿……在我们可预见的未来，随着云计算、物联网等技术的发展成熟，网络的压力只会越来越大。宽带渐宽，但总是不太够用。
新冠肺炎席卷全球期间，大量人口被迫宅在家，对各地的网络服务商造成了的一次巨大考验。正是在这个节骨眼上，澳大利亚科学家宣布开发出了一种指甲盖大小的芯片，将它接入现有的商用光纤时，单根光纤每秒可以传输44.2Tb（1Tb大约相当于1000Gb）数据。这是目前该国运营商类似网路设施速度的大约100倍。
消费者互联网的萌芽时代
虽然互联网的雏形最早可以追溯到上世纪60年代，但直到80年代末90年代初，随着各种因特网协议和技术被标准化，才有越来越多的用户连接到了网络中。当时，网络的使用仍然有技术门槛和可能性上的局限，而万维网的发明和投入应用，让因特网真正实现了所有人的互联。到了上世纪90年代中期，网络服务变得更加廉价亲民了。
不过，早期的消费者互联网没有自己的专用线路，只能在发展了一个世纪的电话网络上，打了一块“补丁”——互联网数据借助普通电话线进行传播，但需要先将数字信号调变到模拟信号进行传输，再在终端“解调”收到的模拟信号，以获得最初的数字信号。
尽管第一台电话调制解调器在1958年就在贝尔实验室被发明出来，但一直用于该机构内部的设备互联。第一部被设计用于个人电脑（PC）的调制解调器发明于1977年，但是速度更快的56k调制解调器，到了1996年才问世。以这种设备的速度，下载1Gb的文件需要三天半以上。拨号上网的另一个缺点是占用了电话线。当你用“猫”上网时，电话就无法接通了。
21世纪初接入千家万户的ADSL（非对称用户数字线，“非对称”主要体现在上行速率和下行速率的非对称性上）服务让网速有了可感知的提升。ADSL利用数字编码技术从铜质电话线上获取最大数据传输容量，同时又不干扰在同一条线上进行的常规话音服务（原因是它用电话话音传输以外的频率传输数据）。
可以说，铜导线曾经是互联网传输的“脊梁”。但是铜导线的瓶颈在于：线路中能够传输的信号波形是有限的，即便是传输能力更强的同轴电缆也是如此。另一方面，铜线通过电子的移动来传输信号，传输过程中信号的衰减较为严重，这让信号传输的距离受到了限制。
随着宽带网用户数量的增多，其成本也逐渐下降，于是更多的人放弃了拨号上网。根据皮尤研究中心的数据，2004年时，美国宽带上网的人数首次与拨号上网持平。宽带的普及伴随着无线局域网（WLAN）的出现，也彻底改变了人们网上冲浪的方式。没有这种速度，互联网就不会有今天的广泛应用。也正是网速的上升，让各种视频网站纷纷崛起，网上购物和即时交流也变得没有障碍。
但是，“宽带”的定义其实并不很明确。比如在本世纪初，美国联邦通信委员会（FCC）对宽带的定义是：上传或者下载的传输速度大于200kb/秒。这种速度相当于老式56k拨号调制解调器的4倍以上。到了2010年，FCC对宽带的定义改为：至少4Mb/秒下载速度，1Mb/秒上传速度。2015年，这一标准又改为至少25Mb/秒下载速度，3Mb/秒上传速度。网民的增加和网络科技的升级，让“宽带”被不断重新定义。
光纤的逐渐普及
从上世纪80年代开始，光纤就成为了通讯系统的一大支柱。光纤中的光信号携带信息更多，且周期性地被光放大器增强，可以进行远距离传输。另一方面，光纤的优势是不会像导线那样产生电磁场，因此同一根线缆中可以包裹许多独立的光纤。
如今，一根头发粗细的光纤就能以10Tb/秒的速度，将数据传输到大洋彼端。其传输能力，是人们在1988年铺设第一条跨洋光纤时的3万倍。让这种速度飞跃得以实现的最大突破，是工程师们研究出了如何在单条光纤中同时传输100个不同频段的信号。
即便如此，由于跨洋光纤数千公里的长度，光传输过程中再小的信号扭曲和噪声信号也会积少成多、造成麻烦。因此，在同时传输的波段中，每个频道最大的传输速度也几乎不可能超过100Gb/秒。
为了打破这一瓶颈，制造商又开发出一种新型的光纤。标准光纤的超纯度玻璃核心直径只有9毫米，而新型光纤增加了这一直径，并使用更低的信号传输强度，减少了噪声。不过，尺寸更大的玻璃纤维，意味着光纤对拉扯和弯折更加敏感。
幸而海底的环境更加稳定，不会对新型光纤造成过多外力干扰。世界上最高速的光纤之一，连接美国西海岸和日本的FASTER系统用的就是上述新型光纤，该系统的6对光纤，每对可传输100个波段，单个波段速度100Gb/秒，总速度达60Tb/秒。2017年，微软和脸书共同出资架设的 MAREA大西洋海底电缆铺设完成，它的8对光纤可实现总计160Tb/秒的传输速度。
光纤虽然能够实现更快的网速，但成本比铜导线更高，而铺设新的光纤线缆也需要额外的支出。因此除了互联网巨头之外，并不是所有社区都愿意马上升级光纤网络，至少不是“光纤入户”。在人口稠密的城市地带，对线缆进行更新换代的收益大于成本，因此光纤网络较为常见。但在人烟稀少的农村地区，线缆更新换代的频率就要低一些。
即便光纤网络从十年前开始就陆续在人口稠密的地区投入使用，但连通光纤网络的地区，“最后一公里”的信息如何传输，可能决定了网络的速度瓶颈。
以英国为例：一些地区的用户还在使用传统ADSL宽带——利用铜导线连接到街道级别的中继点，再通过铜导线连接到用户家庭。一些社区则应用了FTTC（光纤到街边）接入方式——用高速光纤将数据传输至社区中继点，但每家每户仍通过铜导线连接入网，这种接入方式的最快速度可达66Mb/秒。而全程没有铜线，只用光纤的FTTP接入（光纤到驻地）方式，传输速度理论上可以远超过1Gb/秒，未来还可能超过1Tb/秒。
无线网络或许是为农村地区的消费者提升网速更好的一种方式。通讯供应商无需重新铺设线缆，只需启动覆盖整片区域的新天线基站即可。按照5G网络的预计传输能力（如20Gb/秒），有些家庭甚至不必通过线缆接入宽带，因为无线入网的速度，已经能够匹敌最快的有线连接方式。
但有些通讯专家也谨慎地提醒：无线网络可能有信号不够稳定的缺点。再者说，无线基站本身也需要有线网络的支撑——用户是“移动”的，但信号基站是位置固定、需要通过光纤联网的。
另一个方案是提升传输信号的频率范围。英国正在开发的G.Fast技术仍基于传统的铜导线传输数据，但频率扩展后数据的传输速度可以超过300Mb/秒。同样，未来光纤中的信号如果能超越红外频段，也可能带来更快的传输速度。
现有光纤网络仍需提速
随着光纤广泛投入应用，大型数据中心之间的数据传输速度已经以Tb/秒为单位计算。但是一旦到了地区和用户级别，网络速度又变得不够用。每逢网络使用的高峰期，一些节点还会形成“交通堵塞”，比如在人流密集的商超尝试上网，或者在高峰时段观看视频。
更高的带宽固然重要，信号的即时性同样不可忽视。人类对语音的中断十分敏感，因此电话或视频会议的音频或视频质量不高尚能继续，但“掉帧”却是难以容忍的。此外，云计算、远程手术、交互游戏等新兴技术，不仅要求高带宽，同时也要求低延迟的网络响应速度。自动驾驶汽车和远程手术的信号延迟会造成危险，而3D交互游戏的延迟掉帧，则会造成玩家的眩晕感，影响游戏体验。
两个网络终端之间的交互延迟，主要的影响因素是二者的距离。光纤中的光信号曲折前进，直线方向的传播速度为20万公里/秒，因此从伦敦发出的信号沿着光纤传播，最快也要86毫秒后才能从8600公里外的旧金山获得反馈，这种延迟对于云计算等应用是难以承受的。
由于这种物理学层面的限制难以克服，谷歌、微软、亚马逊等互联网巨头将他们的数据在世界各地的服务器中心进行备份，以便就近、更快地读取数据。但越来越多的数据中心，对带宽造成了更大的压力。这些大公司的数据同步中心消耗的带宽，如今甚至超过了公众使用的互联网。
所以，如果网速不能提上去，那么远程手术，自动驾驶等革命性技术都无从谈起。和计算机处理芯片需要不断升级一样，网络速度也有不断扩容的需求。
其实，在铺设之初，许多光纤的容量其实远远超过了用户的需求，但线缆铺设过程的成本不菲，因此服务商就在线缆中预留了未使用的“暗光纤”。所以对带宽的提升，最初只要不断启用新的暗光纤即可。
但是随着流媒体等服务的兴起，近年来，互联网每年的流量增幅达到25%——用户对于带宽需求的增加，正在加速超越供应商的硬件升级能力。那么，未来的网速该如何升级呢？
用诺奖技术改造现有光纤
前文提到的打破网速纪录的光纤芯片，利用了“光频梳”结构，能够创造出一系列红外光，让数据得以同时通过各种波段的光传输。
光频梳是激光技术领域的重大革新，2005年，两位科学家就因为对光频梳技术的开创性工作，获得当年的诺贝尔物理学奖。就像普通的梳子能把头发分成绺一样，光频梳能将单色的输入激光转化为波长间隔相等的一系列光线。
为了充分利用光纤线路上光增大器的输出光谱，不同类型的数据会被分配到不同的红外线波段——就像白色的可见光可以被棱镜分为不同颜色（波长）的单色光那样，红外波段也可分为不同的“色彩”，各自传输不同的数据。不同波长的红外信号可以在同一根光纤中传输，到了终端再予分离——现有的装置需要在光纤中分别产生各个波长的激光，而光频梳利用一束激光，一块温控芯片和一个环形光谐振器，就能发射大量不同波长的光信号。这些微型设备中最关键的结构是环形的光谐振器，在单种波长的激光打到谐振器上时，它能精准地将单色的激光分解为多个频道。
将光频梳技术应用于光纤，这并不是第一次。加州大学圣地亚哥分校的研究团队2015年发表在《科学》上的研究中，就通过光频梳技术减少了信号噪声、增加了传输效率。当时研究者表示：通过进一步的发展，该方案能让光纤系统的传输速率翻倍。
本次破纪录的芯片，采用了全新类型的“光孤子晶体（soliton crystals）”光频梳。研究者将这种芯片在墨尔本已有的光纤网路上进行测试，并实现44.2Tb/秒的高速传输，这证明了现有的光纤只要更换芯片，就能够大幅提升速度。
另一方面，由于这类光频梳的制备技术正是目前商业化量产计算机芯片的技术，研究者认为，大规模生产这种光学芯片是能够很快实现的。
这一技术突破，并不意味着家家户户很快能用上Tb/秒级别的网速。今天普通消费者能够购买到的最高网速，是1Gb/秒的“谷歌光纤”项目，但使用者并不算多。美国能源部专用的科学网络ESnet，速度达到了400Gb/秒，但只留给了NASA之类的机构使用。由于成本等原因，Gb/秒级别的网速还是没能平民化。本次打破网速纪录的研究者也表示，他们的技术将首先利用于连接大型的数据中心。
数十年间，网速的提升带来了翻天覆地的变化，但另一方面，全球仍有43%的人口没有连上互联网。也许网速纪录的打破，只是为人们展示了一种可能性，而网速提升的便利最终惠及普罗大众，仍有很长的路要走。
文本来源：新浪科技综合
#美国抗议人数创纪录#【抗议进入第12天，美媒：席卷华盛顿等数座城市，人数达创纪录水平】当地时间6日，抗议活动进入第12天。包括美国、英国在内的多家媒体注意到，当天在美国多地参加示威的人数达到“黑人之死”引发的抗议活动爆发以来最大规模。
美国《国会山报》称，6日，大批抗议民众涌入美国大小城市。在旧金山、洛杉矶、芝加哥、纽约、华盛顿、费城和波士顿，数百人、甚至数万人走上街头抗议，抗议人数达创纪录水平。（环球网）
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