每年圣诞节时教堂里都会摆放“乳香”，这种植物何以如此芬芳？给圣诞老人拉雪橇的驯鹿“红鼻子鲁道夫”，为什么百分之百是一只小母鹿？经常用来编圣诞花环的植物叫“冬青”，但是为什么要小心它的果实？圣诞节贺卡上常会看到知更鸟，圣诞节的商店里摆着的仙人掌和没药，本文有关它们的科学介绍。
好多圣诞树都产自爱尔兰，科学技术让这些树长绿长鲜。关于槲寄生你了解哪些小知识？一个槲寄生的新种在英国基尤发现，我个人认为比起植物来地名才是亮点。圣诞礼物送桔子好像有点朴素，不过它却是补充维C的健康食物。
圣诞节的商场里总是男人很累女人很忙，科学家说这就和原始社会的“狩猎/采集”模式一样。一项研究调查了20名实验对象，结论说（圣诞）大餐喝一点小酒不会增加消化不良的状况。
如果你听过一首歌叫“圣诞节的十二天”，我们还有博士版“实验室的十二天”。爱因斯坦和圣诞老人有什么关系？还有关于艾萨克·牛顿爵士：圣诞节竟然是他老人家的生日！德国科学家发现如果自己带上圣诞帽，实验对象就更喜欢闻圣诞节常用的香料！
在这个翩翩而至的圣诞节，一起来了解这些有趣的圣诞科学吧。
圣诞节科学1：乳香为什么这么香
在基督教关于圣诞节的传说中，东方贤者给刚降生的耶稣献上了礼物：黄金、乳香和没药。乳香是一种芳香性树脂，来自乳香属的植物，常用来制作香水和焚香。人们将这些植物的树皮割破，让树脂流出并在树皮上硬化。种植地和当地气候决定了乳香的等级与质量。人们通常通过颜色、纯度、香味和年份来判断乳香的质量。乳香常用于宗教仪式和庆典。埃及人将炭化的树脂磨成黑色粉末，称作kohl，用来制作独特的黑色眼妆。许多埃及艺术形象中都能看到这种眼妆。乳香还被用于克罗恩氏病（一种胃肠炎症）、关节炎及多种癌症的治疗研究中。
圣诞节科学2：驯鹿鲁道夫为什么是只雌鹿
在这里，我们将只讨论不可飞行的驯鹿物种。之后我们会介绍可以飞行的驯鹿。
驯鹿（Rangifer tarandus）的颜色和体型各异，两性都长有鹿角。关于圣诞老人的驯鹿的性别一直都有争议（2010年果壳网就已经回答了给圣诞老人拉雪橇的到底是什么鹿？）。虽然驯鹿两性都会长角，但雄性驯鹿的鹿角会在交配季节结束时（12月上旬）脱落。
这说明了圣诞老人的驯鹿一定是母鹿。而且除了“鲁道夫”这个名字以外，其他驯鹿的名字并没有特别表现出男性化，“冲冲”、“舞舞”、“跳跳”、“闹闹”、“彗星”、“丘比特”、“雷霆”和“闪电”都可以作为女孩的名字。
为了适应于北极这样的严寒条件，驯鹿长着中空的鹿毛，可以储存空气来保温。鹿毛还可以增加浮力，因此驯鹿是能游泳的。另外，驯鹿的鹿角各不相同，就像我们的指纹一样。因此我们可以在野外或者公园里跟踪、监测每一只驯鹿。
圣诞节科学3：冬青为什么一直这么青？
世界上有大约400种冬青(Ilex spp.)物种，其中80种左右属于受威胁物种。所谓的“英国冬青”（Ilex aquifolium）在温带地区非常受欢迎，它红色果实衬托在深色有光泽的叶子上，这一形象很受人们喜欢。鸟类则很喜欢冬青的果实则很受鸟类的欢迎，它们吃下果实后会将种子散播到各处，一般会散播到别的树下方。“英国冬青”在阴暗环境下也能生长，因此在离开了它的原产区后，就成为了一些森林地区的入侵物种，包括在美国一些古老的森林中。
而在爱尔兰，I. aquifolium属于本土物种，它与冬季和圣诞节关系密切。在基督教诞生以前，暗绿色叶子衬托着红色果实的冬青，就被看做冬季里生命和生长的本源。不过冬青的果实对人类来说是有一定毒性的。
圣诞节科学4：圣诞贺卡上的欧亚鸲（俗称知更鸟）
小小的、喳喳叫的知更鸟，栖落在压满雪的枝头，是西方圣诞节贺卡常见的图案。据英国皇家鸟类学会说，知更鸟（Erithacus rubecula）是大不列颠地区最受欢迎的鸟类。在爱尔兰很可能也是一样，因为它在那儿的城市和乡村都很普遍。雄鸟和雌鸟外形看上去很像，胸部都有独特的红色斑块，而雏鸟缺乏这种红色物质，其斑块呈金色或褐色。知更鸟的领土意识极强，它们在防卫领土、阻止“入侵”时常爆发争斗，挺着小小的红色胸膛抵御入侵者。
据估计，爱尔兰的知更鸟有300万-400万只之多。爱尔兰科克大学几年前的一项研究发现，爱尔兰的知更鸟平均一窝产蛋4.6个，比它们在不列颠的亲戚要少，但是雏鸟的成活率则比英国高。
圣诞节科学5：圣诞仙人掌
很多人都见过那种开着亮紫色的花、叶子上长满刺的圣诞仙人掌(Schlumbergera truncata)。这是一种广泛培育和销售的家庭植物，特别是在圣诞节前后。实际上，在它的属之下有5个物种，全都源自南美。包括S. truncata在内的4种产自里约热内卢的大西洋沿岸森林和附近的圣保罗地区，剩下的一种与其他4种有地域隔离。
S. kautskyi是列于红色名录中的极危物种，1986年发现于两座小山附近区域，这里的人类居住状况近些年发生了显著变化，对这一物种的野外生存产生了巨大压力，目前其分布地只留下一小部分。
这种极危物种与大家熟悉的圣诞仙人掌十分相似，只是枝干部分呈扁平状，有锋利的边缘。而一般的培育种的花，跟这们其极危的亲属相比要大许多。
圣诞节科学6：牛顿在要圣诞过生日
著名的科学家艾萨克·牛顿爵士，他的生日恰好就在圣诞节。
牛顿是英国物理学家、天文学家、数学家、炼金术士以及神学家。他的名著《自然哲学之数学原理》（可简称《原理》）被很多人尊为有史以来最重要的科学著作。他不仅提出了运动三大定律，还阐述了万有引力的原理。这本书出版后牛顿收到了一些批评，因为书中描述了一种隔着距离发生作用的不可见的力（引力），因此有人谴责他将“超自然”的元素引入了科学。
在《原理》第二版，牛顿写下了他的名言：“我不做假设（Hypotheses non fingo）”，来回应这些批评。这句名言出自以下段落：
“到现在为止，我还未能发现引力现象这些特征的背后原因，而我也不做假设。任何并非从现象中推论得出的东西都称作假设；而假设，不论是抽象的还是物质的，或者基于超自然性的，或者是机械的，在实验哲学中都没有立足之地。在这种哲学中，每一条命题都出自于现象，然后反用于归纳一般情况。”
牛顿经常讲述他是如何看到苹果落地而受到启发、构建出引力理论的故事，但并没有证据表明这颗苹果曾经砸到他脑袋上。另外，这棵著名的苹果树的位置所在一直都有争论。牛顿故居伍尔斯索普庄园声称这棵树就长在他们的园子里，而剑桥和另一所地方学校也都声称他们园子里的苹果树才是正宗。圣诞节科学7：圣诞节自有其气味
我们很自然地会将一些气味同圣诞节联系起来。
根据2009年德国的一项研究，桔子、肉桂和丁香的气味会让人联想到圣诞节。研究对象还表示他们会将玫瑰的香味与夏天联系起来。更有趣的是，研究还发现：人们在一年中特定的时段，对一些气味会更加熟悉和喜爱。实验对象分别在冬天和夏天接受测试。为了设定实验对象的心情，在不同季节里，研究人员会穿着不同的服装出现在实验对象面前。就如论文中提到：“在圣诞季实验期，为了建立与圣诞节相关的气氛，提供实验气味的实验人员戴着圣诞老人的帽子，实验隔间悬挂着圣诞树装饰品。在夏季，为了建立与夏日时光相关的气氛，实验人员穿着季节特色的服装，如短袖T恤和短裤等。”
结果显示：他们在圣诞季期间对于肉桂气味的熟悉程度和愉悦感，显著高于夏天的测试结果。
圣诞节科学8：没药
“……耶稣生在犹太的伯利恒。有几个博士从东方来到耶路撒冷……进了房子，看见小孩子和他母亲马利亚，就俯伏拜那小孩子，揭开宝盒，拿黄金、乳香、没药为礼物献给他。”（马太福音 2:1,11）
没药是东方贤者带来的三件礼物之一，与黄金、乳香并列。和乳香一样，它是一种树上产出的干燥后的树脂。这种树属于没药属，拉丁名是C. myrrha。没药以其香味著称，用于制作焚香，过去还曾用于伤口处理。在古代埃及，它还是木乃伊制作中防腐工序使用的材料。
尽管C. myrrha是目前生产没药的首选原料，但在古代，C. erythraea树才是这种香料的主要来源。
圣经学者认为三件礼物的选择大有研究：黄金代表庄严，乳香代表神性，没药代表苦难（想想它曾用于尸体防腐）。耶稣在十字架上最后喝的东西里也有没药：“ 拿没药调和的酒给耶稣，他却不受。”（马可福音 15:23）
近年一项研究发现，没药中的一些成分具有镇痛效果，这与没药调酒的记载相符。现在没药也被用于漱口水和牙膏中，但大量使用是有毒性的。
圣诞节科学9：爱尔兰最盛产圣诞树
世界范围内，很多不同种类的树木都被培育来生产圣诞树。例如在美国，花旗松、欧洲赤松、福莱胶冷杉都很流行。在英国，高加索冷杉和欧洲云杉也卖得很好。根据爱尔兰圣诞树种植者协会的说法，爱尔兰温和的冬天和凉爽的夏天，以及较高的降雨量和使雨水自由穿流的土壤，都是许多圣诞树常用树种的理想生存条件。
在爱尔兰，最普遍的是用壮丽冷杉(Abies Procera)做圣诞树，因为它有独特的蓝绿色阴影，以及它的针叶可以保持很久。平均来说，一棵树长到可收获的最小高度需要7年-10年。据估计，2004年以来种植的高加索冷杉和壮丽冷杉不到70万株。协会估计，爱尔兰国内对圣诞树的需求量是大约50万株，出口市场则超过35万株。
圣诞节科学10：科技让圣诞树绿得久一点，再久一点
加拿大媒体报道：科学家发现一种方法，可以防止圣诞树针叶过早脱落，让其的摆放寿命延长一倍，。这项研究由魁北克拉瓦尔大学和新斯科舍农业学院的科学家完成，发表于科学期刊《Trees》。（译注：不是那个影响因子15的《生态与进化趋势（TREE）》，而是一个德国出版的期刊，影响因子1.9。论文原文：Ethylene triggers needle abscission in root-detached balsam fir）
科学家认为植物激素乙烯是针叶脱落的原因。他们将胶冷杉的枝条放置于培养箱里的装有水的容器中。10天后，枝条开始产生乙烯；又过了3天后，针叶开始掉落，而针叶掉光则需要40天。
为了验证针叶脱落是由于乙烯的存在，科学家使用了两种化学物质来干扰这种植物激素：1-甲基环丙烯（1-MCP）和氨基乙氧基乙烯基甘氨酸（AVG）。在对枝条使用这两种物质之后，针叶保留时间分别延长到了73天和87天。
“到40天时，用这些物质处理过的枝条仍然呈绿色、嫩质、外观新鲜，而没有处理过的枝条的针叶已经都掉光了，”论文作者、拉瓦尔大学农业与食品科学系教授Steeve Pépin解释说，“因为1-MCP是一种气体，它可以方便地使用于运输树木的卡车车厢里。”这个建议对于圣诞树出口市场特别有用。
消费者也可以得益于这项研究，因为AVG可以溶解于水，添加到圣诞树的支撑物里，从而延长其在室内的使用寿命。“目前我们取得的进展是可以将针叶的保留时间延长一倍，”Steeve Pépin说，“但是，我们仍然需要证明能否将这些发现应用于树木整体。”
圣诞节科学11：干杯！圣诞节！
科学家发现，伴着圣诞大餐喝一点小酒，不太会增加消化不良的风险，发表在《不列颠医学期刊》上的一篇文章指出，在一餐富含热量的饮食之后饮酒，可能会减慢消化速度，但不会引发烧心、打嗝、胃胀等症状。为了监测在富含热量的饮食之后摄入的酒精对于消化系统的影响，苏黎世大学医院马克·福克斯博士（现供职于诺丁汉皇后医学中心）的研究团队找来20名实验对象，让他们一边吃着著名的瑞士食品：奶酪火锅，一边喝酒或者喝红茶，然后再饮用樱桃酒或者水来帮助消化。实验分两次进行，中间相隔至少一周。一半人在食用奶酪火锅时就着白酒，另一半人就着红茶。90分钟以后再喝一些樱桃酒（一种烈酒）或者水。
实验对象是20名健康的志愿者（14男6女），年龄在23到58岁之间。他们均没有酒精滥用和肠胃疾病史；平均体重指数（BMI）是23.6；均没有正在服用处方药物。
福克斯及其同事说：虽然他们的研究使用的食物是奶酪火锅，但是研究结果“可以推广到我们在各种节日里享受了大餐之后、酒精对于消化的影响”。
研究人员使用一种科学的呼吸测试法来评估酒精对消化系统的影响。结果显示，对于吃着火锅喝着酒的实验对象，其消化过程显著放慢了。但是实验结果同时表明酒精不会增加消化不良问题，例如烧心、打嗝、胃胀等。
论文作者总结称：“健康的读者可以放心地在享受传统大餐的同时，佐以任何他们喜欢的饮料，而无需过度担心餐后消化不适的问题。”
圣诞节科学12：苦逼博士的圣诞歌
如果你听过“圣诞节前的20天”，请再来听一听这首博士版的“实验室的十二天”。如果你没听过这首歌，那就先来听一下原版的“圣诞节的十二天”的曲调吧。
实验室的十二天
实验室第一天
我的教授他对我说
给我们大家泡杯茶去
实验室第二天
我的教授他对我说
对了你是谁的学生啊？
给我们大家泡杯茶去
实验室第三天
我的教授他对我说
这3个本科生归你带
对了你是谁的学生啊？
给我们大家泡杯茶去
实验室第四天
我的教授他对我说
没有数据就编数据呀
这3个本科生归你带
对了你是谁的学生啊？
给我们大家泡杯茶去
实验室第五天
我的教授他对我说
拿了硕士赶紧走人吧
没有数据就编数据呀
这3个本科生归你带
对了你是谁的学生啊？
给我们大家泡杯茶去
实验室第六天
我的教授他对我说
论文写不出来就抄嘛
拿了硕士赶紧走人吧
没有数据就编数据呀
这3个本科生归你带
对了你是谁的学生啊？
给我们大家泡杯茶去
实验室第七天
我的教授他对我说
去上个补习班再来吧
论文写不出来就抄嘛
拿了硕士赶紧走人吧
没有数据就编数据呀
这3个本科生归你带
对了你是谁的学生啊？
给我们大家泡杯茶去
实验室第八天
我的教授他对我说
去搞点该死的资金来
去上个补习班再来吧
论文写不出来就抄嘛
拿了硕士赶紧走人吧
没有数据就编数据呀
这3个本科生归你带
对了你是谁的学生啊？
给我们大家泡杯茶去
实验室第九天
我的教授他对我说
哦我还没时间给你看
去搞点该死的资金来
去上个补习班再来吧
论文写不出来就抄嘛
拿了硕士赶紧走人吧
没有数据就编数据呀
这3个本科生归你带
对了你是谁的学生啊？
给我们大家泡杯茶去
实验室第十天
我的教授他对我说
你该死的论文在哪里？
哦我还没时间给你看
去搞点该死的资金来
去上个补习班再来吧
论文写不出来就抄嘛
拿了硕士赶紧走人吧
没有数据就编数据呀
这3个本科生归你带
对了你是谁的学生啊？
给我们大家泡杯茶去
实验室第十一天
我的教授他对我说
你打起精神来行不行
你该死的论文在哪里？
哦我还没时间给你看
去搞点该死的资金来
去上个补习班再来吧
论文写不出来就抄嘛
拿了硕士赶紧走人吧
没有数据就编数据呀
这3个本科生归你带
对了你是谁的学生啊？
给我们大家泡杯茶去
搞研究的第一天
我的教授他对我说
没事你有本科文凭呢
圣诞节科学13：槲寄生真的是“寄生虫”？
从希腊神话以来的民间传说中，一直有槲寄生的身影。槲寄生是半寄生植物欧洲槲寄生（Viscum album）的俗名，今天，至少在英语国家，人们在圣诞节前后都会将它悬挂在家里，是西方家庭中常见的装饰。如果两个人在槲寄生之下相遇，他们（译注：原文未指明双方性别）就要亲吻对方。“半寄生植物”意味着这种植物既是一种寄生物（也就是说，它会从宿主上获得养分和水），但它本身也可以在一定程度上进行光合作用。这是一种介于全寄生与全自养之间的状态。
Viscum album可以寄生于200种以上的乔木与灌木之上，最终会杀死这些植物。尽管它对人类有毒，却有很多野生动物是以它为食的。据BBC报道，槲寄生在英国可能已处于受威胁状态。
圣诞节科学14：桔子，为什么填充圣诞袜子的是桔子？
西方人经常用桔子来填充圣诞节装礼物的袜子。犹他州的科学家希望能找到它所含的健康物质的正确组分，来解释为什么桔子长久以来被奉为健康食品。这种流行的袜子填充品以富含维C和抗氧化剂、能保护血液而著称，但研究人员想查明为什么吃整个桔子要比分吃各种成分更健康。领导这项研究的营养学家帕克（Tory Parker）说，“我们认为桔子中一种特定的抗氧化剂混合物使得它有益于人体健康。”
杨百翰大学的这项研究发表于《食品科学期刊》。Parker指出，营养补充剂公司常常“将蓝莓、黑莓与桔子的提取物混合，打包出售，认为这样就是好的”。他通过测试几十种抗氧化剂的组合方式，来寻找它们在桔子中自然存在的比例，从而避免上面这种想当然的做法。
他们确定出几种具有最大增效作用的抗氧化剂组合，特别是化合物橙皮甙与柚皮素，在这些组合中贡献了最大的效能。Parker将继续在人体中研究这些混合物，看它们是否能产生与吃桔子相似的健康效果。他和他的学生还在蓝莓和草莓上从事类似的研究。
“我很有兴趣去研究保护人们的健康、让健康的人更健康，”Parker说。“另外不管我们的研究结果如何，多吃水果肯定是一个极好的方法。”
圣诞节科学15：圣诞血拼，男女不同？
最后一分钟的假日抢购开始了：男人们冲向他们想要的东西，付钱，走人。女人们还在研究着料子、颜色、质地，和价格。从古至今，世界各地的市场里上演着这种狩猎与采集的仪式。根据密歇根大学的一项研究，理解你的伴侣的购物行为，有助于释放购物产生的压力。
公共健康U-M学院的Daniel Kruger说，采集食用植物和真菌一直以来就是女性的传统。用现在的话说，就是思考逐一选择物品来填满篮子。在觅食式的社会形态中，女性会返回先前能够成功得到收获的地方，并通常留在居住地附近，以地标作为指引。
觅食是一种日常活动，常常具有社会性，如果需要时也会有儿童参与。进行采集时，女性必须对选择正确的颜色、质地和气味特征非常熟练，以确保食物安全有效。她们必须安排收获的时间，并且要知道一块先前已被废弃的土地在什么时候会重新产出收获。
用现在的话讲，女性比男性更有可能了解诸如一种特定的商品什么时候会打折之类的信息。女性也会花费更多的时间在挑选完美的礼物之上。
相反，男性常常是事先想好一件特定的商品，进去，买下，出来。在古代社会，尽可能快地打到肉、带回家，是十分重要的能力，Kruger说。带上儿童进行狩猎很不安全，还可能成为拖累。当然，这些行为并非是完全由基因决定的，也不适用于所有的人，但是一些主题是持续性的、广泛的，Kruger说。
下面这个视频表现了演化论是如何解释两性的购物方式差异的：
圣诞科学16：有关圣诞的新物种
英国皇家植物园“邱园”的研究者在2010年非洲雨林里发现了又一批新植物——其中包括一种来自东非的野生茄子Solanum phoxocarpum，它有毒、但也被当地人用作药材；一种来自喀麦隆的巨树Magnistipula multinervia，以41米的高度俯视整座雨林；还有一种在一百多年前就以为灭绝了的寄生真菌Urocystis primulicola。当然，最切合我们圣诞主题的，是一种来自莫桑比克的槲寄生Helixanthera schizocalyx。它是邱园探险队的东非蝴蝶专家科林·康格顿（Colin Congdon）在攀登途中发现的，他意识到这株槲寄生和以前他在附近见过的任何物种都不一样；回到邱园之后仔细的检查确立了这是一种新物种。
来自莫桑比克的槲寄生Helixanthera schizocalyx
热带槲寄生是植物和动物之间共生关系的绝好范例。鸟类在槲寄生传粉中起到了关键作用，也负责传播种子。当鸟儿吃掉这些甜而多肉的白色小果实的时候，会把种子用附近的树枝蹭掉，而种子会粘在树枝上。一旦发芽，根系会插入树的组织、夺取养分。热带槲寄生也很受蝴蝶欢迎，尤其是灰蝶科的蝴蝶。植物、宿主树、各种鸟类和蝴蝶之间的紧密联系反映了森林物种之间的互联本质，也告诉我们保护环境需要保护一切元素。
圣诞科学17：最后但最重要的有关圣诞老人的科学
圣诞老人的驯鹿怎么飞？已知的驯鹿物种都不能飞。但是未发现的物种少说也有30万以上，虽然其中大部分肯定是昆虫和细菌，但这可不能完全排除飞行驯鹿存在的可能性。
圣诞老人怎么给所有人送到礼物的？
由于地球的自转和不同的时区，假定圣诞老人从东向西飞行（一个合乎逻辑的假定），他有31个小时可用。这意味着每秒钟访问822.6户家庭。换言之，对于每个有好孩子的家庭，圣诞老人有0.001秒的时间可以停雪橇、跳出来、钻进烟囱、把礼物装进袜子、剩下的礼物堆在树下、吃掉剩下的小零食、爬回烟囱、跳进雪橇然后去下一家。假定这9180万户家庭是均匀分布在世界各地（当然我们知道这不是事实，但为了计算方便起见姑且这么说），这意味着两家之间平均距离是1.25公里，总里程为1.21亿公里——这还不算那些正常人每隔31小时必须至少干一次的事情。还有喂驯鹿啥的。
爱因斯坦和圣诞老人什么关系？
由上一个问题的讨论，物理学家高特·艾因沃尔提出了一个全新的理论：“我们讨论的是移动质量，还有谁比爱因斯坦更了解质量呢？而且爱因斯坦和圣诞老人外貌上的相似之处还用我说吗？爱因斯坦1905年发表了狭义相对论，1916年发表了广义相对论，但等到1930年前后可口可乐让圣诞老人的形象确定下来之后，爱因斯坦就没几篇文章发表了。不知道是不是因为他变成了圣诞老人。”
他认为之所以爱因斯坦没能把量子论和相对论结合在一起，是因为那颗闲不下来的脑袋正忙于帮助圣诞老人化身为“量子圣诞老人”。
本文翻译自科学博客CommunicateScience,Christmas Science 20。 文字部分有删改。