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冷暗物質(zhì)之謎:超級計(jì)算機(jī)演繹“千年宇宙”

發(fā)布時間:2011-10-2 13:49    發(fā)布者:Liming
科學(xué)家通過超級計(jì)算機(jī)模擬了迄今為止最準(zhǔn)確和詳細(xì)的宇宙演化過程,為天文學(xué)家以及宇宙物理學(xué)家提供了一種新工具,以了解星系的形成過程,暗物質(zhì)和暗能量的作用方式。這個模擬過程主要是基于宇宙的大尺度結(jié)構(gòu),包括星系在合并和增長的進(jìn)程中,周圍暗物質(zhì)環(huán)在其中扮演著何種作用,例如演化機(jī)制和散步規(guī)律等,初步的研究顯示了與天文學(xué)家實(shí)際觀測過程中的情況較為符合。

銀河系存在如大小麥哲倫星云的衛(wèi)星星系


加州大學(xué)圣克魯斯分校的物理學(xué)教授喬爾普里馬克(Joel Primack)認(rèn)為:從某種意義上說,你可能認(rèn)為這些初步結(jié)果所反映出的過程有點(diǎn)兒過時,但這很清楚地表明,我們所認(rèn)為的標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型體現(xiàn)的就是這種機(jī)制。這項(xiàng)研究之所以讓我們感到興奮,是因?yàn)槲覀冇辛诉@種高度精確的模擬,可以反映出宇宙在一定尺度上的演化方向,其同時也將為我們在未來幾個月甚至數(shù)年之內(nèi)的研究提供基礎(chǔ)性的作用。

物理教授普里馬克(Primack)和新墨西哥州立大學(xué)的天文學(xué)教授阿納托利克雷平(Anatoly Klypin)共同領(lǐng)導(dǎo)了這次宇宙演化大模擬實(shí)驗(yàn)。阿納托利克雷平主要負(fù)責(zé)在超級計(jì)算機(jī)上錄入模擬代碼,這臺計(jì)算機(jī)有著不同凡響的名聲,它就是隸屬于美國國家航空航天局艾姆斯研究中心的“昂星團(tuán)”超級計(jì)算機(jī),該超級計(jì)算機(jī)主要幫助美國宇航局的科學(xué)家對各種航天任務(wù)以及宇宙探索進(jìn)行模擬和仿真研究。對宇宙的演化過程模擬式非常必要的,我們現(xiàn)在擁有各種天文觀測的數(shù)據(jù),如何將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整合以及發(fā)揮他們在預(yù)測上的優(yōu)勢,這是科學(xué)家要解決的問題,這同時也有助于我們確定宇宙中神秘的暗能量是何種性質(zhì)。

根據(jù)目前領(lǐng)導(dǎo)著加州大學(xué)高性能天體計(jì)算機(jī)研究中心的物理學(xué)教授喬爾普里馬克介紹:宇宙新“千年模擬”計(jì)劃的初步數(shù)據(jù)版本在九月份上旬開始,現(xiàn)在我們以及發(fā)布了大量的數(shù)據(jù),可以供其他研究機(jī)構(gòu)的天體物理學(xué)家使用。到目前為止,這些數(shù)據(jù)還不到總量的百分之一,這是因?yàn)榭偟哪M基數(shù)非常地龐大,在將來還會有新的數(shù)據(jù)進(jìn)行公布。

早在2005年之時,由馬克斯普朗克研究所進(jìn)行了一項(xiàng)被稱為“千年模擬”的宇宙演化研究,同樣是研究大尺度范圍內(nèi)的宇宙進(jìn)程,包含了20億光年距離上的宇宙信息,大概存在著數(shù)千萬個星系的規(guī)模,由于其設(shè)定的粒子數(shù)創(chuàng)紀(jì)錄地達(dá)到了百億個數(shù)量級,因而其為當(dāng)時的天體形成以及演化的研究提供了相當(dāng)程度的數(shù)據(jù),也發(fā)表了400余篇的學(xué)術(shù)論文。但是,現(xiàn)在天文學(xué)家認(rèn)為,當(dāng)時被當(dāng)做基本參數(shù)的部分?jǐn)?shù)據(jù)存在不準(zhǔn)確性,所以該模擬的結(jié)果并不是準(zhǔn)確的。這些數(shù)據(jù)來自美國宇航局的威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)。
該各向異性探測器主要提供了自宇宙大爆炸之后殘留下來的宇宙微波背景輻射在空間上各向異性的微小變化,并繪制了詳細(xì)的分布概況圖。最早的WMAP1版本的分布概況圖以及被后續(xù)的版本最取代,而在2010年美國宇航局發(fā)布了WMAP7版本的分布概況圖。而本次模擬使用的參數(shù)是基于2008年公布的WMAP5版本,這個版本的數(shù)據(jù)與最新的WMAP7是基本一致的,而最早的WMAP1版本被認(rèn)為存在著一些錯誤,“千年模擬”所采用的數(shù)據(jù)恰恰就是WMAP1版本。此外,超級計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步,使我們在整個過程中可以以較高的分辨率進(jìn)行模擬。因而,物理學(xué)教授喬爾普里馬克認(rèn)為本次研究結(jié)果將會對現(xiàn)有的天文學(xué)研究產(chǎn)生較大的影響。

宇宙大爆炸之后,宇宙如何進(jìn)行演化的標(biāo)準(zhǔn)解釋是被稱為Lambda冷暗物質(zhì)模型的理論,Lambda是指代當(dāng)前宇宙存在的加速膨脹機(jī)制中的暗能量(希臘字母,宇宙學(xué)常數(shù)),這個模型符合現(xiàn)階段對宇宙大尺度結(jié)構(gòu)的研究以及對宇宙微波背景輻射觀測,是一個能自洽的簡單假設(shè)的宇宙模型。這就是本次宇宙演化模擬的理論基礎(chǔ)。根據(jù)這個模型,引力在大爆炸發(fā)生后不久,存在著輕微的密度擾動,并導(dǎo)致宇宙中第一個暗物質(zhì)塊的出現(xiàn)。

接著,這些暗物質(zhì)塊經(jīng)過漫長的演化過程,并逐漸合并成更多的團(tuán)塊,就是我們現(xiàn)在宇宙中存在的暗物質(zhì)。而暗物質(zhì)的性質(zhì)仍然是一個迷,其占據(jù)了宇宙中82%的物質(zhì)。因此,對宇宙的研究不可避免地要涉及到暗物質(zhì),其產(chǎn)生的引力作用是推動宇宙演化的關(guān)鍵因素。普通物質(zhì)在形成恒星以及行星之后,并進(jìn)入有暗物質(zhì)構(gòu)成的團(tuán)塊之中,從而使得在星系周圍存在著由大量暗物質(zhì)構(gòu)成的神秘暗物質(zhì)環(huán)。超級計(jì)算機(jī)在一個主要目的就是模擬和計(jì)算暗物質(zhì)環(huán)是如何進(jìn)行演化的。這些研究結(jié)果已經(jīng)發(fā)表在《天體物理學(xué)》期刊上,作者是新墨西哥州立大學(xué)的研究生塞巴斯蒂安特魯希戈麥斯(Sebastian Trujillo-Gomez)和普里馬克(Primack)。

另一篇基于該研究的論文同樣也發(fā)表在《天體物理學(xué)》期刊上,提出了星系大量暗物質(zhì)的模擬預(yù)測以及屬性的問題。作者是克雷平(Klypin)、塞巴斯蒂安特魯希戈麥斯(Sebastian Trujillo-Gomez)和普里馬克(Primack),以及加州大學(xué)圣克魯茲分校的博士后研究員亞倫羅曼諾夫斯基(Aaron Romanowsky)。普里馬克認(rèn)為:模擬預(yù)測的結(jié)果與目前進(jìn)行的斯隆數(shù)字巡天計(jì)劃的觀測對比顯示出非常好的融洽性。

超級計(jì)算機(jī)模擬的是具有代表性的宇宙區(qū)域,大約是位于10億光年之內(nèi)的宇宙空間,設(shè)定了86億個暗物質(zhì)粒子參與相互作用的演化,整個過程花了600萬個CPU小時進(jìn)行運(yùn)算,而昴宿星團(tuán)超級計(jì)算機(jī)被列為世界上第七快得超級計(jì)算機(jī)。可對宇宙中星系團(tuán)以及其他大尺度結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測,其中的重點(diǎn)在暗能量參與的進(jìn)程,被稱為重子振動光譜調(diào)查。

此外,科學(xué)家該模擬了較小尺度的宇宙演化,同樣也是在昴星團(tuán)超級計(jì)算機(jī)運(yùn)行。其重要側(cè)重于宇宙較小部分的模擬,并提供更高的分分辨率。所有的模擬結(jié)果都會公布在MultiDark數(shù)據(jù)庫中,該數(shù)據(jù)庫是由德國波茨坦天體物理研究所主管。以提交的分析結(jié)果顯示了預(yù)測銀河系中主要衛(wèi)星星系的數(shù)量,這些衛(wèi)星星系與大小麥哲倫星云亮度相當(dāng)。

文/騰訊科技
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Liming 發(fā)表于 2011-10-3 19:32:40
天河一號服務(wù)海外用戶 成為環(huán)境科學(xué)研究平臺

中新社天津9月29日電 (劉家宇)“中國首臺千萬億次超級計(jì)算機(jī)‘天河一號’連接互聯(lián)網(wǎng)至今,已服務(wù)170余家海內(nèi)外用戶。”中國國家超級計(jì)算天津中心相關(guān)負(fù)責(zé)人孟祥飛29日在此間表示,全球用戶可通過六項(xiàng)程序遠(yuǎn)程使用計(jì)算機(jī),自提出申請至最終使用,最快僅需一周時間。
孟祥飛說,基于“天河一號”的國際合作呈增長態(tài)勢,自今年5月起,“天河一號”已為美國、加拿大、瑞典、新加坡、英國、韓國以及香港等國家和地區(qū)的用戶提供服務(wù),集中使用于環(huán)境科學(xué)、能源開發(fā)、基礎(chǔ)科學(xué)研究等領(lǐng)域。

孟祥飛告訴記者,“‘天河一號’已成為當(dāng)前國際環(huán)境科學(xué)研究的重要平臺,特別是在全球環(huán)境變化等關(guān)系人類生存與發(fā)展的領(lǐng)域。”“天河”開展的大氣、海洋、全球變化研究模擬工作有數(shù)千個甚至上萬個CPU核規(guī)模,實(shí)現(xiàn)了中國環(huán)境科學(xué)研究跨越式發(fā)展;基于“天河”平臺,新加坡南洋理工大學(xué)與天津大學(xué)建筑工程學(xué)院正在開展的亞太地區(qū)水文地質(zhì)領(lǐng)域研究,加拿大海洋研究所與中國國家海洋局等單位開展全球高精度海洋動力學(xué)模式研究項(xiàng)目已完成調(diào)試、測試;德國、法國等一些國際研究機(jī)構(gòu)的使用申請正在審批中。

目前,“天河一號”已在石油勘探、生物醫(yī)藥、動漫設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)與仿真分析、氣象預(yù)報、金融風(fēng)險分析等方面取得成功應(yīng)用,注冊用戶170余家。全球用戶可通過申請、填寫用戶信息表、確認(rèn)簽字、審核、試用、簽署協(xié)議六項(xiàng)程序,遠(yuǎn)程使用“天河一號”。

據(jù)悉,由中國國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)與天津?yàn)I海新區(qū)合作,于2009年9月研制成功“天河一號”,為中國首臺千萬億次超級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。2010年8月,經(jīng)過重大技術(shù)升級與綜合優(yōu)化后,“天河一號”憑借峰值運(yùn)算速度4700萬億次,持續(xù)性能每秒2566萬億次,位居當(dāng)年計(jì)算機(jī)行業(yè)Top500第一。目前,該設(shè)備安裝于中國國家超級計(jì)算天津中心。
Liming 發(fā)表于 2011-10-3 19:40:04
設(shè)計(jì)師仿小鳥造飛機(jī) 氫動力飛行實(shí)現(xiàn)零排放

新聞來源:騰訊科技
北京時間9月30日消息,據(jù)《每日郵報》報道,設(shè)計(jì)師威廉-布萊克先生研究出一種幾乎零排放的氫動力飛機(jī),它可以飛向世界的任何角落,而且毫無污染。設(shè)計(jì)師威廉-布萊克先生研究出一種幾乎零排放的氫動力飛機(jī),它可以飛向世界的任何角落,而且毫無污染。

氫動力飛機(jī)


氫動力飛機(jī)


氫動力飛機(jī)


  布萊克的設(shè)計(jì)靈感來源于一種叫黑尾豫的鳥,它是鳥類世界不間斷最長飛行紀(jì)錄的保持著,它能不停下歇息進(jìn)食從澳大利亞一直飛到阿拉斯加,一共7252英里。

  布萊克設(shè)計(jì)的飛機(jī)有一對超大的翅膀,它的外形就像一個彎曲的澳大利亞黑尾豫。這樣在飛機(jī)到達(dá)平流層的時候,空氣阻力減小,這對超大的翅膀就可以產(chǎn)生大量的上升氣流,足夠支撐飛機(jī)不往下落,那樣飛機(jī)就可以像黑尾豫一樣滑翔。

  飛機(jī)安裝四個低溫氫氣渦扇發(fā)動機(jī),不僅功率大而且低耗能,類似于戰(zhàn)斗機(jī),節(jié)省大量的燃料。雖然這一切都還是布萊克的設(shè)計(jì)想法,這種飛機(jī)能否真正翱翔,還有待進(jìn)一步觀察。
Liming 發(fā)表于 2011-10-3 19:42:22
美科學(xué)家研制神奇“飛毯” 未來用于火星探索

新聞來源:騰訊科技
據(jù)國外媒體報道,近日,普林斯頓大學(xué)的頭條新聞刊登了一個塑料薄板在研究人員操作下成了一種神奇飛毯的原型。在研究團(tuán)隊(duì)使用了壓電致動器和傳感器來控制飛毯。傳感器和能使得產(chǎn)生空氣動力的“漣漪”作用在塑料薄板的后部,推動其在空氣中移動。
這項(xiàng)研究成果在本月發(fā)表在《應(yīng)用物理快報》期刊上,研究生諾亞賈弗里斯(Noah Jafferis)和研究團(tuán)隊(duì)描述了他們所進(jìn)行試驗(yàn)的設(shè)備和結(jié)論。并且希望,該項(xiàng)技術(shù)在發(fā)展成熟后能應(yīng)用于未來的火星表面探索任務(wù)中。


“飛毯”是神話傳說中存在的能飛的神奇工具(資料圖)


我們使用集成的壓電致動器和傳感器,以證明在平坦的空氣表明上可以將塑料板材懸浮起來,并產(chǎn)生推力控制橫向運(yùn)動。這個原理證實(shí)了在水平表面上構(gòu)建一個“飛毯”的物理模型基礎(chǔ)。三位作者分別是諾亞賈弗里斯(Noah Jafferis),霍華德斯通(Howard Stone)和詹姆斯斯特姆(James Sturm)。通過該試驗(yàn),我們還確定了在地面以上多少高度對應(yīng)負(fù)荷多大的重量,并且了解了行波的振幅,這些值也證實(shí)了理論預(yù)測的幅度。

空氣起伏的漣漪效應(yīng)可以允許物體以數(shù)厘米每秒的速度進(jìn)行運(yùn)動,而研究人員諾亞賈弗里斯認(rèn)為,我們可以將速度提高到每秒數(shù)米。在此之前,美國哈佛大學(xué)教授馬哈德萬(Lakshminarayanan Mahadevan)在一篇論文中提到了類似的觀點(diǎn),使得諾亞賈弗里斯受到了啟發(fā),他試著使用塑料板材進(jìn)行項(xiàng)目的試驗(yàn),這個試驗(yàn)還將延續(xù),他認(rèn)為在他的博士學(xué)位的研究過程中,還將對“飛毯”原理進(jìn)行深入探索。



普林斯頓大學(xué)研究人員正在用塑料薄板做試驗(yàn)


除此之外,諾亞賈弗里斯還研究了印刷電路上使用的納米油墨技術(shù),在這之后,他轉(zhuǎn)向從事“飛毯”原理的塑料板材試驗(yàn),并花了兩年的時間集中處理傳感器和性能上的提高工作。另一位參與研究的人員詹姆斯斯特姆告訴英國廣播公司采訪記者,試驗(yàn)中最關(guān)鍵的就是控制塑料板材的行為,其實(shí)不論是塑料板材還是其他的東西,要是它能飛起來,首先也是最關(guān)鍵的就是要控制平衡,而且如果是“飛毯”模型,還會出現(xiàn)較大的形變,因而非常不好控制。在今后要將它向“飛毯”的方向進(jìn)行研發(fā),它還有一個較大的弱點(diǎn),就是推進(jìn)的問題,如果能排除這些難題,那它就是一個“魔術(shù)地毯”。

但諾亞賈弗里斯謹(jǐn)慎地指出,這個試驗(yàn)嚴(yán)格意義上不能稱之為“飛”,它只是一種由于電產(chǎn)生的“漣漪”波動,沿著物體底面上的空氣流動,這樣就使得該物體能脫離地面并懸浮。主要研究人員諾亞賈弗里斯同時也認(rèn)為該試驗(yàn)雖然還有許多的問題,但是發(fā)展?jié)摿是很好的,現(xiàn)在遇到的問題中,比如要解決“飛毯”的動力問題,研究人員討論覺得今后可以發(fā)展出以太陽能為動力的升級方案,這樣就是提供相對充足的電力,可以飛行較大的距離。

而該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用前景,研究人員表示可以應(yīng)用在火星探測上,由于外層空間或者其他行星上稀薄的大氣以及幾乎沒有大氣結(jié)構(gòu)和微弱的重力場,使得運(yùn)用了“飛毯”原理的探測器在諸如火星表面可以來去自如,它的速度明顯還比在地上行駛的火星車來得快。美國哈佛大學(xué)教授馬哈德萬(Mahadevan)期待不久后該實(shí)驗(yàn)?zāi)艿玫健皬?fù)雜”的改進(jìn),賦予它更多的功能和穩(wěn)定性,并且能在前進(jìn)飛行過程中彰顯出模仿類似滑冰或者魚鰭那美麗的二維起伏波動,這樣它就更像一個“神奇的飛毯”。
Liming 發(fā)表于 2011-10-3 19:45:58
“百年星河”計(jì)劃:NASA欲造飛船離開太陽系

新聞來源:騰訊科技
據(jù)國外媒體報道,在上個世紀(jì)的60年代,“星際迷航”系列電視播出之后,使得科幻題材的宇航影視開始風(fēng)靡。如今,美國國防部高級研究計(jì)劃局開始在本周末嚴(yán)肅認(rèn)真地討論一個關(guān)于星際航行的的主題。其中涉及到諸如人造重力場、曲率發(fā)動機(jī)等等科幻色彩的裝置。



據(jù)國外媒體報道,在上個世紀(jì)的60年代,“星際迷航”系列電視播出之后,使得科幻題材的宇航影視開始風(fēng)靡。如今,美國國防部高級研究計(jì)劃局開始在本周末嚴(yán)肅認(rèn)真地討論一個關(guān)于星際航行的的主題。其中涉及到諸如人造重力場、曲率發(fā)動機(jī)等等科幻色彩的裝置。

這就是被稱為“百年星河”的研討會,于今年的9月30日至10月2日,在佛羅里達(dá)州奧蘭多市舉行,為其三天的時間。來自各相關(guān)大學(xué)的科學(xué)家,以及美國國家航空航天局、私營研究機(jī)構(gòu)的科學(xué)家都將出席本次研討會,而會議主要的議題是建設(shè)一艘飛船,飛出太陽系,并前往另一個恒星系統(tǒng)。

目前,我們?nèi)祟惖摹白阚E”在一定程度上而言,已經(jīng)遍布太陽系,雖然人類真正只踏上月球,但是我們發(fā)射宇宙飛船的航跡已經(jīng)遍布太陽系,不僅在各大行星,還有在小行星上。而明年,旅行者1號探測器將離開太陽系,它現(xiàn)在正在太陽系邊緣上運(yùn)行,這艘飛行了超過30年的飛船,將帶著人類信息離開太陽系。但是,我們從來沒有建造以飛往另一顆恒星為目的的宇宙飛船。

距離我們太陽系最近的恒星,被稱為半人馬座阿爾法星,我們與它的距離超過4光年之遙,這就意味著,即使是以光速運(yùn)行,我們也要飛四年多才能到達(dá)。而根據(jù)物理學(xué)的定律,如果一個物體運(yùn)行速度接近光速,則這個物體本身的時間就會變慢,這就意味著,這艘飛船上的宇航員只要花上更短的時間就能到達(dá)半人馬座阿爾法星。

但是,以接近光速的速度進(jìn)行宇航探索,對目前的人類科技而言是不現(xiàn)實(shí)的。而這并不能阻止美國宇航局和美國國防部高級研究計(jì)劃局,這兩個機(jī)構(gòu)聯(lián)手執(zhí)行了一項(xiàng)100萬美元的研究項(xiàng)目,旨在研究在100年的時間內(nèi),如何開始著手實(shí)施飛往半人馬座阿爾法星的宇航計(jì)劃,包括一些技術(shù)和項(xiàng)目管理上的考慮分析。

美國國防部高級研究計(jì)劃局的官員在一份聲明中提到:“百年星河”計(jì)劃項(xiàng)目難度超過目前任何一艘宇宙飛船,遠(yuǎn)超任何一個宇航技術(shù)。但是我們通過這種努力,旨在激勵未來的幾代人致力于突破關(guān)于宇宙航行的技術(shù),特別是眾多交叉學(xué)科上的創(chuàng)新研究和技術(shù)發(fā)展。宇宙航行計(jì)劃不僅涉及到對天文觀測技術(shù)進(jìn)步的依賴,同時也包含了材料、生物等多學(xué)科領(lǐng)域。

在本周末舉行的“百年星河”宇宙航行研討會上,將有許多著名的科學(xué)家和航空航天界人士出席,包括SETI(搜尋外星智慧生命計(jì)劃)研究機(jī)構(gòu)的科學(xué)家吉爾塔特爾(Jill Tarter),前美國宇航局宇航員梅杰米森(Mae Jemison)、還有科幻小說的作者斯蒂芬巴克斯特(Stephen Baxter)、伊麗莎白比爾(Elizabeth Bear)以及維珍銀河公司總裁兼首席執(zhí)行官喬治懷特賽德斯(George Whitesides)。

會議小組討論的議題包括核聚變與熱核推進(jìn)發(fā)動機(jī)如何在宇航活動中應(yīng)用等話題,以及在宇宙航行中人類的心理和社會關(guān)系的變化,宗教和哲學(xué)方面的議題也將是討論的重點(diǎn)。科幻小說的作者認(rèn)為:在漫長的星際航行中,人類社會很可能會發(fā)展出另一種的社會模式,其將有別與生活在行星上的人類,長時間長距離的宇宙航行同時也會對宇航員的心理和生理構(gòu)成未知的影響。比如,僅是目前在國際空間站上長時間生活數(shù)個月的宇航員就出現(xiàn)了腿部功能退化的趨勢,因此他們必須在空間站上保持適量的運(yùn)動,以加強(qiáng)他們的腿部肌肉。

美國國防部高級研究計(jì)劃局的官員同時也認(rèn)為:不論是美國宇航局,或者美國國防部高級研究計(jì)劃局,都不是“百年星河”計(jì)劃最后的建設(shè)者和參與者,因?yàn)閷⒃撚?jì)劃落實(shí)到實(shí)際飛船建設(shè)上,需要突破相當(dāng)多的技術(shù)瓶頸,需要宇航技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展,我們現(xiàn)在做是為將來的星際航行播下種子,討論未來可能出現(xiàn)的問題,以及我們需要如何去解決這些問題。因此,我們現(xiàn)在不接受任何自愿報名參加星際飛船宇航員的申請。
Liming 發(fā)表于 2011-10-4 12:42:45
揭秘8大科學(xué)謎團(tuán)新進(jìn)展:靈魂是存在的?

新聞來源:搜狐IT
美國《大眾機(jī)械》網(wǎng)站2000年曾列舉科學(xué)領(lǐng)域最深奧難解的8大謎團(tuán),10年后《大眾機(jī)械》網(wǎng)站再次追蹤這8大科學(xué)謎團(tuán)的研究進(jìn)展。
謎團(tuán)1 治愈癌癥?
10年前,《大眾機(jī)械》網(wǎng)站曾認(rèn)為,預(yù)防應(yīng)該是避免癌癥的解決方案之一。10年來,盡管由各種惡性疾病引起的死亡率下降了幾個百分點(diǎn),但某些癌癥,如惡性黑素瘤、白血病、胰腺癌以及腎癌等發(fā)病率卻呈上升趨勢。同時,化學(xué)治療、放射性治療以及手術(shù)治療等手段治療效果仍不樂觀。

  目前,阻擊癌癥發(fā)病的最新策略是找到病毒感染機(jī)制。美國路易斯維爾大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)家保羅·埃瓦爾德認(rèn)為,到2050年有95%的癌癥患者都將被證明是由感染引起的,而現(xiàn)在這一數(shù)字僅為15%至20%。科學(xué)家已經(jīng)知道肝炎病毒與肝癌有關(guān),人類乳頭瘤病毒可能導(dǎo)致宮頸癌、直腸癌、陰莖癌、腦癌、頸椎癌等多種癌癥,而幽門螺桿菌感染可能會引起胃癌。埃瓦爾德表示,如果能夠繪制出完整的病原體圖譜,則有助于人類最終克服癌癥。病毒本身也許并不是引起突變的必要因素,但是卻能夠使得細(xì)胞更加脆弱,從而更容易發(fā)生突變。病毒就是這樣為癌癥的發(fā)病打開了大門。

  根據(jù)這種說法,更多地使用疫苗,合理使用抗生素以及提高衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),或許可以顯著地降低癌癥發(fā)病率。埃瓦爾德表示:“安全治愈和預(yù)防癌癥最理想的方式就是識別和鎖定它們的感染誘因。如果在醫(yī)學(xué)上能夠做到這一點(diǎn),那就是控制感染。”

  新進(jìn)展:如果繪制出完整的病原體圖譜,將有助于最終克服癌癥

  謎團(tuán)2 長生不老?

  塞內(nèi)克斯生物科技公司2000年時在研制某種可實(shí)現(xiàn)抑制作用的藥物。研究人員還繼續(xù)深入分析端粒。端粒是一種DNA序列,會在細(xì)胞分裂過程中逐步變短直到細(xì)胞最終變異或死亡。

  近期的研究發(fā)現(xiàn)也驗(yàn)證了端粒的功能。《自然》雜志于2010年11月公開的一項(xiàng)研究中,老鼠被抽取端粒后再被植入,這一過程發(fā)生了奇跡般的返老還童現(xiàn)象。從技術(shù)上講,數(shù)年前人們就可以通過各種方式提高體內(nèi)端粒的水平,但這種技術(shù)至今未得到臨床評估。

  同時,兩種在人類身上試驗(yàn)的合成催化劑SIRT1和STACs今年已投入使用,它們可以模擬熱量限制效應(yīng)。在酵母、靈長類動物身上的試驗(yàn)表明,這種效應(yīng)可以放慢新陳代謝速度,緩解老化進(jìn)程。

  美國伊利諾伊大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院流行病學(xué)教授杰伊·奧爾沙恩斯基則認(rèn)為,百歲以上老人的基因具有可限制老化進(jìn)程的特別功能。“新英格蘭百歲老人研究”是全球最大型的專門研究高齡老人的計(jì)劃,該項(xiàng)目正對約1600名百歲老人及數(shù)百名他們的子女進(jìn)行跟蹤研究”。

  新進(jìn)展:發(fā)現(xiàn)端粒功效;發(fā)現(xiàn)新的催化劑

  謎團(tuán)3 創(chuàng)造生命?

  人類至今仍未解開地球的生命之謎,如何創(chuàng)造生命,人類認(rèn)識仍然很模糊。

  由零開始創(chuàng)造生命,這一領(lǐng)域的研究最大進(jìn)展是由著名遺傳學(xué)家克雷格·溫特爾于2010年5月取得的。溫特爾和他的研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了首個合成有機(jī)體。科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室中利用化學(xué)物質(zhì)制造了一整個基因組,然后將這個合成基因組植入到一個空細(xì)胞中。接下來,這個細(xì)胞根據(jù)植入的基因指令開始自我復(fù)制和修正。這個人造的生命形式,被稱為“綜合體”。

  但是,美國賓夕法尼亞大學(xué)生物倫理學(xué)家亞瑟·卡普蘭認(rèn)為:“溫特爾并沒有真正創(chuàng)造出生命。但他的研究表明,一個人造基因組可以為細(xì)胞提供動力,從而向真正的人造生命邁進(jìn)了關(guān)鍵的一步。”

  新進(jìn)展:出現(xiàn)首個人造生命形式“綜合體”

  謎團(tuán)4 存在靈魂?

  10年前,《神經(jīng)理論學(xué)原理》的作者、神經(jīng)學(xué)家紐博格和他的研究團(tuán)隊(duì)就已開始對130人的大腦進(jìn)行研究,研究人員將繼續(xù)對那些涉及宗教和精神狀態(tài)的大腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行更廣泛的研究。目前,他們正在對中國西藏的僧侶、佛教的尼姑和基督教徒的大腦進(jìn)行掃描研究,而這些人都是從事冥想等精神方面的事業(yè)。紐博格認(rèn)為,通過發(fā)現(xiàn)大腦如何從事宗教方面的活動,神經(jīng)理論學(xué)或許可以解答大腦和身體功能與靈魂活動之間的聯(lián)絡(luò)。

  此外,還有一些科學(xué)家試圖從量子力學(xué)角度分析意識和靈魂的產(chǎn)生,而傳統(tǒng)的意識結(jié)構(gòu)是基于典型的物理學(xué),即我們的思維源自由數(shù)十億個神經(jīng)元組成的網(wǎng)絡(luò)。哈梅洛夫和合作者朋羅斯提出了一種量子意識理論,即Orch OR理論。這種量子意識理論為微型的細(xì)胞結(jié)構(gòu)增加了一個重要功能,即“微管”。這種所謂的“微管”組成了我們細(xì)胞內(nèi)部的“骨架”。該理論認(rèn)為,意識也依賴于大腦神經(jīng)元內(nèi)部微管的量子計(jì)算。

  新進(jìn)展:將量子力學(xué)引入研究

  謎團(tuán)5 外星生命?

  許多天文學(xué)家都聲稱,地球之外肯定存在外星生命。近期的一些發(fā)現(xiàn)亦讓人看到了尋找外星生命的希望。

  紅矮星Gliese 581的發(fā)現(xiàn)令天文學(xué)家興奮不已。去年4月,天文學(xué)家聲稱在這顆近鄰星球周圍發(fā)現(xiàn)了第6顆系外行星Gliese 581g,被認(rèn)為是第一顆位于宜居帶的行星。該行星的質(zhì)量可能是地球的3到4倍,半徑大概相當(dāng)于地球的1倍到1.5倍。如果能夠證實(shí)該行星是巖質(zhì)的,則很有可能成為一處宜居住所。

  不久前,美國太空總署發(fā)布了一項(xiàng)爭議性的發(fā)現(xiàn),即一種細(xì)菌可以用砷來代替磷作為自己的DNA組成物質(zhì),而砷則對于大多數(shù)生命都是有毒的。這一發(fā)現(xiàn)引起了廣泛的爭論,因?yàn)榇饲半y以想象生命竟然如此多樣化。“搜尋外星智慧”計(jì)劃資深天文學(xué)家什斯塔克表示:“無論身處何地,生命總能找到東西吃。”

  數(shù)年來,天文學(xué)家一直在致力于尋找類地行星。最近,天文學(xué)家聲稱他們發(fā)現(xiàn)了首顆巖質(zhì)系外行星,這顆行星大小大約是地球的1.4倍。預(yù)計(jì)于2015年發(fā)射升空的“詹姆斯·韋伯”望遠(yuǎn)鏡將為天文學(xué)家提供更清晰的外星世界視角。

  新進(jìn)展:新發(fā)現(xiàn)層出

  謎團(tuán)6 超越光速?

  科學(xué)家們也一直在致力于超光速的研究。

  近年來,科學(xué)家實(shí)施了許多相關(guān)的實(shí)驗(yàn),比如由美國普林斯頓大學(xué)科學(xué)家王利軍2000年進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)和德國科學(xué)家2007年進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)都取得了一定的進(jìn)展。最初,科學(xué)家堅(jiān)信沒有任何物質(zhì)或信息能夠突破光速,但光脈沖卻能夠做到。在真空狀態(tài)下,在不同位置測到的光脈沖似乎以一種難以置信的速度在傳播。不過,這一速度仍然無法對我們太空旅行提供太大的幫助。2007年的實(shí)驗(yàn)仍然存在爭議。

  貝勒大學(xué)物理學(xué)教授克利弗爾認(rèn)為,在“量子糾纏”現(xiàn)象中,信息的傳播速度似乎比光速快。2007年和2008年的兩次實(shí)驗(yàn)表明,“量子糾纏”的速度至少是光速的1萬倍。未來實(shí)現(xiàn)超光速的方法可能是跳躍到多維空間中,不過這種方法目前我們還無法理解。美國太空總署突破推進(jìn)物理學(xué)計(jì)劃前負(fù)責(zé)人馬克·米利斯現(xiàn)致力于研究星際旅行,他表示,“肯定還有我們沒發(fā)現(xiàn)的物理學(xué)領(lǐng)域”,并指暗物質(zhì)和暗能量或許能夠?yàn)槲覀儙硎锕狻?br />
  新進(jìn)展:仍存爭議

  謎團(tuán)7 時光穿梭?

  由于突破光速極限至今未能得到真正實(shí)現(xiàn),穿越時光旅行似乎更加難以想象。美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)局去年兩次實(shí)驗(yàn)都證實(shí)了這種理論。因此,我們的大腦比心臟要老化得更快,不過在人的一生中大腦的年齡僅比心臟年齡大900億分之一秒。

  科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn),一個物體越接近光速,時間對它來說就會越慢。因此,一部時光機(jī)器就可以簡化為一臺巨大的離心機(jī),這部離心機(jī)可以讓一個人以接近光速旋轉(zhuǎn)。不過,美國查普曼大學(xué)量子研究中心主任托拉卡森認(rèn)為,這種方式有可能讓離心機(jī)內(nèi)的那個人四分五裂。

  新進(jìn)展:時光機(jī)或?yàn)橐慌_巨大的離心機(jī)

  謎團(tuán)8 其他宇宙?

  有科學(xué)家根

  據(jù)物理學(xué)定律的特征,提出了對等宇宙的說法。這種多元宇宙的理論也是量子力學(xué)發(fā)展的一個必然結(jié)果。科學(xué)家認(rèn)為,這些其他并存的宇宙或我們之前的宇宙或許會在深空中留下證據(jù)。

  英國牛津大學(xué)科學(xué)家朋羅斯和美國耶里萬物理研究所科學(xué)家古爾扎戴安在宇宙微波背景輻射中發(fā)現(xiàn)了他們所說的巨型同心圓,這些同心圓可能就是宇宙多次大爆炸并重生留下的證據(jù)。不過,這些中心圓區(qū)域的溫度要低于平均溫度。在這十年中,還有一些科學(xué)家通過對宇宙微波背景的探測發(fā)現(xiàn)了相似的證據(jù)。因此,他們認(rèn)為,可能有其他的宇宙撞擊過我們的宇宙,從而留下了這些“疤痕”。

  歐洲航天局“普朗克”太空望遠(yuǎn)鏡將繪制出更詳細(xì)的宇宙微波背景圖,或許能為這個謎團(tuán)給出最終的答案。

  新進(jìn)展:發(fā)現(xiàn)“疤痕”

  科技傳真

  思想帽

  2月10日,澳大利亞科學(xué)家最新研制了一種“思想帽”,能夠激發(fā)人體大腦的潛質(zhì)。讓人腦變聰慧實(shí)現(xiàn)了從理論向?qū)嵺`的重要一步。

  太陽立體圖

  美國宇航局2006年發(fā)射的兩顆太陽探測衛(wèi)星STEREO運(yùn)動到太陽兩側(cè)相反的位置上,首次從前后兩面拍攝下了完整的太陽立體圖,第一次確認(rèn)了太陽是一個球形。圖為2月6日美國公布的太陽圖片。

  蝦化石

  2月9日,秘魯發(fā)現(xiàn)8500萬年前的蝦化石。

  液態(tài)盔甲

  英國科研人員最近成功研發(fā)一種革命性的“液態(tài)盔甲”,名為“防彈奶黃”,預(yù)計(jì)在2年內(nèi)可供英軍使用。“防彈奶黃”這種高度機(jī)密的物料,能夠透過變厚和硬化,來吸收子彈或榴彈沖力。
忘情天書 發(fā)表于 2011-10-8 14:58:25
難怪老外發(fā)達(dá)。咱們都在忙著吃喝嫖賭
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