這一年,新發現顛覆你的認知
科(ke)學(xue)有(you)啥用?它(ta)可以嚇人(ren)一跳(tiao),讓人(ren)口眼歪斜,神游天外。待到靈魂(hun)回殼,頓覺周身舒泰。
你(ni)知(zhi)道(dao)(dao)(dao)非(fei)典病毒(du)從(cong)哪里來嗎(ma)(ma)?你(ni)知(zhi)道(dao)(dao)(dao)人類(lei)十三(san)萬年前到了(le)美國嗎(ma)(ma)?你(ni)知(zhi)道(dao)(dao)(dao)吃(chi)什(shen)么能夠返老還(huan)童嗎(ma)(ma)?你(ni)知(zhi)道(dao)(dao)(dao)有比你(ni)還(huan)高的(de)企鵝嗎(ma)(ma)?你(ni)知(zhi)道(dao)(dao)(dao)有負質量(liang)的(de)物質嗎(ma)(ma)?
2017年,科學家(jia)繼續(xu)挑戰(zhan)常識,叫(jiao)(jiao)人類驚(jing)嘆(tan):宇宙啊(a)(a)宇宙,你咋(za)就猜(cai)不透?科學啊(a)(a)科學,你玩得(de)真叫(jiao)(jiao)絕!
基因 測序
SARS病毒“真兇”蝙蝠終于現身
2003年肆虐(nve)中國的非典病毒,哪兒來的?云南一個黑暗山(shan)洞。
非(fei)典之(zhi)初,果子貍(li)背了黑鍋,不光被(bei)人吃,還要被(bei)人罵(ma)。但(dan)科學家后來猜測,它不是疫源,源頭(tou)是蝙蝠(fu)。今年(nian)12月發表的(de)(de)一(yi)(yi)項(xiang)報告蓋棺定論:云南省一(yi)(yi)處洞穴里(li)發現(xian)的(de)(de)菊頭(tou)蝠(fu)種群(qun),經過(guo)5年(nian)病毒監測,找(zhao)到了當(dang)年(nian)逞兇的(de)(de)SARS病毒的(de)(de)全部(bu)基(ji)因組(zu)組(zu)分。
2005年以來,在(zai)中國和(he)歐(ou)洲的多(duo)種(zhong)菊頭蝠中發(fa)現了(le)SARS樣(yang)冠狀病(bing)毒(du)。然而,這些(xie)病(bing)毒(du)和(he)人(ren)類(lei)版的病(bing)毒(du)很不(bu)同(tong),不(bu)是造成疫情(qing)的SARS冠狀病(bing)毒(du)的直接祖先。
2011年起(qi),有科(ke)學家開始監測云南省一(yi)處(chu)洞穴的(de)菊(ju)頭蝠(fu)種群,他們一(yi)方(fang)(fang)面(mian)撿拾蝙(bian)(bian)蝠(fu)的(de)糞便,一(yi)方(fang)(fang)面(mian)給蝙(bian)(bian)蝠(fu)擦屁(pi)股取(qu)樣(yang)(科(ke)學工作多么不容易啊),發現SARS病(bing)毒的(de)全部(bu)基(ji)(ji)因組組分都可(ke)(ke)以在蝙(bian)(bian)蝠(fu)的(de)糞便里找到,且SARS樣(yang)冠(guan)狀病(bing)毒基(ji)(ji)因內(nei)部(bu)多個(ge)位點(dian)頻繁重(zhong)組。由此(ci)推測,非典可(ke)(ke)能就來源于病(bing)毒祖(zu)先株(zhu)之間一(yi)系列的(de)重(zhong)組變異。
順便一說,蝙(bian)蝠是很多病毒的(de)宿主(zhu),它(ta)自己倒是依靠獨特的(de)代謝(xie)和免(mian)疫系統毫發無傷,損(sun)人不損(sun)己啊。云南的(de)“SARS洞”外一公里(li)就有村子,讓人擔心。
基因檢測還揭示了艾滋病(bing)什(shen)么時(shi)候來(lai)到美國(guo)。1987年出了一(yi)本講艾滋病(bing)的暢(chang)銷書,這本書將“零號病(bing)人”加拿大(da)飛(fei)機乘務(wu)員杜卡斯指作源頭,他將艾滋病(bing)傳染給了許(xu)多(duo)美國(guo)性(xing)伴侶(lv)。今年一(yi)項(xiang)研究認為“零號病(bing)人”被冤枉了。
有人檢驗1979年(nian)美(mei)國的(de)幾千份血(xue)樣(yang),發(fa)現那(nei)時HIV病(bing)(bing)毒遺傳信息就很多樣(yang)了,并推算出(chu)HIV病(bing)(bing)毒在(zai)1970年(nian)代初(chu)就傳入美(mei)國。30多年(nian)前(qian)的(de)血(xue)清里的(de)RNA都斷裂成碎片(pian)了,用了一種特殊的(de)修(xiu)復(fu)技術才成功讀取(qu)。
狗馴化于(yu)(yu)東亞還是歐(ou)洲仍是眾(zhong)說紛紜,野貓如何變成家貓就沒太(tai)大爭議。今年(nian)發表的一項研究,測了古今各國的貓基(ji)因(最早(zao)一個標本來自9500年(nian)前(qian)(qian),還有(you)埃(ai)及(ji)的木乃伊貓),推斷(duan)出(chu)現(xian)代貓有(you)兩個起源:一是在公(gong)元(yuan)前(qian)(qian)4400年(nian)從(cong)亞洲西南部(bu)擴散(san);一個起源于(yu)(yu)埃(ai)及(ji),公(gong)元(yuan)前(qian)(qian)1000年(nian)擴散(san)。
兩(liang)波貓(mao)族(zu)移民潮都好解釋:一是(shi)隨最早的(de)農民搬家,哪里有谷物和老鼠,哪里就需(xu)要貓(mao);二是(shi)埃(ai)(ai)及的(de)商船用貓(mao)克(ke)耗(hao)子,帶它們到地中海(hai)各(ge)港口,后來(lai)維京海(hai)盜的(de)貓(mao)也是(shi)埃(ai)(ai)及貓(mao)。有學者看了報(bao)告驚嘆:我都不知道維京人還養貓(mao)!
醫學健康
人造子宮+人造卵巢,不是不可能!
人造子(zi)宮(gong)(gong)今年有了重大突破(po)!美國(guo)費城兒(er)童醫院制(zhi)造了一個外部(bu)人造子(zi)宮(gong)(gong),維(wei)(wei)持(chi)超早產(chan)羔(gao)羊的(de)生存。試驗中的(de)羔(gao)羊在子(zi)宮(gong)(gong)內生活了4周,打破(po)了子(zi)宮(gong)(gong)外裝置維(wei)(wei)持(chi)胎兒(er)穩定機能的(de)時間紀錄。
超早產兒(er)的(de)(de)死亡率很高,延長妊娠的(de)(de)體外(wai)系統沒有成功(gong)的(de)(de)先(xian)例。這一次,科(ke)學(xue)家制(zhi)造了(le)一個聚乙烯薄膜袋(dai),充滿了(le)人造羊水(shui),通過臍(qi)帶接口連(lian)接氧氣,形成一個封閉的(de)(de)流體人造環境。他們用(yong)超早產羔羊(相當于妊娠23-24周的(de)(de)人類早產兒(er))來測試。
結果是,在人(ren)造子宮內生(sheng)長的8只小(xiao)羊(yang),多項生(sheng)理(li)指標與正常小(xiao)羊(yang)沒有明顯(xian)區(qu)別。這一研究(jiu)成果為拯救極早產兒帶來希望。
同樣(yang)來自美國的(de)研究,人類(lei)首次使用(yong)3D打印技(ji)術造出一個(ge)功(gong)能正常的(de)小鼠(shu)卵(luan)巢(chao)。這是一個(ge)水凝膠材料(liao)的(de)微孔支架(jia),支持小鼠(shu)卵(luan)泡(pao)細胞發育,可用(yong)于恢復手術絕(jue)育小鼠(shu)的(de)卵(luan)巢(chao)功(gong)能。
科(ke)學家(jia)將兩(liang)種卵巢(chao)(chao)細(xi)胞(bao)封裝進一(yi)個(ge)3D卵巢(chao)(chao)構(gou)造(zao),然后植入大鼠體(ti)內(nei)。移植后,卵巢(chao)(chao)里(li)的(de)細(xi)胞(bao)工(gong)作正(zheng)常,能在90天的(de)實驗(yan)中穩定產生(sheng)雌激(ji)素和(he)(he)黃體(ti)酮。實驗(yan)表明這些構(gou)造(zao)能減輕激(ji)素缺乏和(he)(he)卵巢(chao)(chao)缺失引起的(de)骨質疏松、體(ti)重變化和(he)(he)子宮(gong)不健康(kang)。
之前實(shi)驗,人(ren)(ren)工(gong)卵(luan)巢讓已經喪(sang)失生(sheng)育能力的(de)(de)大鼠(shu)產下了孩子。人(ren)(ren)的(de)(de)卵(luan)泡(pao)比老鼠(shu)大得(de)多,微孔支架也要(yao)相應(ying)調(diao)整,能否成功(gong)用(yong)于(yu)人(ren)(ren)還得(de)實(shi)驗。
另一(yi)個(ge)與懷孕相關的(de)有趣信息是,懷孕會改變(bian)新媽(ma)媽(ma)的(de)大腦結構(gou)。荷(he)蘭科學家研究了25位初次生育(yu)的(de)女(nv)性的(de)大腦,發(fa)(fa)現懷孕會導致大腦在(zai)至少兩(liang)年(nian)內的(de)結構(gou)性改變(bian)。這些改變(bian)發(fa)(fa)生在(zai)與社交認(ren)知有關的(de)區域,以及母(mu)親(qin)(qin)對其(qi)嬰兒的(de)圖(tu)像做出反應的(de)區域。改變(bian)的(de)程(cheng)度還能(neng)預測母(mu)親(qin)(qin)對孩(hai)子的(de)依(yi)戀程(cheng)度。
今年(nian)健(jian)康(kang)科學(xue)向公眾輿(yu)論拋出一個炸彈(dan),是《柳(liu)葉刀》刊載的一篇營(ying)養學(xue)論文。科學(xue)家跟(gen)蹤18個國家的13.5萬名(ming)受訪者(zhe)的飲食健(jian)康(kang)狀(zhuang)況,共7.4年(nian),得出結論:多吃脂肪(fang),死(si)亡率低(di);多吃碳水(shui)化(hua)合物,增加死(si)亡風(feng)險;多吃飽和脂肪(fang),中風(feng)的可能(neng)降低(di)。
如此權威的報告(gao),一發出(chu)來就熱(re)(re)鬧了。網上(shang)迅(xun)速(su)傳播《精米白(bai)面是(shi)毒(du)藥》《多(duo)吃(chi)主(zhu)食(shi)死得快》《多(duo)吃(chi)脂肪少(shao)得心臟(zang)病》之類的熱(re)(re)文,也有(you)專(zhuan)家(jia)出(chu)來質(zhi)疑(yi)論文。
最客觀的說法(fa)是,樣本(ben)的18個國家側重于亞非拉發(fa)展(zhan)中(zhong)國家,包(bao)括中(zhong)國,被訪人群81%是小學(xue)和中(zhong)學(xue)文化,82%是中(zhong)等和重體力(li)勞動者。不(bu)(bu)難想象,肉食(shi)不(bu)(bu)足的勞動者,多吃大魚大肉有助健康;精加(jia)工的淀粉主食(shi)有損健康,也不(bu)(bu)是太稀(xi)奇(qi)的結論。
東西(xi)好(hao)吃是因(yin)為人體(ti)需(xu)要,但食(shi)欲往往貪(tan)婪無度(du),遠古的基因(yin)讓身體(ti)傾(qing)向于備災備荒。想要健康,吃少一(yi)點,吃雜一(yi)點,警惕現(xian)代生活(huo)才有(you)的過度(du)加工的食(shi)物,比如精糖、重鹽,還要記住我們(men)祖先是運(yun)動覓(mi)食(shi)的,我們(men)也別太懶了。還沒有(you)哪一(yi)篇營養學論文與(yu)以(yi)上(shang)原則相悖(bei)。
返老(lao)(lao)還童也有(you)進(jin)展:有(you)一種化(hua)學物質(zhi)讓老(lao)(lao)細(xi)胞(bao)(bao)煥發青(qing)春,重新擁(yong)有(you)分裂能力(li)。科學家今年報告,將紅酒(jiu)、黑巧克力(li)、紅葡萄和藍莓中天然提取的白藜蘆醇類似物,加入(ru)衰(shuai)老(lao)(lao)細(xi)胞(bao)(bao)后僅幾個小(xiao)時,這些細(xi)胞(bao)(bao)外觀和行為(wei)方式年輕(qing)化(hua)了(le),再(zai)次(ci)分裂,端粒開始變長(chang)(端粒長(chang)表示細(xi)胞(bao)(bao)還能復制多次(ci))。你多了(le)一個理由將紅酒(jiu)和巧克力(li)扔(reng)進(jin)購物車,送健康不一定(ding)要送腦白金(jin)。
生命起源
找到40億年前最古老生命遺跡
今年(nian)一大奇事,是發現了(le)迄今最古老的(de)(de)生(sheng)物證據。先(xian)是澳大利亞學者在(zai)格陵蘭島(dao)的(de)(de)變質(zhi)巖(yan)中(zhong),發現了(le)1-4厘米厚(hou)的(de)(de)化石疊層(ceng)石——37.7億年(nian)前微生(sheng)物層(ceng)層(ceng)生(sheng)長(chang)的(de)(de)遺跡,并(bing)認為其中(zhong)的(de)(de)石墨顆粒可能是來(lai)自于生(sheng)物。后來(lai),日本(ben)科學家(jia)又在(zai)加拿大拉布拉多島(dao)的(de)(de)39.5億年(nian)前的(de)(de)變質(zhi)碎屑巖(yan)中(zhong)發現了(le)生(sheng)物來(lai)源的(de)(de)石墨。
之前,科(ke)學界曾根據基因(yin)分(fen)化(hua)程度猜想生命起源(yuan)于40億(yi)年(nian)前;但(dan)發(fa)現(xian)這么(me)古老的(de)化(hua)石還(huan)是令人始料未及(事實上這個歲數(shu)的(de)石頭就很(hen)罕(han)見)。科(ke)學家表(biao)示(shi)這應(ying)該是深(shen)海(hai)熱泉(quan)周邊微(wei)生物的(de)證據,也是地球上最早期(qi)的(de)一些(xie)生命形式。
另外,陜西的(de)一(yi)項化石新發現,還揭示(shi)了(le)寒武(wu)紀(ji)最早期的(de)微型后口動物。它們居住在海(hai)里、長著大嘴、像個丑陋的(de)土豆。
同樣有趣的(de),是中國地質(zhi)大學(xue)和中科(ke)院等單(dan)位的(de)報告(gao):在琥珀(po)內發現(xian)一條(tiao)9900萬年(nian)前的(de)小恐龍(long)的(de)尾(wei)巴,拇指長,包括骨頭、軟組織(zhi)和羽(yu)毛,毛色還能看(kan)清。此前大家還從未想過(guo)目睹“活生(sheng)生(sheng)”的(de)恐龍(long)肢體。
不僅(jin)如此,在(zai)琥(hu)珀中發現了一(yi)(yi)只蜱蟲抓著恐(kong)龍羽(yu)毛(mao);另(ling)(ling)一(yi)(yi)塊琥(hu)珀里,蜱體內(nei)充滿了血;另(ling)(ling)一(yi)(yi)塊里,有(you)兩只蜱蟲則(ze)纏著恐(kong)龍筑(zhu)巢的(de)(de)材料。說(shuo)明還沒(mei)有(you)狗的(de)(de)時(shi)候,蜱蟲就已經過(guo)上今(jin)天的(de)(de)滋潤生(sheng)活啦。
恐龍(long)研究領域,今年一件大事是(shi)出(chu)了個新假說,挑(tiao)戰(zhan)了130年來(lai)學界的(de)常識,讓(rang)霸(ba)王龍(long)跟三角龍(long)、劍龍(long)攀上了親戚。
恐龍(long)一直被分為兩大支(zhi):骨盆像(xiang)鳥類的鳥臀目(mu)、骨盆像(xiang)爬行動物的蜥臀目(mu)。前者包括禽(qin)龍(long)等鳥腳(jiao)(jiao)亞(ya)目(mu)以及三角(jiao)龍(long)和劍龍(long)等有(you)甲恐龍(long);后(hou)者包括獸(shou)腳(jiao)(jiao)亞(ya)目(mu)(比如霸王龍(long))和蜥腳(jiao)(jiao)下目(mu)。
而劍橋大學(xue)一(yi)幫科學(xue)家研究了(le)74個(ge)分類(lei)群的(de)早期恐龍(long),分析了(le)457種特征(zheng)后(hou),將鳥臀目和獸腳亞(ya)目歸(gui)在一(yi)支,將蜥腳下目與一(yi)種被稱(cheng)為艾雷拉龍(long)的(de)早期肉食恐龍(long)分在另一(yi)支。
鳥(niao)(niao)臀類(lei)恐(kong)龍有個像鳥(niao)(niao)一(yi)(yi)樣恥骨后指的(de)腰帶,跟(gen)向鳥(niao)(niao)類(lei)演化的(de)獸(shou)腳(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)類(lei)恐(kong)龍相似(si);而且(qie)近(jin)年在大部分獸(shou)腳(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)類(lei)恐(kong)龍和幾個鳥(niao)(niao)臀類(lei)恐(kong)龍支系中,都發(fa)現(xian)了類(lei)似(si)鳥(niao)(niao)類(lei)羽毛的(de)結(jie)構(gou),蜥腳(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)類(lei)恐(kong)龍還未發(fa)現(xian)這(zhe)類(lei)結(jie)構(gou)。許(xu)多學者認為,羽毛出(chu)現(xian)于鳥(niao)(niao)臀恐(kong)龍和獸(shou)腳(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)恐(kong)龍這(zhe)一(yi)(yi)支,而非(fei)蜥腳(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)恐(kong)龍,的(de)確是合理(li)的(de)。
說到(dao)鳥(niao),古代有一(yi)種神秘大鳥(niao)。今年一(yi)項報告稱,新(xin)西蘭(lan)發現(xian)生(sheng)活在6000萬年前的企鵝化石,估計本尊(zun)長1.77米,體(ti)重(zhong)100公斤,比(bi)今天(tian)最大的帝企鵝都(dou)大得多。我們建議(yi),它應該叫(jiao)Tencent。
人類祖先
13萬年前就有人去美國?
科學家今年在非洲西北角,摩(mo)洛哥(ge)的(de)杰(jie)貝爾(er)依(yi)羅,分(fen)析(xi)了(le)至(zhi)少五具(ju)可追(zhui)溯至(zhi)28-35萬年前的(de)人類遺骸(hai)化(hua)石,認為是已知最早的(de)智人化(hua)石。
摩洛(luo)哥的(de)古代遺址開掘于(yu)1961年。當年出(chu)土一些人類(lei)頭骨(gu)的(de)時候(hou),就有科學家覺得奇特(te),認為既不(bu)像現(xian)代人,也不(bu)像尼安(an)德特(te)人(生活在(zai)遠古歐洲的(de)現(xian)代智人的(de)遠親)。2000年后(hou)又出(chu)土了一些骨(gu)頭。重建的(de)人頭骨(gu),前后(hou)徑比現(xian)代頭骨(gu)明(ming)顯長,面(mian)相與現(xian)代人沒(mei)有明(ming)顯不(bu)同。新的(de)研究(jiu)認為,發(fa)掘的(de)5個頭骨(gu)屬于(yu)一個未被發(fa)現(xian)過(guo)的(de)人類(lei)支系。
通過同時期石器的(de)測年(nian),確定這些(xie)頭骨有30-35萬(wan)年(nian)歷(li)史,而之前發現最早(zao)的(de)智人化石來(lai)自19.6萬(wan)年(nian)前,發掘于埃塞俄比(bi)亞。摩洛哥曾經是人類演(yan)化史上一個(ge)無足輕(qing)重的(de)角落,現在(zai)它成了中心。現代人的(de)發源(yuan)地,看來(lai)不局限于東(dong)非(fei)。
十年前(qian)(qian)(qian)科(ke)學界主流(liu)還認(ren)為,世界各地(di)的(de)(de)人(ren)類(lei)都繁(fan)(fan)衍(yan)自20萬(wan)年前(qian)(qian)(qian)東非(fei)的(de)(de)一(yi)個小(xiao)部落(luo),同期(qi)其他人(ren)種(zhong)(zhong)都滅絕(jue)了。但(dan)隨著近些年基(ji)因技術進(jin)步,考(kao)古材料(liao)的(de)(de)豐富,這個觀念已經過時。我們激動地(di)發現,其實是幾十萬(wan)年前(qian)(qian)(qian)的(de)(de)各種(zhong)(zhong)血統(tong),雜(za)糅出了我們。善(shan)于遷徙的(de)(de)成功(gong)繁(fan)(fan)衍(yan)的(de)(de)種(zhong)(zhong)族,也不光是20萬(wan)年前(qian)(qian)(qian)的(de)(de)那個小(xiao)部落(luo)。
今(jin)年(nian)(nian),瑞典科(ke)學家在南(nan)非(fei)(fei)基因(yin)測序了一(yi)個(ge)2000年(nian)(nian)前的小男孩,確(que)定他是現(xian)代人(ren)26萬年(nian)(nian)前的旁系親戚(qi)。也就(jiu)是說,至少2000年(nian)(nian)前,與現(xian)代人(ren)血脈(mo)極不相同的另(ling)一(yi)支系還活(huo)在南(nan)非(fei)(fei)。現(xian)在,世(shi)界民族樹上最偏(pian)離其他姊妹民族的古老的桑人(ren),就(jiu)活(huo)在南(nan)非(fei)(fei),不排除(chu)有一(yi)天,會在某個(ge)南(nan)非(fei)(fei)現(xian)代人(ren)中發現(xian)更古老的血緣。
另一個驚愕級(ji)的(de)(de)(de)消息(xi),來自美(mei)國的(de)(de)(de)研究(jiu)團(tuan)隊在(zai)《自然》發(fa)表論文:加利(li)福尼亞(ya)州一具(ju)13萬年(nian)前(qian)的(de)(de)(de)乳(ru)齒象遺(yi)骨(gu)上有被人(ren)(ren)類石(shi)器(qi)(qi)砸過(guo)的(de)(de)(de)痕跡,還發(fa)現了(le)很像石(shi)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)石(shi)塊。之(zhi)前(qian)大(da)家普遍認為,率(lv)先到(dao)達美(mei)洲的(de)(de)(de)是印第安人(ren)(ren),來了(le)不超過(guo)2萬年(nian)。而這項研究(jiu)表明,13萬年(nian)前(qian),北(bei)美(mei)就(jiu)有人(ren)(ren)了(le)。或(huo)許他們是智(zhi)人(ren)(ren)的(de)(de)(de)遠親——丹(dan)尼索瓦人(ren)(ren)或(huo)者尼安德特人(ren)(ren),之(zhi)前(qian)沒想(xiang)過(guo)這些(xie)古人(ren)(ren)種能(neng)走到(dao)新大(da)陸。或(huo)許,分布在(zai)北(bei)美(mei)的(de)(de)(de)幾萬年(nian)前(qian)的(de)(de)(de)疑似人(ren)(ren)類遺(yi)跡,以及南美(mei)原(yuan)住民基因中未(wei)知來源的(de)(de)(de)組分,與(yu)這種古人(ren)(ren)類相關。
北京也(ye)出土了神秘古人(ren)類。在(zai)房山田園洞的(de)一(yi)塊(kuai)4萬(wan)年前(qian)(qian)的(de)骨頭上,驗出了一(yi)種之前(qian)(qian)未發現(xian)的(de)新基(ji)因(也(ye)是(shi)東(dong)亞發現(xian)的(de)最古老基(ji)因),他帶東(dong)亞特征,但不是(shi)現(xian)代東(dong)亞人(ren)的(de)祖先(xian),倒跟一(yi)塊(kuai)3.5萬(wan)年前(qian)(qian)的(de)比利時(shi)骨頭親緣較近。
今年考古(gu)領域有一件事,吸引了很(hen)多人的好奇心:法(fa)國(guo)與日本的科學家(jia)團隊,用宇宙(zhou)線成像技術,去偵測最(zui)大的金字(zi)(zi)塔(ta)——胡夫金字(zi)(zi)塔(ta),居然發現里面(mian)有一個(ge)隱藏的空洞。這(zhe)還是(shi)現代粒子物理學首先用于揭示古(gu)代構筑物的內部(bu)。這(zhe)個(ge)空洞在墓道的上方(fang),從未被發現。
宇宙(zhou)線包含的(de)(de)(de)μ子(zi),穿過石頭和空(kong)氣的(de)(de)(de)軌(gui)跡是(shi)不一樣的(de)(de)(de)。研究者用(yong)了三種不同的(de)(de)(de)μ子(zi),發現了中空(kong)結構大概長30米,橫截(jie)面跟下(xia)面的(de)(de)(de)過道差不多。這結構是(shi)干嘛用(yong)的(de)(de)(de),有(you)(you)沒有(you)(you)裝東西,仍然是(shi)個謎。
物理發現
時間晶體,永遠的運動系統?
今年(nian),中國人(ren)在尋找(zhao)一(yi)(yi)種叫做(zuo)“天(tian)使(shi)”的神秘粒(li)子中立下大功。1937年(nian),意大利的馬(ma)約(yue)拉納預(yu)(yu)言(yan)(yan)(yan),自然(ran)界中存(cun)在一(yi)(yi)類粒(li)子,其(qi)反粒(li)子就是它們自身,預(yu)(yu)言(yan)(yan)(yan)中的粒(li)子被稱為馬(ma)約(yue)拉納費(fei)米子(馬(ma)約(yue)拉納其(qi)人(ren)后來失蹤了,跟他預(yu)(yu)言(yan)(yan)(yan)的粒(li)子一(yi)(yi)樣找(zhao)不到(dao))。
中國(guo)和(he)美國(guo)科學家今年(nian)找到了(le)馬(ma)(ma)約(yue)(yue)拉(la)納費米子(zi)。2009年(nian),一個(ge)團隊在探(tan)索低功率電子(zi)芯片(pian)時(shi),研究了(le)大(da)量拓撲絕緣(yuan)體薄(bo)膜,逐(zhu)漸發(fa)現了(le)一種叫做“量子(zi)霍爾反常”的(de)效應(ying)。2013年(nian)有新理論認為馬(ma)(ma)約(yue)(yue)拉(la)納費米子(zi)可以出現在量子(zi)霍爾反常薄(bo)膜和(he)超(chao)導薄(bo)膜之間(jian)。今年(nian)終于實驗成功。
也有人撇嘴說,新發(fa)現的“粒子”不算(suan)(suan)是真正(zheng)的粒子。不論如何,發(fa)現“天使(shi)粒子”讓(rang)微軟公(gong)司很高興。因為他(ta)們前幾(ji)年獨辟蹊徑,試圖用(yong)馬約拉納費米子成為量子計算(suan)(suan)機的單(dan)元,找到天使(shi)粒子讓(rang)他(ta)們堅信前途光明。
物理學家今年另一(yi)(yi)項奇怪的(de)發明(ming),是一(yi)(yi)種(zhong)有負(fu)(fu)質(zhi)(zhi)(zhi)量的(de)超流體,推它(ta)(ta),它(ta)(ta)不前(qian)進,而是向(xiang)后走。物質(zhi)(zhi)(zhi)有質(zhi)(zhi)(zhi)量,也有負(fu)(fu)質(zhi)(zhi)(zhi)量。人們(men)熟知,當一(yi)(yi)個小(xiao)球撞(zhuang)另一(yi)(yi)個小(xiao)球,兩小(xiao)球應該遠離(li)彼此。但(dan)如(ru)果(guo)其中一(yi)(yi)個小(xiao)球有負(fu)(fu)質(zhi)(zhi)(zhi)量,相撞(zhuang)后就(jiu)會朝相同方向(xiang)加速。
科學家用(yong)冷(leng)卻銣原子(zi)創造(zao)了負質(zhi)量(liang)流體(ti)。他們(men)將銣原子(zi)溫度(du)(du)降到接(jie)近絕(jue)對零度(du)(du),形(xing)成(cheng)玻色—愛(ai)因斯坦凝(ning)聚態,它就像光波一樣(yang)遵循量(liang)子(zi)力學原理緩慢移動,凝(ning)聚態粒子(zi)最(zui)后(hou)變成(cheng)步(bu)調一致的超(chao)流體(ti)。
科學家使用激光讓銣原(yuan)子(zi)蒸發(fa)逃逸(yi),它們運(yun)動越(yue)來越(yue)慢,就(jiu)像被(bei)放入(ru)冰(bing)箱。銣原(yuan)子(zi)慢慢局限在一(yi)個直徑不到100微米的(de)(de)(de)碗(wan)狀區域。另一(yi)組激光抽(chou)打它們,使其(qi)改變自旋方向(xiang)。再撤掉束縛,沖出小碗(wan)的(de)(de)(de)銣原(yuan)子(zi)就(jiu)表現出負(fu)質量(liang)。負(fu)質量(liang)的(de)(de)(de)模擬研(yan)究(jiu)早就(jiu)有了,但新(xin)技術首次(ci)實(shi)現精確(que)調控(kong)負(fu)質量(liang)物質。這一(yi)成果為探秘中子(zi)星、黑洞與暗物質等宇宙(zhou)現象(xiang),或可(ke)提(ti)供全新(xin)實(shi)驗(yan)工(gong)具。
同樣聞(wen)所未聞(wen)的發明(ming)是時間晶體。它打破了時間對稱(cheng)性。2012年(nian)提出的這個概(gai)念,不違背(bei)物理(li)學理(li)論,但卻(que)引起了巨大(da)爭(zheng)論。現在居(ju)然制造出來了。
一般來(lai)說(shuo),處于勢(shi)能最(zui)低狀(zhuang)態(tai),意味著一件東西是(shi)(shi)靜止的(de),然而新制造(zao)出(chu)的(de)時(shi)間(jian)晶體處于勢(shi)能最(zui)低狀(zhuang)態(tai),卻(que)仍然是(shi)(shi)“運動(dong)”的(de),類(lei)似于一個不(bu)用(yong)上發條的(de)永遠旋轉的(de)鐘(zhong)表(是(shi)(shi)不(bu)是(shi)(shi)想起了(le)永動(dong)機?)。這(zhe)種(zhong)運動(dong)不(bu)意味著它(ta)能做功(gong),而是(shi)(shi)你在不(bu)同時(shi)間(jian)觀測它(ta),它(ta)呈(cheng)現出(chu)不(bu)同的(de)樣子。
今年,兩(liang)支美國團隊分頭模擬出了(le)時(shi)間晶體(ti),一(yi)(yi)條(tiao)路徑(jing)是(shi)使用激光干涉金(jin)屬鐿離子鏈,另一(yi)(yi)條(tiao)是(shi)用摻雜的(de)(de)(de)(de)鉆石。我們熟悉的(de)(de)(de)(de)世界,是(shi)平衡(heng)態(tai)物質(zhi)的(de)(de)(de)(de),而時(shi)間晶體(ti)是(shi)一(yi)(yi)種非(fei)平衡(heng)態(tai)的(de)(de)(de)(de)物質(zhi)。超導體(ti)永(yong)恒(heng)導電,時(shi)間晶體(ti)永(yong)恒(heng)運(yun)動,物理世界比我們想(xiang)的(de)(de)(de)(de)更奇怪。(本(ben)報記者 高 博)
中(zhong)(zhong)(zhong)證(zheng)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)聲(sheng)明(ming):凡本(ben)(ben)(ben)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)注(zhu)明(ming)“來(lai)源(yuan):中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)證(zheng)券(quan)報(bao)(bao)·中(zhong)(zhong)(zhong)證(zheng)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)”的(de)所(suo)有(you)作品,版(ban)權(quan)均屬于中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)證(zheng)券(quan)報(bao)(bao)、中(zhong)(zhong)(zhong)證(zheng)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)。中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)證(zheng)券(quan)報(bao)(bao)·中(zhong)(zhong)(zhong)證(zheng)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)與作品作者(zhe)聯合聲(sheng)明(ming),任(ren)何(he)組織未經中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)證(zheng)券(quan)報(bao)(bao)、中(zhong)(zhong)(zhong)證(zheng)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)以及(ji)作者(zhe)書(shu)面授權(quan)不(bu)得轉載、摘編(bian)或利用其它方式使用上述(shu)作品。凡本(ben)(ben)(ben)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)注(zhu)明(ming)來(lai)源(yuan)非中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)證(zheng)券(quan)報(bao)(bao)·中(zhong)(zhong)(zhong)證(zheng)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)的(de)作品,均轉載自其它媒(mei)體,轉載目的(de)在于更(geng)好(hao)服務讀者(zhe)、傳遞(di)信息之需,并不(bu)代(dai)表本(ben)(ben)(ben)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)贊同其觀點,本(ben)(ben)(ben)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)亦不(bu)對其真實(shi)性負(fu)責(ze),持異議者(zhe)應與原出處單(dan)位主張權(quan)利。
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