朱临 朱临
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关于原子核和原子核理论 科学家发现未知梨形原子核 或颠覆传统理论  等到2015年欧洲核子中心更高能级的设备安装完成之后,科学家们将有望对梨形原子核方面做更深一步的研究   科学家们相信这一研究结果意义重大,最终它将在更广阔的范围内产生影响,而不会仅仅局限在这一实验本身。因为它提供的结果将有望对粒子标准模型进行限定 2013年5月14日新浪科技讯。据美国《赫芬顿邮报》报道,近日《自然》杂志刊载了一篇文章,其中论述了一种此前未知的梨形原子核的发现,这种不规则形状的原子核将有望颠覆传统的原子物理理论,并揭开宇宙中物质多于反物质的谜团。  原子核是由强核力聚合在一起的,这种力必须克服质子间的静电斥力而将原子核聚集在一起。然而要想使用第一性原理来计算这些粒子间的相互作用是非常复杂的,因此理论物理学家们提出了一些有时是相互矛盾的模型来描述原子核结构,他们的依据一般是长期以来的经验,以及一些简单化的假设。这样做的结果是,大部分的原子核都会被描述成是圆形的,或是橄榄球形的,但是根据这些模型,有些原子核的一端也可能拥有一个永久性的突起,也就是说,它们是梨形的!事实上甚至还可能有些原子核是香蕉形状或金字塔形状的。不过这些不同的模型在究竟哪些原子核更加容易拥有此类不规则形状的问题上并没有达成一致的结果。  到目前为止,科学界仅仅发现了一种梨形的原子核,即镭226,这是早在1993年便取得的发现。这种同位素相对而言比较容易操作,因为它的半衰期时间较长,而其它被怀疑拥有类似形状的同位素原子核都太不稳定了,难以进行测量和操作。  为了在这方面寻求突破,英国利物浦大学物理学家皮特·巴特勒(Peter Butler)和他的同事们利用设在瑞士-法国边境地区的欧洲核子中心(CERN)的ISOLDE同位素分离器装置进行了研究。在实验过程中,巴特勒的小组向一小块碳化铀物质发射出一束高能质子束。巴特勒表示:“当我们的质子束击中这一材料时产生了大量的同位素粒子。”研究组从这些产物中分离出两种粒子:镭224和氡220。研究组随后收集这些同位素粒子并再次将其发射向第二个靶标,当这些粒子与靶标中的原子核近距离遭遇时,它便会受激并旋转,随后发出伽马射线辐射并损失能量。  在这一过程中,原子核的形状会影响在近距离遭遇时原子核受激的难易程度。伽马射线探测器的数据显示氡220的原子核会在近似圆球形和两头不对称形状之间变动震荡,但是镭224的原子核则的确是一个真正意义上的梨形,不过不是那种细长的梨,而是较为“短脖子”的梨。  意义重大  找到这两种新的梨形原子核之后,物理学家们便可以从现存的不同理论模型中进行比对并从中排除那些已经可以被证伪的模型了。比如所谓的“群模型”,该模型认为梨形原子核的本质实际上就类似于氦核附着于原本呈球形的其它原子核上,并预言镭较轻的同位素相比其较重的同位素会显示出更加明显的“梨形”特征。然而现在的实验观测已经证明镭224的梨形特征程度要比镭226更小,这与“群模型”给出的预言相反,这就让这一模型的正确性受到了质疑。另一个名为“平均场模型”的理论,其与实际观测结果更加接近,尽管仍然并不完美。在目前这一阶段还无法非常明确的断言某一理论的正确或谬误,因为现有的设备还不允许进行非常明确的实验检验,但是巴特勒和他的科研组正翘首以盼,等待预计于2015年建成的欧洲核子中心新型的“HIE-ISOLDE”设备投入使用后尽快着手进行这样的验证性实验观测。这台新型设备拥有更高的能级和强度。  另外一篇近日发表在《物理评论快报》上的文章则指出了对于处理不同类型原子核所需要的不同数学模型。而在欧洲核子中心的ISOLDE,一个由德国海登堡马克斯普朗克研究所物理学家德杨·约达诺夫(Deyan Yordanov)领衔的研究组正在对镉离子发出的紫外辐射光谱开展研究,其原子核的形状会对这一现象的结果产生轻微影响。  镉原子核几乎是圆形的,但是这一研究组发现一个将原子核理解为层层叠加的壳层结构的模型可以精确预测其原子核发生的轻微变形。然而巴特勒也表示这种简单化的描述模型对于他发现的镭同位素的梨形原子核却无法进行描述。   更让人感到惊奇不已的是,这项实验还能揭示一些最基础的物理学原理。粒子物理学的基石,描述强作用力,弱作用力以及电磁力的标准模型中还有一些悬而未决的问题。举例而言,它无法解释为何在宇宙中物质的量要比反物质更多。如果物质和反物质的行为是相同的,那么在宇宙最初诞生的几秒之内物质和反物质便早就已经相互湮灭而消亡殆尽,留下的只有辐射。  几个试图代替标准模型的理论可以解释这种神秘的物质存在问题。这些理论也同时预言一些原子核会产生很弱的电子偶极磁场,就像条形磁铁所表现出来的磁场那样。如果这一观点得到证实,那么梨形原子核可能将拥有最强的电子偶极磁场,而这一结果的最终给定将帮助物理学家们判断那些与标准模型并驾齐驱的宏伟理论的真伪。最近的实验结果显示镭同位素的原子似乎是寻找这种电子偶极磁场的不错对象,而其它一些原子,如钍和铀的同位素原子核则可能更加理想。  英国曼彻斯特大学物理学家加温·史密斯(Gavin Smith)表示:“我相信这一研究最终将在更广阔的范围内产生影响,而不会仅仅局限在这一实验本身。因为它提供的结果将有望对粒子标准模型进行限定。”
科学家制造原子气体首次实现低于绝对零度状态借助量子物理学,科学家们首次实现低于绝对零度的物质状态 2013年1月5日新浪科技讯。据《自然》杂志网站报道,尽管听起来可能有些让人感觉难以置信,但物理学家们近期真的制造出了一种原子气体,其温度低于绝对零度。他们所开创的这项技术将有望创造出具有“负温度”的物质材料并发展出相应的新型量子态,甚至还将有可能解答有关我们这个宇宙的基本谜团。  开尔文爵士在19世纪中叶最先定义了绝对零度的概念,指出任何物质的温度都不可能低于这一温度极限,即绝对零度。后来,物理学家们意识到气体的绝对零度定义与其中所含有粒子的平均能量有关。绝对零度所对应的状态也就是粒子失去全部能量因而完全无法运动时的温度。当温度上升,气体粒子获得能量,于是其活动也逐渐加剧。  然而到了20世纪50年代,研究某些特殊性质物质的物理学家们逐渐意识到事情可能并不完全如此。乌尔·施耐德(Ulrich Schneider)是德国慕尼黑大学的一位物理学家,他表示:严格意义上说,当你查看一个系统的温度值时,你所查看的图标所标示出的是处于某一能量状态的粒子有可能被观察到的概率。正常情况下大部分粒子的能量值都会处于或接近整体的平均位置附近,只有很小一部分粒子是例外。理论上来说,如果这一情形倒转,更多的粒子获得更高的能量而不是降低其能量,那么整个你所观察的温度计读数就必须跟着整个颠倒过来,而你所读出的温度值也应该从正数变成负数。  谷地和山巅   施耐德和他的同事们使用一种超冷却的量子态气体实现了低于绝对零度的创举,这些量子气体的主要成分是钾原子。借助激光和磁场,他们得以将单个的原子排布成栅格形状。当温度高于绝对零度时,原子之间相互排斥,从而确保持整个图案结构的稳定性。随后研究小组迅速调整其中的磁场,此时这些原子之间不再相互排斥而是相互吸引。施耐德说:“这突如其来的变故让这些原子不再能保持其原有的最稳定的最低能态,瞬间变成了最高的能态,速度之快甚至这些原子都来不及做出反应。”他说:“这就像是你行走在一座峡谷之中,然而在一瞬间突然发现自己身处山巅。”   当温度为正时,这种瞬间转变是不能维持稳定的,原子图案会坍塌并相互靠拢。但是研究小组对激光也进行相应调整,使之赋予原子更多的能量,从而稳定地保持在原有的位置上。这样的结果是,正如近日发表在《科学》杂志上的文章中所描述的那样,标志着这些气体物质从刚刚高过绝对零度的状态瞬间转变至低于绝对零度数十亿分之一度的水平上。  沃尔夫冈·凯特勒(Wolfgang Ketterle)是美国麻省理工学院的诺贝尔物理学奖获得者,他曾经演示过在一个磁场中构建一个低于绝对零度情形的演示实验。而对于此次的这项工作,他评价其是“绝妙的实验”——在正温度情况下在实验室中难以获得的高能态在负温度情形下就变得稳定了。他说:“这就像是你站在一座金字塔的顶端,而整座金字塔却翻转过来了”因此这项技术将让科学家们得以对这些奇异的状态开展详细研究。他说:“这或许是一项可以在实验室中合成新物质的技术。”   阿什米·罗赫(Achim Rosch)是德国科隆大学的一位理论物理学家,此番施耐德教授的研究小组所使用的一项技术便是罗赫最早提出来的。他表示,一旦这项技术被投入应用,其所制造出来的物质将会具备一些非常奇特的性质。举例而言,罗赫和他的同事们曾经计算过,一般情况下由原子组成的云会在引力作用下向下沉,然而如果这股云朵之中有一部分具有负温度,那么其中一些原子将会反过来向上运动,很明显地违背引力定律。  这种具有负温度的物质还有另外一个让人浮想联翩的点,那就是它的这些性质和神秘的“暗能量”非常相似,这种神秘的力量推动着宇宙向外加速膨胀,它所施加的外向推力超过了宇宙中的物质原子施加的收缩引力。施耐德指出,在实验中那些气体原子同样试图向内收缩,然而由于负温度物质的阻滞作用而未能达成。施耐德表示:“这真的非常有趣,这种神秘的宇宙性质会在我们实验室中出现。我想这或许便是宇宙学家们长期以来所要搜寻的答案。”
关于万物理论 探测伽马射线暴 或帮助构建万物理论伽马射线暴是宇宙间最为剧烈的爆炸事件之一。 2012年12月15日新浪科技讯。据美国太空网报道,来自宇宙中最剧烈的爆炸现象正让科学家们有机会探究时空的本质。这是最近日本宇宙航天机构所属的伊卡鲁斯探测器对宇宙中的伽马射线暴进行观测之后得到的成果。这些宇宙大爆发发出的光子帮助科学家们限定他们的万物模型——即可以将自然界所有的力囊括其中的大一统理论。  日本的伊卡鲁斯飞船搭载的一台仪器名为“伽马射线暴偏振器”(GAP),借助这台仪器获得的数据,一个日本科学家小组获得了迄今有关伽马射线暴的最精确的测量结果。  日本大阪大学科学家藤间谦二在一份声明中表示:“这项结果为量子论给出了一个基本的限定,这将会是一个梦幻般的理论,它将有望最终统一爱因斯坦的相对论和量子论。”  量子宇宙  伽马射线暴是宇宙间最为剧烈的爆炸事件之一,其产生的原因一般认为可能是一些极其剧烈的事件,如恒星的消亡或者中子星之间发生碰撞。藤间谦二和他的研究小组使用高精度的测量数据对来自这些伽马射线暴的光子特性进行研究并测量其偏振量,也就是测量其电场相对粒子运动的方向。偏振光的电场会在一道垂直于光子运动方向的轴线上上下震荡。  美国宾夕法尼亚大学天体物理学家德雷克·福克斯(Derek Fox)在一份发给记者的电子邮件中表示:“大多数电影院中的立体放映系统都会同时放映一部电影的两个版本,它们两者具有不同的偏振量,数值上均和水平方向呈45度,但是两者相互之间呈垂直关系。此时当你带上特制的偏振镜片,你的左眼就只看到针对你左眼的内容,而你的右眼也只能看到针对你右眼放映的内容。”  这项发现将对超弦理论产生影响,该理论认为所有类型的基本粒子实际上都是很小的震动弦的闭合圈,该理论的一大雄心便是统一自然界中所有的力并创设出一个包含宇宙万物的“大一统理论”。现在的物理学呈现近乎割裂的状态:爱因斯坦的相对论适用于描述宏观事物,如引力,而量子力学则可以很好地描述微观世界。而如果这个想法是正确的,那么它将有望首次将这两大理论统一起来。福克斯表示:“我们生活在一个量子宇宙之中,要想描述所有力和亚原子粒子的行为必须用到量子力学。最终,我们会创造出类似‘量子引力’这样的理论。”  对称性的破缺  超弦理论学家们认为,如果有证据显示物质和反物质之间的行为存在某种形式的差异,或者违反它们之间的对称性,这将支持超弦理论。福克斯表示:“只要被证实在任何一项物理过程中这种对称性被打破了,哪怕是在极细微的尺度上,都将在极大程度上改变目前我们朝向建立大一统理论努力的方向和道路。”  收集观测数据的过程是充满挑战的,这是因为大多数的量子结构都太小了,使用目前地球上具有的探测的手段是无法进行检测的,这就需要用到天基探测手段了。来自伽马射线暴的光子目前为止还尚未被探测到存在任何的偏振性转动。这种旋转将意味着如果时光倒转,粒子和反物质粒子对调,其中就将出现对称性的破缺。而此次日本科学家们使用天基设备对三个伽马射线暴的光子信号进行了迄今最精确的研究,藤间谦二的小组并没有发现这些光子显示偏振性的改变,这暗示至少在1000万分之一的尺度上这种对称是连续的。这是迄今人类对这项揭示自然本质的理论做出的最新限定,它将对后续构建大一统理论的工作产生影响。有关这项研究工作的文章将发表在近期出版的《物理评论快报》上。  强烈的源  伽马射线暴是剧烈的辐射源,其持续时间从数秒到数分钟不等。来自这些爆发的光子可以高能光子束的形式穿越数十亿光年的空间,但是它无法穿过地球的大气层。  伽马射线暴在发生时,其在数秒内释放出的能量相当于太阳在其一生中所释放出来的能量的总和。其成因可能是中子星或黑洞的形成,或者是两颗中子星的突然合并。福克斯表示:“相比射电或光学波段的光子而言,伽马射线暴的光子能量相对更高一些,这就让让它们成为理想的时空量子结构探测器。”他将其称为是“进行这类研究的天然靶源”。  伊卡鲁斯是人类首颗使用太阳帆技术的飞船,于2010年5月发射升空。“伽马射线暴偏振器”安装在探测器尾部,指向深空,避开太阳的干扰。
量子力学和灵魂 科学家揭秘濒死经历 灵魂出窍进入宇宙 2012年11月02日 07:42 新浪科技 微博 评论( 196人参与)   美国亚利桑那州大学意识研究中心负责人斯图亚特-哈默罗夫博士。他认为构成灵魂的量子物质离开神经系统而后进入宇宙时便会出现濒死经历   哈默罗夫提出的理论认为,患者出现濒死经历时,量子灵魂离开肉体,重回宇宙,如果患者苏醒过来,灵魂又重新回到肉体 哈默罗夫认为有关量子物理学在生物学过程中所扮演角色的新研究发现将在未来的某一天证明他的理论 2012年11月2日新浪科技讯。据英国《每日邮报》报道,美国和英国的两位著名科学家提出了一项引人注目的理论,认为构成灵魂的量子物质离开神经系统而后进入宇宙时便会出现濒死经历。根据他们的理论,意识是大脑内一台量子计算机的程序,即使人死后,这个程序仍可以在宇宙中存在。这种现象可以解释一些人出现的濒死经历。  这项类宗教理论由美国亚利桑那州大学意识研究中心负责人和麻醉学与心理学系教授斯图亚特-哈默罗夫博士提出,立基于他与英国物理学家罗杰-彭罗斯爵士提出的一项与意识有关的量子理论。根据他们的理论,人类的灵魂存在于脑细胞内被称之为“微管”的结构内。他们指出人类的意识活动是这些微管内量子引力效应的结果。这种理论被称之为“调谐客观还原理论”(Orch-OR)。  根据他们的理论,人类的灵魂是大脑内神经元细胞之间的交互作用。它们由宇宙内的基本物质构成,可能在时间诞生后就已经存在。这种观点与佛教和印度教的观点类似,即意识是宇宙的一个组成部分。此外,与西方的哲学唯心主义也有相似之处。  哈默罗夫认为,在濒死经历中,微管失去了它们的量子态,但里面的信息并没有遭到破坏。也就是说,灵魂离开肉体,重回宇宙。哈默罗夫在纪录片《科学频道-穿越虫洞》中表示:“心脏停止跳动,血液停止流动,微管失去了它们的量子态,但微管内的量子信息并没有遭到破坏,也无法被破坏,离开肉体后重新回到宇宙。如果患者苏醒过来,这种量子信息又会重新回到微管,患者会说‘我体验了一次濒死经历’。如果没有苏醒过来,患者便会死亡,这种量子信息将存在于肉体外,以灵魂的形式。”   Orch-OR理论遭到以经验为根据的思想家的猛烈抨击,在科学界也引发巨大争议。《赫芬顿邮报》报道称,很多科学家向这一理论发出挑战,美国麻省理工学院的物理学家马克斯-特格马克便是其中之一。在2000年发表的一篇文章中,特格马克批评了Orch-OR理论。这篇文章被很多反对者引用。哈默罗夫认为量子物理学研究将最终证明Orch-Or理论,最近发现的量子效应验证了很多重要的生物学过程,例如嗅觉、鸟类的导航以及光合作用。
关于真空 科学家在真空中“变出”可测量光 2011年11月21日科技日报讯。据美国物理学家组织网11月17日报道,瑞典查尔姆斯理工大学的科学家在真空中捕获到了不断出现和消失的光子,成功将虚拟光子转变成真实光子,制成了可测量的光,首次观测到40多年前就曾被预言的动力学卡西米尔效应,即平行金属板在辐射场真空态中存在吸引力的现象。相关研究结果发表在最新一期《自然》杂志上。   实验基于一个违反常规的量子力学重要原则:真空并不“真空”,实际上,真空中充满了各种不断波动的粒子。它们出现后却又在瞬间消失,因此常被称为虚拟粒子。物理学家摩尔早在上世纪70年代就曾预言,虚拟光子转变成真实光子的现象将会发生。他认为,如果虚拟光子能从镜子上反弹起来,而镜子是以近乎光速的速度移动,上述情况就会发生。   由于镜子不可能移动得如此之快,科研人员采用另一种方法实现了相同效应:通过改变到达超导电路的电距离,起到微波的镜面作用,而非改变到达镜子的物理距离。这个“镜子”名为超导量子干涉器(SQUID),其由量子电子元件构成,对磁场极其敏感。通过每秒数十亿次改变磁场的方向,可使“镜子”的振动速度达到光速的25%。镜子也会将自身部分动能转移给虚拟光子,这将促使它们突然出现。实验结果显示,光子会在真空中成对出现,科学家能够以微波辐射的形式对其进行测量,构建出确实具有相同特性的射线,如同量子理论所述。   科研人员表示,光子出现的原因在于其自身缺少质量,因此,激发出它们的虚拟状态需要较少的能量。原则上来说,还可以在真空中创造出其他粒子,例如电子或质子等,但这需要更多的能量。   成对光子的研究成果或可用于量子计算机等相关量子信息研究领域。然而,此次实验的主要价值在于增进人们对于基础物理概念的了解,比如真空波动,即真空中瞬间出现并消失的虚拟粒子等。通常认为,真空波动与“暗能量”可能有关联,促进了宇宙膨胀的加速,而这种加速已通过今年的诺贝尔物理学奖获得了确认。
太阳和太阳系 太阳系或曾存第五颗巨行星:被木星挤入更深太空计算机模拟表明,太阳系很可能曾经拥有第五巨行星――但是这颗巨行星已经被逐出太阳系太阳系最大的行星很可能曾将另一颗巨行星挤到更深的太空 2011年11月15日新浪科技讯。北京消息,天文学家有这样的共识:太阳系一直拥有四颗巨行星――木星、土星、海王星和天王星。但是现在他们声称,太阳系很可能曾经拥有第五颗巨行星,只是这颗巨行星已经被逐出太阳系。   美国得克萨斯州圣安东尼奥西南研究所的戴维-尼斯沃尼做的计算机模拟表明,从统计学角度分析,太阳系一开始就只有四大巨行星的可能性极小。根据他的计算,太阳系达到其目前的四颗巨行星的数量和轨道布局的机会为2.5%,但曾经拥有第五颗巨行星的可能性高达十倍。   尼斯沃尼做了6000次实验来模拟太阳系的诞生和早期发展。他说:“最近发现星际空间存在大量的自由浮动行星,表明行星弹射过程可能是司空见惯的事情。这说明太阳系最初可能拥有不止4颗巨行星并弹出一些的可能性是可以想象的。”他认为,木星在某一阶段曾因受到引力而滑向太阳系中心地球和火星所在的位置,但随后突然“跳”至更远的轨道,将第五颗巨行星挤到更深层的太空。   45亿年前,当巨大的尘埃和气体云坍塌形成太阳时,太阳系开始形成。大约1000万年之后行星才出现,但是很长一段时间它们的轨道不稳定。目前太阳的寿命可能过去了大约一半。大约500亿年后,它会耗尽氢燃料,膨胀为一个氦燃烧的红色巨星进而杀死地球。(秋凌)或曾存第五颗巨行星:被木星挤入更深太空 http://tieba.baidu.com/mo/q/checkurl?url=http%3A%2F%2Fwww.sina.com.cn&urlrefer=7f8d6af95efcb201f1608ac53c8bc961 2011年11月15日 08:14 新浪科技微博 -->计算机模拟表明,太阳系很可能曾经拥有第五巨行星――但是这颗巨行星已经被逐出太阳系太阳系最大的行星很可能曾将另一颗巨行星挤到更深的太空   新浪科技讯 北京时间11月15日消息,天文学家有这样的共识:太阳系一直拥有四颗巨行星――木星、土星、海王星和天王星。但是现在他们声称,太阳系很可能曾经拥有第五颗巨行星,只是这颗巨行星已经被逐出太阳系。   美国得克萨斯州圣安东尼奥西南研究所的戴维-尼斯沃尼做的计算机模拟表明,从统计学角度分析,太阳系一开始就只有四大巨行星的可能性极小。根据他的计算,太阳系达到其目前的四颗巨行星的数量和轨道布局的机会为2.5%,但曾经拥有第五颗巨行星的可能性高达十倍。   尼斯沃尼做了6000次实验来模拟太阳系的诞生和早期发展。他说:“最近发现星际空间存在大量的自由浮动行星,表明行星弹射过程可能是司空见惯的事情。这说明太阳系最初可能拥有不止4颗巨行星并弹出一些的可能性是可以想象的。”他认为,木星在某一阶段曾因受到引力而滑向太阳系中心地球和火星所在的位置,但随后突然“跳”至更远的轨道,将第五颗巨行星挤到更深层的太空。   45亿年前,当巨大的尘埃和气体云坍塌形成太阳时,太阳系开始形成。大约1000万年之后行星才出现,但是很长一段时间它们的轨道不稳定。目前太阳的寿命可能过去了大约一半。大约500亿年后,它会耗尽氢燃料,膨胀为一个氦燃烧的红色巨星进而杀死地球。
关于类星体大红移的物理根由和它的距离 2011年11月,本在杭州师范大学学报(自然科学版)第10卷第6期上,发表了《光子的能量耗损和类星体的距离》的论文。该文指出,类星体的大红移导致了远距离的问题,而远距离又带来了高能量的困难。该文应用普洛卡电磁方程,分析了光子能量耗损的过程,得出了类星体的距离公式 ,解决了类星体问题中存在的各种困难。 一、类星体的红移公式。本人得出类星体的红移公式。类星体的红移和频率的变化有关,频率的变化和光速的变化有关,而光速的变化则和光子具有静止的质量有关。同时还和类星体的质量、半径和距离有关。类星体的红移具有其固有的复杂性。主要是由光子在运动中能量的耗损所造成的。这也就是类星体大红移的物理根由。 二、类星体的距离公式。类星体的距离公式反映了类星体的距离和它的质量与频率的关系,类星体的距离是由其质量和频率共同决定的。 三、类星体的距离范围。本人还得出类星体的距离范围。类星体的最远距离并不是十分遥远的。 根据以上结果,本人对类星体的若干疑难问题进行了解释。 强辐射的问题。多数天文学家认为,类星体的红移具有多普勒效应的本质。按哈勃定律,类星体的红移较大,距离较远。但据以上结果,类星体的辐射并没有如多普勒效应所称的那么巨大。 有着不同频率辐射的问题。对于同一个类星体,会有不同频率的发射线。观测表明,有的类星体会发射无线电波、微波、可见光,有的还发出X射线甚至伽玛射线。这种情况,是在不同的半径处和由于不同的运动机制与反应机制引起的。在不同的半径处,由于半径不同,引力不同,红移会不同。在原子、分子不同的跃迁的运动机制中,频率会不同。在原子、分子不同的化学反应和原子核的变化中,频率自然也会不同。 吸收线红移小于发射线红移的问题。类星体光谱中常常会有吸收线。有些类星体还有好几条吸收线,分别对应于不同的红移,存在“多重红移”的现象。例如类星体 发射线的红移 ,证认出可靠的吸收线的红移有6条。根据本人所得的结果,吸收线的红移一般小于发射线的红移。 类星体的红移比与之相连星系的红移大的问题。有不少类星体和星系相连在一起。互相连着的天体应有相同或相近的红移,但观测表明,类星体的红移比与之相连星系的红移要大很多。这是由于类星体的半径小于星系的半径。因此,类星体的红移比与之相连星系的红移要大。 极大退行速度的问题。目前,人们认为类星体退行的速度极大。但按以上结果,距离远没有哈勃定律所述的那么大。 暗能量的问题。近年来,为了解释类星体的大红移和由大红移而得出的大膨胀的问题,物理学界引入了暗能量。这种理论认为,由于暗能量的作用,产生了宇宙的大膨胀,因而出现了类星体的大红移。但是,如上所述,由于显示大红移的类星体并非十分的遥远,并不存在由大红移得出的大膨胀的问题,因此,也就并不存在其上所引入的暗能量的问题。 本人所得的关于 的复杂性的结果和 的计算公式,不但解决了类星体巨大退行速度和巨大能量的疑难问题,而且对于解决宇宙加速膨胀和永远膨胀的疑难,也有着重大的科学作用。
关于超新星 诺贝尔物理学奖揭晓 三科学家因研究超新星和宇宙扩张获2011年诺贝尔物理学奖 2011年10月4日人民网—人民日报记者刘仲华斯德哥尔摩电。瑞典皇家科学院4日宣布,将2011年诺贝尔物理学奖授予美国科学家索尔·珀尔马特、澳大利亚科学家布赖恩·施密特和美国科学家亚当·里斯,以表彰他们“通过观测遥远的超新星而发现宇宙正在加速扩张”这一成就。   瑞典皇家科学院的新闻公报称,早在1998年,珀尔马特领导的超新星宇宙学研究小组,以及施密特和里斯领导的超新星研究小组就分别发表论文,宣布宇宙在加速膨胀这一惊人结论。通常认为,宇宙是在以一个恒定的速度膨胀。但他们通过对爆炸的超新星的研究,发现这些超新星的发光度要小于按照原先给定的宇宙膨胀速率计算出的数值,这说明超新星离地球的距离要比想象得远,也说明宇宙在“暗能量”的影响下在加速扩张。   他们的发现第一次提出了“暗能量”存在的令人信服的证据。“暗物质”和“暗能量”是一种神秘的、至今还不能看得到的实体,科学家相信宇宙中的95%都是由“暗物质”和“暗能量”组成。它们的作用和重力正好相反,会加快宇宙的膨胀。对“暗物质”和“暗能量”的研究将彻底改变人们固有的宇宙观,更多的宇宙奥秘将随之解开。
关于亚历山大·普洛卡其人其事     关于亚历山大·普洛卡其人其事       亚历山大·普洛卡(Alexandre Proca,1897--1955),罗马尼亚人,伟大的物理学家。        1930年,亚历山大·普洛卡提出了不同于光速的普适速度的概念,并在麦克斯韦电磁场方程中,列入光子具有静止质量的数学项,得出了普洛卡电磁场方程组。同时,亚历山大·普洛卡用这普适速度代换洛仑变换中光的速度,得到了新的洛仑兹变换。根据新的洛仑兹变换,人们将得到新的相对论的公式。          根据亚历山大·普洛卡的电磁场方程组、新的相对论公式、粒子衰变定律和μˉ子衰变的实验数据等,即可求得普适速度的量值,这个量值为3.016乘以10的10次方。这个数值大于光的速度。同时,根据双星系统中某一脉冲星轨道周期的变化率等,本人求得,引力波的速度也大于光速,并和以上普适速度的数值相接近。因此,在实际上,这个普适速度就是引力波的速度。        在亚历山大·普洛卡提出不同于光速的普适速度的概念,并在麦克斯韦电磁场方程中,列入光子具有静止质量的数学项,得出了普洛卡电磁场方程组之后,人们曾探求过光子静止质量的问题,但至今所得的都是光子静止质量的下限。与此不同,本人根据新的洛仑兹变换、新的相对论公式和电磁辐射的特点等,求得了光子静止质量的下限,其数值为7.855乘以10的负51次方克,即光子静止质量的量值将大于7.855乘以10的负51次方克。        现在,许多物理理论都是建立在光速为极限速度和光子静止质量为零的基础之上的。关于光子速度是否为极限速度和光子有无静止质量等问题,是物理学中具有根本性的重大问题。关于光子速度是否为极限速度与光子有无静止质量等光子本质的实验工作和理论工作,是物理学中具有重大意义的工作。可以毫不夸张地说,只要确证光速小于极限速度,不管其小于极限速度的量值是多么的微小;同时,只要确证光子具有静止质量,也不管其静止质量是多么的微小,那么,许多基本的物理规律和物理理论将受到严重的挑战。
能源问题     我国首座快中子实验堆开始运行     2010年7月21日中国青年报记者李新玲北京电。我国第一座快中子反应堆——中国实验快堆今天达到首次临界状态,开始运行。      “临界是实验快堆最重要的一个节点,它标志着中国人掌握了快堆技术。”中核集团有关负责人表示,这是我国核电领域的重大自主创新成果,意味着我国第四代先进核能系统技术实现了重大突破。由此,我国成为继美、英、法等国之后,世界上第八个拥有快堆技术的国家。      快中子反应堆属于全球第四代核能系统技术的应用,与目前运行及正在建设的第二代、第三代核电站相比,其形成的核燃料闭合式循环,可以使铀资源的利用率提高至60%以上(现有核电站只有1%),可最大程度地降低核废料产生量。国际社会普遍认为,发展和推广快堆,可以从根本上解决世界能源的可持续发展问题。      作为国家“863”计划重大项目,中核集团第四代核能技术研发的重点——中国实验快堆采用已在美、法、俄、日等国家有多堆运行经验的钠冷快堆技术,其热功率为65兆瓦,电功率20兆瓦。中核集团始终坚持自主创新,自主完成了快堆概念设计、初步设计、施工设计及建筑、安装调试工作,实现了高达70%的设备国产化率。      实验快堆由中国核工业集团中国原子能科学研究院自主研发。目前俄罗斯已经开始两座80万千瓦的快堆电站的建造,印度、日本、韩国等国也在积极发展快堆。
关于热力学的问题     热水冻结速度为何超过冷水    科学家发现证据          2010年3月29日新浪科技讯。据英国《新科学家》杂志报道,有时候,热水的冻结速度反而会超过冷水,这是为什么呢?这种怪异的现象困扰了几代科学家。经过数百次实验,纽约州立大学宾厄姆顿分校负责辐射安全的官员詹姆斯·布朗里奇最终发现证据,证明这种现象可能与水中杂乱无章的杂质有关。      热水快速冻结现象被称之为“姆佩巴效应”,以坦桑尼亚学生埃拉斯托·姆佩巴的名字命名。对于姆佩巴效应,物理学家曾提出几种可能的假设,其中包括水分更快蒸发导致热水体积变小,一层霜隔绝了温度更低的水以及溶质浓度存在差异。但任何一种解释都很难让人信服,因为这种效应并不可靠,冷水冻结速度往往还是超过热水。      布朗里奇认为,杂乱无章的杂质才是导致热水更快速冻结的关键因素。过去10年时间里,他利用空闲时间进行了数百次有关姆佩巴效应的实验,最终发现这种效应基于不稳定过度冷却现象的证据。      布朗里奇说:“水几乎从不在温度降到零度时冻结,通常是在更低温度下才开始冻结,也就是所说的过度冷却现象。冻结点取决于水中与冰晶形成有关的杂质。通常情况下,水可能含有几种类型杂质,其中包括尘粒、被溶解的盐类以及细菌,每一种杂质都能在特定温度下触发冻结机关。核化温度最高的杂质决定了水的冻结温度。”      布朗里奇对两个同样温度的水样——20摄氏度的自来水——进行了实验。他把水样装入试管,而后放入冰箱中冷冻。由于杂质的随机混合导致其拥有更高冻结点,其中一个水样将首先冻结。如果这种差异足够大,姆佩巴效应便会出现。布朗里奇选择自然冻结点更高的水样,并将其加热到80摄氏度,另一个则只加热到室温,而后将试管放回冰箱。他表示,如果热水冻结点至少高出5摄氏度,其冻结速度往往会超过冷水。      可能让人感到惊讶的是,区区5摄氏度就是一个足够大的差异,帮助温度更高的水首先“冲过终点线”。而如果以60摄氏度作为起步点,它们在这场冻结较量中便要以失败告终。物体与周围环境——具体到这项实验,指的就是冰箱——的温差越大,其冻结的速度就越快。也就是说,在温度较低的水样达到零下7摄氏度这一冻结点前,热水样首先达到零下2摄氏度这一冻结点,进而以更快的速度冻结。     摄自家中的热成像图片    水龙头流出的冷热水
关于类星体     类星体(quasar)     20世纪60年代发现的一种新型天体,它在照相底片上具有类似恒星的像,它的光谱有巨大红移,发射出很强的无线电波。类星体的显著特点是,它在以飞快的速度远离我们而去,因此具有很大的红移。这类天体距离我们都很远,大约在几十亿光年以外,甚至更远,可看上去光学亮度却不弱。可见光区的辐射功率是普通星系的在百上千倍,而射电功率竟比普通星系大上100万倍。对类星体的发现是上个世纪60年代天文学的四大发现之一。起初,人们接收到射电波,却不知道是从哪里发射的。1960年,马修斯和桑德奇找到了射电源3C48的光学对应体,看起来它像是一颗恒星。分光观测表明,它的光谱中有许多宽而强的发射线,当时未能证认出这些谱线。1963年,射电源3C273被证认为一个13星等的类似恒星的天体。M.施米特发现它的光谱与3C48的光谱很类似,并且成功地证认了3C273的谱线。结果表明,它们是地球上熟知的一些元素产生的发射线,但其红移很大,达0.158。3C48的谱线也得到了证认,红移更大,达0.367。随后,又陆续发现了一批性质类似3C48和3C273的射电源。它们在照相底片上都呈类似恒星的像,因此被称为类星射电源。光学观测表明,类星射电源的紫外辐射非常强。后来发现一些光学性质类似于3C48和 3C273的天体,但它们并不发出射电辐射。这种天体称为蓝星体。类星射电源和蓝星体被统称为类星体。到1979年已发现了1000多个类星体,其中类星射电源约300多个。     主要观测特点    ①类星体在照相底片上具有类似恒星的像,这意味着它们的角直径小于1秒。极少数类星体有微弱的星云状包层,如3C48。还有些类星体有喷流状结构。②类星体光谱中有许多强而宽的发射线,包括容许谱线和禁线。最经常出现的是氢、氧、碳、镁等元素的谱线,氦线非常弱或者不出现,这只能用氦的低丰度来解释。现在普遍认为,类星体的发射线产生于一个气体包层,产生的过程与一般的气体星云类似。类星体的发射线很宽,说明气体包层中一定存在猛烈的湍流运动。有些类星体的光谱中有很锐的吸收线,说明产生吸收线的区域里湍流运动的速度很小。③类星体发出很强的紫外辐射,因此,颜色显得很蓝。光学辐射是偏振的,具有非热辐射性质。另外,类星体的红外辐射也非常强。④类星射电源发出强烈的非热射电辐射。⑤类星体一般都有光变,时标为几年。少数类星体光变很剧烈,时标为几个月或几天。从光变时标可以估计出类星体发出光学辐射的区域的大小(几光日至几光年)。类星射电源的射电辐射也经常变化。观测还发现有几个双源型类星射电源的两子源,以极高的速度向外分离。光学辐射和射电辐射的变化没有周期性。⑥类星体的发射线都有很大红移。⑦近年来的观测表明,有些类星体还发出X射线辐射。     红移是河外天体共有的特征。因此,绝大多数天文学家认为,类星体是河外星体。红移-视星等关系的统计的结果表明:哈勃定律对于河外星系是适用的。就是说,它们的红移是宇宙学红移,它们的距离是宇宙学距离,它们的红移和视星等是统计相关的。可是,对类星体来说,红移和视星等的统计相关性很差,这就产生了两个彼此相关的问题:类星体的红移是否就是宇宙学红移,类星体的距离是否就是宇宙学的距离。大多数天文学家认为,类星体的红移是宇宙学红移。因此,红移反映了类星体的退行,而且符合哈勃定律。按照这种看法,作为一种天体类型而言,类星体是人类迄今为止观测到的最遥远的天体。持这种观点的人认为,类星体红移-视星等的统计相关性很差的原因,在于类星体的绝对星等弥散太大。如果按照一定的标准将类星体分类,对某种类型的类星体进行红移-视星等统计,则相关性便会显著提高。支持宇宙学红移的观测事实还有:已发现三个类星体分别位于三个星系团里,而这些类星体的红移和星系团的红移差不多;类星体与某些激扰星系很类似;蝎虎座BL型天体是一种在形态上类似恒星的天体,以前认为它们是银河系内的变星,现已确定,它们是遥远的河外天体。
太阳系外奇异的天体 太阳系外奇异的天体 2008年10月6日新华网记者李学梅巴黎电,法国国家航天研究中心6日宣布,该中心发射的COROT天文卫星日前在太阳系外发现一个奇异天体。这一天体的大小与木星类似,质量却高出许多,目前科学家仍在为如何定义它的“身份”争论不休。   法国国家航天研究中心发布的新闻公报介绍说,这一被命名为COROT-Exo-3b的天体大小与木星差不多,但质量是后者的约20倍,它围绕着一颗太阳大小的恒星进行公转,每转一圈只需要102个小时。   在过去15年间,天文学家曾发现过质量为木星12倍的行星,也观测到质量为木星70倍的恒星。新发现的天体质量正好介于这两者之间,所以天文学家很难判断它到底是一颗行星还是一颗恒星。   参加研究工作的法国马赛天体物理实验室专家马加莉·德勒伊认为,如果说这个天体是一颗行星,那么它将是人类迄今发现的质量最大、密度最高的行星。它的密度达到铅的两倍多,如此“沉重”的天体到底是如何形成的还值得继续探索。   参加研究的另一位专家汉斯·迪格则表示,这一天体可能是一颗小型棕矮星。他说,行星和棕矮星有时比较难以区分,新发现的天体兼具两者的特征,所以分析起来更加困难。   COROT天文卫星于2006年年底发射升空,主要任务是研究太阳系外星球的活动规律,寻找太阳系外与地球一样有生命存在条件的天体,因此也被称为“21世纪的哥伦布”。
中科院设立核物理国际联合研究中心 中科院设立核物理国际联合研究中心 2008年9月27日新华网记者俞铮北京电,中国科学院最近在兰州设立“国际反质子与离子大科学研究合作机构”,联合海内外物理学家,加速开展前沿的核物理学研究。   这个联合研究中心设在中科院近代物理研究所,是由科技部、国家外国专家局遴选和批准的首批33个国家级国际联合研究中心之一,也是中国在西部地区设立的唯一一个国际联合研究中心。   中科院有关官员指出,这个合作机构之所以设在近代物理所,是因为他们已经承担了较多的国家级科研任务,是一流的科研机构,有着较好的国际科技合作基础。这些机构应先行一步,为更大规模的基础研究领域国际科技合作探索路子,获取经验。   由中科院近代物理所领衔研制的国家重大科学工程——兰州重离子加速器冷却储存环7月通过了国家验收。重离子加速器是合成超重新元素、扩展元素周期表的重要科学装置。美国、俄罗斯、德国一些著名实验室,一直进行超重新元素合成的探索研究。重离子加速器是探索物质世界基本规律的重要科学工具。   正是由于中科院近代物理所成功建造了这套世界级大型核物理实验装置,全球领先的德国重离子研究中心邀请近代物理所承担其总投资约12亿欧元的重大国际合作项目——国际反质子与离子加速器大科学工程磁铁、真空、注入引出系统大批设备的研制任务。   中科院官员说,国际联合中心的设立,将有助于中国科研机构在核物理研究方面进入国际前列,并成为依托大科学装置的多学科综合研究中心。
孟德尔和他的基因论 孟德尔 孟德尔(Johann Gregor Mendel,1822~1884),奥地利科学家,现代遗传学的奠基人。出生于农民家庭。1843年入布隆(今捷克斯洛伐克布尔诺)修道院。1844~1848入哲学学院学神学,1848年任神父。1849年起在一语法学校任代课教师,教拉丁语、希腊语、德语和数学。1851~1853年在维也纳大学学习自然科学,回布隆后任科技学校代课教师,讲授物理学和博物学直到1868年。1856~1863年在修道院的一片小园地上用豌豆进行杂交试验,总结出两条遗传规律即分离规律和自由组合规律。这一科学成果孟德尔曾在布隆自然科学协会1865年2月8日和3月8日的两次会议上报告过,并于1866年以《植物杂交的试验》为题发表在该会会刊的第4卷上,但当时并未引起注意。后期孟德尔用山柳菊属(Hieracium)植物作杂交实验,却没能得到预期的结果。现在知道某些山柳菊植物行无融合生殖,即雌雄配子并不发生核融合,而由未受精的卵或反足细胞或助细胞直接发育成胚,因此杂种后代的性状也就不能发生像豌豆属那样的分离。1868年,孟德尔当选为修道院院长,科学研究逐渐减少,但仍从事气象观察和养蜂及园艺等方面的活动,并取得相当的成就。他一生仅发表过4篇生物学论文和9篇气象学论文(其中有的已散失)。他曾受到学生、同事和布隆市民的尊敬和爱戴,但直到临终亦未被视为伟大的生物科学家。1900年,荷兰的德弗里斯、德国的科伦斯和奥地利的切尔马克分别通过各自的研究得出与孟德尔相似的结论后,才在文献中找到他的早已被人遗忘的论文,孟德尔的贡献才被重新发现,世称孟德尔定律。此定律奠定了现代遗传学发展的基础。
人脑可直接操控电脑 人脑可直接操控电脑 2008年7月21日现代快报载,科幻小说中的人物可以用思想直接控制各种机器,如今,英国科学家将这一幻想变为现实。戴上一种新发明的特殊“帽子”,人们就可以用思想直接操控电脑、机器人,或是转换电视频道等。  特殊帽子  据报道,英国科学家发明了一种特殊的帽子,这种特殊帽子上面分布着很多电极,这些电极可以探测到人脑神经细胞中脑电波的变化。当戴着这种特殊帽子的人想象某个动作时,帽子会将人的脑电波转换成一种可供电脑识别的信号,继而达到人脑直接控制电脑的效果。  这种特殊“帽子”由英国埃塞克斯大学科学家研发。目前,人们戴上这顶帽子已经能直接用思想玩简单的电脑游戏,或是操控机器人在室内移动。科学家希望这一技术能够继续发展,帮助人们直接利用思想移动轮椅或者开车。  “我们想不断发展这项技术,供行动不方便的残疾人使用,”研究负责人英国埃塞克斯大学电子工程系博士约翰·甘20日说,“这项技术应用前景广阔。以后,人们不仅可以用思想直接操控电脑,还可以控制电灯开关、窗帘开关,或是转换电视频道。”  不断发展  科学家们希望这种技术能够彻底改变人们与电脑之间相互作用的方式。从今以后,人们可以不再用键盘操作,而是利用这种特殊帽子,把脑子里的想法直接转换为电脑可识别的信号。  英国南安普敦大学计算机科学学院教授奈杰尔·沙博特说:“过去只有科幻小说里才有的情节已经变成事实。”  随着研究逐步深入,这种技术也在不断发展完善。“人的大脑很活跃,会不断产生嘈杂的脑电波,”沙博特说,“但是,我们的装置也越来越完善。”  英国埃塞克斯大学科学家还发明了另一种类似装置,用它获取前额肌肉和眼部的微小运动状况,随之转化成信号,也能直接操控轮椅。  个人体验  英国《每日电讯报》记者理查德·格雷亲身体验了一次用思想直接操控电脑的过程。  戴上特殊“帽子”后,研究人员请格雷想象面前电脑屏幕上的白色对话框向左移动。“我在脑中想象让电脑屏幕上的白色对话框左移,令人吃惊的是,它真的向左移动了,”格雷在报道中写道:“接着我尝试想象让对话框向右移,但是这次不太顺利,我尝试了好几次,不过最后它终于跳向了右边。”  格雷描述道,在熟练操作之后,他变得越来越自信,开始快速切换思维,让对话框左右不停来回移动。“有时候,电脑会弄错我的意思,把对话框移向相反方向,有时候甚至会出现故障,这时屏幕上对话框会发疯地乱动。”  雷天啸(新华社供本报特稿)  -相关新闻   鼠标已成“濒危物种”  最快三年内退出舞台  据报道,鼠标已经时日不多,很快就要退出历史舞台。随着触摸屏和手势识别软件的纷纷登场,鼠标最快将在3年内退场。  电脑业研究分析师史蒂夫·普伦蒂斯在接受英国广播公司(BBC)采访时说:“一切都是计算智能化引起的。类似iPhone这样新一代智能电话正采用多触摸界面。松下的软件则可以识别面部,同时将你的菜单呈现在电视屏幕上,只要动动手指就能选择自己喜欢的东西。”  鼠标是道格拉斯·恩格尔巴特博士在40年前发明的,当时的他就职于斯坦福研究所。1970年,比尔·英格利什又为施乐公司发明了滚球鼠标,用一个可以朝不同方向滚动的球替代外轮。1981年,滚球鼠标第一次被应用到个人电脑上。  有意思的是,电脑制造商对鼠标“时日不多”的说法并不赞同,并指出鼠标在发展中世界的重要性是不可替代的。世界上最大的鼠标和键盘制造商罗技公司的罗里·多利说:“鼠标即将走向死亡的说法太过夸大其词。我们是要对设备进行改进,但同时不能否定鼠标的价值。”
“宇宙末日”新说——时间终止导致宇宙的毁灭 “宇宙末日”新说——时间终止导致宇宙的毁灭 2008年5月14日报道,据5月8~14日《上海译报》载,权威科学界几乎一致认同,是一场大爆炸导致了宇宙的起源。但宇宙究竟将如何终结,科学界的推测则众说纷纭。现在,国外科学家又提出了一种新的理论,认为会造成宇宙最终死亡的不是爆炸,而是时间的停止。他们认为,时间会过得越来越慢,最后完全停止运动,从而导致宇宙的终结。 科学家的这一新理论,向“暗能量”理论提出了挑战。科学家们已经注意到,位于宇宙边缘的恒星似乎比那些靠近宇宙中心的恒星运行得更快。这一点说明,这些恒星在被喷射到太空中时,拥有一定的加速度。因此有的科学家提出,也许是一种奇怪的抗引力,向这些恒星提供了加速度。天文学家于是将这种可能存在的抗引力,称为“暗能量”。 但是,时间停止的新理论否定了“暗能量”的存在。时间停止理论认为,恒星加速度之所以会产生,是因为时间本身在逐渐地变慢。虽然这个变化在人类看来,微小得几乎察觉不到。不过,天文学家却能很容易地计算出时间的变化。 科学家们预测,由于宇宙的膨胀正在加速,因而时间正在不断地变慢。如果时间确实已经减缓了它的脚步,那么天文学家现在所观测到的遥远恒星,可能来自很久以前的、时间运转较快的时期。支持新观点的科学家认为,时间是在宇宙大爆炸时出现的。既然时间可以出现,它也能够消失,这是符合自然规律的。也许在几十亿年后,由于时间的消失,宇宙中的一切都将停止运动,包括我们的地球在内。
美国《科学》杂志在北京设立亚太分社    2007年11月1日新华网记者丁逸旻北京电,世界上最有影响力的综合科学期刊之一美国《科学》杂志1日在北京设立亚太分社,以拓展对迅速发展的中国科研领域的报道。   《科学》亚太分社主编理查德·斯通说:“中国在世界科学界已处于领先地位,影响力日益攀升,这些因素促使我们设立这个分社。在北京工作将有助于我们进一步加强有关中国科技发展的报道,给我们的读者提供更有深度的分析性稿件。”   他说,为了帮助读者更好地了解中国,《科学》在过去两年中有关中国的报道数量翻了一番。该杂志今年发表的有关中国的文章涵盖了国家大型科技设备研制计划、南水北调工程和中国科学家研究治理沙尘暴等一系列热门话题。   为了更加自如地在中国采访,斯通正在潜心学习中文。他还给自己取了一个中文名字,叫“石磊”。他说,希望亚太分社能够为在美国和其他国家工作的《科学》专业记者提供一个来中国采访的平台。“我们也希望中国的优秀科学作者能够为我们撰写更多更有趣的故事。”   美国《科学》杂志由托马斯·爱迪生创办于1880年,自1900年起成为美国科学促进会的官方刊物。目前,该杂志在世界上所有同行评议的综合科学期刊中拥有最大的付费订户群,它在全球拥有100万印刷版和在线刊物的读者。
核电荷的上限Z≤132和重离子物理研究的方向与化学元素探索的范围 一、重离子物理和重离子物理研究。重离子是比元素周期表上的2号元素为重并被电离的粒子。重离子物理是研究重离子性质、运动和相互作用的物理分支,也是原子核物理的一个新的领域。重离子加速器是研究重离子物理的重要工具。重离子加速器把离子状态的重元素原子核加速到很高的能量后,在轰击靶原子核时,使靶原子核的各种运动状态和结构形式更充分地显示了出来。20世纪60年代以来,随着重离子加速器的发展,重离子物理的研究获得了重大的成果。重离子物理主要的研究方面有: 原子核理论的研究; 以超重核合成研究为主的重离子核物理的研究; 远离稳定线新核素的合成和衰变性质的研究与放射性束物理的研究; 相对论重离子物理的研究,寻找夸克和对夸克现象进行测量,寻找夸克-胶子等离子体和研究实现夸克—胶子等离子体相变的条件,检验量子色动力学的理论; 重离子物理在其它学科如原子物理、材料科学、新能源、天体物理、生命科学等领域中的作用,形成新的交叉学科; 据上可知,重离子物理正发挥越来越大的作用。 二、原子核电荷的上限为Z≤132。本人求得了原子核的稳定线、亦即原子核的中线公式和中子分布的范围等,从原子核的稳定线公式和核结构的液滴模型出发,得出了核电荷的上限为Z≤132。 三、核电荷上限Z≤132与其在物理、化学上的意义。据上,由于核电荷存在上限Z≤132,因此,重离子物理的研究,重点应放在原子核理论的研究;远离稳定线新核素合成和衰变性质研究与放射性束物理的研究;相对论重离子物理的研究,寻找夸克和对夸克现象进行测量,寻找夸克-胶子等离子体和研究实现夸克一胶子等离子体相变的条件,检验量子色动力学的理论,和形成新的交叉学科这些方面。而不应放在以超重核合成为主的研究上。同样,在化学中,应将主要精力放在化学元素性质、化学反应和化学合成的研究上,也不应化过多的精力,试图在自然界和人工合成元素中探寻到超重的元素。有鉴于此,过于着力于探寻超重核稳定岛和超重元素,是不可能有什么结果的,也是没有什么意义的。
两位德国科学家宣称,他们的实验突破了光速的纪录   2007年8月21日钱江晚报通讯员任秋凌报道,科学家过去认为,光速是人类无法超越的速度限制。但是两位德国科学家现在声称,他们的实验已经证明要比光速行进得更快是有可能的。  这个惊人的结论与爱因斯坦狭义相对论的重要原则是矛盾的。这条原则是:任何事物的速度在任何情况下都不能比每秒186000英里的速度即光速299,792,458米/秒更快。从理论上来说,比光的速度更快,就意味着逆转了时间。如果根据传统物理学进行推论,也就是说一位移动速度超过光速的宇航员在离开前就已经到达目的地了。  但是德国物理学家声称,他们已经利用奇特的量子隧道效应,迫使光克服它自己的速度限制。在量子隧道现象中,粒子聚集能量,可穿越一个似乎无法穿越的障碍。他们的实验主要集中在微波光子通过两个棱镜时的传播上。当他们把两个棱镜移开时,大部分光子被它们遇到的第一个棱镜反射到远处,再被一个检波器捕获。但是一小部分光子似乎通过一个将它们分开的裂缝继续前进,就好像两个棱镜仍然呆在一起。  尽管这些光子行进的距离更远,但是它们与被反射的光子一样,在同一时间到达检波器。这指出光子在两个棱镜间的传输速度比光速更快。科布伦次大学的坎特·尼米兹博士表示:“目前这是我知道的唯一一个违背了狭义相对论的实验。”
关于宇宙 美科学家提出,宇宙并非无中生有,宇宙有“前世” 2007年7月7日新华网记者王艳红纽约电,美国一位理论物理学家称,根据他建立的一个新时空数学模型,我们的宇宙并不是无中生有诞生的,它还有“前世”。 根据现行理论,科学家一般认为宇宙是137亿年前诞生的,这个被称为宇宙大爆炸的事件是一切的起点,包括时间和空间。在大爆炸开始的瞬间,宇宙中的一切都被压缩在一个“奇点”——体积为零、密度无限大的点中。在大爆炸之前,没有物质、空间和时间。 但美国宾夕法尼亚州立大学的理论物理学家马丁·波乔瓦尔德在新一期《自然物理学》杂志上发表论文称,大爆炸并不是时间的起点,我们的宇宙是前一个宇宙收缩之后因“反弹”而再度膨胀产生的。 波乔瓦尔德的模型是以“圈量子引力论”为基础建立的,“圈量子引力论”是一种试图将爱因斯坦相对论与量子力学相结合的理论。波乔瓦尔德说,模型显示,在大爆炸开始的一瞬,我们的宇宙体积非常小但并没有小到零,能量极大却不是无穷大,并不是“奇点”。 模型还显示,大爆炸很可能是前一个宇宙的灭亡所触发的。与我们正在加速膨胀的宇宙不同,大爆炸开始之前,宇宙的“前世”处于收缩状态。计算表明它并不能收缩成一个没有体积的“奇点”,因为当温度和压力变得极大时,引力会变成斥力,阻止宇宙进一步收缩。 根据计算,由于积蓄的引力能量非常大,宇宙收缩到一定程度后会发生“大反弹”,就像皮球重重地砸在地上之后会反弹起来。波乔瓦尔德认为,“大反弹”触发了当前宇宙的膨胀,在我们这个宇宙中还有可能找到其“前世”遗留下来的痕迹。 这个模型意味着大爆炸不是时间的开始,宇宙可能有着无限的过去与未来。但一些专家认为,波乔瓦尔德的这一假说还有待验证。
有科学家称,黑洞是不可能存在的 2007年6月27日钱江晚报通讯任霄鹏报道,科学家用爱因斯坦的理论否认“霍金辐射”,称黑洞为子虚乌有。   没有人知道宇宙中到底有没有黑洞。从黑洞这个概念提出的第一天起,科学家关于黑洞存在与否的争论就没有停止过。尽管黑洞理论能够解释一些问题,但宇宙也变得越发“诡异”和难以捉摸。最近,美国科学家在《物理评论D》上撰文指出,黑洞是不可能存在的。   如果他们的认识是正确的,那么天文物理学将经历一次新的变革,困扰科学家40余年的难题也将不攻自破。  “霍金辐射”引出40年的矛盾体 简单说来,黑洞就是空间中的一个点,它的万有引力趋于无限大。在距离黑洞中心一定范围之内,它的引力大得连光都无法逃脱,这个范围就是所谓的“视界”。1974年,理论物理学家史蒂芬·霍金提出,量子物质能够以某种“狡猾”的方式逃出黑洞。他认为,粒子—反粒子对有一定的随机几率能够瞬间以实物形式“跨”于“视界”之上——其中一个坠入黑洞,另一个则将能够自由。这就是著名的“霍金辐射”。这一理论表明,黑洞并非只进不出,它可以缓慢地释放出一些物质,被吸入黑洞的一切事物都最终能在几十亿甚至几万亿年后“重见天日”。 这样看来,黑洞就成了一个矛盾体:即“密不透风”,又有所疏漏。这个两难的问题已经困扰了科学家40年之久。  复杂公式源于爱因斯坦 在最新的研究中,美国凯斯西储大学的物理学家Lawrence Krauss和同事构建了一个复杂的数学公式,能够证明黑洞并不存在。Krauss表示,公式的关键在于引入了爱因斯坦提出的时间延缓效应。 爱因斯坦在广义相对论中指出,飞向黑洞的宇宙飞船中的乘客会感觉到飞船在加速,而在黑洞外部的观测者看来,飞船的速度却在变慢。而当飞船到达“视界”时,这个速度可以慢到观测者认为飞船似乎会永远停在那里,但永远不会被湮没。Krauss表示,时间能够在那个点上停止下来,这就意味着时间对于黑洞而言是无限的。如果黑洞会不断向外释放物质,质量逐渐减少,那么它们在形成之前就已经蒸发消失了。他说,这就好比是向一个没有底的瓶子里倒水,永远倒不满。   黑洞有无之争还将持续 Krauss表示,没有人真正见过黑洞。科学家会认为宇宙中遍布着黑洞,可能是由能够产生巨大引力的特大质量恒星遗骸引起的类似效果。实际上,Krauss不是第一个这样认为的人。2005年3月,美国天体物理学家乔治·钱普拉因表示,宇宙中没有黑洞,所谓的黑洞是由“暗能量”组成的巨大星体。而在2006年7月,另一位美国科学家席尔德也发现了一个一直被当作黑洞的类星体。 美国航天航空局NASA戈达德空间飞行中心的天文学家Kimberly Weaver评论说,人们对黑洞和宇宙的认识不会如此之快。尽管她十分欣赏凯斯西储大学科研小组所描述的结论,但问题是人类目前的观测还没有找到任何能够支持这一观点的事实证据。Weaver说,天文学家确实在银河系中央的超大黑洞附近观测到星际物质毫无踪迹地消失。不过,到目前为止,也没有人真正探测到“霍金辐射”,找到黑洞蒸发的证据。
预测未来——宇宙轮回会不会重新产生智慧生物 2007年06月07日新华网新科技频道报道,近日,美国科学家对宇宙未来的景象进行了预测,他们认为宇宙死亡和重生的循环是很可能的。当现在的人类文明消失,我们所处的星系死亡,甚至宇宙毁灭的时候,下一个宇宙的诞生和发展也许会重现我们过去、现在和未来的一切。或者,当宇宙的真空突然变成某种完全不同的物质时,宇宙可能会有一个非常奇特的结局。 宇宙诞生于一个点,未来观测者将通过研究星系中的恒星来解释太阳系的产生 大约在150亿年前,除了一个微小的点,其他的一切都不存在。而这个将所有物质都高度密集的点,有着难以想象的高温。某一时刻,这个点突然发生了巨大的爆炸,在此过程中产生了时间、空间、物质和能量———宇宙就这样形成了。这就是根据天文观测和爱因斯坦的相对论,现代天文学界和物理学界普通认同的宇宙诞生的观点,也就是我们经常听到的大爆炸理论。 随着大爆炸的产生,宇宙不断的膨胀,而宇宙膨胀的过程中产生了宇宙中的各种物质,包括我们的地球和随之出现的人类以及人类文明。但是,宇宙并不是永远的膨胀下去,科学家认为,宇宙最后将停止膨胀,并由于星系重心吸引力作用向内部塌缩,使所有星系越聚越紧,最后形成一个紧密的物质团,从而摧毁宇宙中所有的生命,最终变回一个高度密集的点。 当然,大爆炸理论认为今天的宇宙仍在继续膨胀,于是人们不禁好奇,如果宇宙塌缩成一个点以后,并再次发生大爆炸的时候,宇宙膨胀的过程中会不会再次诞生同样的物质,甚至重演人类的文明史呢? 美国科学家对宇宙未来的景象进行了预测,他们同样提出这样一个疑问:如果人类和人类所掌握的知识最终消失,那么未来能够代替人类出现的有智力的生物将如何研究空间?他们能否想得出“宇宙大爆炸”这种理论,或者能否重新发现相对论这一学说呢? 美国俄亥俄州凯斯西储大学的理论物理学家劳伦斯·克拉斯相信,将来会有一个人能成为下一位爱因斯坦,并重新发现广义相对论。他甚至希望未来的观测者将能够通过研究我们星系中的恒星来解释太阳系是如何产生的。那么,照这样推理,或许将来的某一天历史将会重演,甚至我们每一个人都将再次生活在这个宇宙当中。   如果不了解宇宙的过去,很难预测宇宙的未来 中国科学技术大学交叉学科理论研究中心教授,中国科学院理论物理所研究员李淼,在接受记者采访时表示,事实上,关于宇宙的起源和未来,科学家至今也没有完全搞清楚,仍然还是一个谜。 由于大爆炸理论无法对宇宙的最终结局下定论,因此,美国普林斯顿大学的天文学教授保罗·斯坦哈特与英国剑桥大学教授尼尔·图罗克曾提出宇宙将永远不会结束,而是处于从生长到消亡的不断循环过程中。而大爆炸既不是宇宙的起点也非终点,只是宇宙的两个不同阶段中间的“过渡”。如今的宇宙就是在上个宇宙的尘埃中诞生的。 其实从严格意义上来说,目前我们还无法预测宇宙的未来。“作为一般人,很可能最关心宇宙的未来会是什么样子。作为宇宙学家,关心的问题恰恰相反,他们最关心宇宙的过去是什么样子。”李淼认为,宇宙学作为一种实证科学,必须靠研究宇宙史留下的化石,结合我们的物理知识,来“推测”过去。如果过去不能研究清楚,一些关键的细节不能确定,将来就很难预测。何况,宇宙的将来实在是太遥远的将来,与我们的目前没有太大的关系。 焦点对话 针对美国科学家提出的最新理论,本报记者与李淼研究员进行了一次关于宇宙诞生以及宇宙轮回等问题的深入探讨。 记者:宇宙的“外面”是什么? 李淼:事实上,关于宇宙到底是有限还是无限,从观测的角度来讲,目前还没有一个肯定的答复。但有一点可以肯定的是,宇宙是无边的,既然没有边,也就无所谓宇宙之外一说了。 记者:宇宙到底有多“大”? 李淼:起码需要光走一百亿年,能够知道这一点,已经是天文学上了不起的成就了。如果将宇宙想象成一个三维球面,目前我们所能看到的宇宙只是这个球面极小的一部分,绝大部分的球面我们还未能看到。不过,随着科学技术的发展,我们的宇宙视野也许还将不断扩大。 记者:大爆炸之前发生了什么?到底是什么引起了大爆炸? 李淼:解释这个问题,首先必须解释一下时间这个概念。在物理学上,我们用运动这个概念来定义时间。换句话来说,没有运动,也就没有了时间,假定一切是静止的,就无从谈时间。 宇宙学的研究表明,时间也许在将来是无限的,在过去却不是,有一个起点,就是大爆炸的那一点。在大爆炸之前,没有时间。因此,“大爆炸之前”这个概念是错误的。这就好比去寻找比南极更南的一点没有意义一样。宇宙大爆炸仅仅是一种学说,是根据天文观测研究后得到的一种设想。 记者:宇宙还有没有可能重生?我们的历史是否会重演? 李淼:严格意义上来说,无法预测宇宙的未来。这主要是因为我们对暗能量的观测还没有那么精准。如果暗能量是宇宙学常数,那么宇宙就会一直膨胀下去,如果不是一个常数的话,那宇宙的结局就很难讲了。 如果宇宙塌缩成一个点时,有的理论认为它有可能再次发生爆炸,恒星、行星、甚至具有生命的天体将再次出现,历史将重演。这也就意味着不仅过去有个时间起点,在未来,同样也有一个时间起点,如果是这样的话,很多物理定理就失效了,而用什么理论取代我们现在还不了解。 而有的理论认为宇宙会加速膨胀,支持这个理论的人甚至认为宇宙有可能不只是一个,而是有无数种可能的宇宙,各自有着出于偶然原因形成的不同物理规律。 关键词 暗物质 1998年对许多遥远超新星的观测发现,宇宙正在加速膨胀,而非人们通常认为的减速膨胀它显示宇宙有一个相当于宇宙学常数的暗能量成分存在。而宇宙能量密度由4.4%的强子物质(发光物质)、22.6%的暗物质(不发光物质)和73%的暗能量组成。 宇宙常数 爱因斯坦为了构造静态宇宙学解,在其引力场方程中加入了一个常数项,这一常数就是著名的爱因斯坦宇宙学常数。最近的天文观测证实,宇宙正在加速膨胀,这表明,宇宙能量密度中包含有相当于宇宙学常数的一个成分。
彗星“天女散花”,导致猛犸灭绝 2007年5月25日钱江晚报通讯员徐娜报道,科学家对猛犸灭绝,提出了新的解释。 猛犸又称长毛象,在地球历史上最后一个冰河世纪纷纷灭亡,从此人们再也不能见到这种浑身长满长毛的宠大动物了。此前,有科学家认为猛犸灭绝于全球变暖,也有科学家认为猛犸死于人类的过度捕猎。最近,美国科学家提出了一个新的看法:猛犸灭绝于一次彗星撞击地球的事件中。   猛犸灭绝之猜想 猛犸生活在第四纪冰河时期,这个冰河时期距今300万年前~1万年前,也是地球历史上最后一个冰河时期。当时猛犸生活在北半球,它们的身高一般5米,体重10吨左右,以草和灌木叶子为生。由于身披长毛,可抗御严寒,一直生活在高寒地带的草原和丘陵上。 猛犸的灭绝一直是个谜。曾经有研究人员表示,13000年前的全球变暖导致北半球的冰川融化,猛犸因草场被淹没而灭亡。也有研究人员认为猛犸死于人类的猎杀。美国阿拉斯加大学的研究人员对物种大灭绝中幸存下来的野牛、驼鹿和未能幸免的猛犸化石进行放射性碳年代测定,发现人类并不是导致猛犸灭绝的罪魁祸首。化石记录显示,人类更热衷于捕杀野牛和驼鹿,但是它们幸存了下来。研究显示,在人类的足迹踏上北美地区之前,猛犸的数量正在急剧下降。  彗星碎片袭击北半球 将近13000年前,发生了三起看似独立的事件:美洲最早的石器文明消亡,欧洲、美洲的猛犸开始大规模灭绝,以及突然出现、延续千年的“小冰河期”。根据考古学家的最新发现,这三起事件背后有一个共同“元凶”:一颗直径为两三公里的彗星在此时撞上地球。 如果这颗彗星是直接撞击地球,只会有特定区域遭受到严重的伤害。但是,这颗彗星在接近地球时,突然裂成无数碎片,就像天女散花一般。成千上万碎片形成的火球,覆盖了整个北半球,欧洲、亚洲、北美洲无一幸免。考古学家推测,每一块碎片的威力都相当于一颗原子弹,当时的北半球“大概就跟炼狱一样”。 这项研究的立论基础来自于一项全球性的地质发现,研究人员在欧洲、加拿大、美国的26个地点,都发现一种特殊的“钻石尘”,分析之后,认定这些钻石微粒都是来自于同一颗彗星。因此他们推论,这颗含碳丰富的彗星,在撞击前应该就已分裂,所以,碎片在落下及撞击过程中因高压高温形成的钻石尘,才会同时分布在那么多地点。  猛犸死于灾后饥荒 参与研究的美国地球物理学家威斯特说,“虽然还有很多研究要做,但现在搜集到的证据已经够强了,足以支撑我们的假设”。威斯特在还原当时情况时说,彗星碎片的撞击力非常大,撞击还引发了森林和草原上的大火,北半球的植被受损严重。 生活在北半球的野牛、驼鹿等体型相对较小的动物,勉强挨过了这场巨大的灾难,猛犸由于身躯太庞大,它们不能像野牛、驼鹿那样四处奔跑着寻找可口的食物。如果拖着重达10吨的身躯奔跑,这完全会让猛犸“入不敷出”。由于猛犸笨重而行动迟缓,最终竟然因“饥饿而灭种”。猛犸的灭绝原因有些像恐龙,它们都是因为身躯太庞大,最后在食物链中失去了竞争优势。
有记录以来最亮的超新星爆发 2007年5月7日新华网记者张忠霞华盛顿报道,美国宇航局在华盛顿宣布,该机构的钱德拉X射线太空望远镜观测到了迄今最为明亮的超新星爆发。天文学家称,这很可能是一种新型的超新星爆发。 大质量恒星死亡坍塌时的剧烈爆炸即为超新星爆发,天文学界认为超新星爆发过程中喷射出的大量物质弥漫在星系之间,成为孕育新一代恒星及周围行星的原始材料。 钱德拉望远镜此次观测到的超新星名为SN2006gy,位于2.4亿光年之外的NGC1260星系。其独特之处在于爆发时呈现无可比拟的亮度,“它要比典型的超新星爆发亮100倍以上”,加州大学伯克利分校天文学家内森·史密斯在新闻发布会上描述说,“这说明那颗爆炸恒星的原有质量可能极其大,约为太阳的150倍,这简直前所未见”。 地面光学望远镜辅助观测专家亚历克斯·菲利潘克说,“它堪称迄今观测到的‘超新星爆发之王’”,它的亮度以及爆发持续时间之长都令天文学家们十分吃惊。 无论从亮度还是爆发强度、喷射物质等方面来看,这次观测到的超新星爆发都与理论上推测的超大质量恒星的超新星爆发有所不同。天文学家们推测,宇宙初期的第一代恒星中可能很多是这种超大块头的恒星,此前人类未观测到的这类超强的超新星爆发可能为数不少。专家认为,这次能够成功观测到SN2006gy爆发,领略可能是宇宙中第一代超大恒星的天体死亡,将有助于更深入了解早期大恒星的死亡过程。 另外,天文学家们还提到,这颗超大恒星在爆炸死亡之前显然也向外喷射出了大量物质,据观测在银河系的超大质量恒星——船底座伊塔星上也有类似现象。因此天文学家们推测,伊塔星可能正在走入“生命的最后一段旅程”。
天文学家首次在太阳系外发现疑似宜居的星球 2007年04月25日新华网新科技频道报道,天文学家4月24日宣布,他们首次在太阳系之外发现了一颗可能适合人类居住的星球。这颗星球有类似地球的温度,大小也跟地球差不多,可能还有液态水,距离地球大约120万亿英里远。 据美国媒体报道,这颗星球围绕着一颗叫“红色侏儒”的星球运转。“红色侏儒”与太阳相比则小很多,也没有太阳的强燃烧热量。另外,关于这颗新的星球,天文学家还有很多不知道的事情。随着他们知道更多,它可能会被判定为不适合居住的星球。 值得注意的是,科学家关于宜居星球的基本定于是:大小跟地球差不多,有类似地球的温度,有液态水。就太阳系来看,就火星还算接近科学家的宜居定义。天文学家4月24日对外发布的消息则第一次将太阳系之外的星球纳入了宜居星球考察范畴。 据报道,这颗新的疑似宜居星球是一个11名欧洲科学家组成的天文观测组发现的。这个小组成员、日内瓦大学天文学家迈克尔称:“这是我们寻找宇宙中地球外生命的重要一步。这是一个可喜的发现,但我们仍有许多问题要解决。” 这颗星球被命名为“581c”,重量大约是地球的5倍。发现它的天文学家目前无法确定“581c”是否像地球那样为多岩石星球,还是表面有液态水的冰球。如果它有地球那样的岩石结构,那么它的直径应该是地球的1.5倍,如果只是个冰球,那直径会更大。 迈克尔称,理论上讲,“581c”应该有个大气环境,但是它的大气由什么组成的仍然是个谜。如果它的大气太厚,那么其表面温度会高得离谱。 (韩榕华文)
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