短讯
2008-01-07
穿梭时空或成现实
自从1895年著名小说家乔治·威尔斯写下《时光机器》这部脍炙人口的小说后,以时光穿梭机、时光隧道、时光轮等以时光旅行为题材的作品便屡见不鲜。虽然对于大多数人来说这无异于天方夜谭,其中较著名的当数1990年霍金提出的“时序保护假设”,认为自然定律不会允许制造时间机器。但是,作为科学界的研究热点,科学家们对于制造时间机器的探索和实验一直抱有强烈的热忱。如今,以色列科学家阿莫斯·奥瑞已经成功地制造出了一个时光机器的理论模型,使穿梭时空回到过去在不久的将来或成现实。
奥瑞这个时光机器模型是依据爱因斯坦的相对论而建造的:相对论已提出了以加速度进入未来的可能性。就是假设一个人花费一年时间处于稍低于光速旅行的火箭中,由于如此快的速度会使得时间走得较慢,那么此人回到地球后,会发现时间已经过去了许多年。这就是所谓的未来旅行;而回到过去又是一回事,于此相对论也给出了可行的答案:重力可以使时空弯曲,且会减慢时间。鉴于时间和空间一样可以分为数维立体,因而人类可以利用某些强大的自然或者人工力量来弯曲时空区域,使之成为环状。这样,人类不仅可以沿着环旅行,而且还可通过更换不同速度确定环上的某一切点,以回到不同的时间。
基于上述理论,奥瑞将时间设定为一个环形曲线,创造了一个假设条件下的数学方程。再用普通材质制造出一个个像“甜甜圈”形状的时空环,并由这些环和一些常规状态的球体填充物组成像时间和空间区域一样的数维立体。继而模仿宇宙空间实际状态,如在黑洞或内部重力波等巨大质量团的影响下,这个数维立体的中心位置便会形成时空弯曲。因此如果要回到过去,在火箭内的旅行者只要以非常快的速度在“甜甜圈”内拉锯式地飞行,就能进入过去时间的每一点。
对于奥瑞的理论及这一尝试,有些科学家表示了赞同并给予了鼓励,但也有人表示反对,认为时光机器的制造还缺少条件。因为,要制造时光机器就必须要使用庞大的奇特物质——负能量,但这种物质只有极少量存在。
能新型水下呼吸器
以往,潜水员在水下停留的时间完全取决于氧气瓶的容量,存在着局限性较大的弊端。近日,哈尔滨工业大学科研人员研发出了一种新型水下呼吸器,将大大提高人类在水底停留的时间和灵活性。
这一发明是利用一个密闭减压装置,使进入该装置的海水减压,在压力减小状态下使气体析出,再通过气水分离设备进行气水分离,最后将收集的气体送至气体净化室,使之成为能供人正常呼吸所需要的气体。也就是说,该呼吸器直接利用了海水中的溶解空气以供给水下人员使用,从而不用再受到氧气瓶的限制,延长潜水员在水中作业的时间,堪称潜水领域乃至人类海洋开发领域的一大革命。
澳大利亚科学家着手破解“鲸语”
澳大利亚昆士兰大学的一个研究座头鲸各种声音所代表含义的科研小组经过3年的努力,已大致“读懂”了雄鲸求偶声和母鲸保护幼鲸的警告声。
3年间,这个研究小组的科研人员对澳东部海域座头鲸的各种声音展开了研究。科研人员一边利用安装在浮标上的录音仪器来录制鲸群发出的各种声音,一边在岸上观察鲸群的活动。最终,小组共获得61个不同鲸群发出的660个声音片断。随后,科研人员通过比对发现:虽然许多不同鲸声的意义相互重叠,但也有一些声音的意义比较明确。例如,雄鲸发出的一种咕噜声好像是在表明,它正在寻找合意的雌鲸交配;母鲸守护在幼鲸旁边时,则经常会发出另一种特定声音,好似母子之间的联络用语。
经过科研人员持续系统地研究,虽然如今能“读懂”的鲸语尚寥寥无几,但已对鲸语有了新的认识,就是鲸声与人类交流系统具有明显相似之处。作为海生哺乳动物——鲸,尽管它们与陆生哺乳动物已分开很久很久了,但仍像是在使用相同的基本交流系统。而弄清其间的传承与演变,研究小组的科研人员表示:这是一个十分有意思的问题,也将是研究小组下一步的研究方向。
让癌细胞休眠 将癌症转为慢性病
长久以来,医生们一直知道人体内的癌细胞能常年处于休眠状态,直到它们发起“进攻”。但是,医生们对这些致命细胞为什么会休眠却不甚了解。日前,一个由多国研究人员组成的小组在研究中发现了人体免疫系统能阻止恶性肿瘤生长的新证据,并认为这一发现将有助于找到让癌细胞“休眠”的新治疗方法。
研究中,科研人员通过给老鼠注射化学致癌物做实验,发现一些老鼠很快得了癌症,另一些老鼠则只在接受注射点附近发生局部癌变,当老鼠体内免疫系统中的某些成分不再起作用后,局部癌变才大规模扩散。据此研究人员认为是免疫系统先前控制了癌细胞的发展。
通过动物实验,科学家们现在能在实验室中重新创造让癌细胞休眠的条件,并直接观察癌细胞受免疫系统控制的情况。科研人员表示:根据实验结果,在癌细胞处于休眠状态下,人体免疫系统同样能遏制癌细胞的生长,也能杀死一些癌细胞,但却不能彻底根除它们。因此,根据健康的免疫系统是阻止某些癌症发展的重要因素这一发现,今后人们将能利用免疫疗法人为把癌症转化为慢性、可控制的疾病。这样,癌症将可能像其他一些严重疾病一样,能通过服药得到长期控制。
如今,科研人员正计划进一步研究“休眠”状态下的癌细胞和免疫系统之间的关系,并计划在人身上和不同类型癌症载体上测试他们的研究结果,以尽快找到治疗癌症的新手段。
能看清活细胞内任何活动的新型成像技术
美国科学家日前运用类似X光CT扫描的方法,开发出一种可在不用荧光标记或其他外加对比试剂的情况下展现活细胞内任何活动的新型成像技术。该技术使人类首次能够对活体细胞在自然状态下的各种功能加以研究。
目前已广为使用的三维成像技术要对生物样品进行化学或金属化处理,经过冷冻、染色等过程。这有可能改变细胞原来的状态,干扰科学家对细胞自身的运动进行观察。而参与这一新型成像技术研发的科学家在研究中发现:每一种物质都有一个特定的折射率,光在其中的传播速度与这一折射率有关,同一频率的光波在折射率小的介质中传播速度快,而在折射率大的介质中传播速度慢。由于细胞对大部分可见光的吸收性很差,于是科学家们通过对可见光具有不同折射率的不同材料分别进行了构建图像的尝试,终得到了符合自己需要的那种材料。
实验中,他们采用了干涉测量法获取数据:将一束光分为两部分,只让其中一部分照射细胞,另一部分作为参考光波,这样便可得到含有细胞信息的大量二维图像。继而,将100组从不同角度获得的二维图像进行组合,便得到了细胞的三维图像。经过不断的技术改进,这一成像时间已由最初的约10秒钟缩短到0.1秒。
如今,利用这一新技术,研究小组现已得到了宫颈癌细胞的三维图像以及线虫、蠕虫等几种生物的细胞图像,细胞内部的详细显微结构一目了然。参与这一研发项目的科学家表示:目前这项新技术的分辨率为500纳米左右,他们将力争使其达到150纳米或者更高,使其能够方便地与电子显微镜配套使用。
操控摩擦力让极小物体
悬浮的方法
英国物理学家在日前公布的一份研究报告中称:通过对摩擦力——“卡西米尔力”的操纵,制造出了一种能让极小物体悬浮的“令人难以置信的悬浮效应”。
所谓的“卡西米尔力”早在1948年就已被发现,但物理学家直到1997年才对它进行了首次测定。当时获得的结论认为:“卡西米尔力”能够通过量子效应将物体粘在一起,如壁虎之所以能粘在物体表面,其中就有“卡西米尔力”的作用。
如今,英国物理学家在研究中发现:如果通过某种手段来操控“卡西米尔力”,使其从相互吸引转变为相互排斥,就能让纳米世界的这种摩擦力减少甚至完全消失。这将使微型机械或纳米机械的运动更加平滑,它们将会悬浮,而非粘在一起。
这一发现将导致微型机械的设计发生彻底变革。