世界首个大爆炸台式模型

　　【搜狐科学消息】据《连线》杂志报道，美国马里兰大学（University of Maryland）的工作台上静置着首个大爆炸台式模型。但无需惊慌，这个20微米的装置只是为了模拟宇宙大爆炸中时间和光的行为，而非模拟爆炸本身。或许未来某一天，该装置可以帮助解释为什么时间只往一个方向前进。

　　物理学家伊戈尔-斯莫利亚尼诺在提交给《物理评论快报》的论文中描述了这一模型，他说，“我们已经按照简单的实验几何原理完成了时空扩展方式的重建。”斯莫利亚尼诺和余菊红（音译）都是马里兰大学的电气工程师，他们使用被称为“异向介质”（metamaterials）的外来物质制作了宇宙大爆炸的模型，这种不寻常的材料通过使用不同的材料交替片来扭曲光线。

　　研究人员建议利用异向介质像隐形斗篷那样弯曲物体周围的光，把一种物体伪装成另外一种，并且可建立一个完美的透镜。

　　几年前，物理学家认识到，异向介质也可以模拟天文现象，如行星绕恒星，光线被黑洞捕获等。在实验室建设一个玩具一样的宇宙，来帮助物理学家运行本来在空间和时间中不可能完成的实验。使用斯莫利亚尼诺的装置，研究人员可以研究物理学中长期存在的问题，即时间中的热力学箭头问题。无论时间向前或向后运行，大多数物理定律都能正常应用，但热力学第二定律除外。它决定了虽时间增加，无序性会加强。这就是为什么人们不能年龄倒退。

　　另一个例外是 “时间的宇宙箭头”，该箭头从大爆炸指向宇宙膨胀的方向，其可能与热力学箭头相连，指向宇宙最终的热寂。但有朝一日如果宇宙在“大坍缩”中崩溃，该箭头方向也可能逆转。研究人员曾说，“虽然人们普遍认为统计的和宇宙学的时间箭头相连，但是我们不能重演宇宙大爆炸也无法在实验中证明这种关系。”但是如果用异向介质大爆炸的实验台，那么这一验证就可以进行。为了建立台式大爆炸装置，研究人员使用了丙烯酸和黄金，将激光打在黄金之上，激发出被称为等离子的自由电子波。等离子通过异向介质的平面路径与大规模粒子通过闵可夫斯基空间的平面路径的数学描述一致，其中都包含了空间和时间的维度。因此，异向介质大爆炸模型中光的路径代表了一个粒子处于空间和时间之中的寿命，这就是物理学家称之为“世界线”的东西。

　　当研究人员用绿色激光照射异向介质之时，他们看到一个单粒子扩展为等离子体三角，这样一来，“玩具大爆炸模型”就扩展了“世界线”的宇宙意义。由于异向介质是不完善的，光线在传播过程中相互作用互相扭曲。斯莫利亚尼诺说，这也就是熵的粗糙模型，其代表了时间热力学箭头；“世界线”代表了宇宙箭头的模型。在异向介质模型中，箭头指向同一个方向。（尚力）

　　全球地震可能会加速陆地“分裂”。13日在南京大学举办的“第四届构造地质与地球动力学研讨会”上，北京大学地球与空间科学学院教授张进江告诉记者：“未来地球陆地面积只有增大(的可能)，也就是所谓大陆‘增生’，变小的可能性很小，环太平洋岛屿可能越来越多”。

　　张进江认为，地球陆地面积可能“扩容”直接的证据之一是，18亿年前，地球陆地面积比现在小很多。“地震肯定会使陆地变形，而平移也是变形的一种表现形式。”

　　“地震本身就是断层错动和位移的结果”，中国地质大学(武汉)地球科学学院教授王国灿说。他解释道，每次地震的成因都不同：日本强震是由于太平洋板块俯冲入欧亚板块；而对于四川汶川地震，北段成因是青藏板块俯冲入四川平原，南段是逆冲和平移共存作用的结果。

　　此前，曾有科研机构测算，3月11日发生的日本9级强震改变了地球质量分布，整个日本平移2.4米，同时，地球一天的时间“缩水”1.8微秒。而中国科学院院士、西北大学教授张国伟亦认为，近几年全球地震确实进入比较活跃的时期。

　　至于未来百万年、千万年后地球陆地、海洋的分布摸样，中国学者表示难以预测。(朱晓颖)

　　先天失明的盲人只能靠触觉来识别物体是球状还是立方体，如果他重获光明，能否在触摸物体之前，单靠视觉分辨出哪个是球哪个是立方体呢？这正是爱尔兰哲学家莫利纽克斯300多年前提出的著名谜题。据美国物理学家组织网4月11日（北京时间）报道，美国麻省理工学院科学家上周日称，他们通过多年实验终于回答了这一问题：盲人在重获光明后不能单靠视觉分辨出球体和立方体。
 

　　莫利纽克斯问题一直困扰着哲学家和科学家，因为这涉及了人类认知的根本问题。“培养论者”认为，人一出生是一片空白，通过不断积累经验而成为经验的集合体；“先天论者”则否认意识来自于外界，认为人的思想观念预先就存在，只是等着外界的景象、声音、触觉等激发而表现出来。而在当代神经科学中，“培养论者”和“先天论”的地位同样重要。如果盲人重获光明后，能立即区分出球体和立方体，那意味着知识在某种程度上是天生固有的。
 

　　解决这一问题的最大难处，是找到合适的实验对象：先天失明，年龄够大能参加实验，在实验中重获光明。2003年时，美国麻省理工学院教授帕万·辛哈在印度新德里史洛夫慈善眼科医院找到了5个符合条件的病人，4个男孩和1个女孩，年龄在8岁到17岁之间。
 

　　研究人员通过治疗让他们从完全失明变成了完全可见。拆除绷带后，首先确定了他们能视物良好。然后用拼装积木玩具，测试他们对相似形状的视觉分辨能力，受试者几乎都是满分。只用触觉来区分物体形状时，他们得分也都差不多。到了最关键实验，他们首先感觉一个物体，再用眼睛把它和相似物体区别开来，他们答对的概率近乎瞎猜。
 

　　“他们不能在触觉和视觉间建立联系。这说明，在执行认知任务时，从一种感觉到另一种感觉好像不存在任何交叉模式。”论文合著者、麻省理工学院另一位研究人员尤瑞·奥斯特洛夫斯基解释说。
 

　　盲人用触觉等方法获得的信息数据，让他们能将茶杯和花瓶区分开来，但这种方法对视觉就失效了。不同的感觉，在大脑中形成了常规表现方式，这些表现是相互独立的，无法经由另一种感觉来形成。所以，莫利纽克斯问题的答案是“不能”。
 

　　论文主要作者、麻省理工学院退休教授理查德·海尔德指出，认知从“无能”到“弥补”的速度非常快，在一周之内就可完成。从神经科学的角度看，这也表示人类大脑的“可塑性”要远远超出儿童时期

科学家称希望减肥的人们应该开始将蓝莓作为零食
 

　　据国外媒体报道，研究人员发现，这种水果不但可以分解掉现有的脂肪细胞，并且还能防止形成新的脂肪细胞，这使得其有望在不远的将来成为和肥胖进行斗争的有力武器。此外蓝莓因其富含的高浓度多酚类物质，还可以帮助预防心脏病和糖尿病，绝对称得上“超级水果”。
 

　　利用从实验老鼠身上取下的组织，科学家们发现蓝莓中的多酚类物质对脂肪细胞的影响。据科学网(kexue.com)了解，测试结果显示，大量多酚物质的摄入可以降低体内的脂肪细胞数量达73%，即便是小量摄入也能使脂肪细胞减少27%。
 

　　研究报告作者，美国德克萨斯州女子大学的施瓦妮-莫格(Shiwani Moghe)表示，研究结果表明蓝莓可以有助减少在体内形成脂肪组织，但相关研究还需要进行人体试验，以确保没有任何不良影响，并掌握合适的使用剂量。
 

　　该项研究成果已经在2011年美国营养学会试验生物学年会上公布。

　　先天失明的盲人只能靠触觉来识别物体是球状还是立方体，如果他重获光明，能否在触摸物体之前，单靠视觉分辨出哪个是球哪个是立方体呢？这正是爱尔兰哲学家莫利纽克斯300多年前提出的著名谜题。美国麻省理工学院科学家上周日称，他们通过多年实验终于回答了这一问题：盲人在重获光明后不能单靠视觉分辨出球体和立方体。

　　莫利纽克斯问题一直困扰着哲学家和科学家，因为这涉及了人类认知的根本问题。“培养论者”认为，人一出生是一片空白，通过不断积累经验而成为经验的集合体；“先天论者”则否认意识来自于外界，认为人的思想观念预先就存在，只是等着外界的景象、声音、触觉等激发而表现出来。而在当代神经科学中，“培养论者”和“先天论”的地位同样重要。如果盲人重获光明后，能立即区分出球体和立方体，那意味着知识在某种程度上是天生固有的。

　　解决这一问题的最大难处，是找到合适的实验对象：先天失明，年龄够大能参加实验，在实验中重获光明。2003年时，美国麻省理工学院教授帕万·辛哈在印度新德里史洛夫慈善眼科医院找到了5个符合条件的病人，4个男孩和1个女孩，年龄在8岁到17岁之间。

　　研究人员通过治疗让他们从完全失明变成了完全可见。拆除绷带后，首先确定了他们能视物良好。然后用拼装积木玩具，测试他们对相似形状的视觉分辨能力，受试者几乎都是满分。只用触觉来区分物体形状时，他们得分也都差不多。到了最关键实验，他们首先感觉一个物体，再用眼睛把它和相似物体区别开来，他们答对的概率近乎瞎猜。

　　“他们不能在触觉和视觉间建立联系。这说明，在执行认知任务时，从一种感觉到另一种感觉好像不存在任何交叉模式。”论文合著者、麻省理工学院另一位研究人员尤瑞·奥斯特洛夫斯基解释说。

　　盲人用触觉等方法获得的信息数据，让他们能将茶杯和花瓶区分开来，但这种方法对视觉就失效了。不同的感觉，在大脑中形成了常规表现方式，这些表现是相互独立的，无法经由另一种感觉来形成。所以，莫利纽克斯问题的答案是“不能”。

　　论文主要作者、麻省理工学院退休教授理查德·海尔德指出，认知从“无能”到“弥补”的速度非常快，在一周之内就可完成。从神经科学的角度看，这也表示人类大脑的“可塑性”要远远超出儿童时期

这张图像中外侧的环表示一颗行星在轨道上运行，而内侧彩色的环则表示运动中的光子

这张艺术想象图描绘了黑洞对周边物体施加的强大引潮力

　　外星人生活在黑洞之中的想法可能并没有想象中认为的那么荒谬。根据一位科学家的说法，一部分黑洞可以拥有复杂的内部结构，从而允许光子、粒子甚至行星围绕其中央的奇点运动。

　　奇点是黑洞中时空变得无限大的区域。然而，维切列夫•道库恰也夫(Vyacheslav Dokuchaev)教授认为，在黑洞的内部的某些区域，只要条件合适，时空将再次显现。

　　他说，只要一个旋转中的带电黑洞质量足够大，它便能削弱它向其视界之外施加的强大引潮力。视界被认为是黑洞的边界，在此范围之内，任何物质，包括光都无法逃离。

　　一直以来，科学家们便已经确定光子确实可以在这样一种带电黑洞内部稳定的周期性轨道中存在。但道库恰也夫教授认为，在一个黑洞内侧的柯西视界以内，可以允许粒子甚至行星的存在。柯西视界是霍金引入的一个概念，在这一边界层区域，时空维度开始发生转变。

　　他说，这一区域的物质得以免于被黑洞摧毁，从四周绕行的光子中得到光和热，并从黑洞的奇点得到能量。

　　道库恰也夫教授供职于莫斯科的俄罗斯科学院核能研究所，他认为自己的观点可以证明自给自足型外星生命存在的可能性。他说：“我认为这种被两道严密的视界和外部世界分隔开的黑洞内部区域，是一个非常合适的区域。只要技术足够发达，先进的文明或许可以做到这一点，并在星系核心的大质量黑洞内部生活，而由于视界的阻挡，外部世界完全观察不到它们的存在。”

　　今年早些时候，科学家们发现黑洞M87的质量几乎是先前估计值的两倍。M87是目前所观测到质量最大，也是最遥远的黑洞，距离地球约5000万光年。研究人员称，这样一个超大质量黑洞的形成，可能是在过去的某个阶段由数百个较小质量黑洞合并而成的。而作为对比，我们银河系核心区域的黑洞质量要比它小1000倍。(晨风)

“石墨烯”薄片示意图

    据美国物理学家组织网4月11日报道，IBM公司的科学家林育明（音译）等人在4月8日出版的《自然》杂志撰文指出，他们研发出了新的石墨烯晶体管，其截止频率为155GHz（吉赫），比去年2月推出的100GHz石墨烯晶体管的速度增加了50%，而且块头更小。
 

　　石墨烯是只有一个碳原子厚度的单层片状结构，可由石墨剥离而成。石墨烯不仅是已知材料中最薄的一种，还非常牢固坚硬。作为单质，它在室温下传递电子的速度比已知导体都快，因此，它有望替代硅作为顶级电子材料来制备速度更快的晶体管。
 

　　以前，科学家通过将石墨烯薄层置于一个绝缘衬底（诸如二氧化硅）的上方来制造石墨烯设备，然而，这种衬底会削弱石墨烯的电学性能。现在，IBM公司的科学家找到了办法，将衬底对石墨烯电学性能的影响减至最低。
 

　　科学家将一个“类金刚石碳”放置在一个硅晶圆衬底上，制备出了新的石墨烯晶体管。这种“类金刚石碳”是无极性介质，也不会像二氧化硅那样捕获或驱散电荷，因此，新石墨烯晶体管在温度发生改变时（包括像太空中那样的极低温度下），显示出了卓越的稳定性。
 

　　IBM表示，这种新的高频石墨烯晶体管将在手机、互联网或雷达等通讯设备领域大展拳脚。而且，现有的制备标准硅设备的技术也可以用于制造新的晶体管，这意味着新石墨烯晶体管可以随时进行商业化生产。
 

　　该晶体管的研制是IBM承接的美国国防部高级研究计划局的一项任务的一部分，美国军方希望该研究能有助于他们研发出高性能的无线调频晶体管。（刘霞）

    英国研究人员开发出一种新技术，可助研究人员绘制出大脑神经连接的线路并弄清其主要功能，使揭开大脑之谜、开发出计算机大脑模型的梦想离现实又近了一步。相关论文发表在4月11日的《自然》杂志网站上。
 

　　这项研究属于“神经连接组学”（connectomics），是神经科学领域近年来刚刚兴起的一个新兴学科。与基因组学要研究、绘制人体基因图谱类似，神经连接组学的基础是研究和绘制出大脑神经细胞连接（即突触）的图谱，类似于电脑等电子设备中的布线。科学家希望通过绘制出这些线路并弄清其发挥功能的方式，了解大脑产生认知、感觉以及思想的过程和机理，进而为阿尔茨海默病、精神分裂症以及中风等疾病的治疗提供帮助。
 

　　然而，对于动物身上最为精密和负责的器官——大脑来说这绝非易事。据了解，在大脑中大约有1000亿个神经元，其中每一个又与数千个其他神经细胞相连，如果这么计算的话，大脑里至少有150万亿个突触。
 

　　由伦敦大学学院（UCL）开发的这项技术，通过使用一种高分辨率的成像装置实现了这一目的，并绘制出了小鼠视觉皮层的部分神经连接的“布线图”。
 

　　据负责该项研究的汤姆·马斯琪·弗洛格尔博士介绍，他们将注意力集中在了具有数千个神经元和数百万个不同连接的小鼠视觉皮层。通过一个相同的组织切片，研究人员首先利用高分辨率成像技术探测小鼠大脑视觉皮质中神经细胞对特定刺激的反应，然后在一个神经元上施加微电流刺激，并观察通过突触相连的其他神经的反应。如此反复，最终就可以追踪视觉皮质中神经细胞的功能及连接状态。除视觉皮层外，研究人员希望该技术还能帮助他们绘制出大脑中主管触觉、听觉以及运动系统的神经突触线路。
 

　　弗洛格尔说：“我们即将揭开神秘复杂的大脑。一旦弄清了位于大脑中不同层次的神经突触的功能和连接方式，我们就能用计算机来对这一世界上最复杂最为精密的器官进行模拟。”但他同时也承认：“要实现这一目的还有大量的工作要做，科学家们为此连续工作若干年后可能才有突破，并且除此之外，一台速度超快运算能力超强的计算机也将是必不可少。”
 

　　英国维康信托基金会(Wellcome Trust)神经系统科学及心理健康部负责人约翰·威廉斯说：“理解大脑内部工作原理是科学的终极目标之一。新研究为神经系统科学研究提供了一个重要工具，可以帮助科学家们在对大脑的研究中总揽全局并获得必要的指引。”（王小龙）

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外星家园？根据一位科学家的说法，一部分黑洞可以拥有复杂的内部结构，从而允许光子、粒子甚至行星围绕其中央的奇点运动。这张图像中外侧的环表示一颗行星在轨道上运行，而内侧彩色的环则表示运动中的光子

这张艺术想象图描绘了黑洞对周边物体施加的强大引潮力。图中右侧原本是一颗恒星，由于近旁超大质量黑洞的引力作用，它最终被撕裂

　　根据一位科学家的说法，一部分黑洞可以拥有复杂的内部结构，从而允许光子、粒子甚至行星围绕其中央的奇点运动。
 

　　奇点是黑洞中时空变得无限大的区域。然而，维切列夫•道库恰也夫(Vyacheslav Dokuchaev)教授认为，在黑洞的内部的某些区域，只要条件合适，时空将再次显现。
 

　　他说，只要一个旋转中的带电黑洞质量足够大，它便能削弱它向其视界之外施加的强大引潮力。视界被认为是黑洞的边界，在此范围之内，任何物质，包括光都无法逃离。
 

　　一直以来，科学家们便已经确定光子确实可以在这样一种带电黑洞内部稳定的周期性轨道中存在。但道库恰也夫教授认为，在一个黑洞内侧的柯西视界以内，可以允许粒子甚至行星的存在。柯西视界是霍金引入的一个概念，在这一边界层区域，时空维度开始发生转变。
 

　　他说，这一区域的物质得以免于被黑洞摧毁，从四周绕行的光子中得到光和热，并从黑洞的奇点得到能量。
 

　　道库恰也夫教授供职于莫斯科的俄罗斯科学院核能研究所，他认为自己的观点可以证明自给自足型外星生命存在的可能性。他说：“我认为这种被两道严 密的视界和外部世界分隔开的黑洞内部区域，是一个非常合适的区域。 只要技术足够发达，先进的文明或许可以做到这一点，并在星系核心的大质量黑洞内部生活，而由于视界的阻挡，外部世界完全观察不到它们的存在。”
 

　　今年早些时候，科学家们发现黑洞M87的质量几乎是先前估计值的两倍。M87是目前所观测到质量最大，也是最遥远的黑洞，距离地球约5000万 光年。研究人员称，这样一个超大质量黑洞的形成，可能是在过去的某个阶段由数百个较小质量黑洞合并而成的。而作为对比，我们银河系核心区域的黑洞质量要比 它小1000倍。(晨风)

　　美国加州理工学院和瑞士科学家携手研制出了一种太阳能反应器。该太阳能反应器采用了低成本的新型催化剂，可集中太阳的热量，通过热化学循环方法，将水和二氧化碳转变为氢气和一氧化碳，而大量的氢气和一氧化碳结合在一起可形成液态燃料，为汽车、手提电脑和全球定位系统（GPS）供电。

　　太阳是地球上主要的能量来源，更好地利用丰富的阳光是所有新能源专家试图摘取的“圣杯”。科学家很早就知道如何将水和二氧化碳转变为氢气和一氧化碳。但如何高效、批量且低廉地转换一直困扰着科学家。其中的一个“拦路虎”，是转换过程需要昂贵且稀有的铂或铱等元素来作催化剂，以促使反应发生。

　　该研究的领导者之一、加州理工学院材料科学和化学工程教授索西娜·海尔将目光投向了二氧化铈，金属铈的氧化物二氧化铈常用于自洁烤箱内壁，可作催化剂使用。铈储量丰富，因此，在完成同样任务时，成本更低。

　　新方法分两步进行：首先，使用太阳光散发的高温将二氧化铈分解为铈和氧气；然后在低温下将二氧化碳和水变为一氧化碳和氢气。

　　海尔如是描述该过程：当将二氧化铈加热至约1500摄氏度高温时，会自动地从其结构内释放出氧气；接着将其冷却，氧气离开后留下的空白需要新氧气来填满。在约为900摄氏度的较低温度时，铈、氢气和碳都需要氧气，但铈的需求更强烈，于是，它就会从水和二氧化碳中“掠夺”氧气来填满这些空白，因此，水和二氧化碳就变成了氢气和一氧化碳。

　　海尔表示，实验设备包括两部分，其中一部分是由加州理工学院研制的圆柱状容器，其内壁布满了二氧化铈。第二部分是目前安放在瑞士保罗谢勒研究所的太阳能收集器，它是一套巨大的曲面镜，可大范围收集太阳光。

　　科学家让这两个设备“联姻”，首先用积聚的阳光加热圆柱内的二氧化铈，然后朝反应器中输入水蒸气和二氧化碳，并测量流出的氢气和一氧化碳的数量。

　　海尔表示，铈储量丰富，是铂储量的10万倍，因此，可将反应成本减少几个数量级。但目前这个将太阳光、二氧化碳和水转变为液态燃料的反应器的转换效率不足1%。科学家表示，热动力学分析表明，理论上转换效率可达15%以上。此外，科学家也希望能找到比二氧化铈更好的燃料，同时降低发生反应所需要的高温和低温。(刘霞)