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）

　　科学网讯 北京时间4月14日消息，你是不是认为饮酒可以帮助你忘记一些问题？而最近德克萨斯大学的研究人员却表示，一定程度的酒精或许能够帮助我们的大脑某些区域，更好的进行学习和记忆。

研究人员认为酒精能够有助学习和记忆

　　据国外媒体报道，研究人员表示，通常来讲人们都认为饮酒会让人忘记一些事情，并且也妨碍学习，而这其实只是酒精对于大脑产生的部分影响。神经生物学家森川仁志(Hitoshi Morikawa)表示，“通常我们所说的学习和记忆是指的有意识的记忆，而酒精会削弱我们这方面的能力，忘记比如同事的名字，一个单词的定义或是忘了今天早上把车停在了哪里。但其实我们的潜意识也属于学习和记忆的范畴内，而酒精可能会增强这部分的学习能力或是应变能力。”

　　森川先生的研究结果发表在了新一期《神经生物学期刊》上(The Journal of Neuroscience)，该项研究发现重复的乙醇摄入能够增强大脑中一些关键区域的突触可塑性。研究报告称，当人们饮酒或服用某些药物时，会变得更容易接受潜意识中的记忆和对食物，音乐甚至是人际方面形成某些习惯。

　　森川先生说：“酗酒的人会因饮酒时的环境，行为和生理信号而引起大脑释放多巴胺物质，人们普遍认为多巴胺是快乐或兴趣感觉的发动机，但其实更准确的描述其更是一个学习的发动机。当大脑释放多巴胺时，神经突触会开始活跃。”他表示，在这种机制下，大脑会认为饮酒时学到东西是“值得”的，因为能够获得诸如与朋友聊天，吃某些食物或听某些种类的音乐作为“奖励”。而如果我们喝酒时经常做这些事情，大脑就会释放更多的多巴胺，这样我们就更会渴望喝酒所带来的经历。

　　森川希望通过神经生物学更好的理解上瘾机制，能够有助开发和成瘾有关的药物，用于削弱而不是加强突触。据科学网(kexue.com)了解，森川表示，相关研究甚至有发展成与心灵控制有关的潜力，但这并非研究的目标，当前的目标只是期望能够扭转一些药物方面的成瘾现象。

　　突触(synapse):神经细胞的一种特化连接，神经递质信号分子可通过此连接从一个神经细胞传递到另一个神经细胞或肌肉细胞。

　　(科学网-kexue.com 大平)

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　　欧洲宇航局12日宣布，一个国际天文学研究小组最近发现了一个距今135.5亿年的星系，是已知最古老的星系。这一发现有助于揭开宇宙“黑暗时代”之谜。

　　由法国里昂大学里昂天文台约翰理查德领导的研究小组利用美国哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜发现了这一星系，然后利用美国夏威夷凯克天文台的仪器测定了它距地球的距离为128亿光年。这说明该星系发出的光需要128亿年才能抵达地球，也就是说我们现在观测到的该星系的光是128亿年前发出的，因而该星系至少诞生于128亿年前。对该星系光谱的进一步研究显示，该星系中最早的恒星已有7.5亿年历史，研究人员因此断定该星系诞生于135.5亿年前。这一成果将发表在英国《皇家天文学会月刊》上。

　　今年1月，由美国科学家牵头的一个国际天文学研究小组也曾在英国《自然》杂志上宣布利用哈勃太空望远镜发现了最古老星系，它诞生于宇宙大爆炸最初的4.8亿年，而新发现的古老星系则诞生于宇宙大爆炸最初的2亿年，比前者年长2.8亿年。

　　根据目前科学界普遍认可的大爆炸理论，我们的宇宙是137.5亿年前由一个非常小的点爆炸形成的。大爆炸初期宇宙极为明亮，但随着宇宙的膨胀，大爆炸约38万年后，能量逐渐形成了物质，大量氢气弥散在宇宙中。这时由于没有新的光源产生，宇宙是黑暗的。尽管此后逐渐有恒星、星系诞生，但他们产生的光仍然很暗，并且被弥散在宇宙中的“氢气雾”遮掩，直到10亿年后，星系越来越多，“氢气雾”被它们产生的电磁辐射驱散后，宇宙才开始亮起来。这10亿年被称为宇宙“黑暗时代”。

　　对“黑暗时代”的研究是当今科学前沿课题之一。而发现和研究在“黑暗时代”诞生的恒星和星系，是揭开这一时代奥秘的关键。据悉，欧洲、美国、加拿大等正在共同研制“詹姆斯韦伯”太空望远镜，以代替即将退役的哈勃太空望远镜。这一望远镜计划由欧洲宇航局在三四年后发射进入太空。届时，科学家将能探测距离更远、年龄更老的星系，进一步揭开宇宙“黑暗时代”的奥秘。(姜岩王晓郡)

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。

　　美国加州大学戴维斯分校研究人员11日公布的一项最新研究成果显示，与常吃新鲜水果一样，常喝100％的纯果汁也可起到防病保健的作用，如降低患癌风险、改善心脏功能、防止记忆退化、提高身体抗氧化能力等。
 

　　研究项目负责人黛安娜·希森说，分析显示，尽管100％的纯果汁经过了提炼，但它们仍然保存着水果的生物活性成分，这些成分能起到保健和预防多种疾病的作用。
 

　　为了解常喝100％纯果汁是否会提高身体对疾病的抵抗能力，研究人员分析了自2005年以来发表的大量研究数据，这些数据来自不同类型的研究，如实验室研究和临床试验等。
 

　　研究发现，与新鲜水果一样，苹果、柑橘、葡萄、柚子和石榴等许多水果的果汁都具有防病保健功效。研究人员还对不同果汁的独特防病功效进行了区分，如常喝葡萄和苹果汁可预防记忆衰退、常喝石榴汁可预防前列腺癌、常喝橘子和柚子汁可预防呼吸道和消化道癌等。
 

　　研究人员指出，尽管不同的水果汁具有的防病功效不一样，但所有纯果汁都具有提高身体抗氧化作用的功能，这对提高身体的综合抵抗力非常有益。(高原)

　　美国加州大学戴维斯分校研究人员11日公布的一项最新研究成果显示，与常吃新鲜水果一样，常喝100％的纯果汁也可起到防病保健的作用，如降低患癌风险、改善心脏功能、防止记忆退化、提高身体抗氧化能力等。

　　研究项目负责人黛安娜·希森说，分析显示，尽管100％的纯果汁经过了提炼，但它们仍然保存着水果的生物活性成分，这些成分能起到保健和预防多种疾病的作用。

　　为了解常喝100％纯果汁是否会提高身体对疾病的抵抗能力，研究人员分析了自2005年以来发表的大量研究数据，这些数据来自不同类型的研究，如实验室研究和临床试验等。

　　研究发现，与新鲜水果一样，苹果、柑橘、葡萄、柚子和石榴等许多水果的果汁都具有防病保健功效。研究人员还对不同果汁的独特防病功效进行了区分，如常喝葡萄和苹果汁可预防记忆衰退、常喝石榴汁可预防前列腺癌、常喝橘子和柚子汁可预防呼吸道和消化道癌等。

　　研究人员指出，尽管不同的水果汁具有的防病功效不一样，但所有纯果汁都具有提高身体抗氧化作用的功能，这对提高身体的综合抵抗力非常有益。(高原)

黄石国家公园地幔柱导电性的第一幅大比例图像，展现了为这座超级火山“供料”的由部分溶化的岩石构成的地幔柱。黄色和红色区域导电性较高，绿色和蓝色区域导电性较低。

黄石国家公园地跨怀俄明州、蒙大拿州和爱达荷州，过去210万年时间里曾发生3次灾难性喷发。

 

　　美国犹他州大学的科学家绘制了第一幅黄石国家公园地幔柱导电性的大比例图像。根据这幅图像，这个地幔柱的体积超过此前使用地震波绘制的图像。犹他州大学研究员罗伯特•史密斯教授表示：“我们采用了全新的方式绘画，了解黄石的火山根源。”
 

　　在2009年12月进行的一项研究中，史密斯利用地震波绘制出负责为黄石火山“供料”的“热区”管道系统的最为详细的图像。地震波在冷岩中的穿行速度较快，热岩中的速度较慢。有关地震波速度的测量数据用于绘制一幅三维图像，就像利用X射线产生CT扫描图一样。
 

　　2009年的图像显示，部分溶化的炙热岩石构成的地幔柱与黄石火山成60度角，向西/西北延伸150英里(约合241公里)，向蒙大拿州-爱达荷州交界处地下至少延伸410英里(约合659公里)，这是地震波成像能够“看到”的最远区域。
 

　　新研究中，黄石地幔柱导电性——由溶化的硅酸盐岩石和混合在部分溶化的岩石中的炙热咸水产生——图像显示，地幔柱的导电性可能以40度的角度缓慢向西下降，从东向西可能延伸了400英里(约合643公里)。史密斯表示，黄石地幔柱的地电和地震波图像存在差异，因为“我们呈现的是不同的东西”。地震波图像主要关注延缓地震波的溶化或部分溶化的岩石，地电图像则关注导电的咸液体。研究论文合著者迈克尔•扎达诺夫说：“地幔柱的导电性与周围岩石不相上下，接近海水。”
 

　　研究人员表示地幔柱地电图像倾斜度较小说明，地震波图像——有点像一个倾斜的龙卷风——可能被一个更大的由部分溶化的岩石和液体构成的地下套封住。史密斯说：“地电图像呈现的地幔柱体积更大。我们可以做出这样一种推断，即存在比地震波图像呈现的更多液体。尽管存在这种差异，这个导电体的位置在两种图像中大致相同，并且拥有类似的几何结构。”
 

　　扎达诺夫2010年指出，其他研究人员在一次比较黄石地下导电和地震特征的会议上公布了初步发现，但所涉及的深度较浅，面积也较小。研究人员利用地球探测计划获取的数据，研究北美洲的结构和演化。由于涉及的数据数量巨大，利用这些数据对黄石地幔柱成像是一项计算处理方面的挑战。这些数据是由跨黄石国家公园的怀俄明州、蒙大拿州和爱达荷州的115座观测站收集的，观测站装有电和磁场传感器。
 

　　研究人员在一台超级电脑上进行模拟，根据已知的地下结构预测一个平面上预计中的电与磁场测量数据。这允许真实的平面测量数据进行“倒转”，绘制地下结构的图像。扎达诺夫表示，超级计算机历时大约18个小时完成绘制地幔柱地电图像所需要的所有计算。绘制黄石地幔柱地电图像需要200万像素。
 

　　根据这项新研究，黄石火山发生另一次灾难性喷发的可能性微乎其微。过去200万年时间里，这座超级火山曾发生3次灾难性喷发。大约1700万年前，由部分溶化的炙热岩石构成的地幔柱(被称之为黄石热区)在现今俄勒冈州-爱达荷州-内华达州交界附近第一次喷发。随着北美洲缓缓向西南方向移动，沿东北方向——现在的爱达荷州斯内克河平原——共发生140多次大规模喷发，是地球上已知规模最大的喷发之一。
 

　　大约200万年前，热区最终抵达黄石，共发生3次灾难性喷发，分别是在大约200万年前，130万年前和64.2万年前。其中的两次喷发喷出的火山灰覆盖了北美半数地区，火山灰数量分别是1980年华盛顿州圣海伦火山喷发的2500倍和1000倍。在大规模喷发之间，黄石也多次发生小规模喷发，最近一次是在7万年前。犹他州大学的研究论文将刊登在《地球物理研究快报》上。(任秋凌)

黄石国家公园地幔柱导电性的第一幅大比例图像

黄石国家公园地跨怀俄明州、蒙大拿州和爱达荷州，过去210万年时间里曾发生3次灾难性喷发

　　世界上最大的超级火山——美国黄石火山由部分溶化的炙热岩石构成的地幔柱负责“供料”，根据美国研究人员进行的一项新研究，这个地幔柱的体积超过科学家此前的预计。

　　美国犹他州大学的科学家绘制了第一幅黄石国家公园地幔柱导电性的大比例图像。根据这幅图像，这个地幔柱的体积超过此前使用地震波绘制的图像。犹他州大学研究员罗伯特•史密斯教授表示：“我们采用了全新的方式绘画，了解黄石的火山根源。”

　　在2009年12月进行的一项研究中，史密斯利用地震波绘制出负责为黄石火山“供料”的“热区”管道系统的最为详细的图像。地震波在冷岩中的穿行速度较快，热岩中的速度较慢。有关地震波速度的测量数据用于绘制一幅三维图像，就像利用X射线产生CT扫描图一样。

　　2009年的图像显示，部分溶化的炙热岩石构成的地幔柱与黄石火山成60度角，向西/西北延伸150英里(约合241公里)，向蒙大拿州-爱达荷州交界处地下至少延伸410英里(约合659公里)，这是地震波成像能够“看到”的最远区域。

　　新研究中，黄石地幔柱导电性——由溶化的硅酸盐岩石和混合在部分溶化的岩石中的炙热咸水产生——图像显示，地幔柱的导电性可能以40度的角度缓慢向西下降，从东向西可能延伸了400英里(约合643公里)。史密斯表示，黄石地幔柱的地电和地震波图像存在差异，因为“我们呈现的是不同的东西”。地震波图像主要关注延缓地震波的溶化或部分溶化的岩石，地电图像则关注导电的咸液体。研究论文合著者迈克尔•扎达诺夫说：“地幔柱的导电性与周围岩石不相上下，接近海水。”

　　研究人员表示地幔柱地电图像倾斜度较小说明，地震波图像——有点像一个倾斜的龙卷风——可能被一个更大的由部分溶化的岩石和液体构成的地下套封住。史密斯说：“地电图像呈现的地幔柱体积更大。我们可以做出这样一种推断，即存在比地震波图像呈现的更多液体。尽管存在这种差异，这个导电体的位置在两种图像中大致相同，并且拥有类似的几何结构。”

　　扎达诺夫2010年指出，其他研究人员在一次比较黄石地下导电和地震特征的会议上公布了初步发现，但所涉及的深度较浅，面积也较小。研究人员利用地球探测计划获取的数据，研究北美洲的结构和演化。由于涉及的数据数量巨大，利用这些数据对黄石地幔柱成像是一项计算处理方面的挑战。这些数据是由跨黄石国家公园的怀俄明州、蒙大拿州和爱达荷州的115座观测站收集的，观测站装有电和磁场传感器。

　　研究人员在一台超级电脑上进行模拟，根据已知的地下结构预测一个平面上预计中的电与磁场测量数据。这允许真实的平面测量数据进行“倒转”，绘制地下结构的图像。扎达诺夫表示，超级计算机历时大约18个小时完成绘制地幔柱地电图像所需要的所有计算。绘制黄石地幔柱地电图像需要200万像素。

　　根据这项新研究，黄石火山发生另一次灾难性喷发的可能性微乎其微。过去200万年时间里，这座超级火山曾发生3次灾难性喷发。大约1700万年前，由部分溶化的炙热岩石构成的地幔柱(被称之为黄石热区)在现今俄勒冈州-爱达荷州-内华达州交界附近第一次喷发。随着北美洲缓缓向西南方向移动，沿东北方向——现在的爱达荷州斯内克河平原——共发生140多次大规模喷发，是地球上已知规模最大的喷发之一。

　　大约200万年前，热区最终抵达黄石，共发生3次灾难性喷发，分别是在大约200万年前，130万年前和64.2万年前。其中的两次喷发喷出的火山灰覆盖了北美半数地区，火山灰数量分别是1980年华盛顿州圣海伦火山喷发的2500倍和1000倍。在大规模喷发之间，黄石也多次发生小规模喷发，最近一次是在7万年前。犹他州大学的研究论文将刊登在《地球物理研究快报》上。(任秋凌)

    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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　　在以前，克隆胚胎成功发育为新个体的效率一直很低。4月8日，国际著名学术期刊《细胞·干细胞》发表了沪上一项最新科研成果——科学家确证了克隆胚胎发育失败的关键原因，进而通过修复其中缺陷，使克隆动物出生率提高了6倍。
 

　　以克隆小鼠实验为例，有50%到70%的“核移植重构胚胎”能在小鼠的体外发育成囊胚，但将这些囊胚移入小鼠子宫内，却仅有3%左右的囊胚能发育成克隆鼠。为何绝大部分克隆囊胚不能发育成个体，国际上有一种假说认为，这是由于克隆囊胚的滋养外胚层里，存在一类“重编程异常细胞”。然而，这一假说始终未被直接证实。
 

　　中科院上海生科院生化与细胞所李劲松研究组对假说进行了直接验证，证实了那些异常细胞的确是克隆胚胎发育失败的关键原因。研究组成员林江维等人采用了一种被称为“四倍体胚胎补偿”的辅助生殖技术（该技术通常用于挽救胎盘发育缺陷而导致的胎儿发育失败），将克隆囊胚的滋养外胚层细胞全部替换成四倍体细胞，结果发现克隆动物的出生率由此可提高6倍之多。
 

　　李劲松研究员认为，这一研究结果对生命科学的核移植研究领域具有启示意义，也为提高动物克隆效率以及核移植技术用于人口健康领域提供了理论依据。这项工作得到了科技部、国家自然基金委、中科院及上海市科委的经费支持。(徐瑞哲 王春)