研究显示物理定律可能并非全宇宙通用(图)

　　新浪科技讯 北京时间9月7日消息，据国外媒体报道，澳大利亚新南威尔士大学的物理学家研究显示，一个名为微细结构常数的物理学常数在不同的宇宙方向上存在细微的差 异，它或许将颠覆一种我们深信不疑的观点，那就是物理定律“放之宇宙皆准”。有关研究论文刊登在美国《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。

　　宇宙学中有许多具有争议性的话题，其中一个便是：为什么一些最基本的宇宙常数似乎偏好生命现象，从而创设了那些恰好适合生命成长的环境出来？微 细结构常数(常用α表示)便是这样的一个例子。这是一种电磁耦合力常数，其数值大约等于1/137.0359。如果α的值增大或减小4%，宇宙中的恒星将 不能够产生碳和氧，这样的结果便是宇宙中将不可能出现今天我们看到的生命景象。但是一项最新研究却显示了其中更加复杂的机理。科学家们发现，α的值在不同 的宇宙方向上，在数十亿年前，存在轻微差异。具体来说，其值在北半球天空稍小，而在南半球天空稍大。对此的一种可能解释是：微细结构常数可能在空间中存在 连续的变化，而其变化都对生命的存在意义重大。

　　来自澳大利亚新南威尔士大学的物理学家约翰?韦伯(John Webb)和他的合作者调阅了两架望远镜的观测数据，以便研究微细结构常数(α)与空间变化之间的关系。他们使用的望远镜包括位于北半球夏威夷莫纳克亚山 顶的凯克望远镜(口径10米)，以及位于南半球智利的欧洲南方天文台甚大望远镜(口径8米)。研究人员利用这些世界上最强大的望远镜对超过100个类星体 目标进行了观测。类星体是一种距离极为遥远但是亮度极大的天体，其强大的能量来自于其内部的黑洞。

　　通过对类星体的光谱测量，研究人员可以获得其电磁辐射在高红移情况下的频率数据，通过这些数据我们可以得出其距离数值，比如距离地球大约100 亿光年。这些古老的光线在穿越茫茫太空时，会经过一些古老的宇宙尘埃云，其中一些波长的光线就被吸收，通过对光谱吸收线的分析，科学家可以分析出这些尘埃 云的化学成分。

　　对这些尘埃云化学组成的分析将使研究人员得以进一步推算当时微细结构常数α的值，因为α本身便是对两个带电微粒之间电磁力作用大小的描述。作为 一种电磁力的耦合常数，α的值也和自然界的另三大基本力常数相似：强核力、弱核力以及引力。微细结构常数的物理学意义，其中最重要的一点，便是决定了原子 核对其外侧电子的束缚力大小。

　　通过对南天、北天两架望远镜观测数据的对比，研究人员发现了一个奇怪的现象，那就是：南天获取数据推算出的α值要比目前所知的值大大约10万分 之一，而北天获取的数据推算出的α值则要比目前的值小大约10万分之一。这些“偶极”模型数据的统计学误差计算显示其“事发偶然”的可能性仅有大约 1/15000

　　这一结果让韦伯和他的同事们非常震惊，因为这和1999年发布的精密测量数据结果是冲突的。当时的研究人员使用的是位于北半球的凯克望远镜，那 时候他们就已经注意到这样一个奇怪的现象，那就是：所观测的类星体距离越远(意味着年代越久远)，α的值就越小。因此当科学家们利用智利的大型望远镜在南 半球进行观测时，他们也认为会出现一样的结果。但是数据却显示α的值出现了相反的增长趋势，这让他们措手不及，困惑不已。当他们终于排除了一切外来干扰和 误差的可能性之后，他们意识到他们看到的是α值在南天和北天的数值差异现象。

《科学》杂志评过去10年十大科学突破(图)

　　新浪科技讯 北京时间12月20日消息，著名学术期刊美国《科学》杂志上周公布了过去10年的十大科学成就，他们改变了进入新千年以来的科学面貌。

　　过去十年十大科学突破具体如下：

　　1.精确宇宙学

　　过去10年时间里，研究人员进一步精确宇宙的构成。根据他们的研究，普通物质在宇宙中的比重占4%，暗物质占23%，暗能量占73%。此外，他们还发现了这些物质和能量结合在一起的方式。这些研究突破将宇宙学变成一门立基于一项标准理论的精确科学。这项理论只为其他想法留下很少的空间。

　　2.超材料

　　通过合成具有非传统光学特性的材料，物理学家找到了引导和操纵光线的新方式，可以用于研制挑战解析度极限的镜头。他们甚至已开始研制哈利·波特风格的隐形斗篷，让物体“化为无形”。

　　3.暗基因组

　　科学家发现基因在基因组中的比重只有1.5%。研究证明，包括小的编码和非编码RNA(核糖核酸)在内的余下部分与基因同样重要。

　　4.系外行星

　　截至2000年，研究人员只在我们的太阳系外发现26颗行星。截至2010年，这一数字已攀升至502颗。据天文学家预计，随着观测技术的越发先进，他们能够发现更多类地行星。大型系外行星的体积和运行轨道让科学家对行星系统形成和演变的认识发生革命性变化。

　　5.古生物分子

　　古代DNA和胶原质等生物分子能够存在数万年，为了解已灭绝很久的动植物和人类种群提供了重要信息，这一发现无疑是古生物学研究领域的巨大突破。通过对这些微型“时间机器”进行分析，研究人员能够揭示出解剖学方面的适应性，例如恐龙羽毛的颜色或者多毛猛犸如何抵御严寒，所有这些信息都是骨骼样本分析无法提供的。

　　6.火星有水

　　过去10年进行的12项火星探测任务中，有6项发现了能够证据这颗红色星球表面或内部一度存在足够水的证据，这些水足以改变岩层和支持生命存在。在地球上开始出现生命前后，火星上可能仍有水存在。现在的火星仍有足够湿气，鼓励科学家搜寻能够呼吸的活细菌。

　　7.细胞再编程

　　在过去10年时间里，一直被视为一条“单行道”的发育过程最终实现“转向”。研究人员已能够对完全发育成熟的细胞进行“再编程”，使其变成所谓的诱导性多功能干细胞。这种细胞具备发育成所有类型细胞的潜力。目前，这项技术已用于培育患有罕见疾病的患者的细胞系，科学家希望能够最终培育出基因上匹配的替代细胞、组织和器官。

　　8.微生物群

　　在看待以人体为“家”的微生物和病毒的角度发生的重大改变促使研究人员提出微生物群的概念，或者说宏基因组，生活在人类以及其他生物表面或者体内。人体内90%的细胞是微生物，科学家已开始了解重要的微生物基因如何影响我们能够从食物中吸收多少能量，以及我们的免疫系统如何对感染做出响应。

　　9.炎症

　　不是很久以前，发炎还被视为我们康复机制的一个“伙伴”，可暂时帮助免疫细胞修复外伤或者感染导致的组织损伤。现在，研究人员认为发炎也是慢性病后面的驱动力。包括癌症、阿尔茨海默氏病、动脉硬化、糖尿病和肥胖症等慢性病几乎可能让人类走向毁灭。

　　10.气候变化

美《科学》杂志评出2010年十大科学进展

　　新华网华盛顿12月16日电(记者 任海军)美国《科学》杂志16日公布了该刊评选的2010年十大科学进展，一种在量子范围内运作的机械装置荣登榜首。

　　在这一装置发明前，所有人造物体的移动都遵循经典力学法则。而今年3月，美国加利福尼亚大学圣芭芭拉分校的物理学家安德鲁·克莱兰德、约翰·马丁尼斯等人利用一个0.0002毫米见方、由金属片包裹的石英晶片设计了一种精巧装置，其运动方式只能用量子力学来描述。这项研究成果当月17日发表在英国《自然》杂志上。

　　科研人员期望有朝一日能在量子水平上完全控制一种物体的振动，上述成果帮助研究者在这一方向上迈出了关键一步，这种控制人造装置运动的新技术将允许科学家操控那些极小的运动，这与他们现在对电流和光粒子的控制很相似。这种能力可能会导致光量子态控制器、超敏感力探测器等新装置的出现以及最终对量子力学界限的研究。

　　其他9项进展包括：

　　合成生物学：一个美国研究小组5月20日报告说，他们合成了一个人工基因组，并用它使一个内部被掏空的单细胞细菌“起死回生”。这是首个完全由人造基因指令控制的细胞，它是人造生命研究历程中的关键一步。研究人员预计，定制的合成基因组将来可用于生物燃料、医药制品或化学制品的生产工艺。

　　尼安德特人基因组：研究人员对约4万年前生活在克罗地亚的3个女性尼安德特人的骨骼做了基因组测序。这种对DNA降解片段进行测序的新方法，使专家得以首次对现代人基因组和尼安德特人的基因组进行直接比较。

　　艾滋病病毒预防：科学界今年在艾滋病病毒预防领域取得重要进展——一种含有抗艾滋病病毒药物泰诺福韦的阴道凝胶可使女性感染该病毒的风险降低39%，另一种药物可使男同性恋者和通过变性手术告别“男儿身”者感染艾滋病病毒的风险减少43.8%。

　　外显子测序与疾病基因：通过只对某一基因组中的外显子基因序列进行测序，研究人员发现至少导致12种疾病的基因突变。

　　分子动力学模拟：研究人员用超级计算机跟踪观察一个正在折叠的蛋白质中的原子运动，这种跟踪观察的持续时间能比过去任何一种方法延长至少100倍。

　　量子模拟器：量子模拟器能帮助研究人员较快速地解答凝聚态物理学中的某些理论问题，并可能有助于最终揭开物质超导性等领域的谜团。

　　下一代基因组学：更快更廉价的测序技术使人们能够对远古和现代的DNA进行大规模研究。

　　核糖核酸的重新编程：重新编程细胞，也就是把细胞的发育时钟“往回拨”，使它们的“表现”如同胚胎中的非特异性“干细胞”，是研究疾病和发育的一种重要途径。今年，研究人员找到了一种用合成核糖核酸来完成这一研究的新技术。与以往的方法相比，采用这种新技术的“回拨”速度要快两倍，效率要高100倍，在治疗应用方面可能更为安全。

　　大鼠的回归：小鼠是科学研究中的最主要实验动物，但研究人员其实更希望使用大鼠。大鼠实验操作起来相对更容易，大鼠在解剖学上与人类更相似，但现有的准确关闭特定基因的研究技术对小鼠适用，却对大鼠无效。为解决这一矛盾，科研人员在今年开展了一系列研究，其结果有助于关闭大鼠的某些特定基因，从而有望让大鼠大批进入实验室。

　　上述十大进展榜单将刊登在17日出版的新一期《科学》杂志上。