一个以流体力学为基础的新理论,可以解释血管为何发生弯曲。按照西俄泰利渥大学的大卫 · 斯潘瑟观点,血管发生弯曲过程同河流弯曲状成形的步骤类似,血管弯曲变化的最终,引起动脉病变性堵塞,从而导致心脏衰竭。
当脂肪沉积于血管通道的壁面上,动脉血管就开始了变形。这种沉积,通常称之为动脉粥样物,一旦它出现,血管便受到损伤。动脉粥样物产生于血管壁上,可能呈隆起状,也可能犹如火山口呈凹陷状。血脂高于平均含量的人,他们的脂肪沉积显得比较迅速;但是,血压高于正常数值的人,他们的脂肪沉积速度也比较迅速。这一点,现在有些研究者解释不了。
斯潘瑟提出,在动脉血管内,那里有不规则的东西出现,血液流过哪里,由于血压因素贮于它内部的能量可以转变成运动能或动能。这部分能量耗散于管壁上,引起管壁损伤,斯潘瑟相信,动脉粥样物的出现,是作为这称壁面损伤的一个自然修补,但是,再次重复上而过程会难以控制。
管内流体,例如血管内,不论何时,只要它流过一个障碍物,或者绕一个角流过,那么流体就成为湍流,同时某些能量耗尽于管壁,转变成为噪动和热量。大夫们称它为噪声“传播”,并用其来检测血管内障碍物。因此,血压越高,流过血管障碍物的动能就越大,那么损伤血管壁的潜在能量也就越充裕。
斯潘瑟提出两个补充的理由,解释动脉粥样物形成增多的机理。他认为,当血液流过一个拐角时,离心力使血液中的成分发生分离,这就是说,较重的颗粒上升到血管弯曲段外壁面处,血小板是这些颗粒中的一类,它们还常粘结在一起,带着各种刺激信息聚积在血管壁面上,激发壁表面细胞分离。
当许多血小板与动脉管壁接触在一起,它们可能引起管壁增厚和长大,使原来的管壁从流动中隔离出去。同时,含有低浓度脂肪的颗粒“浮起”到血管弯曲段内壁面处,悬浮的脂肪浓度比较高,这样就使脂肪沉积逐步增长。斯潘瑟提出,上述的最终效果是,血管的形状改变了,障碍物变得越来越大,弯道变得愈来愈陡,类似于弯曲河流中出现的现象。
当血管变得愈来愈弯曲和扭转的时候,血液的流动会出现越来越多的湍流。这些湍流不仅增加了更多的动脉粥样物形成的可能性,而且还将产生新的危险性,小的动脉粥样物就可能由于血流的缠绕或涡旋的流动,从血管壁上脱落下来,顺流而下进到血管通道系统的其它部位,在有的位置处,动脉粥样小块邱能堵塞血管,在最要害的场合,它们或许剥夺心脏肌肉获取新鲜血液的机会,也就是失去吸收氧气的可能性。
按照斯潘瑟的模型,对动脉血管危害程度最起作用的因素之一是血脂,其次是血压,他相信,第二个因素应该是湍流,湍流不仅受到管壁形状的影响,而且同血流流过血管时压力如何改变——即压力波形有关。
为此,已经开始一种观察研究,如观察任一给定药物对湍流生成率的影响,研究工作者利用多普勒激光扫描血液流动。一种经典药物,β - 药物阻滞剂,它能抑制和减慢心脏脉动,并比其它药物滞止湍流要强,于是乎减缓了动脉粥样物的生长进程。
[高永祥译自New Scientist,1989年9月23日]
北美洲和南极洲曾连在一起
美国两位地质学家说,北美洲和南极洲曾经连接在一起,其时间在10亿至5亿年前这一期间。加里福尼亚大学的莫尔斯教授和得克萨斯大学的戴茨尔教授提出了这一观点。他们的发现尚待证实。很久以前科学家们就相信,在几百万年的时间里,各大陆曾大幅度地移动。巨大的陆块碰撞在一起,然后又互相分离。科学家们相信,北美洲大陆的西半部曾和另一陆块相连接。但他们不能确定究竟和哪一个大陆块连接在一起过。他们曾怀疑是西伯利亚。没人想过会是南极洲。50万年前,北美洲形成了现在的岩石山。所以莫尔斯教授和戴茨尔教授研究了北美洲和南极洲的海岸线当时会是什么样子。他们认为这两洲曾连接在一起有几个理由。最好的证明是名为大谷岩石带(grand vole Frout)的岩层(Rock Formation)。大谷岩石带是非常古老的岩石系列(line of rock),它从加拿大的魁北克开始,通过美国东部的阿迪朗达克ft脉和阿巴拉契亚ft脉,再继续穿过得克萨斯中部,一直到加里福尼亚。这两位地质学家在南极洲的东部发现了与此相似的岩层。他们相信这些相似的岩层曾与北美洲的大谷岩层连在一起。
莫尔斯教授和戴茨尔教授说,他们还发现了其他证明这两个洲曾经连在一起的证据。岩ft的磁性能提供几千年大陆块的方向和位置。这两个洲岩石的磁性提供的材料,与两洲曾连一起的观点是相一致的。这—新的研究还回答了几个问题。过去无人知道是什么陆块从北美洲挣脱而去。现在莫尔斯教授认为,我们可以说就是南极洲。这一研究还可以解释太平洋产生的原因。当北美洲离开南极洲时,留下一个巨大的空隙(huge hole),充满了水,所以形成了太平洋。
[陆家训根据美国英文广播“科学报道”录制翻译]
臭氧层的历史
据研究保存的苔藓样品的一位新西兰科学家称,在60年代中期,南极上空的臭氧层,曾经受到过明显的破坏。他曾经测量过光保护物质的标准,它们能保护植物不受有害光的破坏;他所说的这种东西还提供了一种奇妙的重新构成方法,在过去,最上层的臭氧就是按照这种方法出现波动的。这项研究可以告诉我们,臭氧的破坏是否周期性的,炭氟氯化合物是否是造成一个洞的唯一因素。
由新西兰政府资助的科学与工业研究部的一位化学家肯尼瑟 · 马克罕(kenneth Markham)分析了苔藓的样品。从罗斯海地区采集的这种样品保存在1957年和1989年之间。马克罕在寻找称作黄酮类化合物的化合物,这是种很普通的植物颜料。
最新研究表明,黄酮类化合物具有一种很重要的光保护功能。当它们暴露于特殊的UV-B(紫外B)辐射条件下,其波长受最上层臭氧破坏影响最大,这种化合物便在植物中合成。黄酮类化合物对UV-B辐射少量增加即非常敏感,它们的浓度随UV-B的标准成线性变化,即2倍的UV-B强度会产生两倍的黄酮类化合物浓度等等。
马克罕测量了他的苔藓样品中的黄酮类化合物的浓度。结果证实了在80年中详细记录在案的臭氧洞的存在。
马克罕后来又检验了1964至1986年间在南极地面测量的臭氧标准,他将这些测量结果与同一期间的黄酮类化合物标准的统计图进行比较时发现它们互相有一种近似的镜像效应。
据马克罕称:“黄酮类化合物的数据表明,即使在60年代中期UV-B辐射高得出乎意料,此时看上去臭氧标准仍然有点像镜像。”他说,直到现在,“有魅力的60年代中期的那种异常”却差不多没有被承认。有些最新的理论模型曾经预计:大约在这段时间,臭氧层明显地遭到了破坏,早期的一些测量证实了这一观点。
人们认为,60年代中期破坏的关键因素就是在大气层中进行的核试验和来自太阳的低通里粒子,它们是随着11年的太阳黑子周期的中点的出现而发生的。另一个可能是很重要的因素就是“准两年一次的振动”——每隔一年臭氧就遭到最严重的破坏——,以及来自火山阿贡的辐射,这座火山曾于1963年在南半球喷发过。
追溯到1956年,仅在南极两个地点连续记录过臭氧标准:南极大陆的哈雷湾和阿根廷岛。从1962年起,在南极,以及从1966年起在西奥瓦(Syowa)都获得到这些数据。卫星测量已经证明,有更为广泛的范围,但仅仅是从70年代后期起。
黄酮类化合物标准的分析提供的数据表明南极及其它地方的不同地区的臭氧标准。据马克罕称:“这些植物说明,可以确定60年代中期的臭氧破坏是否发生在南极的其它地区,并可回溯到1956年以前,看看有没有发生过这种情况。”假设如此,我们就不得不重新检验我们对这种情况起因的了解。或许,炭氟氯化合物的理论过于简单化了吧。
[魏进尊译自New Scientist,1990年11月24日]
利用时效卫星监测臭氧层
去年10月,南极上空臭氧层的损耗已经与1987年间的最低纪录一样了。到9月中旬,臭氧空洞覆盖的面积已达到1900万平方公里,其中南半球占7.5%。这一现象是通过“雨云卫星”七号上的一台名为“总臭氧测绘光谱仪”(TOMS)的仪器观测到的。
这是科学家们利用TOMS监测南极上空臭氧层春季损耗的第11个连续的年份,该仪器已很好地完成了它的有效使用期,它受探测装置灵敏性偏移的影响,这就迫使科学家们通过把测量结果同地面仪器产生的结果做一比较,来重新校准灵敏度的偏移。
美国宇航局戈达德空间飞行中心的理查德 · 斯托拉斯基(R. Stolarski)和哥伦比亚大学空间研究协会的同事们认为,重新校准技术为地面仪器提供的准确性为1%。这种重新校准的成功意味着从卫星上获得的全部11年的数据即将可以利用,这就为臭氧空洞如何产生提供了新的见解。
同时,1989年的数据进一步证实了存在一个为期2年的循环运动,大量的臭氧损耗出现在奇数年份。实际上,在1987年和1989年,在高度为10 ~ 26公里之间的所有臭氧是在受影响的区域被破坏掉的,但1989年的数据也表明:将来的臭氧空洞不会大于1987年和1989年的臭氧空洞。
研究人员们认为,因为在“极地平流层云雾”(PSCs)中,冰颗粒表面发生化学反应,所以臭氧损耗发生在极地冬季时期。斯托拉斯机和他的同事说,还没有关于南极臭氧空洞正在变大的任何证据,臭氧空洞的大小似乎主要受冷温区域地面范围的限制,它控制了极地平流层云雾形成的范围。
[魏健伟译自New Scientist,1990年10月20日]
大气微粒——气候变化关键性的问题
70年代,一些科学家提出称之为大气微粒的空气污染微粒通过阻拦太阳光线和冷却地球表面,可能会使地球进入冰期。然而随着全球温升与对气候变暖威胁的日益关注,大气微粒——气候相关的大多数研究却显得极度冷漠。美国宇航局戈达德(Goddard)空间研究所的两位气候专家汉森(Hansen)和拉西斯(Lacis)说这是一个严重的错误。
这两位气候学家宣称,大气微粒资料的缺乏极大地阻碍了预测温室气体浓度增加如何改变气候的努力。他们在8月23日的《自然》杂志上著文指出,空气污染物大气微粒可能会减缓温室变暖效应,并改变当今世界上某些地区的降雨形状。汉森说:“我认为我们没有认识到大气微粒的重要性,因为我们还没有这方面的资料。”
大气微粒把太阳光线反射回太空,因而冷却了地球的表面。它还可以通过帮助水蒸汽冷凝成云滴,使云更多地反射阳光,从而间接地使地球冷却。最近的实验表明,人类活动引起的大气微粒通过抑制降雨也能增加云的反射率。汉森和拉西斯从现有资料分析认为,人为的大气微粒在气候上起着或大或小的作用,这取决于它们的含量及其对云的影响。汉森说:“在某种程度上,大气微粒能部分抵销温室效应。可是我们实际上不知道有多大程度,也许在0 ~ 50%之间。”这就是说,人类活动造成的大气微粒能够产生冷却效应,其影响能力大约有温室气体变暖效应程度的一半。加利福尼亚州劳伦斯 · 利弗莫尔国家实验室的彭纳(Pe-nner)则进一步提出,目前大气微粒的影响甚至能抵销温室气体的影响效应。她是根据高度简化的计算机模拟估计的,该计算机模拟用来追踪产生于草场和热带森林燃烧的大气微粒的影响效应。
汉森认为大气微粒问题与云的反射作用同等重要,有些气候专家可能会对这个论断持异议,然而他们也承认大气微粒给他们的预测增加了严重的不确定性因素。汉森说,尽管许多情况还是未知的,但决策者也应该及早防止全球气候变暖,政府部门在改进能源效率和发展替代能源方面做的还很不够。汉森和拉西斯呼吁在监测大气微粒与研究它对云的影响效应方面作些努力
[张学勇、谢会兰译自Science News,1990年8月25日]
激光雷达图像
你应该能够辨认出在像素图中显示出来的人形图像。的确,这是一幅表示从激光雷达旁边走过的人的图像。这种激:光雷达由新墨西哥州Albuquerque的桑地亚国家实验室所研制。我们怎么知道这人正巧走过呢?因为该装置不仅提供一幅图像,而且标记出视野范围内目标的距离,并以每秒4次的速率及时修正信息。画面变化速度之快,可实用于某些短程军事行动。激光雷达一方面具有常规雷达的一些优点,另一方面又有视频图像。视频具有很强的分辨能力,却没有距离信息;常规雷达仅提供距离而没有形状信息,配于激光的雷达联合装置能在自动观察系统、防撞装置、自动化动力控制系统及目标辨认武器装置等方面加以应用。
这种激光雷达装置是在桑地亚光电元件研究部的大卫 · 威廉姆斯和马林 · W · 斯考特以及桑地亚第四高级工程部的马克 · A · 格罗赫曼带领下研制的。
装置的心脏是一个小型的镓砷化物半导体激光二极管。它在近红外区发射出一束连续性光束。是人眼视程之外的一个机械扫描器以大约30度视角,在视野范围内进行上下左右连续发射光束。回收信号阶段准确计算出视野中目标的距离,该装置的成功,取决于过去持续了5年的研制工作,包括:大功率高效半导体激光的研制,信号处理电子学的进展,异常稳定的镓砷化物集成电路的研制等。
目前的激光雷达最大效程约为50米,但进行工作时常可扩展到几百米范围。
在图像中,不同颜色标志着不同距离。由于仅需4个距离分辨格就可以覆盖整个人体,因此反映出来的颜色是正黄色。较远处的灌木丛被标成蓝色和紫色。而天空却以不规则的颜色所表示,是信号不被雷达所回收之故。
[朱嘉鸣译自Popular Science,1990年1月号]