芬兰的物理学家宣布,他们在一个温度很低的液氦小瓶中再现了早期宇宙的一些重要特性。

宇宙诞生之初,更精确地说,是在大爆炸发生后的10-36秒内,宇宙好像一个剧烈燃烧的巨大火球。我们熟知的引力、电磁力和原子中的强作用力等能量当时都藏匿于这个火球之中。然而顷刻间,这个能量之海就发生了剧变,就像水在冰点附近突然变成了冰一样,宇宙越过一个临界温度之后,所有的能量分裂开了。

令人难以置信的是芬兰一个物理学小组在其实验室中再现了这些原始宇宙的景象,他们确信,在将一个装在小长颈瓶中的液氦冷却到接近绝对零度后,他们模拟出了新生宇宙的一些重要特性,他们还认为其实验结果证明了一个有争议的理论——宇宙弦(cosmic string)理论。

宇宙弦理论认为,当宇宙冷却时,时空就会像水形成冰时出现晶体缺陷一样发生位错。这些位错就叫宇宙弦,它们比一个原子还纤细许多,而且其质量很大,尺寸无限长,就像许多折皱一样布满了整个宇宙。比这种物质本身更神奇的是,利用它们可以理解宇宙学中许多令人头痛的问题。因为宇宙弦形具有巨大质量,所以其巨大引力场就有助于形成原始星云,而且它还为早期宇宙的雏形提供框架。

那么液氦与宇宙弦又有什么关系呢?当把液氦冷却得尽可能接近绝对零度时,准确地说,在华氏一459.67o,液氦即变成了一种无摩擦的物质,其中大部分原子可以前后紧挨地一起流动,这是被物理学家称为超流体的液体。在这种不寻常的状态下,氦在许多方面就像真空一样——粒子可以在超流体中无阻碍地运动,而且自发地产生一些小波纹,这些小波纹的形状类似于仅在真空中才会出现的忽隐忽现的“虚粒子”(Virtua Pavticle)。

十分重要的是,从液氦到超流氦的转变和物理学家们认为的早期宇宙冷却形成宇宙弦的转变,有着几乎完全相同的数学基础。新墨西哥州铅辉石国家实验室的物理学家祖雷克(J. Zurek)早在10年前就提出,物理学家能找到一个公式,它既可用来描述宇宙弦的发生,又能用来推断当超流氦被加热或再冷却时发生现象的细节,它还可以论证加热的超流氦将产生与宇宙弦生成在数学上相符的特定涡漩数。一旦这种涡漩数出现,也就证实了作为宇宙弦形成和超流氦表现奇特行为的数学基础是正确的。同时也为宇宙弦理论的合理性提供了间接证据。

赫尔辛基科技大学的物理学家伏洛维克(G. Volovik)、克鲁辛斯(M. Krusins)首先证明了祖雷克的推断。他们的方法是将装在旋转试管中的液氦冷却到10-3K,也就是刚刚低于氦从正常液态转变为超流态的温度,然后发射一个中子让它穿过超流氦,这个中子在所经过的小于10-3英寸的区域中产生的热量正好能使该区域超流氦恢复正常液态1微秒(10-6s)o当这个微小区域重新冷却回到超流态时,细小的涡流就出现了。试管的旋转增强了这些涡漩寿命,使它们持续足够长的时间以便利用磁性检波器确认它们。他们发现每发射一个中子就会出现20个涡漩——这一数据正好与祖雷克的推断相符。

赫尔辛基研究者的超流氦已被证明是研究早期宇宙的一个极好的模型,所以他们正筹划对诸如宇宙的起源,反物质的稀有性等更深层次的宇宙问题进行探索。“物理学中还存在着许多与物理真空相变密切有关的基础问题。”伏洛维克说,“我们可以利用液氦对真空的大部分特性进行模拟。”

[缪炜、郑红霞译自Discovery,1996年11期]

交通污染可以整治

当世界继续把注意力集中于如何通过抑制化石燃料的辐射而拯救地球环境时,两个挪威的设计师声称他们已解决了交通阻塞而引起的环境污染问题。

据称是世界上首辆由太阳能、风能驱动的2种汽车具有三个轮子、铝壳车身、敞篷式车,类似于世界上人口众多的城市中颇为流行的人力车。

“特别是当你考虑到世界人口密集的地方时,这种车可以成为解决城市污染的标志。”哈瑞特 · 罗斯迪维克,一个擅长于太阳能建筑的建筑师说。

与奥斯陆另一个设计师彼得 · 奥匹斯维克一起,他们为研制这种新车样品已秘密工作了3年。

(该车被冠以蝴蝶车)因为蝴蝶必须在飞行之前张开翅膀利用太阳光温暖它的身体,这便是“蝴蝶效应”。这种汽车的速度比当今耗油量大的汽车慢——其最快速度每小时50公里,但那在拥挤的城市中是不成问题的。”罗斯迪维克说。

“大约有85%的人住在亚洲。交通阻塞与污染在亚洲城市是个严峻的问题。在大多数亚洲国家城市的平均车速仅为每小时7公里,而在伦敦是每小时18公里。”

蝴蝶车看上去像传奇式的法国雪铁龙2CV,能从背后支起车顶。这种车除驾驶是外程载客2~3人。

它的车顶有3块从挡风玻璃伸展到车后的装有风车的黑色金属球的太阳能嵌板。这黑色金属球的背后还带有风车。车尾的电池不断地用太阳与风力来充电。

[江泽薇译自21世纪英文报]

暗物质三维详图

美国贝尔实验室的宇宙学家泰森最近测绘出了某星系团暗物质分布的详图。

为了绘制这幅图,泰森采用的天文望远镜带有的镜头可扫射一百多万年范围。“哈勃天文望远镜”只是这台巨大的天文望远镜的一镜,观测镜利用引力拍摄星系团。引力镜头由一个巨大的质量构成,任何光线经过这个质量附近时都会弯曲。如果角度正确的话,这样的镜头可以拍摄单个星系的数张变形图像。比如,对20亿光年以外的CL0024+1654星系团的拍摄效果就非常理想,可以看到该星系团后面距离地球3亿光年的另外一个星系的8幅图像。因为“哈勃”的功能比较强大,所以泰森得到了该星系团和星系的非常详细的图像。然后,在贝尔实验室其他两位同事的帮助下,他计算出该星系团内部重力的分布,从而可以很好地解释所拍摄到的星系的多幅照片上的变形。最后,泰森不但绘出了可见物质的详图,而且也绘出了暗物质的详图。更加可喜的是,这些图都是三维立体图。从图上可以看出,每个星系周围的暗物质都呈尖峰状。质量大部分由从星系中心升起的暗物质构成。泰森说,他的图不包括和他所发现的质量的特殊分布不一致的暗物质。

泰森的三维图对宇宙的最终命运之争也有很大的意义。长期以来,科学界对宇宙的命运到底是无限膨胀下去呢?还是其自身的物质最终将使宇宙的膨胀停止并逆转无法取得一致的意见。

[贾明舫译自Discovery,1997年第6期]

戴有神秘面纱的土卫六

土卫六是土星最大的卫星,它的表层笼罩着桔黄色的光。科学家认为,这层光是太阳光的紫外线将土卫六大气层中的甲烷分解后形成的。但是,果真如此的话,土卫六上的甲烷早就被分解完了。有些研究人员推测,从这颗卫星表面海洋中气化的气体可能会重新填补它的大气层。但是,亚利桑纳大学专门研究行星的科学家拉伦斯却认为,最近得到的雷达数据彻底否定了这一概念、他说,雷达数据和“哈勃太空望远镜”传来的图像非常清楚地说明土卫六并没有完全被液体覆盖。如果上面有甲烷海洋的话,甲烷的含量也不足以说明问题。

拉伦斯和他的同事研制出了土卫六大气层的计算机模拟系统。该系统显示,在几百万年的时间内,随着太阳光将土卫六甲烷消耗得越来越少,土卫六的温室效应逐渐减弱,使它的大气层的主要成分氮凝缩并降落到土卫六表面。凝缩氮的降落时间很可能会持续一千年,最终,土卫六的表面就形成了液态氮的海洋。甲烷和其他较重的碳水化合气体会溶化在海洋中或是冷冻于洋底,土卫六的大气层将是薄而清澈的氮。但土卫六为什么没有发生这种变化呢?拉伦斯解释说,彗星的碰撞和火山爆发可能周期性地给土卫六的大气层增加了甲烷,所以,即便土卫六的大气层彻底消失了也会重新再现。

拉伦斯希望“卡西尼”飞船能够拍摄到火山口或彗星碰撞形成的坑道的图像来证实自己的理论。“卡西尼”预计将在2004年飞临土星,是第二个飞临土卫六的探测器。“旅行者”2号曾于1981年在土卫六附近飞过 · 但是它的摄像机未能穿透土卫六的光。所以,没有人知道土卫六的地质情况。所以大气化学专家对此多有猜测。好在,再过7年,情况就会大有改观。

[贾明舫译自Discovery、1997年第6期]

高血压会使大脑萎缩

美国国家衰老问题研究所(NIA)的科学家最近经过研究发现,老年高血压患者大脑中某些物质会不断损失,而这些物质与人的记忆和语言功能有关。

研究对象为19名男子和8名女子以及20名健康的志愿者。所有的人都不吸烟,也没有人患过中风。高血压患者中大多数在被选为研究对象前都在服用治疗高血压药物。研究方法是用核共振(MRI)技术检查研究对象的脑组织,并用一套试题来测试他们的智力水平。

核磁共振检查结果表明,随着年龄的增长,高血压患者大脑中颞页和颈环侧页两个部位的组织损失要比健康人多。大脑中的这两个部位在人的记忆功能和语言功能中起着重要作用。检查还发现,即使依靠服药来控制高血压,这两个部位的大脑组织也会不断损失,而高血压患者和健康人在大脑其他部位上却差别不大。

智力测试结果与核磁共振检查结果得出了相同的结论 :高血压患者的智力下降速度要快于健康人。科学家以前就曾发现,除了正常的衰老过程外,高血压也会使大脑萎缩,现在看来,高血压会加剧衰老过程对大脑的影响。

领导这项研究工作的亚力山大博士说 :“了解高血压是如何影响大脑非常重要,它可使我们找到一条防止老年人认知水平下降、提高他们生活质量的有效途径这一研究成果发表在今年7月一期的《中风》杂志上。

[小田编择]

生活方式疾病将成为头号杀手

世界卫生组织总干事中岛宏严肃地告诫人们:“大约在2015年,生活方式不良而导致的疾病将成为世界头号杀手”。

所谓生活方式疾病,就是由不良饮食习惯、情绪紧张、吸烟酗酒等不健康的生活方式而造成的。目前,发达国家每年有820多万人死于心脏病、中风、癌症和呼吸道等生活方式疾病,第三世界死于此类疾病的人数为1170万,占死亡总数的45%左右。预计到2015年将要上升到60%以上。

不良饮食习惯是生活方式疾病的基础。随着人们生活水平的日益提高,人们讲究高蛋白、高脂肪等高热能的食物,却不知道这种饮食结构不但不能提高人们的身体素质,反而会带来许多不良后果,如心血管疾病就与这种不良的饮食习惯有着密切的关系。当前人类死亡病人中,心血管疾病(冠心病、心肌梗塞、心脏病、高血压等)被列为头号杀手。在我国,心血管疾病的死亡顺位已进入主要疾病死因的第二位,它的危害程度远远高于癌症。

情绪紧张是疾病的根源。现代医学研究认为,一切对人体健康不利的影响中,最能使人短命夭亡的就是恶劣的情绪。过度紧张和疲劳,不仅会诱发疾病,损害健康,而且还会夺去人的生命。

吸烟酗酒是生活方式疾病的帮凶,吸烟和酗酒的危害已被医学界所公认。

[亚康]

纤维光学领域的突破

最近,美国西北大学的研究人员制造出了只有人头发直径1/100那样细微的共振器,用以补充两年前他们制造的同等细小的半导体激光器。这种共振器与激光器配合使用,能用来做毫微刻度光子集成电路。这种电路,只有眼下人们常用电路的1/1000。

现年39岁的森延 · 霍告诉记者说,共振器主要用于纤维光学通信。这是个突破,使把更多的光学元件置于单一的芯片及降低造价成为可能。

霍说,这一成就是他领导的7人小组经5年的研究取得的,将在8月份的“光学信函”——一种报道光学新概念的专业月刊上发表。斯坦福大学电力工程教授、世界上第一流光电元件权威之一的山本吉井久说:“这工作太妙了,是朝极低门限微重力激光器系统一大推进。”

〔程天友译自21 ST Century,1997年7月2日〕

天气预报中的幽默

人们总是希望无论是晴天还是雨天,天气预报能更受大家欢迎,为此,全球许多天气预报节目主持人,正在用高技术展示他们节目的娱乐性和幽默感。

具有创新精神的年轻主持人,随着虚拟云朵和人造卫星彩色图像的采用,正逐渐地代替上一代严肃的、以分析气象图表为主要手段的气象工作人员。

“每天早晨我把人们叫醒,然后给他们送去一份祝福。”一位36岁的加拿大早新闻主持人说。

在以色列,2频道有一只当暴风雨来临时会鸣叫并发亮的电脑蛙来作天气预报。

在英国不列颠群岛上有一家电视台,天气预报节目主持人有时扮成美人鱼,绕着大型的悬浮着的英国地图跳跃。

几乎每一个年轻的男主持人都穿戴图案明快的茄克衫和领带,给人一种轻松欢快的感觉。

但是也有许多主持人觉得用幽默这种风格来主持节目,结果往往会适得其反。英国SKY电视台的弗朗西斯 · 威尔逊说:“许多人不喜欢幽默因为他们认为,主持人的幽默分散了他们的注意力,使他们听不到天气情况了

“天气预报是非常枯燥的,你必须投入地主持节目。”以色列2频道的丹尼 · 罗普说。他还说,在以色列,天气预报是在严肃的傍晚新闻后的一个轻松、愉快的节目。但在白天,经常听到中东和平进程的受挫,他就当是开玩笑,因为这样可以舒缓他们对犯罪活动的恐惧感。

去年冬天,他开始用罕见的希伯来语对逐渐向以色列方向移动的带有云雨的低气压区命名。来自大西洋的飓风就是以小孩的名字来命名的。

罗普说:“现在,人们说‘Hetzel(雨的异称)要来了’的远比说就要‘下雨了’的人多。它给了人们对天气状况的一种幽默的定义。”

(阿淳译自《21st Century》1997年4月2日)

罗斯林专列成为公众注意的焦点

上周爱丁堡的罗斯林研究所处于非常窘迫的境地,那里克隆了多利绵羊,研究所把该专利归类为涵盖所有的“动物”包括人。研究所已采取了显著的立场反对任何试图使用该技术克隆人的尝试。

国际农村发展基金(RAFI),一个以渥太华为基础的组织,5月9日发表声明指出,这项专利的应用范围,会再次提出“默许克隆人”,霍普 · 斯坦德,RAFI调查署署长说。

这项专利的应用已被世界知识产权组织在瑞士的日内瓦注册,目前将在欧洲、美国和其他地方的专利局注册,因为审查同意的过程需要好几年。斯坦德说,RAFI的声明是针对日益增长的公众关注抢先占有发言权。她宣称专利局另一方面冒险用当前的范围标准“盲目接受”这些专利。

事实上,有关克隆人的争论的一个结果已引发了该技术在生物伦理学方面需要达成共识的广泛的舆论关注,人们期望联合国教科文组织国际生物伦理委员会推荐一个针对克隆的国际法规。亨利 · 格瑞弗林,罗斯林研究所副所长说,把克隆人包括在这些专利里是疏忽,“我们研究所那时是想涵盖从农用动物到实验用动物。”他说:“研究所不是想把人包括进去

他还收回了早期的声明,该声明宣称专利的范围将允许罗斯林研究所避免这项技术落入坏人之手。他说这些都是非正式的评论。他的声明受到RAFI猛烈攻击。上面说,把“克隆人的伦理和命运问题”委托给单个研究所是错误的,而且是有意要增加对这些专利的挑战。

[蒋雪梅译自Nature,1997年5月15日]

法国可能放松对胚胎研究的禁令

法国国家生物伦理学学会上周建议应放松对人类胚胎研究的禁令,允许将胚胎形成细胞应用于基础治疗研究。

该建议打破了法国源自罗马天主教堂保守观念的对胚胎研究的一贯禁忌。人们越来越强烈地意识到这些分化细胞有着潜在的巨大的治疗学上的效益。

据法国1994年通过的法律规定,对人类胚胎的研究不得损伤胚胎的“完整”,实际上,是完全禁止对胚胎的研究。

尽管学会的建议仅允许胚胎形成细胞的研究,但它不失为一条意义重大的分水岭,因为在法国是首次有明确一致的意见同意允许某种形式的胚胎研究。

胚胎形成细胞出现于胚胎细胞尚未分化阶段,当被注入处于生长静止期的胚胎中以后能产生所有的组织类型。尽管那些细胞本身不能发育或多细胞的胚胎或胎儿。

该学会提出,关于胚胎形成细胞的研究应仅允许使用多余的保存胚胎,这些胚胎的父母应已书面确认他们不要这些胚胎了并且决定中止保存。目前在法国有300多个这样的胚胎。

该提议也充分规范了限制的范围以保安全,包括禁止专门为研究之用生产胚胎,禁止胚胎形成细胞的交易及使用其改变胚胎组织或制造克隆人。

学会中只有一个成员持反对意见。他是奥利维尔 · 德丹南钦,一名基督教教士,认为对多余的胚胎有两种处理的方式,任其自然死亡或作研究之用。若选择了后一种方式,则相当于“把胚胎变为供研究用的一个物体、一种材料”。

对该学会的建议有一种解释是说它进一步证实了法国不愿对胚胎是在初形成时还是在之后的某一时刻起成为人的这一问题作出规定。

例如英国1990年通过立法允许对受精后14天内的胚胎作研究。但法国社会普遍认为胚胎是一个“进化中的实体”,如果任意设定一个时限,在这之前什么都允许做,而之后则所有的研究都被禁止,这样的做法是不自然的。

如果该学会的建议在1999年法国生物伦理法的修订时期内被立法机关所采纳,将使法国在该领域的立法成为介于德国(禁止所有的人类胚胎研究)和英美之间的中间产物。

法国伦理学会这一提议的命运主要要看下月的立法选举结果。对人类胚胎研究的敌对意见是广泛存在的,特别是在保守派之间。在1994年生物伦理法采用之前的议会讨论的基础上,许多人预测一个新的保守联盟将拒绝实行该学会的提议。

[郑燕译自Nature,1997年5月8日]