明尼苏达大学的詹姆斯 · 卡卡里奥斯(James Kakalios)上周在得克萨斯的奥斯汀举行的美国物理学会年会上说,连环漫画册里的超级英雄们无所不能的业绩有助于物理学的教学工作。
绝大多数的学生认识不到物理学与他们的日常生活有什么关系,卡卡里奥斯说:“我们制造出了一些涉及抛物体运动或从悬崖上向下扔球的高度程式化的问题,而这些问题看起来与现实严重脱节。”
因此,他开设了一门题为“从阅读连环漫画册中我了解的科学知识”的大学课程。卡卡里奥斯开玩笑说:“当我列举连环册里的例子时,学生们从不怀疑他们会在实际生活中用到它们。看来他们已经计划好去进修有关氯纶和巡视城市的研究生课程。”
这门课程涵盖了诸如牛顿运动定律、生物力学、材料科学、热力学和量子力学方面的内容。这些问题包括:
在一次跳跃中,想要跳上一座高楼要用多大的力?
如果蜘蛛人的网与真蜘蛛的丝一样结实,那么当蜘蛛人在楼房之间荡来荡去的时候,他的网能否支持他的体重?
如果你能以闪电的速度奔跑,那么你能否跑上楼房的墙面或者越过海洋的表面,更重要的是,你一天需要吃几顿才行?
在回答这些问题时,学生必须运用物理学的有关定理对其特性作出符合常理的评估,如超人的重量、离开地面所用的时间以及楼房的高度。
卡卡里奥斯认为这种方法所教授的内容远非枯燥的物理学原理所能比拟的,“比起光是记住那些方程式来,学生所表现出来的敏锐思考的意识正是我一直力图想传授给学生的”。
连环漫画故事的多样性和感染力不只对物理教学有用,卡卡里奥斯充满激情地说:“你可以将它们用于化学教学上;你甚至可以用漫画故事去教授法律。当学生们正忙于享受他们的超级英雄的圣代冰淇淋之时,却全然不知我正悄悄地解除他们的戒备,在分享他们的菠菜。”
[余家驹译自Nature.com,2003年3月20日]
毫微技术用于绿色环保计划
位于休斯顿的赖斯大学生物和环境毫微技术中心(CBEN)在美国物理学会年会上宣布,该中心正试图开发一种用于环保的毫微技术。目前CBEN计划按原子和分子的比例对物质进行处理,以制造一种比人的头发丝还细小1000倍的仪器,试图确定其可能产生的影响。
CBEN执行主任凯温 · 奥斯曼(Kevin Ausman)说:“毫微技术为推进对环境影响的前摄研究提供了一个新机遇,传统的有关环境的新技术研究往往是出现问题后才开始进行。”
CBEN致力于对由粒子组成的物质进行研究,其构造小于100毫微米的1亿分之一。这些毫微材料本身可能是安全的,但是它们之间在环境中的相互作用可能产生意想不到的影响。
举例来说,钛的毫微粒子——本身具有可以制造从遮光剂到充电电池的多种用途——吸收并浓缩镉等类的重金属。奥斯曼及其科研人员正在研究这类毫微粒子是否会增加环境中的毒性和其他污染物的运动。
CBEN同时也正在研究用毫微技术改良环境的途径,比如,将此技术用于水纯化系统中或将此技术把危险元素从工业废料中分离出去等。
毫微技术为医药、电子和制造业的发展提供了广阔的前景,特别是现在,大量的微小物质越来越垂手可得。然而,对于由此可能产生的危险也越来越受到人们的关注,其中有不少的担扰来自于迈克尔 · 克赖顿的一本名为《牺牲品》的书,在这本书中一种自我复制自我繁殖的“马胃蝇蛆病”正威胁着要蔓延到整个世界。
奥斯曼认为,如此可怕的科幻小说范畴内的情景没有任何理由让人们漠不关心,让开发这类技术的科学家和工程师们与环保积极分子和公共政策决策者之间进行公开对话有助于达成对问题的共识。
[余家驹译自Nature.com,2003年3月20日]
有更好的乳腺癌甄别法吗?
一种新型的三维乳房成像技术可以提高癌症的早期诊断率并减少不必要的活组织切除患者人数。
这种被称为全景数码乳房X线体层合成的技术首次运用X射线进行三维乳房扫描,这是GE公司全球研究部的杰弗利 · 艾伯哈德(Jeffrey Eberhard)在3月中旬召开的美国物理学会年会上宣布的。
普通乳房X线照相术是将X射线透过乳房投射到底片上或探测仪的屏幕上,使肿瘤在底片或屏幕上显示出一个阴影。但这种方法通常只能诊断出65~70%的乳腺癌,因为有些细小的肿瘤会被其他的乳房组织所遮掩。更严重的是,部分健康组织的叠影有时看似像是肿瘤,因而在作活组织切除的这部分人中只有10~20%的妇女才真的患有癌症。
在乳腺癌的诊断过程中,艾伯哈德先对乳房进行弧形扫描,然后在数码探测仪上截取10~20个图像,接着用计算机把这些图像调整为一组二维横截面图,以此组合成更为清晰也更详细的乳房组织图像。
尽管目前发明了包括超声波和磁共振造像的三维成像技术,然而,X线照相术仍不失为一种更低廉、更便捷,效果也更好的方法。
有些相对较小的诊所配备有标准的乳房X线照相设备,为此艾伯哈德建议说,将这样的设备稍加改造就可以产生三维立体效果而无需进行大投入去搞磁共振造像。
如马萨诸塞州综合医院对200例患者进行的临床研究,看来结果令人鼓舞,艾伯哈德在年会上说:“人们对此技术相当欢迎。”
仅在美国,每年有4400万妇女接受乳腺癌检查,46000名妇女死于乳腺癌。相对于其他癌症,乳腺癌如能早期确诊,治愈率比较高。
用X线体层合成技术对肺癌的诊断也在研究之中,相对于普通的电脑X线体层扫描来说,这种方法所使用的X射线量要少25%。
[余家驹译自Nature.com,2003年3月20日]
男女大欲遵行“计生”
美国研究人员最近证实,人类对男性精细胞为了寻找女性卵细胞而泳向释放信息素的性引诱剂这一发现,可能导致治疗不孕症和研制不用激素的新一代避孕药物的成功。
3月27日,《科学》杂志发表了有关研究者的报告,宣称他们已经发现人类精细胞有一种“受体”,或者说,一种化学“感觉器”,致使它们得以力量充沛地泳向浓浓的性引诱剂。美国洛杉矶加利福尼亚大学生物学教授、该项研究发起人之一的R · K · 齐默尔说,新的研究使用了一种叫“嫩芽”实验室化合物。接着他还证实,实验中,精细胞确实受到了化学信号的吸引,他说,一种在女性生殖管道内起着“嫩芽”作用的精确化学物质虽尚待发现,但是专家们普遍相信它的存在。
齐默尔说,研究还证实了另一种被称为“潜道”的化学物质的存在。不同的是,它却关闭了精细胞的化学“感觉器”,制止了精细胞对性引诱剂的反应……齐默尔认为,这一切还有待进行更多的研究,但是这一成双作对的发现,可能导致针对不孕和避孕所研制的药物成功问世。
从事这项实验的研究人员认为,在了解精细胞和卵细胞怎样相互发现对方的存在,是一项意义重大的进展。他们之中一位D · F · 巴科克博士说,这是一项有着里程碑意义的工作。从发现的精细胞性引诱剂以及对它如何工作的了解,是生殖生物学在生命科学研究中人类梦寐以求的“圣杯”!同时,在卵细胞用信号向精细胞说明自己的位置和精细胞在泳向卵细胞时的反应诸方面,目前我们已经掌握着最强有力的证据。
[刘元希译自《美联社》2003年3月28日]
寻找致癌基因从RNAi入手
RNA干预技术(RNAi)被一些科学家誉为近十年来最伟大的技术创新,它已被应用于探寻与癌症有关的基因了。目前,英国最大的癌症慈善机构与荷兰的一所研究院联手,用RNAi技术展开对上千个基因的调查,试图发现它们对癌症有否促进或抑制作用,并希望能把课题拓展到整个人类基因组的35000个基因中。
英国癌症研究院首席执行官保罗 · 纳斯(Paul Nurse)认为,在人类基因组计划行将完成之际,着手研究单个基因的行为以及它们与癌症的关联是合乎时宜的——毕竟全世界有三分之一的人最终死于癌症。
“长期以来,要从35000个基因中挑选一个并对之进行彻底分析简直就是大海捞针。但有了RNAi技术,我们可以解决这个问题了。”保罗——这位因在细胞生命周期方面的工作而荣膺2001年诺贝尔医学奖的科学家说:“整个科学界都为RNAi技术的巨大潜力感到兴奋不已。”RNAi技术通过关闭某一个基因,使之具有明显的特殊性,因而便于从35000个基因中识别。这样,科学家就能了解基因的行为,从而发现它是怎样诱发或抑制某一种癌症的(目前所知约有200种癌症)。
研究人员表示,“我们必须弄明白,一个癌细胞要变为正常细胞应该去掉哪些垃圾。”纽约冷泉港实验室也正计划通过一个能干预基因的RNA分子库对人类基因组进行筛选,对此,保罗认为不同的实验方法才能保证结果的正确性。
但科学家们表示这项技术应用于临床治疗将是很多年以后的事了。
[江泽淳译自The Independent,2003年2月5日]