农政全书是哪位科学家编制的（通用20篇）

如果科学家能找到一种方法将大气中的二氧化碳转化为燃料，并将其转化为工业规模，这将是改变世界的壮举！上个月，我们设定了400万年来大气中最高的二氧化碳含量。目前，这一最高纪录将在很长一段时间内保持在榜首。这意味着我们将无法回到所谓的“安全”水平。

然而，如果我们能把二氧化碳转化为燃料能量，我们至少能稍微减缓这种激增。现在，研究人员已经开发出一种方法，用单一催化剂来减缓碳含量的飙升。

美国能源部橡树岭国家实验室的研究小组成员亚当·罗德诺说:“发现这种有效的材料令人惊讶。”。

“当我们试图研究预期的第一步反应时，我们意识到催化剂本身已经完成了整个反应。”

罗迪诺和他的同事将碳、铜、氮和催化剂放在一起，方法是将铜纳米粒子嵌入到约50-80纳米长(1纳米=百万分之一毫米)的氮结合碳钉中。

他们只用了1.2伏的电流。该催化剂将溶解在水中的二氧化碳转化为乙醇，回收率为63%。

这一结果的显著特点在于以下几个原因:首先，这种催化剂用很小的电流就能有效地逆转燃烧过程；第二，催化剂已经实现了相当高的乙醇回收率——根据研究人员先前的预测，这一过程只会产生需求较少的甲醇。

正如科林·杰弗里向新亚多拉斯解释的那样，这种类型的电化学反应通常会产生几种不同微量物质的混合物，如甲烷、乙烯和一氧化碳——对这些物质的需求并不是特别高。

相反，该团队获得的乙醇量相当可观。美国每年需要向汽油中添加数十亿加仑的乙醇。

“我们捕获二氧化碳，一种燃烧的废物。由于极高的选择性，我们逆转了燃烧反应，然后获得了有用的燃料。”罗迪诺在新闻发布会上说。

“乙醇真是一个惊喜——只用一种催化剂就能把二氧化碳直接转化成乙醇，这真的非常困难。”

当然，这不是人类第一次尝试将二氧化碳废气转化为一些实用材料——世界各地的研究人员一直在努力寻找将二氧化碳转化为类似于甲醇、甲酸盐和碳氢化合物燃料的物质的方法。

冰岛的一个团队想把所有的二氧化碳转化成固体岩石，所以我们直接把它埋起来，然后把它留下。

尽管这些方法充满了希望，但它们还没有生产出目前世界真正需要的材料。当然，如果将二氧化碳转化为碳氢燃料的过程足够便宜和有效，我们可以将汽车和能源工厂的燃料转化为碳氢燃料，但事实是我们没有这种能力。

另一方面，美国现在已经在汽油中掺入了10%-15%的乙醇。

研究人员解释说，因为更容易调整和操作催化剂的纳米结构，他们可以获得理想的结果，因此乙醇产量将更高。

“虽然使用普通材料，但我们正在使用纳米技术。我们已经找到了限制副反应的方法，并且只生产我们想要的，”罗迪诺说。"它们就像50根纳米避雷针，可以将电化学反应集中在尖峰的顶端."

该团队表示，由于催化剂来源于廉价材料，可以在室温和中等电流下反应，我们可以扩大其工业用途。

目前，有很多二氧化碳转化项目都有着相同的目标。在这些项目显示出真正的成就之前，我们需要保持谨慎和乐观。

让我们希望有一天有人能最终解决这个难题。因为随着人口的快速增长，我们对能源的需求只会增加而不会减少，我们排放到大气中的污染只会或多或少。“一举两得”的方法将改变一切——尤其是如果我们能将这种方法与太阳能发电厂和风力发电厂结合起来。

“当生产和储存乙醇成为可能时，像这样的项目会让你消耗更多的电力，”罗德诺说。"上述方法可以通过间歇性可再生资源帮助平衡电网."

蝌蚪工作人员从科学警报，翻译李，转载必须授权

资料来源:WPI/YouTube

研究人员已经用菠菜叶成功地制造出能够输送血液的人类心脏组织。

捐献器官长期短缺。研究人员一直致力于人体各种组织和器官的实验室研究。由于构建良好的血管网络(输送氧气和营养)非常困难，因此恒定的血液供应系统至关重要。

伍斯特理工学院的一个研究小组利用菠菜叶子中的微小血管网络，成功地将菠菜叶子转化成活的心脏组织。

他们在论文中写道:“尽管动物和植物运输液体、化学物质和大分子的方式有本质的不同，但它们在血管网络结构上惊人地相似。”

研究人员不需要从头开始构建血管系统；他们只需要剥菠菜的叶子，直到剩下唯一能把它们粘在一起的纤维素结构。

菠菜的小血管结构可以通过用洗涤剂溶液循环洗涤植物细胞来获得。这个过程也被称为去细胞化。

首席研究员约书亚·格什拉克说:“菠菜的茎让我想起了主动脉。也许我们可以给植物的茎注射血液。事实证明，该方法简单易行，重现性好实验证明，欧芹、艾叶和花生植物毛状根也可以使用。

研究人员希望通过进一步的研究，可以选择不同的植物并应用于不同的组织研究培养。关于心脏研究，菠菜因其高密度的输送管而引人注目。

研究人员将心肌细胞与无籽沙拉叶的血管结构一起培养，发现几天之内，心脏细胞开始像人类组织一样自发收缩和聚集。

杰斯拉克说:“既然我们已经有了一个薄而扁平的组织和一个血管网络，我们可以尝试通过堆叠多片叶子来构建一个心脏组织。”

心脏移植对遭受心脏损伤且心脏病发作后无法痊愈的患者很有用。

迄今为止，这项研究仍处于概念验证阶段，研究人员仍在寻找将其与人体组织结合的方法，尚不清楚人体是否会对植物脉管系统产生免疫反应。

然而，该团队非常乐观。生物医学研究员格伦·高德特说:“我们相信这项研究肯定会有助于治疗病人，但是我们还有更多的工作要做。这种方法非常简单，只需要丰富的菠菜叶子就可以将其转化为血液流动的组织，这种组织有很大的发展空间。”

这不是研究人员第一次将注意力从人类组织研究转向植物。去年，加拿大渥太华大学的佩尔林实验室用苹果片来培育人耳。上个月，研究人员设计了具有电子循环功能的“机器人玫瑰”的茎叶。

当然，菠菜不是创建人体组织血管网络的唯一方法。科学研究人员一直在研究使用3d打印技术来创建血管，最近在打印整个血管网络方面取得了一些成功。

时间会告诉我们哪些方法在实验室之外更实用。这也将是一个令人兴奋的发现。也许许多人会因此重生！

蝌蚪工作人员从科学警报，翻译阳光，转载必须授权。

研究人员用x光激光轰击微小的喷水口，以在水下产生最大可能的声音。(照片来源:cliudiustan/Rutgers university Newark)

由斯坦福大学和SLAC国家加速器实验室的科学家加布里埃尔·布拉杰领导的研究小组已经产生了可能是最大的水下声音。利用SLAC的线性加速器相干光源(LCLS)x射线激光，研究人员喷射出微小的水柱，产生超过270分贝的难以置信的声压。

这声音很大，非常大，摇滚音乐也很大，那么声音到底有多大？令人惊讶的是，噪音强度的确有上限。

许多上过科学课的人都听说过分贝，这是声音响度的一种量度。在这个音阶的低端是人们的听觉极限——例如，10英尺外蚊子的嗡嗡声。55分贝是我们正常谈话的音量，闹钟可以达到80分贝，链锯可以达到100分贝，喷气式飞机从100米(330英尺)起飞时可以发出130分贝的痛苦声音。摇滚音乐会的音量可以达到150分贝(你以为我们在开玩笑)。

这类似于热。理论上，绝对零度是最低温度，因为一旦你把一个物体的所有能量都抽出来，分子就会停止运动，温度就没有下降的空间了。温度也有一个理论上限。你可以把一个物体加热到几亿度，但是在某个时候，过热的等离子体中有太多的能量，原子会分解。增加更多的能量会产生更多的亚原子粒子。

声音也是如此，它是一种压力波。在零分贝时，没有压力波，但是在最大极限时，声音传播的媒介将开始分解，所以声音不能再大了。

当研究人员用x光激光轰击水的微射流(直径在14到30微米之间)时，就会发生这种情况。当一个短的x光脉冲击中水流时，水蒸发并产生冲击波。然后，冲击波穿过射流，形成由交替的高压区和低压区组成的“冲击波序列”。换句话说，这是一种非常响亮的水下声音。

研究小组发现，一旦声音强度超过某个阈值，水就会分解，变成充满蒸汽的小气泡，在空化过程中会立即破裂。这种现象也可能发生在高速螺旋桨上，或者当螳螂决定变得凶猛时。这也意味着，由于X射线产生的声波压力刚好低于分解阈值，它的声音和水下声音一样大。

研究小组认为这一发现不仅具有学术价值。通过更好地理解这些冲击波序列的工作原理，有可能找到一种方法来保护水射流内部用于原子尺度分析的微样品免受损伤，这对于开发更好的药物和材料有很大帮助。

蝌蚪工作人员从纽特拉斯编译，翻译李同信，转载必须授权

说起世界著名的女科学家，大多数人首先想到的是居里夫人。接下来，可能会有简·古道尔、雷切尔·卡森、吴健雄、芭芭拉·麦克林托克、多萝西·霍奇金，当然还有2015年诺贝尔奖得主、众所周知的杜有友。

然而，一位女科学家也应该是众所周知的。她就是著名的美国生物学家玛格丽丝·古里斯。玛格丽特出生于1938年。她14岁进入芝加哥大学学习。她于1960年获得威斯康星大学遗传学和动物学硕士学位，并于1965年获得加州大学伯克利分校遗传学博士学位。她在学术界最了解的是她对“共生理论”的贡献。1983年，她当选为国家科学院院士，并于1999年获得国家科学奖章。

马古利斯古里斯(网络图)

1998年，玛格丽丝出版了《共生的星球——进化的新景观》，这本书带有强烈的非传统色彩。然而，作者有一种崇高的精神，她希望她的关于行星生命和行星进化的书能教读者用一种全新的生命观来看待她毕生致力于的系列内蕴学说(SET)和盖亚假说。SET和盖亚假说以及两者联系形成的核心理论是她生命研究的重要课题。

根据玛格丽丝的描述，当她还在研究生院的时候，她觉得细胞核中的基因决定动物和植物的所有特征的想法有点太多，有点太确定，也太简单。花朵和眼睛是如何从随机的基因突变进化而来的？”她还意识到，对遗传学和化学之间联系的强调给科学家带来了一个不必要的狭隘视野，导致他们过于关注原子核而忽略了一些新发现和新见解——这也是玛格丽丝跳出这个恶性循环的起点，尽管它始于非主流领域。

到1963年，许多研究论文都提到，卵子的细胞质因子显示出位于细胞核外的神秘基因。一些研究人员描述的其他实验表明，质粒和线粒体这两种位于细胞包膜内但在细胞核外的细胞器，对遗传也有显著影响。正如胚胎学家和植物学家一再指出的那样，在植物和动物的卵细胞中，细胞质基因或细胞质因子不在细胞核中，但仍参与控制后代的性状。核外因素对有氧呼吸(线粒体)和叶色(叶绿体)有重要影响。换句话说，基因不一定都在细胞核中，动植物的一些细胞遗传学因素是分散的。

《共生星球》中文版封面(网络图)

在沿着上述路线进一步研究之后，玛格丽丝逐渐明确了一个观点:细胞中有双重遗传系统；几位被主流生物学家视为“替代品”的高级研究人员提出的一个假设是正确的——无核部分和它们的特殊遗传实际上是过去独立生活的细菌的残余。在他们看来，不同的生命形式为了共同的利益而相互合作，生物体接触并长时间生活在一起，这在某些情况下会导致“共生起源”:新细胞和新组织的出现；通过共生和融合，新的器官和物种形成了。玛格丽丝证明了这是进化中最基本的事实之一。她认为，过去甚至现在进化过程中出现的大多数新事物都是直接源自共生现象。

这无疑对人们认为的进化的主要机制——基因的随机突变——是一个巨大的挑战。在《生物共生的行星》一书中，玛格丽丝用诗意的语言作了如下描述:“共生在进化中的重要性的发现迫使我们修正了早期核中心主义的进化被视为类似动物之间的血腥斗争的观点。自然界的现实可能是一枚“染红的棋子”，但对个体的意外漠视并不能排除这样一个事实，即共生始于不同生命形式之间的艰难结合，这可能是主要进化和创新起源的主要背景。......细胞生活在彼此的身体里，这比人类有性生殖更深层次的渗透和同化。它创造了一切，从红花、绿叶、春光、温暖湿润的动物身体到地球的全球联系。”

根据人们所理解的传统概念，任何生物的历史通常都是由家谱来描述的。系谱树通常从地面向上生长:许多不同的谱系从一根树干分支出来，每一个都来自一个共同的祖先。然而，共生理论指出，这样一棵生命之树是对过去历史的理想化描述。事实上，生命之树通常以自己的方式生长。物种聚集在一起并融合形成一个新的生物，这个生物必须重新开始。生物学家称合并的分支——无论是血管、根还是菌丝——为“吻合”。平行地，分支形成一个“网”。生命之树是一个弯曲的、扭曲的有生命的实体。它的地下根与空中的树枝相连，产生奇怪的新果实和杂交品种。

蘑菇在森林中更常见，它们与邻近树木的根部相连，并共存(网络图)

玛格丽丝指出，虽然并联很少见，但它和分支连接一样重要。共生，像性一样，把先进化的生物带到一起，形成新的伙伴关系。类似地，一些共生现象是具有稳定和可遗传特征的长期联系。其他人会在短时间内化解这种共生关系。每一代遗传学中连续有机体之间的相互作用对任何教科书中的生命之树提出了质疑。

1967年，在15次拒绝和一份丢失的手稿之后，玛格丽丝关于SET的最早和最完整的陈述最终以“有丝分裂的起源”的标题发表在《理论生物学杂志》上。后来，她将这篇论文扩展成了一本书《真核细胞的起源》。这本书的出版在生物学领域引起了巨大的震动。玛格丽丝和她的理论遭到了广泛的嘲笑和嘲弄。

有一次，她把一份手稿发给一个同事征求意见，这个人的回答是:“滚出我的领域！”多年后，一位植物学教授回忆道:“当我还是一名大学生时，两个理论经常被引用作为反例，以表明科学假说有多牵强——一个是大陆漂移理论，另一个是内共生理论。”

然而，玛格丽丝，一个“激进”的共生创始人，一直坚持这个“不受欢迎”的想法，并不断“在生物学的尘埃角落收集证据”。她确信，在那个看似荒谬的假说的脚本中，古代合并的遗迹可以在所有有核细胞的现代行为和化学反应中被检测到。

多里安·萨根用双手画了一个共生的比喻。图片中的五个手指分别代表一大类生物。除了细菌，这只生命之手的每个手指都有多个共生细菌祖先(网络图)

幸运的是，在沉默了10年后，SET被主流生物学界部分接受。这主要是因为分子生物学家比较了线粒体、叶绿体和细菌基因，发现它们有很高的同源性，但这足以解释这个问题。1983年，玛格丽丝被选入美国国家科学院，并成为俄罗斯自然科学院的三名美国成员之一。1998年，在获得国家科学奖章奖的前一年，玛格丽丝在他的书《共生的星球》中写道:“今天，我惊讶地看到一个简明的SET版本作为一个被证实的真理被纳入高中和大学教科书。”《自私的基因》一书的作者、英国著名生物学家理查德·道金斯(Richard Dawkins)称赞她“以超凡的勇气和毅力坚持了她对内相生物起源的假设，并最终实现了她从异端到正统的转变”。

20世纪70年代，在SET被初步认可后，玛格丽丝对相关问题进行了更深入的思考:也许应该扩大内共生理论的应用范围。它不局限于原始细菌和真核细胞，而是更广泛地存在于各种生命之中。较大的生物体及其新的器官和器官系统也可能通过共生起源进化而来。换句话说，也许共生是进化的基本驱动力，而个体之间的生存竞争是次要的。

上述观点与盖亚假说的创始人詹姆斯·洛夫洛克非常一致。洛夫洛克认为，地球大气、地球表面岩石和水的气体成分经常受到生物生长、死亡、新陈代谢和其他活动的调节。1975年，玛格丽丝和洛夫洛克联合发表了一篇论文，正式建立了盖亚假说的框架:地球上的所有生命和大部分非生命物质形成一个复杂的整体，维持一定的环境条件，以便生命能够在其中生存。简而言之，地球的生物圈(生命存在的地方)被视为一个单一的自我调节的实体:地球是有生命的。玛格丽丝学院的学生格雷格·欣克尔打趣道:“盖亚假说正是从太空中看到的生物的共生现象！”

原标题是“反腐理念中的不寻常的女性英雄”，蝌蚪君重印时删节了)

科学家列出男人女人吸引力清单我们究竟如何选择伴侣？爱情究竟是什么？异性为何相吸？科学家一直试图揭开这些谜团。据《生活科学》报道，迄今为止，他们已经测算了人类面孔的外形和棱角，研究了舞蹈演员身体的对称性，通过对《花花公子》模特的身体测量列出了“吸引力”方程式，并列出了吸引男女两性的品质和个性。虽然仍有许多未知领域，但爱情游戏的科学规则清单正在显现出来。

第1发现：对称之美

人体由分裂的细胞发展而来。如果每次分裂都能进行得完美，其结果就是一个身体各部位都均衡对称的婴儿。但大自然不会按照这种方式造人。基因变异和环境压力使对称发生变化，其结果具有终身意义。人体匀称表明一个人具有良好生存能力的基因优势，这有益于健康。美国新墨西哥大学进化生物学家兰蒂*特霍西尔说：“这表明择偶过程中利用对称变化性很有道理。如果你选择对称完美的伴侣，并与她繁衍后代，那么你们后代拥有对称性身材的概率就会很大，能更好处理情绪不稳。”

特霍西尔过去15年一直在从事对称性研究。在研究过程中，特霍西尔将不同人的面孔和身体用扫描仪录入电脑，以测定对称比。男女两性均认为身体对称性好的异性更具吸引力，健康状况更佳。

此外，通过向志愿者提出问题，特霍西尔还发现，对称性更高的男性比对称性低的男性拥有更性感的伴侣。

第2发现：臀部之美

当然，体形也是个重要方面。科学家用一些数字证明了这一点。美国得克萨斯大学心理学家德文德拉?辛格对人的腰围与臀围的比例进行了研究。具有0.7腰围与臀围比例（表明腰比臀部要细得多）的女性最令男性心驰神往。科学家对《花花公子》杂志模特和美国小姐参赛选手的体形进行了分析，结果发现这些女性中多数都拥有0.7以下的腰围与臀围比例。

辛格在2004年的一项研究中得出这样的结论：一般而言，腰围与臀围比例在0.67至1.18之间的女性对男性最有吸引力，而腰围与臀围比例在0.8至1.0之间的男性对女性也最有吸引力，同时，男性宽肩也更能引起女人性欲。

研究表明，属于理想臀部比例范围的人（无论其体重多少），更不易得心血管疾病、癌症、糖尿病等疾病。而且属于此范围内的女性在怀孕时遇到的困难会更小一些。辛格在一次电话采访中表示：“这一思想是，美传递着有关一个人健康状况和生育能力的重要信息，所以，我们都渴望美丽和潇洒。”

第3发现：面部和体味

通过一个人的面部结构也能洞察其生育能力。特霍西尔解释说，雌激素限制女性下脸庞和下巴的骨骼生长，使它们相对短小，同时这种激素还控制着女性眉毛的生长，令其更加突出。男性则受到睾丸激素的影响，这种激素有助于形成良好的下脸庞、下巴和浓眉。

特霍西尔说，拥有这些特征的男女两性被看作更具吸引力，因为它们预示着生殖健康。特霍西尔还谈到，目前，一个主要从事改善人的对称水平的行业正在急速发展。

最近进行的一项研究发现，女性在某月的某些时候闻上去、看上去都对男性更有诱惑力。身体对称的男性散发着令人心醉的体味。特霍西尔从不同男人当中借了一些有汗渍的衬衫，然后让女性分别闻一闻，并让她们回答对这些体味的感觉。女性很轻易就发现身体对称男性散发的体味更有吸引力，更令人渴望，尤其是在女性处于月经期时，她们的这种感觉更加强烈。

第4发现：结合之谜

去年，加拿大西安大略大学心理学家菲利普*鲁什顿对人类基因关系进行了研究。结果发现，根据一系列可遗传个性特征的不同，相似基因在人们建立友情和择偶过程中起到34%的作用。

譬如，如果你的配偶与你的基因相似，那么你们更有可能拥有美满幸福的婚姻。研究表明，一旦基因相似性高，虐待儿童比率就会相对较低，此外，你们还会更无私，更愿意为那些与自己基因更相似的人做出更大牺牲。

因而，我们更有可能与具有相似人生观和价值观的人结合，这与爱荷华大学心理学家埃娃*科洛南2005年针对新婚夫妇的研究结果不谋而合。这些特征更明显，更容易被其他人所感知，能够在最初的相识阶段发挥作用。研究人员发现，一旦恋人完成爱情长跑，性格相似性将会让他们的关系更加牢固。另外，幽默感也会有助于维持双方长久关系。加拿大麦克马司特大学的埃里克*布雷斯勒表示，幽默对男女的重要性各不相同。布雷斯勒2005年的一项研究发现，女性更会青睐能令自己经常欢笑的男性，同时，男性更喜欢被自己玩笑逗乐的女性。

令人感兴趣的是，科学家对最近刚刚坠入爱河者的大脑扫描揭示了更多与爱情而不是性有关的活动。罗格斯大学人类学家海伦*费舍尔表示：“浪漫爱情是人类所有体验中最有力量的体验之一。毫无疑问，爱情要比性欲望更有力量。”

吸引力规则已构成了长长一个名单。不过连科学家都不清楚这一名单的顺序。但接近榜首的品质可能是在寻找完美伴侣时需提前考虑的方面。尽管存在差异，但男女两性全都对一个品质给出了高度评价，那就是诚实。

美国康奈尔大学斯蒂芬*埃姆伦及同事对近千名年龄从18岁到24岁不等的年轻人进行问卷调查，让他们将身体吸引力、健康、社会地位、抱负、诚实等品质和特征进行排列。结果发现志愿者尤其在意潜在伴侣的如下方面。仅次于诚实之后的重要特征是相貌、家庭奉献、财富和地位。埃姆伦说：“父母对孩子良好教导、奉献、性忠贞是人们挑选未来伴侣的标准和条件。”

一位伟大的科学家利用现在为人所知的技术设计了这样一台机器：它能在宇宙中开辟通向遥远时光的道路。本文中，他向读者解释了如何在过去与将来的时间旅行中使用这台机器。那么，我们真的能够穿越时光，回到过去或迈向未来吗？

“时间旅行是可行的，而且我们知道如何去完成它。”保罗-戴维斯(Paul Davies)，这位或许是继斯蒂芬-霍金(Stephen Hawking)之后最知名的物理学家一边这样说，一边把我们请进他位于悉尼的办公室，他目前在澳洲工作和生活。为了与他会面，本刊记者一直飞到了澳大利亚，因为这位英国科学家已经构想出了世界上第一台时间机器，并在他最新出版的书中描述了制造这台机器的方法。

时间机器当然还没有被造出来，因为还有一些尚待解决的技术和政治问题。不过这部机器所需的大部分零件已经散布在世界上最先进的研究实验室里了。

保罗-戴维斯身着方格衬衫，头发和胡子梳理得整齐讲究，表情坚定自信，让人一眼就能看出是个典型的英国人。他在谈起时间旅行就像在谈论一个人们仅仅因为懒惰而没有去充分利用的机会，好像这台机器已经准备就绪，只等首批“时间旅行家”去驾驭它。

相关理论源自这样一个观念：像三维空间一样，时间是一个可变的维数。这也是1905年爱因斯坦提出的《相对论》的核心思想，在戴维斯看来，正因为这样，我们已经掌握了时间旅行的公式将近一个世纪。

人们如何才能进行时间旅行呢?

“相对论为我们提供了在未来时光中旅行的两种方法。一个是以高速进行运动，由于这种运动而造成的时间扭曲，狭义相对论对此做出了解释。如果我们有一艘速度达到光速99.99999%的飞船，就可以在6个月内进入公元3000年。”这种旅行是相对论的结果，它与著名的“双生子佯谬”有关，也是爱因斯坦理论的一个直接结果。孪生兄弟中的哥哥以接近光速开始其太空旅行，而弟弟留在家里。哥哥到达10光年以外的目的地之后立即以同样的速度返航。

对于留在地球上的弟弟来说，时光流逝了20年，也就是哥哥以近光速旅行所花去的时间。但对于旅行中的哥哥来说，时光流逝的速度却要慢得多。事实上，相对论告诉我们，时间会随着速度的增加而放慢步伐。对于哥哥来说时间仅仅过去了3年，当他回到地球上时，就会发现自己已经跨进了17年后的未来时光中。

按照这些理论，人们能够以非常接近光速的速度旅行，但实际上可以达到这么高的速度吗?

在这方面没有任何禁区，只是一个成本问题。为了把一个10吨重的负载加速到光速的99.9%，需要使用100亿亿焦耳，这相当于全人类几个月的能源生产总量。”

进一步接近每秒30万公里速度的成本当然会更高。

因此，只要我们拥有必要的资本就可以向未来出发?

“我不排除我们能做到这一点，在太空中有取之不尽用之不竭的能源，只要我们去开发它们。这实际上成了一个政治问题：做出对太空进行必要的技术研究和开发的决定，以便使人类能够利用宇宙中大量的能源。但是还有另外一个问题：以高速系统进行的时间旅行或许只能进入未来却没有办法回来。事实上，假如我们的超级宇宙飞船到达了公元3000年后再返航，有可能只会在地球的未来时光中又跨出了一大步。”

这是因为时间旅行并不取决于运动的方向，而只取决于它的速度。

相对论提供的另一个时间旅行的方法是什么?

“这个方法是爱因斯坦1908年以广义相对论提出来的，这个理论将狭义相对论进行扩展，其中包含了重力对时光产生的多种效应。新理论令人惊讶的结论在于重力会使时间放慢，而我们也可以验证这一点，比如地球的重力每300年可以让钟表慢1微秒。1976年，物理学家罗伯特-维索特(Robert Vissot)和马丁-列文(Martin Levine)向太空中发射了一枚载有时钟的火箭，他们观察到这个时钟与放置在地球上同样的时钟相比，多获得了1/10微秒。为了在未来的时光中旅行，只要利用那些强度远高于地球重力的引力场，比如中子星的引力场。中子星是那些在耗尽自身的燃料之后，由于受自身质量的影响而收缩到只相当于原来体积很小一部分的天体，但它们的总体质量仍维持在一个很高的水平;其中一些中子星仅比地球上的一座城市大一点儿，但其质量却超过了太阳。它们自身强大的重力使其原子变成了一堆中子，这种重力作用会产生比地球重力影响要明显得多的时间扭曲：中子星上的7年相当于地球上的10年，因此，只要让我们的飞船到达这样一颗中子星上(比如位于巨蟹星云中的那一颗)就会在未来的时光中迈出一大步。但问题是我们如何能造出一艘能抵抗中子星附近极其恶劣条件的飞船来。在这种情况下，我们同样也无法从未来时光中返航。”

假如我们想进入过去的时光中呢?

“相对论也允许在过去的时光中旅行。对于广义相对论来说，时空可以被弯曲到与其自身联接的地步，因此可以在时间和空间中创造‘封闭曲线’。

第一个勾划出封闭时间曲线的人是爱因斯坦的一个朋友、奥地利数学家库尔特?戈德尔(Kurt Goedel)。他在解算相对论中关于引力场的方程式时，发现在空间中可以找到一条通向旋转着的宇宙的螺旋体轨道。不过他解出的方程式答案需要假定宇宙处于旋转状态，而今天人们却认为宇宙并不旋转。但他的功劳在于证明了相对论并不排除物质的一个粒子，从理论上也包括人类，可以到达过去的时光以及从将来的时光中返回。”

事实上，戈德尔写道：“乘座一艘飞船沿着一条足够宽广的航线往返旅行，我们可以到达过去、现在以及未来时光中的任一个地区并返回。”在看完朋友解方程式的结果后，爱因斯坦也承认，在构思广义相对论的过程中，这种时空中存在可让人回到过去的封闭曲线的可能性曾折磨了他很久。

但是戈德尔的想法建立在一个错误的前提上，即宇宙是旋转的。这样的话，我们又该如何进入到过去的时光中呢?

“戈德尔提出的旋转说法并不是我们拜访祖先的惟一手段。最新的理论当中就有‘虫洞’说(wormhole)，这是给黑洞起名的美国天文物理学家约翰?维勒(John Wheeler)提出来的。虫洞是空间结构中的一条捷径，它可以在光到达之前将两个非常遥远的点联接起来，因此这也是通过一条捷径进入

据外国媒体报道，公民科学家最近发现了太阳系外的一颗新的稀有行星。它的大小大约是地球的两倍。它位于其恒星周围的可居住区。液态水可能存在于这颗系外行星的表面。阿迪娜·范斯坦是芝加哥大学的一名研究生，也是描述这一发现的论文的主要作者，她在一份新闻稿中说:“根据它被发现的方式、它温和的轨道和相对罕见的特点，这是一个非常令人兴奋的发现。”

新发现的行星K2-288Bb，就像星球大战宇宙中虚构的塔图因一样，存在于双星系统中。换句话说，距离地球226光年的行星沐浴在两个太阳之中。

然而，额外的阳光可能不会使K2-288Bb成为一颗沙漠行星，因为这颗行星正围绕着两个M矮星中黑暗的一个运行。

虽然蟑螂奶昔不一定合你的口味，但它们是高蛋白和营养的食物，可能是缓解世界粮食危机的有效手段。

大约十年前，人们发现太平洋折翼蟑螂的胃里含有乳蛋白晶体。这也是唯一一种需要喂养幼虫的胎生蟑螂。这对昆虫来说很奇怪。像哺乳动物一样，折翼蟑螂的成虫给幼虫喂食“牛奶”，其中含有大量的蛋白质晶体和能量。蛋白质晶体包含的能量是等量牛奶的三倍多。

然而，喂养这只蟑螂并不容易，这并不奇怪。

所以现在，世界各地的科学家已经开发出更便宜更简单的方法来利用这只蟑螂带给我们的财富。发表在《国际晶体学联合会》7月刊上的一项研究表明，研究人员已经成功地对蟑螂胃中产生蛋白质晶体的基因进行了测序。这一进展意味着蛋白质晶体可以在体外合成，因此大规模生产这种高营养物质将成为可能。

在接受《印度时报》采访时，研究人员桑奇瑞巴鲁克说，这些晶体更像成品，含有蛋白质、脂肪和糖。如果你测试蛋白质序列，你会发现它包含所有的氨基酸。

尽管研究人员已经计划使用发酵系统进行大规模生产，但还没有将蟑螂奶引入大规模商业生产的计划。许多人猜测，随着传统食品生产的压力越来越大，昆虫可能是我们的主要食物来源。显然，当谈到昆虫市场化的问题时，一些“可以想象的问题”就会出现。

蝌蚪君编译自iflscience，译者郎无缝，转载必须授权。

“开启科学的新春天，开启迈向强国的新征程。在伟大的科学时代，中国已经从相互竞争走向领先，走向无人之地。我们比以往任何时候都更需要发扬科学家们对真理的追求和无止境的探索精神。更强烈的需要是敢于自信，敢于坚持，敢于成为第一个。中国科协党组书记、常务副主席怀金鹏说。

由中国科学技术协会和《光明日报》联合主办的“从新时代的科学春天开始——纪念全国科学大会和中国科学家精神40周年”座谈会30日在北京召开，旨在继承和发展的基础上巩固新时期中国科学家精神的新内涵，凝聚走向世界科技强国的强大力量。

中国工程院院士杜香湾回忆了他跟随老一辈科学家突破两颗炸弹和一颗恒星的激情岁月。“我还记得研究大楼走廊里的“三长老”和“四严”的口号——诚实、说实话、做实事；严格，严肃，严谨，严谨。科学家的精神是首先追求真理，实事求是。科学发现和技术创新必须经得起时间和实践的考验。”杜祥万说道。

“1956年，为了响应党中央号召‘向科学进军’，交通大学的师生们从上海搬到了Xi，投身于西北的建设。1978年，我们迎来了“科学之春”。我们的科研团队被授予先进集体的称号，受到了极大的鼓舞。2016年，第三届科技大会召开，吹响了建设世界科技强国的号角。“潘吉，一位来自Xi交通大学的83岁的教授，他搬到了西部，告诉了党中央对科技工作者的伟大号召。在新时代的科学春天，科技报国的初始决心、创新的决心和孜孜不倦的追求是推动科技进步的强大精神力量潘吉说。

中国航天科技集团第五研究所的朱宗鹏和中国船舶工业集团第72研究所的叶聪分享了他们在载人航天和载人深潜中勇敢攀登科研高峰的实践。“春天的丝虫会织到死，每晚蜡烛会把它们的灯芯抽干，‘坐十年板凳，不写一篇空文章，真冷’都是中国科学家精神的体现。”叶聪说道。

近年来，黄大年、南、钟扬等为科学事业无私奉献到生命最后一刻的先进事迹，在科技界和全社会引起了强烈反响。“南·任栋老师把他近三分之一的生命献给了球形射电望远镜。他热爱祖国，为人民服务。敢为人先，有毅力和执着精神；淡泊名利、无私奉献、精益求精、真诚执着的人格值得永远铭记和学习。”中国500米球面射电望远镜项目副总技师孙说。

科学家首次证实黑洞由超新星残余形成

西班牙科学家通过天文观测首次证实，黑洞是由超新星的残余形成的。这一研究结论刊登在最近一期的英国《自然》科学杂志上。

黑洞是宇宙中最神秘的地方，具有巨大的引力。没有任何物质可以从黑洞逃逸，甚至光也不例外。迄今有关黑洞的形成一直基于一个未经证实的黑洞理论，这个理论认为，当一颗大质量的恒星”死亡“时爆发成超新星，超新星的爆炸云团形成黑洞。西班牙天体物理研究所的拉斐尔·雷博罗领导的科研小组首次通过观测证实了黑洞理论的正确性。

雷博罗小组的研究目标是距地球 1 万光年的名为 GROJ1655—40 的星体，这个星体由一颗可见的恒星和一个在 1994 年用 X 射线证实的黑洞组成。他们在这颗恒星的大气圈里测得大量阿尔法粒子及有氧同位素。雷博罗认为这些元素不可能来自恒星本身，因为它们只有在高于 30 亿摄氏度的条件下才能释放，而这样的温度只有超新星才能产生。

据此，科学家们相信，恒星大气圈里的阿尔法粒子和与这颗恒星相邻的黑洞都来自于超新星。因此结论是，黑洞的前身是超新星，超新星的前身是恒星

科学技术是战胜流行病的最强有力的武器。习近平总书记多次强调，要加大科研力度，为疫情防控提供强有力的科技支撑。

情况越复杂，任务越艰巨，科技界越要发扬优良学风。

为了进一步鼓励和引导广大科研人员大力弘扬科学家精神，努力成为重大科研成果的创造者、科技强国的奉献者、思想品德高尚的实践者和社会风尚良好的领导者，科技部等六个部门联合提出了“五个顾问”，以弘扬老一辈科学家的光荣传统和优良学风。

科技报国、严谨求实、潜心研究、理性质疑和学术民主是进一步彰显科学家精神的五个方面，是一代又一代科学家在长期科学实践中积累的宝贵精神财富。六部门在疫情防控最活跃的关键阶段提出的“五个顾问”具有重要意义。

科技界在防治新发肺炎方面的表现是有目共睹的。病原体鉴定、基因组测序、检测试剂盒研发、药物筛选、疫苗研发等及时有效的工作，为疫情防控提供了坚实的科技支撑，赢得了国内外一致好评。但与此同时，我们也应注意成果背后的一些问题，如引进不成熟的成果，发布不够严谨的结论等。尽管这些事件很少发生，但它们也引发了一些不必要的争议，损害了科技界的公信力和整体防疫形势。

原因是少数别有用心的人断章取义或故意曲解和误读了科学研究者的话语，但同时，这些问题也反映出一些科学研究者缺乏科学精神。如果我们坚持科学技术为国家服务，把国家和人民的利益放在第一位，我们就不会太在意个人的得失。如果我们坚持严谨求实，潜心研究，我们会对研究结果保持谨慎，不会急于发表所谓“沉重”的结果。如果我们坚持理性质疑和学术民主，我们可以互相尊重，在不知道真相的情况下不会质疑我们的同龄人。

从病毒追踪到疫苗研发，从流行病学研究到药物筛选，党和人民期待着来自科技界的好消息。重任在肩，使命光荣。当不寻常的事情发生时，它就会变得不寻常。科技界需要科学家精神的滋养。

去年的《关于进一步弘扬科学家精神和加强作风建设的意见》已经为科技工作者指明了方向。不久前，科技部发出通知，要求“全力以赴完成各项重点研究任务，在抗击疫情的前沿撰写论文，并将研究成果应用于抗击疫情”。六个部门的“五个顾问”是及时的、有针对性的，应该成为科技工作者的行为准则。应该做什么，不应该做什么，应该说什么，不应该说什么，应该和“五个顾问”比较考虑。

这一疫情是对科技支撑的一次大考验。我们坚信，在习近平总书记的亲自指挥下，在党中央的坚强领导下，只要我们团结协作，大力弘扬优良学风，加强科学研究，我们就一定能打赢这场科学技术与传染病的斗争，为党和人民做出满意的回答。

——原标题:当前科技界需要营造良好的学习氛围

中学的物理教科书都配有原子结构的模型图，类似于太阳系，原子核在中心，电子在外面排成圆圈。但是你可能听说过电子不是微小的球体。

据我们所知，电子本身实际上没有“形状”——相反，它们要么表现为点状粒子，要么表现为波，它们会因能量的变化而改变形状。现在，物理学家首次揭示了人造原子中单个电子的形态信息。

实验中采用了纳米尺度的量子点显示技术。你可能听说过量子点电视，比如QLED电视，但是除了看《权力的游戏》的最后一集，这项技术在科学上还有更重要的应用。

量子点在半导体中被称为人工原子，因为它们可以捕获电子并限制它们在三维空间中的运动，用电场将它们固定在适当的位置。被俘获的电子表现得好像被束缚在原子上一样。

借助分光镜，研究人员可以确定量子点中电子的能级，并观察它们在不同强度和方向的磁场中的表现。

反过来，这使得科学家能够计算量子点中电子波函数的形状，甚至可以达到纳米级甚至更小。

“简而言之，我们第一次用这种方法来描绘电子，”巴塞尔大学的物理学家丹尼尔·罗斯说。

但这还不是全部。通过调整电场，它们可以改变电子的轨迹，并以高度有针对性和精确的方式控制它们的自旋。

这对未来的研究和技术具有重要意义。它可能在量子纠缠的研究中发挥作用，因为成功的纠缠需要两个电子的波函数沿同一平面取向。能够控制电子波函数的形状可能是非常有价值的。

就技术而言，电子的自旋速率是量子位的候选者，量子位是量子计算机中最小的信息单位，但只有在量子自旋可控的情况下才有用。

由于自旋部分取决于电子的几何形状，这是实现控制的一种可能方式。

研究人员的两篇论文分别发表在《物理评论快报》和《物理评论B》上。

斯克里普斯研究公司的一项新研究表明，一种酶阻断分子可以延长秀丽隐杆线虫45%的寿命。研究人员认为，这主要是通过调节大麻素的生物途径实现的。这项研究的细节已经发表在3月25日出版的《自然化学生物学》杂志上。此外，有线索表明这种延长寿命的方法与人类和其他哺乳动物有着意想不到的联系。

出发地:斯克里普斯研究公司

资深研究作者本杰明·克拉瓦特博士和斯克里普斯研究中心的化学和生物学教授吉露拉·汉普顿说:“这项研究揭示了一种延长寿命的新方法。”

具体来说，它引入了一种强大的方法，将化学探针应用于实验动物，如蠕虫，以促进可能与人类相关的生物学发现。

Cravatt以开发先进的“化学蛋白质组学”方法而闻名，该方法可用于研究酶(及其生物调节途径)。

在这个新项目中，他们决定对秀丽隐杆线虫的老化进行深入研究。通常，这种小蠕虫只能存活几周。

相比之下，在老鼠身上测试可能需要2-3年。因此，从理论上讲，选择秀丽隐杆线虫作为研究对象是完全合适的。

以前的寿命研究通常包括去除生物体胚胎阶段特定的沉默基因片段，以观察它们是否会影响受试动物的平均寿命。

有趣的是，在新的研究中，Cravatt的团队采用了在小分子化合物的帮助下破坏成人体内相关酶通路的方法，以揭示调节生物寿命的方法。

该研究的合著者、斯克里普斯研究所分子医学副教授迈克尔·彼得拉切克博士说:

这种方法的妙处在于，我们发现的任何延长生命的化合物都可以在哺乳动物身上研究同样的机制和目标，看看它们是否有同样的调节作用。

克拉瓦特实验室的研究生、研究作者陈译贤说:该团队已经在图书馆里尝试了大约100种化合物，所有这些化合物都能抑制哺乳动物的丝氨酸水解酶。

代谢过程对决定寿命和衰老速度至关重要，丝氨酸水解酶是一种主要的代谢酶。我们认为以这种方式找到一种与衰老密切相关的酶是非常可能的。

在找到一种方法让这些化合物通过蠕虫的外层皮肤后，陈在已经生活了一天的成年人身上进行了测试。结果表明，一些化合物可以延长蠕虫的平均寿命至少15%。

其中一种是氨基甲酸酯化合物JZL184，它在最佳剂量下能延长蠕虫45%的寿命。

用JZL184处理过的蠕虫有一半以上继续存活并保持健康30天。未接受JZL184治疗的蠕虫全部提前死亡。

据报道，JZL184是由克拉瓦特实验室开发的，最初仅用作哺乳动物单酰基甘油脂肪酶(MAGL)的抑制剂。它的正常工作包括2-氨基葡萄糖分子的分解。

后者是一种重要的神经递质，称为内源性大麻素，可以激活受主要精神活性成分影响的受体之一。

奇怪的是，秀丽隐杆线虫体内没有相应的MAGL酶，所以JZL184在这些动物身上的靶标仍然是个谜。

然而，陈很快就发现蠕虫中JZL184的主要靶酶之一是脂肪酸酰胺水解酶4(-4)。

尽管FAAH-4和MAGL在氨基酸序列或三维折叠方面没有关联，但研究小组在随后的实验中取得了惊人的发现:

蠕虫中的FAAH-4具有与人类或其他哺乳动物中的MAGL酶相同的功能，分解与哺乳动物衰老相关的2-AG。

最近的一项研究发现，衰老小鼠大脑中MAGL酶的活性水平也较高。综上所述，对蠕虫FAAH-4/2-AG通路的深入研究有望在未来的某个时候为延长人类寿命带来新的方法。

最后，这项研究得到了美国国立卫生研究院(DA033760，CA215249)、达蒙·鲁尼恩癌症研究基金会和万博治疗公司的支持。

最初的标题是:“药物聚合重新评价调节秀丽新杆线虫生命周期的脂质途径”

原标题:药理学惯例重新评价调节秀丽新杆线虫生命周期的脂质途径

在一项研究中，研究人员发现了个体免疫T细胞杀死细菌的特殊机制。这项研究最初的目的是研究如何在很长一段时间内对抗日益增多的耐药病原体。

密歇根大学的研究人员和哈佛大学的研究人员发现了免疫T细胞攻击细菌的方式与抗生素和细菌的效果之间的关键区别。一般来说，药物只攻击细菌生长、繁殖和代谢的一个过程，而免疫T细胞同时攻击多个过程。

最近，《细胞》杂志发表了由密歇根大学的斯里拉姆·拉姆钱德拉·钱德拉塞卡兰和哈佛大学的朱迪·利伯曼领导的团队的研究结果。这是一个研究耐药病原体潜在影响的项目。据估计，到2050年，全世界每年由这种病原体造成的死亡人数将达到1000万。

密歇根大学生物医学工程助理教授钱德拉塞卡兰(Chandrasekaran)表示:“我们现在面临着巨大的抗生素耐药性危机，因为大多数药物对结核分枝杆菌(结核病的病原体)、单核细胞增生李斯特氏菌(在大多数食物中发现，单核细胞增生李斯特氏菌中毒可导致血液和脑组织感染)或大肠杆菌等病原体没有太大影响。因此，我们需要尽快了解免疫系统的工作机制，以便设计出一种类似的抗菌药物。”

钱德拉塞卡兰还说，免疫T细胞，其书面名称是细胞毒性淋巴细胞，通常通过产生颗粒酶B攻击被感染的细胞，这种酶如何导致细菌死亡仍然是未知的。

然而，研究人员可以通过蛋白质组学和计算机建模来分析颗粒酶B攻击受感染细胞的多种过程，这些过程受到多种因素的影响。蛋白质组学是以蛋白质组为研究对象，研究细胞、组织或生物的蛋白质组成及其变化规律的科学。它可以用来测量细胞中的蛋白质水平。

钱德拉塞卡兰和他的团队还监测了免疫T细胞如何处理三种不同的病原体，即大肠杆菌、李斯特菌和结核分枝杆菌。

他说:“当暴露于颗粒酶B时，尽管经过几代，这些细菌仍然不能对多种攻击产生耐药性。这种酶可以分解各种蛋白质，这些蛋白质对细菌的生存至关重要，可以说，这种酶具有一举两得的效果。”

这些基于免疫T细胞的发现可以应用于许多方面。例如，研究人员可以通过利用颗粒酶B的抗菌机制来开发新药，甚至通过结合现有的药物来改善它们。

钱德拉塞卡兰的团队目前正在研究细菌如何逃避免疫T细胞的攻击。

然而，从某个角度来看，在某个方面需要一种全新的方法也是可怕的，而临床试验也意味着牺牲的可能性。世界卫生组织的相关工作人员将抗生素耐药性描述为“当今全球健康、粮食安全和发展的最大威胁之一”。

根据世界卫生组织，估计每年有70万人死于抗生素抗性细菌。更糟糕的是，预测显示，到2050年，这个数字将飙升至1000万。

英国最高卫生官员萨利·戴维斯最近表示，抗生素的消失意味着“现代医学的终结”。

本月早些时候，莎莉引用了自己的话:“我们必须承认，如果我们现在不采取任何行动，我们将在未来面临抗生素的灾难。我不想告诉我的孩子，我没有尽力保护他们和他们的孩子。”

尤其令人担忧的是，已经开发或正在开发的新抗生素并不多。新抗生素的全盛时期是从20世纪40年代到60年代，到20世纪末，新抗生素的研发几乎已经停止。

钱德拉塞卡兰说:“我们一直认为抗生素的使用是理所当然的。这种做法现在已经到了临界点，我们不能再这样做了。我们从人类免疫系统中获得灵感。自从人类出现在地球上，我们的免疫系统已经开始抵抗各种细菌感染。”

本文的题目是“颗粒酶B破坏细菌的中间代谢和蛋白质合成，从而导致免疫细胞的死亡计划”。这项研究由美国国立卫生研究院、哈佛大学和密歇根大学资助。

蝌蚪工作人员从科学博客，翻译孙惠民，转载必须授权。

在HBO的热播剧《权力的游戏》(Game of Thrones)中，夜王带领外星幽灵袭击北部边境长城的场景给观众留下了深刻的震撼。然而，最近澳大利亚的研究人员甚至向这只“夜王”致敬，用“夜王”来命名一只新发现的冬蜂。据报道，这种蜜蜂生活在澳大利亚西部的一个小区域，大约有一厘米(不到半英寸)长。

(照片来自:CSIRO，通过Cnet)

这项研究的细节已经发表在最近出版的澳大利亚昆虫学杂志上。

它之所以被命名为“夜猫子”，是因为它的习性是在澳大利亚的冬季活动，而且它在山脊上有一顶王冠。

CSIRO说，这是研究机构去年命名的230个新物种之一。

来自堪培拉澳大利亚国家昆虫博物馆的博士生李宣昆(音译)被称为“夜猫子”，他也是“拳友”的忠实粉丝。

Paramonovius nightking.gif

澳大利亚国家研究中心的昆虫学家布莱恩·莱塞德在一份声明中说:“虽然给一个新物种命名是一件非常严肃的事情，但分类学家仍然可以给它一个有趣的名字。”

据报道，CSIRO提到的其他一些新物种包括一只名叫巴拉索努斯·阿尔格拉哈米的牛虻，一只名叫普索布里萨·勒曼拿的牛虻，以及一只名叫小盾尾的牛虻。

莱萨尔补充道:“科学家每年可以在全国范围内发现大约1000个新物种。按照目前的速度，需要350年才能知道剩下的。”

传统电动力学的基本结论之一，是南北磁极总会成对出现，不存在单个的磁极(磁单极)，但中科院物理研究所研究员方忠等人首次证明了磁单极的存在。这一研究结果，发表在10月3日美国出版的《科学》杂志上。

为了追求电磁场的对称统一，世界著名物理科学家狄拉克1931年首次预言了磁单极的存在，然而迄今为止，各国科学家进行了种种努力，仍然缺乏有力的实验证据证明其存在。

方忠却从另一个角度考虑这个问题：现代物理学特别是材料科学的迅速发展，导致了晶格倒空间概念的提出;因为晶体具有严格的周期对称性，其中电子的行为必须要用量子力学中的波函数的概念来描述。每一个可能的电子占据态相应于晶格倒空间(动量空间)中的一个波函数。电子的波函数与其他任何波动如声波、水波等一样都具有相干性，其相干图样与晶体材料的结构及磁性有关。当动量空间中的两个波函数具有相同的能量时(即简并态)，此两个波函数之间的位相差将形成一个势能奇点。从而导致此点周围电磁场分布的改变。

方忠等人详细分析了此种动量空间中的势能奇点问题(BerryPhase)，首次提出其实质上相应于倒空间的一种磁单极存在形式。这种磁单极并非存在于实际空间，而是存在于晶体的动量空间中。并且，这种磁单极具有很低的能量，能够在实验中很容易观测到。最直接的方法是测量磁性晶体中的反常Hall效应。由于磁单极的存在，电子的Hall输运行为受到很大影响，导致其反常Hall系数与晶体的磁化强度成非线性关系，而并非以前预测的线性关系。方忠基于以上理论，并通过第一原理计算的方法，直接计算出了钙钛矿型钌氧化物中的反常Hall系数，并与日本著名实验科学家十仓好纪领导的实验小组测量的实验结果进行了比较，得到了一致的结果。

此结果将可能对超导机理的研究、及具有特殊电磁特性的新材料的设计等，起到直接的理论指导作用。

根据最新一期的《科学》杂志，由国家卫生研究院和制药商赛诺菲联合开发的一种新抗体可以攻击99%的艾滋病毒株，并防止灵长类动物被感染。这种抗体已经在猴子身上成功测试，人类临床试验将于明年开始。

人类感染艾滋病毒很难治愈，因为艾滋病毒具有非凡的突变能力。在全球流感流行期间，单个患者体内的艾滋病毒变异体数量相当于病毒种类的数量。患者的免疫系统必须对抗大量的艾滋病毒变异体。

经过多年的感染，少量的艾滋病患者会产生一种具有广泛中和能力的抗体，这种抗体能够攻击艾滋病病毒的基本物质，杀死大量的艾滋病病毒变异体。研究人员一直试图将这种广泛的中和抗体作为治疗艾滋病毒或预防感染的首选。在最新的研究中，科学家将三种广泛中和的抗体结合在一起，产生了一种更强的“三重特异性”抗体，这种抗体可以攻击艾滋病毒的三个关键部分，并抵抗99%的艾滋病毒变异体。

研究人员对24只猴子的测试显示，注射后的猴子没有一只显示出任何感染艾滋病毒的迹象。赛诺菲首席科学家加里·纳比尔(Gary Naber)说，这种抗体在非常低的浓度下产生的效果比任何天然产生的最佳抗体(能抵抗90%的艾滋病毒变异体)更强、更广泛。

国际艾滋病协会主席林德-盖尔·贝克教授说，这项研究是一个激动人心的突破。国家过敏和传染病研究所所长安东尼·弗莱彻博士说，将结合到艾滋病毒不同位点的抗体结合起来是克服艾滋病毒防御机制和实现基于抗体的有效治疗和预防的最佳途径。

来自世界各地的科学家正在为未来的纳米工厂研究新技术。他们希望有一天这些将被用于分析生化样本或生产活性药剂。到目前为止，这些分子机器还没有大规模部署的唯一原因是它们太慢了。

即使是目前的运动设计也可能在分子组合上花费几个小时，这使得dna机器在追求“及时性”方面不太实用。

最近，慕尼黑工业大学(TUM)的科学家开发了一种新型电力推进技术。科学家开发了一种基于分子的DNA纳米机器(具体来说，是一个手臂)，当技术发展时，它可以用来完成“即时任务”。

研究人员发现，他们可以利用DNA分子的电荷，在电脉冲的控制下，快速准确地将手臂移向正确的方向。通过电场，DNA纳米机器人可以使机器的速度比以前快10万倍，甚至可以在几毫秒内做出反应。

当你看到DNA机器人执行一系列动作时，你可以想象这是纳米工厂中“数百万”分子合作的结果。

此外，在许多方面，这种新方法使DNA纳米机器变得实用。这些包括拼凑复杂分子(如药物)和识别微小物质等。，它具有广泛的应用场景。

天空新闻)9日报道，赫特福德郡大学的科学家最近发现，有两个“超级地球”离地球只有12光年远，有液态水和适宜居住的可能性。

据报道，科学家们此前已经发现了四颗围绕类日恒星——距离地球仅12光年的Ceti运行的新行星。这两个“超级地球”是成员。

根据这份报告，这两个“超级地球”位于恒星的可居住区，温度适宜。因此，科学家认为在两个“超级地球”的表面有液态水。

科学家通过分析天仓5号引起的“超级地球”的震动得出了这个结论。

“超级地球”每秒震动约10-30厘米，类似于恒星或月亮引起的震动。

赫特福德郡大学的冯博士也是这项研究的主要负责人，他说:“我们越来越接近找到地球胎儿的正确测量区域。”

“对这些微小摆动的探测对于寻找类地行星的研究具有里程碑式的意义，它还可以帮助我们通过与类地行星的比较来进一步了解地球可居住性的秘密”。

寻找类日恒星是寻找类地行星的一个重要目标。

天仓5号的大小和亮度与太阳相似，周围有许多行星。

科学家们希望对这两个“超级地球”进行直接的天文成像，这样就可以清楚地看到它们的岩石和可居住性。

然而，科学家也承认，天仓5号周围巨大尘埃盘中的小行星和彗星可能会撞击“超级地球”，从而降低两个“超级地球”的可居住性。

赫特福德郡大学的米克·托米博士说:“我们也在逐渐区分行星和恒星表面运动造成的晃动。”。

“这将进一步帮助我们验证这两个潜在的可居住行星”。

这是一个计算机模拟结果，显示了光是如何在早期宇宙中大规模传播的(直径5000万光年)。天文学家相信他们很快就能判断这个计算机模拟的结果是否正确地描述了真实的宇宙。

根据物理学家组织的网站，加州大学洛杉矶分校的一项新研究表明，我们可能很快会发现宇宙中紫外光的起源，从而帮助科学家理解星系是如何诞生的。

这项研究的论文发表在最近出版的《天体物理学快报》上。作者是洛杉矶加利福尼亚大学的宇宙学家安德鲁·庞岑博士和希兰亚·培里斯博士。普林斯顿大学和巴塞罗那大学的研究人员也是合著者。他们的研究证明，即将到来的新型天空调查将最终揭开照亮宇宙的神秘面纱。

宇宙光之谜

这项研究的主要作者博岑博士问道:“在一个国家里，哪里的光线最充足？它是这个国家最大的城市还是有许多小城镇？”答案是后者——城市是明亮的，但小城镇的数量是巨大的。理解其中隐藏的微妙平衡将有助于我们揭示宇宙的组织奥秘——对于宇宙，我们提出了一个类似的问题:浸润宇宙的紫外线主要来自那些暗淡但数量众多的星系还是那些罕见但极其明亮的类星体？

类星体是宇宙中最亮的天体。当大量的气体和尘埃物质在吸积盘中高速旋转并下落，然后被吸进其中心黑洞时，就会产生巨大的亮度。一个星系可以包含数千亿颗恒星，但是它的亮度仍然比类星体暗得多。了解宇宙是如何形成今天的恒星和行星体模式的，对于了解那些众多小星系的亮度是否能超过那些为数不多但极其明亮的类星体是非常重要的。这也将有助于科学家更合理地修正今天的暗能量观测数据，暗能量被认为是导致宇宙加速膨胀的罪魁祸首，因此决定了宇宙未来的命运。

事实上，这项研究中使用的方法以前被天文学家广泛使用，其中类星体被用作理解空间的“宇宙灯塔”。类星体巨大的亮度使得它们即使在极远距离也能被观察到。事实上，即使它们的直径是哈勃体积的95%，我们仍然可以观察到类星体发出的亮度。研究小组认为这些光线从非常远的距离到达地球。如果研究它们与沿途的氢气之间的相互作用，照亮宇宙的光源的秘密可能会被解开，即使最终结果表明这种光源实际上不是类星体。

宇宙中有两种氢——一种是普通的电中性氢，另一种是由紫外线辐射充电的。这两个氢簇之间的区别可以通过一个特殊的光带来识别，即所谓的“莱曼-α”带，它只吸收中性氢。科学家可以利用莱曼-α吸收特性来理解宇宙中中性氢的分布。

时代文物密藏容器

因为所研究的类星体距离我们数十亿光年，它们本质上是时间胶囊:观察它们的光将有助于我们了解遥远的过去的宇宙。这样的观察也将告诉我们，几十亿年前，当星系大量产生时，中性氢是如何分布在宇宙中的。

如果结果显示中性氢气的分布是均匀的，那么这将表明大多数光来自大量的星系，而如果均匀性较低，那么这些类星体将是这些光的主要产生者。

然而，目前类星体样本的数量仍然太少，不足以支持区分这两种情况的全面分析。然而，目前正在计划的几项天空调查可能有助于科学家找到问题的答案。

在这些计划中，有一个“暗能量分裂装置”(DESI)，计划观测100多万个遥远的类星体。尽管该项目旨在通过观察遥远的类星体来了解暗能量对宇宙膨胀的加速效应，但最近的研究表明，该项目也可用于测量光传播和周围气体云之间的相互作用效应。同样，由DESI获得的数据分布的均匀性也将揭示宇宙中光的产生是主要来自“几个大城市”(类星体)还是“大量小城镇”(星系)。

该研究论文的合著者Halayan perris说:“令人惊讶的是，当星系逐渐形成今天的样子时，渗透宇宙的大量紫外线辐射是多少？这项技术将使我们能够在宇宙历史的这个关键时刻，抓住一个进入宇宙星系际环境的新入口。”

伯特森博士说:“这是个好消息。DESI将为我们提供宇宙中早期星系的无价信息。那些星系太远太暗，无法被直接观察到。一旦数据中隐藏的信息被理解，研究小组就可以在分析中将其考虑在内，并且不会影响旨在研究暗能量性质的项目对宇宙膨胀率数据的高精度测量。这个案例展示了像这样一个庞大而雄心勃勃的项目将如何获得丰富而不寻常的数据地图以供探索。我们现在正试图了解我们能够从这些数据中挖掘出哪些珍贵的宝藏。”