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[轉貼]難倒科學界的六個難題
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作者:
jjwah
時間:
2010-3-15 04:11 PM
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[轉貼]難倒科學界的六個難題
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在溫帶,流感和寒冷天氣總是如影相隨:在北半球,流感高發期是在11月份至次年的4月。但流感病毒自身的活動卻沒有“周期性”,它們在一年中任何時候都可以在人群間傳播。在熱帶,流感病毒的傳播幾乎沒有季節性,而且在溫度較高的月份,還可能產生新的流感病毒,比如今年出現的HINI。
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目前,科學家已提出很多種可能原因,來解釋為什麼一年中,流感病毒在某些月份更易在人群間傳播。寒冷、幹燥的空氣有助于流感病毒在地表生存,而缺乏維生素D(人體內維生素D的含量與陽光照射量有關,在冬天,陽光照射量偏少),人們的免疫能力就會有所下降,給流感病毒有機可乘。另外,如果天氣過于寒冷,人們喜歡聚集在屋里、學校或辦公室,更有助于流感病毒的人際傳播。房間內的加熱系統(如中央空調)也與流感傳播有關:一旦有病人咳嗽,他咳出的帶有病毒的氣溶膠能很快傳播到其他房間。
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上述原因聽起來都很合理,但實際上,幾乎沒有相關研究來支持甚至反對這些“假說”。在2007年的“流感季”,美國塔夫斯大學的埃里克 勞夫格倫發表一篇綜述,他們認為,流感病毒呈季節性傳播的原因很可能是多種因素共同作用的結果。
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2、高溫超導的起源
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上世紀80年代中后期,物理學家在對銅氧化物研究時發現了一個令人歎為觀止的電學特性。該材料在液氮溫度(77K,-196℃)下出現了超導現象。而在此之前,其他超導材料的工作溫度都在絕對零度(0K,-273℃)附近。圖中所示為一塊磁體漂浮在與它極性相反的強磁場中,而這個磁場是由液氮降溫的銅氧化物超導體產生的。
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由于銅氧化物超導轉變溫度(transition temperature)相對較高,它也因此掀起了超導領域的一場革命,促使物理學家重新審視已經被接受的超導理論——BCS理論。BCS理論指出,當電子對形成的時候,就會有超導電流產生。一個電子從物質中間穿過的時候,就會輕微地拉動該物質帶正電荷的晶格,它后方的正電荷密度就輕微提高了,這個正電荷密度增大的區域就可以吸引另一個電子的到來。這樣一來,這種所謂的“庫珀電子對”的聯系就變得較弱,不計其數的庫珀對就可以沒有能量損失地流過晶格。不過,BCS理論還預測,一旦溫度超過39K,周圍的熱量就會導致晶格振動過于劇烈,破壞庫珀對的穩定性。
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在高壓環境中,銅氧化物甚至可以在164K的溫度下進行超導,遠遠超過了BCS理論39K的極限,因此超導必須一個新的理論來支撐。而鐵基超導材料(超導轉變溫度也遠高于絕對零度,但低于銅氧化物)的發現,或許能為破解高溫超導之謎帶來新的希望。
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3、語言
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當600萬年前人類和黑猩猩從同一祖先沿不同分支向前發展時,我們人類就開始發展出說話的能力——傳播八卦、爭吵、抱怨以及裝腔作勢。然而由于諸如聲帶、喉、舌頭、小舌以及大腦這樣的軟組織並沒能保留在化石當中,所以我們的祖先究竟是在什麼時候進化出說話的能力,以及經過多長時間這種能力才最終被人類掌握,我們不得而知。
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其他動物也會交流——土撥鼠警覺的叫聲是在警告其他夥伴周圍有捕食者;饑餓的貓喵喵地叫是告訴它的主人趕緊把食物放下來給它吃。然而這些動物的“語言”都沒有語法,也缺少複雜性。嬰兒是如何掌握語言能力的?這一爭論從未停歇,然而至今也沒有明確答案。或許正如諾姆·喬姆斯基所說,人類天生就具有“萬能語法”,抑或語言是我們大腦處理信息的一部分。
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在喬姆斯基的著作《第一個詞語:追尋語言的起源》中,她問幾個主要研究人員一個問題:如果將嬰兒放在一個孤單上生長,它們還能否發展出語言能力?幾乎所有人都認為,嬰兒會發展出一些交流形式,但是不會形成一套完整“正常的”語言體系。
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4、物質戰勝反物質
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我們在對稱中發現美,但如果不是一個關鍵的不對稱,我們都不可能有機會來欣賞這些美好事物。在粒子碰撞和量子過程中,反物質和普通物質一樣,經常被產生出來。事實上,大爆炸產生的物質和反物質數量應該相等——這可不是一件好事,因為每一塊反物質都會毀滅等量的物質。因此,大爆炸應該產生一個只有光和能量的宇宙,不存在任何固體、液體和氣體。
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有可能大爆炸確實創造了足夠多的反物質,它們形成了反恒星、反行星、反星系等等,只不過它們存在于宇宙中與我們隔離的另外一塊區域。不過幾十年來的深空觀測表明,這樣的可能性極小。
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因此,一定發生了某種不對稱,讓宇宙的演化朝著物質一方傾斜。這種傾斜並不過分——每出現10億個粒子-反粒子對才會多出一個物質粒子。研究人員已經在物質和反物質的性質之間發現了一種不對稱,稱之為電荷宇稱不守恒,可能已經讓事物的演化偏向了我們的物質世界這一邊。不過,要把這種微小的偏差轉化為過剩的物質,原始宇宙必須經曆一段環境極不平衡的錯亂時期,現在還沒人知道這一過程是如何發生的。
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5、超高能宇宙線
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通常我們認為,亞原子粒子是微小而無害的。但在1991年10月15日,天文學家發現,一顆擊中地球大氣層的粒子攜帶的能量,竟然跟砸到你腳面上的保齡球不相上下。從那時起到現在,一共有好幾十顆如此“強悍”的粒子擊中地球。不管是什麼東西發射了這些粒子,與它們相比,世界上最強大的粒子加速器——大型強子對撞機與它們相比,簡直就像是孩子手里的玩具槍。甚至連一顆超新星爆炸都無法完成這樣的粒子加速任務,無論如何,如此高能的粒子應該會在傳播過程中損失能量。
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因此,已經有物理學家推測,它們可能涉及到物質的奇異形態及已知物理規律的失效。不過2年前,阿根廷西部的Pierre Auger宇宙線觀測站發現,這些粒子似乎來源于鄰近星系。那些星系中的超大黑洞或超級超新星能夠產生激波,給這些粒子狠狠“踢上一腳”,而且它們距離我們足夠近,粒子還不至于損失太多能量。不過,具體細節仍然不明。
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6、左右手使用習慣
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通常有機分子的中心是一個碳原子,這個碳原子與其他4個原子或者原子團相連。如果至少有兩個這樣的原子(或者原子團)是一樣的,那麼這一結構就是鏡像對稱,它的鏡像就是它自己。如果這4個原子各不相同,這一分子就不對稱,它就會形成截然不同的兩個形態,就像我們的左右手。通常來講,這些不同的形態具有相同的化學機制,然而地球上的生命都只使用其中一個。這並不難理解:形態對于生化反應來說至關重要,不同形態的個體要提供兩種截然不同的鏡像,這對于大腦來說太複雜了。
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那麼為什麼地球上的生命會選擇其中之一呢?有些人認為這只是幾率問題,但也有人認為,這種選擇是我們追尋生命起源的一個線索。水晶能夠將這兩種形態分開,那麼或許水晶可以為我們研究原始生命提供一個支架。抑或生命的架構來自于外星世界,不同形態是由偏振光篩選出來的。
作者:
khkiang
時間:
2010-3-15 09:26 PM
Thanks for sharing this cool scientific issue.
作者:
michael.531
時間:
2010-3-24 04:25 PM
地球还有很多未知的秘密等待我们去发掘···
作者:
firewing
時間:
2010-4-6 01:38 AM
Science sometimes maynot to solve everything
作者:
hugh.dun
時間:
2010-4-10 12:40 PM
第二个是我将要涉及的研究领域。
作者:
seraph790512
時間:
2010-4-10 04:50 PM
顶下,有些不是很明白
作者:
滅雲
時間:
2010-4-15 05:35 PM
明白明白
作者:
albatross17
時間:
2010-4-28 08:40 AM
提示:
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作者:
nikechoy520
時間:
2010-4-29 02:06 PM
真是未解之谜~~
作者:
Fumui
時間:
2010-5-14 11:08 AM
講得好詳細
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謝謝
作者:
FreeLifeStyle
時間:
2010-6-28 01:56 AM
very good explanation. Thank you very much.
作者:
views
時間:
2010-6-28 01:58 PM
提示:
作者被禁止或刪除 內容自動屏蔽
作者:
craig168
時間:
2010-6-28 03:48 PM
Thank you very much
歡迎光臨 公仔箱論壇 (http://5.39.217.76/)
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