从大爆炸到大反弹?

作者: 环球科学

来源: 《环球科学》

发布日期: 2021-11-01

本文探讨了多个科学领域的最新进展,包括物理学中的标准模型挑战、气候变化对阿拉斯加的影响、数学中的范畴论发展、食物浪费的碳排放问题、宇宙起源的新理论、观鸟比赛的挑战、大脑修复潜能的研究、气候变化对公共健康的威胁以及单克隆抗体疗法在癌症治疗中的崛起。

缪子乌云:冲击标准模型

100年前,经典物理大厦没能经得起“两片乌云”的考验。今天,在不断提高的精度下,标准模型也逐渐露出了自己的破绽。面对缪子g-2实验的最新结果,科学家不得不思考:理论与实验之间的矛盾是源自深层次的误差,还是存在标准模型之外的作用力和粒子?

燃烧的阿拉斯加

印象中的阿拉斯加州布满了积雪,不易着火,但现在由于气候变暖,野火在高纬度的阿拉斯加州可以蔓延5个月之久。这里还意外出现了约70起“僵尸火”——看起来已经熄灭的火焰。它们可以藏在半腐层中闷烧8个月左右,再在温暖的季节重新冲出地面。这些复燃的“僵尸火”很有可能引发更严重的气候问题。

将范畴论推向无穷

在经历漫长的积累后,数学的各个分支已经发展出了庞杂的概念和理论。可是,为什么现在的数学老师能够快速教会每一届新的本科生那些曾经震惊了几代数学家的发现?问题的部分答案与近期数学界的一项叫做“范畴论”的进展有关,这是一项可以通过不断增加抽象程度从而提供对整个数学领域“鸟瞰视野”的成果。有科学家甚至称之为“数学的数学”。

食物浪费:被忽视的碳排放

全球范围内,每年可能有多达40%的食物被浪费——这相当于我们每秒浪费的食物都能装满近3000个大型垃圾桶。而且,食物浪费带来的温室气体排放,已经占到了总排放量的8%。如果我们能够在从生产到消费的每一环节作出改变,或许每年可以减少数十亿吨的碳排放。

从大爆炸到大反弹?

宇宙大爆炸理论是目前宇宙起源的标准理论。为了解释今天宇宙的均匀性,科学家假设宇宙在大爆炸之后经历了暴胀阶段。然而目前为止科学家并没有找到暴胀留下的痕迹。这让部分科学家转向另一种宇宙起源理论:大爆炸其实是一次大反弹的延续,我们的宇宙像肺一样周期性地膨胀和收缩。

观鸟决战:追寻200种鸟

这是一场持续24小时的观鸟比赛。每个参赛队伍都需要通过视觉和听觉极力搜寻不同的鸟类。生活在美国康涅狄格州的“乌鸦狂人”观鸟队是这场比赛冠军的有力争夺者。他们能在一天内跑完该州内的所有栖息地,分辨出在城市、苔原、湖泊、沼泽和森林掠过的鸟类,还能在夜幕中同时区分数十种鸟的啼鸣。今年,带着找到200种鸟的目标,他们再次出发了。

激发大脑修复潜能

人体的很多器官在受损后都能愈合,并继续履行功能。但对于大脑来说,愈合意味着受损区域再也无法发挥功能。20世纪90年代末期,科学家突然认识到,成年人的大脑依旧能合成新的神经元,并将其整合进神经系统中,这为修复大脑损伤带来了希望。现今,他们正在尝试转化脑细胞、移植新的神经元和刺激神经元生长,这次目标是彻底修复受损脑区,而不再只是愈合。

被低估的气候威胁

近年来越来越多的科学家注意到,气候问题同时也是一个公共卫生问题。全球变暖已经导致死于温度过高的人口比例增加,和变暖有关的极端降水或干旱、山火也对人群健康造成了影响。气候变化还将导致极端天气发生频率增加,从而使得整体影响更加复杂。此外,目前已经开始出现很多复合型的天气事件,这不仅会导致更严重的问题,还会使气候问题变得更加难以应对。

为了更好地抵御气候变化对公共健康的冲击,未来几年需要将气候适应性策略纳入公共卫生规划中。

单克隆抗体疗法的崛起

在20世纪80年代,治疗癌症的主流疗法依然是放射疗法和化学疗法。这两种疗法的局限性让医生和患者期待着更新更好的治疗方式。此时,能够合成单一特定抗体的老鼠细胞已经问世,单克隆抗体的批量产出也变得可行,但是没有谁想过用它来治疗癌症。一位科学家的勇敢探索,再配合一位志愿者的勇敢付出,让事情出现了转机。这种疗法在经历多次的挫败和更新后,逐渐崛起,成为了一种各方都试图参与其中的明星疗法。

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