标准量子理论落幕

作者: 环球科学

来源: 《环球科学》

发布日期: 2022-02-03

本文介绍了标准量子理论的局限性及其被波姆力学改变的情况,并涵盖了古希腊天文计算机的复原、地球声学演化、边缘型人格障碍的治疗进展、阿拉斯加海岸的藻华威胁、高维球面的数学研究、美国天文学的十年计划、儿童的先天免疫系统对新冠的反应、猛犸象灭绝的争议以及睾酮作为永葆青春灵药的争议。

标准量子理论有一个巨大的问题,它连粒子在两点之间运动的准确时间都无法计算,物理学家只能用混合算法解决这个问题。波姆力学的出现改变了这一点。如今,技术的进步让物理学家有可能验证波姆力学,随之而来的进展也重新引发物理学家对此的关注。

复原古希腊天文计算机安提基特拉装置可以追溯到2000多年前。这台“天文计算机”通过一组精密的齿轮模拟天体的运行周期。从20世纪70年代开始,研究人员通过残片中齿轮的齿数和前后板上的铭文等信息,陆续复原了装置后部的齿轮传动结构,揭示了装置计算日、月食发生时间的工作原理。如今,装置前部结构也得到了复原,研究人员成功解释了它如何计算日、月、五大行星在天空中的位置。

喧嚣序曲:当生命开始鸣叫如今,声音在我们的生活中几乎无处不在。地球是何时开始变得喧闹的?动物依靠什么结构发出和听到声音?面对这些重要的声学问题,化石记录为科学家提供了关键的证据:约2.5亿年前,昆虫演化出鼓状的发声结构,自此地球进入了一个全新的声学世界。此外,声音还被人类赋予了新的意义,成为了独特的语言。

边缘型人格障碍的创伤与和解长久以来,人们都认为边缘型人格障碍患者容易过分冲动、难以相处且不愿意服从治疗。但这是因为他们遭受过严重的身体或心理创伤。长期处于暴力、语言虐待和情感忽视之下,改变了他们一些脑区的结构和功能。进入社会后,他们会有各种情绪调节问题,走上自残的道路。幸运的是,科学家已经研发出了一些有效的积极疗法,这些进展正在帮助他们逃离情绪的深渊。

剧毒的阿拉斯加海岸蛤蜊、贻贝、鱼等海鲜不仅是阿拉斯加人的传统美食,更是他们文化的一块拼图。然而,当海洋中发生藻华时,一些藻类会产生致命的毒素,富集到海洋生物体内,威胁食用者的生命。由于政府没有开展大规模的有害藻华监测和预警,许多阿拉斯加人正身处危险之中。他们要如何保护自己的安全、守住自己的传统?

高维球面:反常的对称性球面在旋转、镜面反射等变换下的不变性被称为刚性对称性,而球面还能在一种叫做“微分同胚”的变换下保持不变。曾有数学家猜想,球面的所有微分同胚变换都可以简化成单纯的旋转和镜面反射,于是球面在刚性对称性之外并不存在特殊的对称性。随后,数学家对三维和五维及以上的球面检验了这个猜想,而最复杂的四维球面问题也在最近得到了解答。

数学家发现,四维及以上的高维球面都存在刚性对称性之外的反常对称性。

美国天文学的“十年计划”系外行星长什么样子?宇宙诞生之初有哪些细节?星系如何产生和消亡?为了回答这些问题,在最近的Astro2020上,美国天文学家制定了未来10年的望远镜修建计划。这些雄伟的计划让天文学在今后的20年内将处于一段“革命性的发现年代”,人类多种探测技术的突破,赋予了我们无尽的可能。

先天免疫:儿童的新冠保护罩?

儿童是人群中弱势的一方,在流行病暴发时,他们通常会更容易感染和出现严重的症状。而在新冠疫情中,他们在抵抗病毒感染上的表现,远好于成年人。虽然儿童的免疫系统不像成年人一样身经百战,但先天免疫反应却更加灵敏。这让他们在早期感染时,就能更迅速地识别并杀死病毒,避免出现更严重的症状。然而,随着新冠病毒变异株的蔓延,儿童的先天免疫系统也会变得措手不及。这种独特的保护罩也有可能面临失效的问题。

究竟谁杀死了猛犸象在过去500万年间,猛犸象曾踏遍除大洋洲之外的所有大陆,然而这些庞然大物却在几千年前突然消失了。对于猛犸象灭绝的原因,科学家已经争论了一百多年。有一种观点认为:让猛犸象走向灭亡的并非人类活动,而是剧烈的气候变化。北极冻土里隐藏的古DNA碎片,或许能为我们带来更多证据。

睾酮:永葆青春的灵药?自睾酮被第一次发现以来,科学家和大众都对这种激素投入了极大的关注。当然,它的故事和雌激素的故事惊人地相似。两者都曾被包装成永葆青春的灵药,都曾改头换面变成了预防疾病的神药。但是,长期研究发现激素疗法其实利弊难辨。虽然目前这种药物已经在保健和健身等领域被滥用,但是真正需要它的患者,却可能因为各种原因无法接受有效的治疗。

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