重现宇宙暴胀

作者: 环球科学

来源: 《环球科学》

发布日期: 2023-09-02 21:36:40

本文探讨了宇宙暴胀的模拟实验、驯化的复杂起源、太阳活动的极端可能性、城市热浪的影响、抑郁症的复杂成因、有机光伏的挑战、鸡尾酒行业的环保创新、量子力学中的虚数本质、华南虎的遗传独特性以及哈勃望远镜的修复历程。

大爆炸后不久的暴胀期,微小的量子扰动转变为经典的原初密度扰动,它们随宇宙演化逐渐发展为我们如今观测到的不均匀的宇宙大尺度结构。为了更深入地理解原初密度扰动的起源,科学家将暴胀宇宙模型引入实验室,用一团冷原子云模拟暴胀期的时空膨胀过程。

考古学的发展推翻了我们对驯化的刻板印象:驯化并非一次性的简单过程,也并非人类单方面的选择和繁育,而更类似于动物与人类之间原有生态关系的强化,曾在长达数千年的时间内多次发生。通过重新了解驯化的复杂起源,我们可以更好地定位现代社会中人类自身与其他动物的关系。

刚过去不久的6月是20多年来太阳黑子数最多的一个月,与此同时,强度最高的X级耀斑也越加频繁地出现。显然,太阳活动正朝着太阳活动周期的顶峰——太阳极大期迈进。但最近太阳活动事件超出预期地频繁,这或许预示着太阳极大期正在迅速逼近,且很可能比预期的更加极端。我们会迎来更猛烈的太阳风暴吗?太阳风暴又会以怎样的方式影响我们的生活?

炎炎夏日,一位居住在人口密集城市里的年轻人不幸因极端高温而死。在美国,这样的死亡事件正变得越来越普遍,超强热浪已然成为极端天气中的头号杀手,对城市内脆弱群体的影响尤为严重。然而,人们往往认识不到极端高温的威胁,也不知道如何采取行动来保护自己。最近有一支团队正针对这一问题展开研究,但目前还没有万无一失的方法来应对极端高温。

抑郁症通常被归咎于大脑中5-羟色胺不足,但一组科学家在梳理了三百多篇抑郁症论文后,却没能找到可以证明“低水平5-羟色胺导致抑郁症”的有力证据。实际上,最近二十年来,已经很少有科学家相信抑郁症仅仅是因为5-羟色胺缺乏导致的了。脑内其他化学物质失衡、基因与表观遗传学修饰、神经可塑性变化以及慢性炎症,都被证明与抑郁症的发生有关。

当20多年前的科学家拿着指甲盖大小的有机太阳能电池到处申请资助时,绝对想不到现在它竟能将光电转换效率推升至近20%,越来越靠近占市场主导地位的单晶硅太阳能电池。但它还面临着自身存在的寿命限制,并随着后起之秀钙钛矿太阳能电池轻松赶超,遭到了钙钛矿和单晶硅等的围攻。想要在夹缝中生存,有机光伏就必须找到自身独特的优势,未来它又将何去何从?

200多年前的突发奇想,让冰块走进了美国鸡尾酒行业。在调酒师富有创造力的双手下,冰块与酒水、水果完美融合,人们得以享受口感丰富且充满美感的鸡尾酒。如今,行业内的很多人意识到传统的调酒方式会不断产生大量浪费,或无法持续。他们另辟蹊径,设计出了更环保、但不丧失口感和创意的鸡尾酒。

位置、速度、质量……这些物理学上最本质的参数都是由实数表示的,虽然在现代科学经常涉及虚数的计算,但这只是为方便而引入的数学工具。而在量子世界中,虚数似乎已经脱离了工具的范畴,成为了物理本质的一部分。有人想用实数替代薛定谔方程中的虚数单位,但本文作者却给出了实验方法,能证明量子力学不能由纯实数的理论来描述。更可贵的是,这些实验已经被本文翻译和审校团队实现了。

线粒体基因显示,现存的华南虎种群中混入了其他虎亚种的遗传信息。这不仅会颠覆现有的华南虎保护工作,更关系到华南虎这个亚种是否存在。经过近20年的追寻,研究者终于确定,华南虎仍是一个具有遗传独特性的种群。事实上,当初一直困扰研究者的线粒体基因问题,恰好记录了华南虎独特的演化历程,从而填补了亚洲大陆虎演化的最后一块拼图。

1990年4月24日,哈勃空间望远镜被“发现”号航天飞机轻轻地送入了距地球表面约611千米的轨道。它在那里远离了强烈的地磁场和重力拖拽,不会再受到地球大气层的折射和污染干扰。科学家原本以为它会以惊艳的图像震撼全球的关注者,但一个仅2微米长的失误差却让它返回的图片质量还不如家里的业余望远镜。为此,科学家不得不想尽办法还原错误的源头,还得付出巨大的代价尝试去外太空修复它。

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