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《传染病学史》札记:终结古老的乙型肝炎
fqng1008 2020-10-30 15:22
(二)终结古老的乙型肝炎 1. 乙型肝炎病毒的起源 在一项研究中,来自丹麦、英国、德国、美国、蒙古、哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、捷克、俄罗斯、匈牙利、瑞典、法国和荷兰的研究人员,在存在了约800~4500年的欧亚人遗骸的人基因组中,发现了乙型肝炎病毒(HBV)存在的证据。其相关研究结果于2018年4月9日在线发表在Nature期刊上,题目是“Ancient hepatitis B viruses from the Bronze Age to the Medie valperiod”。 在这项研究之前,虽然医学家一向认为HBV是人类的一种古老的病原体,但直到这项研究结果的出现,才有了明确的证据。该研究始于英国剑桥大学和丹麦哥本哈根大学进化 遗传 学家Eske Willerslev和同事们设计的旨在理解横跨欧洲和亚洲8000公里的人口历史的实验。这些研究人员对200多个古代人的遗骸(500~11000年)进行了基因组测序。 他们在800~4500年前的古代人基因组中鉴定出12个HBV基因组,说明如今在非洲和亚洲常见的HBV型别在几千年前就已存在于这个地区。他们还证实三个古老的HBV基因组与现代的大猩猩和黑猩猩HBV存在着最为密切的亲缘关系。但是,其他的科学家们已在古代鸟类基因组中发现了禽类HBV,这提示着它可能存在了数百万年。 2018 年5月6日,德国马克斯普朗克人类历史科学研究所进化遗传学家Johannes Krause和同事们在预印本在线期刊BioRxiv上发表了一篇论文,描述了在人类 牙齿 样品中发现的三个古老的HBV基因组,其中的一个HBV基因组大约存在了7000年。 根据这两个团队的研究结果,虽然已经证实HBV基因组至少存在了7000年,但仍不清楚它存在年代的上限。事实上,它可能更加古老,这将解释为何黑猩猩和大猩猩一起都携带着最为古老的HBV基因组。 2. HBV 的发现史 公元前2000年,人类已经首次记录肝炎的临床特征。这一疾病已被视为具有传染性,因它常发生于人口密度大、卫生条件差的地区。 1947 年,专门从事肝疾研究的英国医生F.O. Maccallam考虑是否在人的血液当中含有引起肝炎的病毒,通过对肝炎病人志愿者的研究,提出由血液传播引起的血清性肝炎。 巴鲁克·塞缪尔·布隆伯格(Baruch Samuel Blumberg,1925-2011)博士是美国费城福克斯・彻斯癌症中心的著名科学家,也是美国宾夕法尼亚大学的医学和人类学教授。他有个疑问,为什么有些人易患某种疾病?为了研究具有遗传变异性的血液蛋白成分,开始从世界各地收集血液样本。同时,国家健康研究所血库 的血液专家哈维·J·阿尔特(Harvey J. Alter)试图找到一些病人在输血后会出现发热、寒战、皮疹的原因,他认为这些患者可能是在接受输血之后机体对异种蛋白(抗原)发生了免疫反应。 1963 年,布隆伯格和阿尔特首次在澳大利亚土著人血液中发现的抗原性物质Aa(澳大利亚抗原,后改称HBsAg,即乙型肝炎表面抗原)。 1966 年,布隆伯格等发现在一个12岁的唐氏综合症男孩的血液中检测出有Aa,而且他还有肝炎症状。这一巧合说明,Aa与肝炎有关。在检测肝炎患者和非肝炎患者的血清时发现,肝炎患者血清中Aa阳性率高于非肝炎患者。 1967 年,布隆伯格等报道了Aa参与乙型肝炎的形成,明确这种抗原与乙型肝炎有关。同年,纽约大学医学院 儿科 系主任索尔·克鲁曼(Saul Krugman, 1911-1995)通过对一个肝炎泛滥的 精神 病收容医院患者进行了流行病学调查,发现肝炎患者有两种截然不同的临床流行病学特点。他将自己的研究成果写成了一篇具有里程碑意义的文章——《传染性肝炎:两种临床上、流行病学上和免疫学上都截然不同的感染》。 1968 年,纽约输血中心的病毒学家艾尔弗雷德•普瑞斯发现一位病人患肝炎,输血前的血样没有澳大利亚抗原,输血后的血样里面就有了,因此断定这种抗原和HBV有关。 1976 年,布隆伯格因他的澳大利亚抗原工作获得了1976年度诺贝尔生理学或医学奖。 1970 年,伦敦Middlesex医院的D.S Dane用电子显微镜发现了Aa阳性患者血样中的HBV颗粒(人们称之为Dane颗粒)。电子显微镜下患者血中HBV的双层壳病毒颗粒,该病毒的最外层膜为HBsAg,也是乙肝疫苗的基本成分。 3. 乙型肝炎的预防 乙肝病毒表面抗原的发现震惊了临床医生。从此,人类掀开了与乙肝病毒抗争的历史。 在60年代的美国,绝大多数血液来自于有偿献血者,而这些人要比普通人群更易患乙肝。而且,由于大的外科手术需要接受输血的患者当中,有一半出现肝炎。1972年,美国法律正式规定每一个献血者的血样必须经过HBsAg的筛查,所有血库对每一个血样进行检查,这样,输血后乙肝的发生变得十分罕见了。此项举动为美国每年节省了5亿美元的医疗支出。 在艾尔弗雷德·普瑞斯认识到 输血可以引起乙型肝炎传播后, 索尔·克鲁曼做了一件极其疯狂的事情:他把一名乙肝患者的血清注射给了精神病院的25名弱智儿童,结果有24人感染了乙肝。接着,他把患者的血清稀释后以一定温度加热一段时间,结果发现乙肝病毒被灭活了,但表面抗原的活性却依然存在。这个发现令他兴奋不已,所有具备免疫学和病毒性常识的人都知道:保留稳定抗原而失去活性的病毒的另一个名称就是——疫苗。 索尔·克鲁曼拿这种疫苗在弱智儿童身上继续他疯狂的实验。他先给孩子注射疫苗,然后再给孩子注射未灭活的含病毒血清,结果证实了疫苗可以让接种者获得对乙肝病毒的免疫力。他的工作使得后来的乙肝疫苗研发成为可能,并最终泽被苍生,救人无数。但同样是野蛮和可怕的,他给孩子注射活病毒并导致孩子患上乙肝的做法,挑战了医学和人类伦理的底线。 索尔·克鲁曼的工作为乙肝疫苗的商业化生产奠定了基础,但真正完成乙肝疫苗商业化生产的,则是另外一个人——莫里斯·希勒曼。莫里斯·希勒曼是默克公司的研究人员,他在20世纪70年代对乙肝疫苗进行了长期的研究,最终从乙肝感染者血液中分离纯化出了安全的乙肝疫苗。 疫苗研制出来了,却不被批准进行临床实验。原因很简单:希勒曼的疫苗是从乙肝感染者血液中提取的,虽然其检测结果非常满意,但FDA仍然对其安全性深为担忧。倔强的希勒曼选择从自己亲人和公司内部员工身上进行实验。希勒曼最终成功了,实验证明疫苗是安全有效的。 希勒曼最终说服了FDA,得到了进行临床实验的批准,此后进行的大样本实验证实:疫苗可以将乙肝感染率降低75%。 1981 年,饱经磨难的乙肝疫苗终于获得FDA的上市批准,这是人类历史上第一种商业化的乙肝疫苗,也是人类对抗乙肝的一次革命性突破。但有限的来源和高昂的价格,使其难以在大众中普及。 革命性地变革了乙肝疫苗制备工艺的是转基因技术,人类设法分离出了乙肝病毒表达抗原的基因,并将其转移到了酵母菌中,使得酵母菌可以合成乙肝抗原。因为酵母菌很容易大量繁殖,最终解决了疫苗原料的来源问题,使得疫苗大规模生产成为可能。 1986 年,转基因酵母乙肝疫苗获得FDA的上市批准。此后,同样利用转基因技术,人类将乙肝病毒抗原基因转移到其他生物细胞中,获得了多种乙肝疫苗的生产技术。 1994 年,乙肝疫苗生产技术被引进中国。1997年,利用酵母菌的转基因乙肝疫苗被正式批准生产。被乙肝大国帽子困扰多年的中国终于获得了向乙肝宣战的有力武器。此后,中国投入大量资金,开始大规模免费接种和补种乙肝疫苗,并取得了举世瞩目的巨大成功。1987年,中国5岁以下儿童的乙肝感染率为10.1%,到2006年,这一数字被降到1%以下,超过2亿儿童得到乙肝疫苗的保护。 通过全面免费的乙肝疫苗接种,1992年至2009年全国有9200万人得以免受乙肝病毒感染,减少慢性乙肝病毒感染2400万人,减少肝硬化、肝癌等引起的死亡430万人。没有乙肝疫苗的大规模接种,中国每年将因肝硬化肝癌多死亡25万人。 4. 乙型肝炎的治疗 在抗病毒药物诞生之前,乙型肝炎的治疗长期处于对症处理的境地,尽管临床医生绞尽脑汁,常常并不能有效控制患者的活动性病情。这一状况,直到抗病毒制剂大规模使用,才得到真正的彻底改观。 图 6-19 慢性乙型肝炎临床实践指南的发展过程 1992 年,干扰素被批准用于治疗慢性乙型肝炎,截止到现在,已经有近30年的历史了。目前,用于治疗乙肝的干扰素为PEg-IFN-α和干扰素-α。并且,《指南》提出,干扰素与核苷(酸)类药物联用,可使部分患者获得临床治愈。 干扰素分为长效干扰素与短效干扰素,帮助患者摆脱每日服药的困扰,但也需要面临一定的副作用,如发热、头痛、肌痛、乏力、骨髓抑制等。 再说到核苷(酸)类药物。1998年,第一个核苷类似物——拉米夫定上市,截止到现在,已经有20余年的历史。但是它可以造成耐药,导致患者出现病毒反弹和/或转氨酶反弹,现在已经退出一线抗病毒药物。 2003 年,阿德福韦酯问世,与拉米夫定不发生交叉耐药,因此在曾经那段“拉米夫定耐药后陷入绝望”的岁月里,阿德福韦酯帮拉米夫定分担了压力。但是可以导致部分患者出现肾性低血磷性骨软化症或低磷血症。 2005 年,恩替卡韦问世,它在抗病毒效果、耐药性和不良反应这些方面优于拉米夫定及阿德福韦,很大程度上改变了核苷类药物耐药后无药可医的窘境。在初治CHB患者中,恩替卡韦治疗5年的累计耐药发生率为1.2%;在拉米夫定耐药的CHB患者中,恩替卡韦治疗5年的累积耐药发生率升至51%。 2007 年,替比夫定进入大家的视线,虽然抗病毒效果、耐药性与不良反应方面不如恩替卡韦,但对胎儿安全,可以用于孕妇的抗病毒治疗。临床试验显示有利于肾功能恢复,对于伴有肾脏问题的乙肝患者,可以选择替比夫定进行抗病毒治疗。 2008 年,替诺福韦在欧美率先上市,其可强效抑制病毒复制,耐药发生率低。采用替诺福韦长期治疗可以显著改善肝脏组织学,降低HCC发生率。对于想要备孕以及妊娠期的妇女来说,替诺福韦是一个很好的选择。然而,替诺福韦具有一定肾毒性,长期使用会产生轻微肾损伤和降低骨密度风险,因此建议服用替诺福韦的患者定期检查肝肾功能。 2016 年,丙酚替诺福韦片(TAF)上市,除去强效抑制病毒复制、耐药率极低、适宜妊娠期妇女的优点外,还避免了肾损害,具有更好的骨骼安全性,降低了患骨质疏松症的风险。 5. 消除乙型肝炎的“2030目标” 2016年,世界卫生组织(WHO)提出了到2030年消除肝炎的危害,简称“2030目标”,它已成为全球肝病防治领域的“一号课题”。作为肝病高发地区,中国肝病防控形势对实现这一目标来说,起到举足轻重的作用。 2017年2月,正在上海召开的第26届亚太肝脏研究学会年会(APASL),汇聚全球5000多名肝病专家,围绕着“携手消除亚太地区病毒性肝炎”的主题,进行深入讨论。针对“2030目标”,世界卫生组通过了2030年消除病毒性肝炎的国家措施、2017WHO指南肝炎检测的开展及检测方式区域创新,以及消除乙肝在亚洲的母婴传播三方面的讨论,探索从不同层面推进的行之有效的策略。 世界卫生组织全球肝病项目负责人马克·巴特莱强调,要实现这一美好愿景,不单单是医学人士的责任,而是需要政府、非政府组织、医疗行业、社会以及患者个人的共同努力。亚太尤其是中国是推进这一全球行动计划的重要参与者,在抗击乙肝领域,中国是全球表率。 世界卫生组织全球肝病项目负责人马克·巴特莱高度评价了中国在抗击乙肝的成功经验,他说,中国最大的经验是乙肝疫苗接种工程。婴儿出生后第一针的乙肝疫苗在中国的覆盖率高达90%,这是了不起的成就。在西非等地,这个比例还很低。通过这“出生后第一针”,阻断乙肝母婴传播成功率高达90%,余下10%没有成功阻断的病例,是那些高病毒载量的母亲,她们可通过孕期服药阻断乙肝母婴传播。预防乙肝母婴传播是降低病毒性肝炎危害的重要举措,中国的经验值得推广。希望中国在肝病防治的其他领域继续为全球作出表率,贡献经验。 中国肝炎防治基金会2015年启动了“乙肝母婴零传播工程”,2016年在此基础上又启动了“妊娠乙肝防治示范基地”,并且运用移动医疗工具(小贝壳APP)对乙肝孕妇规范管理,显著提高阻断成功率。目前已有近百家医院加入了项目行动,培训了3000多名技术骨干,惠及近万名乙肝患者,即“百千万工程”。此次大会上,大会主席侯金林教授和有关专家分享了我国乙肝母婴传播阻断的成果和经验。 此外,APASL联合世界肝炎联盟、中国肝炎防治基金会、亿友公益等全球肝炎相关主流民间公益组织(NGO),APASL-NGO联合论坛,以“携手消除亚太地区病毒性肝炎”为主题,从肝病负担、2030年消除肝炎的障碍(社会影响、检测和诊断、治疗、增加治疗可及)以及如何与科研部门合作等方面展开讨论,于2月18日上午正式发布“上海宣言”。
个人分类: 医学史话|4368 次阅读|0 个评论
全民炒股炒房该终结了
热度 18 gaoshannankai 2017-6-24 15:40
大概一年半前,我讲了中国股市长期在3000点盘旋,国家队接盘股市。 这个魔咒进一步发展为,全民炒股的终结。 这个形势,我很早就在科学网投资qq群和各位老师讲过了,让他们陆续考虑 投资美股,或其他渠道,还有一些老师不太理解,我就写这篇进一步解释。 从1998年到2008年,我把这10年叫做中国最黑暗的十年,很多不利于老百姓的社会重大 变革都发生了,大家炒房炒股不务正业,国家层面整天吹牛逼吹泡泡。 现在股市房市都进行了国家级别直接到管控,不让大家炒来炒去,是个好事。 一个破房子或者不分红的股票,你卖给我我卖给你,不断制造GDP的新高,不知道有什么意义? 除了肥了少部分掌握资源和信息的贪官及其附属,大部分老百姓不会有任何好处。 香港进入80年代走过的道路,要在大陆重演,这个很早我也就说过了。 对于金融风险,现在管,有些晚了,炒房炒股之外,还有大量的社会非法集资、 诈骗、以及各种类型的直接或间接金融活动,这些都因公检法不作为进一步成为社会隐患。 现在两只手按下去,房市是死了,股市也死了,国家队直接接管。还记得我上一篇讲到 王石同志,你该退了,原来你在台上国家队在台下,让你风光下,吃吃喝喝玩玩小三, 现在需要你退,国家队上,要看清形势啊。其他的房地产大佬也是的,不要真的以为自己是 企业家,只不过老大们捧你上来玩玩,差不多就该撤了,还是让人家国家队上。 后面的故事,就是进一步国进民退,继续打造一些具有国际竞争力的大型航母。 教科文卫,特别是科研领域,又要搞新的大跃进,也要按照搞工程的方法搞一批 航母编队,这个还灵不灵,就不好说了。 现在的思路依然是:大就是强,规模就是效益,重要的资源要直接 控制在国家手里,这样的风险是最小的。 有句话是:思路就是出路,我们现在的这个思路是不是出路,我一个小小破老百姓也不敢妄议,只不过把他写出来,大家思考思考,自己也做些准备。
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可能改变世界的13个终结(下)
热度 11 Einstein 2017-3-28 09:33
按:译文刊载于2017年3月号《科学画报(新知版)》,续上篇博文。刊载时13个“终结”的顺序编辑有调整,博文采用原文顺序。这7篇“终结”的作者分别是: 7 、麦肯·尤兰( Maiken Ueland ),悉尼科技大学数学与物理学院博士后研究员。 8 、丹尼尔·科辛斯( Daniel Cossins ), 《新科学家》专题编辑。 9 、理查德·韦伯( Richard Webb ),《新科学家》首席专题编辑。 10 、迈克尔·佩奇( Michael Le Page ),《新科学家》专题编辑。 11 、麦格雷戈·坎贝尔( MacGregor Cam pbell),同2(见上篇博文)。 12 、克里斯托弗·卡帕( Christopher Kemp ),科学作家,为《新科学家》、《自然》等撰稿。 13 、丹尼尔·科辛斯( Daniel Cossins ),同 8 7、你的终结 全世 界每年有约600万人死去( 按:翻译时感觉此数字偏小,经核实,2011年世界死亡人数为5500万,供参考 ),但是死去的原因多种多样。下方的条状图示表明了英格兰和威尔士人们死亡的原因。对每一个年龄组,每一种色带的高度代表了2014年因相关疾病或事故而死亡的百分比。 尸体是如何腐烂的呢?总有一天你会离世,一旦你去世,你的身体将会发生什么?尸体分解的速度取决于环境,但是对每个人而言这些阶段是相同的。 0-1天 变硬 当你的心脏停止跳动几小时后,血液淤积在血管中,肌肉变得僵硬,这会从脸部开始。你的细胞开始自消化,苍蝇会在尸体上孵卵。 1-10天 膨胀 肠道中的细菌从死去细胞中享受盛宴,释放的气体使腹部鼓胀起来。一些气体从身体的孔洞中逸出,产生出特殊的腐臭。 10-20天 溃烂 充气的尸体如此膨胀,以至于你的皮肤都破裂了。因此体液渗出,微生物和蛆虫会饱餐你的软组织,从而导致了尸体皱缩和溃烂。 20-50天 萎缩 当大部分软组织消失后,苍蝇和蛆虫继续前进,还有皮蠹科甲虫会尽情地享用残肤剩肉。 50天之后 干枯 剩下的缓慢腐烂,毛发也不能幸免,最后 只剩下枯骨。 8 、性的终结 有关性终结的传闻或许为时过早。至今它仍好好的,此外从生物本性上讲我们生来就需要它。但是当提到受孕,它便不是唯一的选择了。无性生殖已越来越普通了。 去年,研究人员利用人体皮肤细胞培育出了人类精子和卵子的前体细胞。出于伦理上的考虑,研究人员没有将这些细胞诱导成为全能的精子和卵子。但这项应用在小鼠身上实现了,据报道中国的一个研究小组用干细胞来源的精子培育出了健康小鼠。 如果这项技术能在人类中安全地重复运用,将会发生什么?这对不孕症将是一种彻底治疗,英国谢菲尔德大学 艾伦·佩西( Allan Pa cey )说。这也意味着同性夫妇不需要捐赠者的帮助便可怀孕。 如果我们可以利用女性的干细胞生成精子,男性的干细胞生产卵子的话,这甚至提升了单性生殖的希望。这样后代便不是相关个体的克隆,因为每次产生的性细胞 DNA 都会“重新洗牌”。即便如此,这也不是好消息,佩西说。因为自我繁殖与近亲繁殖类似,它把后代可获得的遗传多样性降低了一半。 无性生殖也吸引了那些可以自然怀孕的人,因为性细胞产生时 DNA 的混合会发生问题。每年数以百万计的婴儿由于基因缺陷天生残疾。更多的儿童由于基因变异更容易患上严重疾病。 在将胚胎移植到子宫之前,准父母可以拥有已进行过基因缺陷筛查的体外胚胎。使用干细胞可以更容易产生大量卵子,这些卵子依次进行植入前的检测,从而获得更合适的。 但是这种应用是否会被允许?佩西考虑到破坏胚胎会受到强烈反对,因此猜测不会。 加州斯坦福大学法律和生物科学中心主任,《性的终结和人类生殖的未来》 一书的作者亨利·格里利( Henry Greel y )对此持不同意见。他预测干细胞将首先用于帮助那些无法产生精子和卵子的人。一旦获得了允许,格里利说,别的应用就会接踵而至,特别在美国,那里任何获得批准的医疗产品的标签外使用都是允许的。 同辈的压力甚至可能说服自然怀孕的人们,这是不负责的,只会导致生育诊所恳求我们“拥有最好的孩子”而使其获得利益。格里利说,这将会改变人类,人们需要注意这一问题了。 9 、经济增长的终结 如果经济萎缩或疲软,你就麻烦了。你希望 GDP 变大还要持续增长,它是一个国家经济活力的重要标志。表面上看,对经济增长的痴迷无可厚非。一块更大的蛋糕意味着更多分享, GDP 的进一步增长会落入到一个永无止境的良性循环中。是这样吗? 经济增长有其自然极限的思想首次引起公众关注是在 1972 年,因为罗马俱乐部思想库的一份《增长的极限》的报告。它声称早晚有一天,世界经济增长需求的资源会超过地球能提供的。 “但是事情并非如此简单”,牛津大学环境经济学家卡梅隆·海浦伯恩( Cameron Hepburn ) 说。“关于资源耗尽耸人听闻的故事我们已经听了四五十年,它们没有成为现实而且也不会。”他说,资源是有价的,当太多外力使价格上涨时,这种经济燃烧会促使我们去寻找替代方案。 创新是持久的可持续增长的关键。但是创新可能也是有限的资源,位于伊利诺伊州埃文斯顿西北大学的罗伯特·戈登说,他是《美国增长的起落》的作者。他认为,自工业革命首次阵痛以来,经济增长伴随着持续的技术革命:蒸汽机、电力、内燃机和数字通信。但是现在不容易看清下一次增长从哪里产生。这或许能解释为什么自 1970 年代以来西方经济的 GDP 增长一直走低。 海浦伯恩认为这种观点过分悲观了。他说,“我不认为人类在衰退,部分原因在会计工作, GDP 被定义为经济行为产生的商品和服务总额,它并不是衡量社会中经济增长的合适方式。社会可以发现更好的使商品便宜的途径。”他同时看到了一项潜在的促进生产力大增的创新——廉价的太阳能。 无论如何,没有经济增长的世界是否就糟糕呢?传统的悲观论者认为是。戈登说,经济的零增长会带来政治的两极分化:很少有钱去资助学校和医院,富人和穷人的鸿沟将拉大。自 2008 年金融危机以来,欧洲和美国民粹运动的增长给了我们警示。一些悲观论者甚至目睹了 1930 年代零经济增长伴随着政治动乱引发了世界大战。 前景并不令人悲观,英国吉尔福德萨里大学的提姆·杰克逊( Tim Jackson )说,他是 2009 年出版的《没有增长的繁荣》一书的作者。除了一定水平的物质发展外,我们的幸福并不依赖于生产和消费更多的物资。 在这种观点下,在后增长的世界繁荣并不会缩水:分享型经济会更强调翻新和整修而不是生产新商品,把更多的时间投入到文化活动中,这些是提升价值同时保持社会凝聚力而不需要消耗更多的途径。 这听起来像乌托邦,并需要重新回顾支撑了经济思考达一个世纪或更久的假设。我们或许应该结束更富有者。“无论如何去完成并不是件平凡的事,”杰克逊说,“但是我们可以用较少的钱得到更多快乐。” 10 、冰的终结 上次冰河时代结束于 12000 年前,当时冰层从欧亚大陆和北美撤退。我们现在正受惠于间冰期的温暖,但是地球上仍存有大量的冰。仅南极覆盖的冰层面积就超过美国和印度两国的国土面积,在某些地方厚度接近 5 千米。 或许持续不了多久了。如果我们愚蠢到把所有发现的化石燃料用尽的话,冰河时代将会终结,这是去年(译者注:指 2015 年)一项研究得出的结论。这将会持续数千年,当最后一大块南极冰融化或者滑落到海洋时,全球海平面将会比现在上升 70 米。平均而言,就是如此。 不过在南极和格陵兰地区,海平面会下降。因为水上冰块的缩减会比过去产生较小的引力。当冰全部融化后,陆地将会缓慢上升。 冰的消融对北极熊是个坏消息,不过也有受益者。植物、动物和人类可以进驻了。如今格陵兰岛是一块白色的贫瘠之地,只有在海岸有一些绿地,最终整个岛将变绿。还有更惊奇的变化,它便是极点。当格陵兰岛的冰层消失后,地轴便会指向该岛。地球的旋转会轻微减慢,这是因为赤道海平面的上升就像一个自旋的舞者张开双臂而降低转速。这听起来充满戏剧性,不过没什么严重后果,宾夕法尼亚州立大学帕克分校的理查德·阿利说。 海平面的上升并不如此。从太空俯视,这些改变并不剧烈。确实一些大块的陆地将消失于碧波之下,其中包括弗罗里达、孟加拉、荷兰、丹麦、英格兰东部和中国一大块。不过在绝大多数地区,只有沿海相对较窄的区域会淹没。 将消失的陆地几乎拥有世界三分之一的现有人口,那里有人类建设的最大城市。威尼斯、伦敦、纽约、上海、悉尼以及更多的城市会部分或全部消失在这场只能想象的、缓慢到来的大灾难中。 这恐怕不是第一次人类被迫撤退。在上次冰河时代末,海洋吞没了世界范围的大量滨海平原。比如道格兰,它曾经连接着英国和欧洲大陆,但是现在淹没在北海了。 正像当初道格兰的情境,如今沿海大城市的居民毫无疑问会移居他处。或许有一天南极地区会成为那些宏伟大都市居民的归宿,在那里建造的城市就像 10000 年前那些居民建造的那样原始。 11、银河系的终结 作为漂浮在夜色之海中的一抹光带,银河看上去非常稳定。的确,它和环绕其周围的宇宙一样古老。但是正如引力创造了我们称之为家园的星系一样,引力也决定了其命运:银河在与邻近的仙女座的“慢舞”中死去。 仙女座,也称为螺旋状星系 M31 ,以每小时 360 千米的速度直奔我们而来。幸运的是,它距我们有 250 万光年之遥,在未来 4 百万年内它不会与银河系相撞。 天文学家知道仙女座的靠近已经近一个世纪了,但是对其轨迹的测量不足以精确到告诉我们的星系是会“受伤”还是遭到“撞击”。现在答案明了了。位于马里兰州巴尔的摩的约翰霍普金斯大学的托尼·索恩( Tony Sohn )说,“我们的测量表明它们的相遇将是一次迎面碰撞”。他利用了哈勃望远镜的数据,在三维运动上追踪了仙女座的轨迹。 碰撞本身会持续 25 亿年。起初仙女座在夜空中若隐若现,可能更亮一些。然后,两星系中的数千亿的的恒星、巨大的气体云和暗物质旋转和撞击。新星体产生的区域将会点燃,它们每一个都会持续几千年。 当这两个星系融合成一个更大星系时,有时称之为 Milkomed (注:这是银河系和仙女座星系两个词合成的一个新词),它们可能彼此穿越许多次。索恩说,但是星系中的恒星和行星不大可能彼此相撞,因为银河系中恒星的平均距离是 4 光年,这为仙女座星系中的恒星和行星顺畅穿过留下了足够空间。索恩说,无论你是否相信,最初的碰撞对太阳系都不影响,尽管这种侥幸可能会影响到引力 和行星轨道。 当“融合”完成后, MIlkomeda 或许就像椭圆星系一样稳定下来,一个在夜空中漫射光芒的巨球。银河合并完成后,在无尽的夜空中将成为一条稍微大些的光带。 12 、智人的终结 我们人类是一支成功的群体。没有其他物种可以主宰自己的命运或形成我们这样完整的环境。如此,我们便可以避开许多促使我们进化的选择压力。但是智人在过去几千年比过去进化得更快,并且将持续如此。那么我们智人的命运将会如何? 预言我们未来的进化比较复杂:很难知道会出现怎样的遗传特性,以及其中哪些会起作用。虽然如此,科学家开始通过研究健康和生殖趋势以考量进化的可能性。 比如一个由耶鲁大学   斯蒂芬 ·   斯特恩( Stephen Stearns )领导的小组发现,过去 60 多年来,在美国马萨诸塞州弗雷明汉镇( Framingham )相对矮胖的妇女比具有相反特征的妇女拥有更多的孩子。他们同时发现这些身体特征可以遗传给她们的女儿,表明自然选择依然在人类中起作用。很难说是什么选择了这些特征,但是我们可以预期,平均而言西方国家的妇女将变得有些矮胖。 更激进的是,我们已开始主导我们的进化了。依靠塑造我们的环境和文化,无意中我们便会使基因产生可遗传的变化。但是如果复杂的基因编辑技术使得可以在精子和卵子中实施全基因组工程的话,我们将会比以往拥有更大的自主权,我们可以选择哪些特征遗传给下一代。 很可能我们的整个计划会缩短,通过核毁灭、无法控制的气候改变或者别的灾难。不过在大多数情况下,至少一些智人会幸存下来,或许被迫撤到一些偏远的避难场所。对 70 亿个体紧密相连的物种而言,由于不同的生态环境我们将变得支离破碎,每一个群体都受其环境压力的影响。 这些是有利于新的不同物种产生的环境, 位于纽约的美国自然史博物馆古人类学家伊恩·塔特萨尔( Ian Tattersall )说。如果那些种群足够小,随着时间的推移,有利的随机突变便可能融入到幸存智人的基因组中。随着遗传特性的积累,人口便出现了分化。 最终,举例而言,加拿大北极地区的人们适应了环境的挑战而具有了新的特征。同时在澳大利亚,人们以完全不同的方式适应了新的环境。最后,一个群体的成员不再能与另外群体的成员繁殖生育——这是新物种产生的关键特征之一。 如果那些新人类再次接触的话,一定会爆发战争。塔特萨尔说,“我们很可能处在这样的境遇,非常像上次冰河期的末期。现代人已经遍布全球,对抗其他人种并消灭他们。”因此历史可以重演,就像过去我们战胜的那些物种一样,我们所有征服的物种终会被迫灭绝。 产生新人类是一个缓慢的过程。哈佛大学研究人类进化的戴维·皮尔比姆( David Pilbeam )说,它可能持续数万年,如果不是数百万年的话,这将使这一物种形成变得几无可能。不考虑世界末日情景的话,除非人类失去探索的冲动,彼此隔离的人类在新人类出现之前可能会相遇并繁衍后代。 最后,智人可能会在别的星球开拓殖民地,从而为新物种的产生提供足够长的隔离时间。因此如果会产生新人类的话,他们将是外太空新奇世界的奇异环境造就的产物。 13 、宇宙的终结 吞噬、崩塌、解体还是冻结?所有的一切结局都依赖于暗能量的神秘特性,或许不是…… 大冻结 在 1990 年代,对遥远超新星的观测揭示了宇宙在过去数十亿年来一直在加速膨胀。“暗能量”是加速膨胀的根源,但没人知道它究竟是怎么回事。如果一切不改变的话,像大多数宇宙学家预言的那样,宇宙“气球”持续膨胀最终变得非常稀薄以至于星系、星体甚至微粒都不再接触,甚至彼此消失在“视野”之外。新的星体不再产生,既有的恒星将燃烧殆尽。因此随着宇宙的温度会跌至绝对零度,死寂的宇宙终将消失在寒冷、黑暗的“啜泣”中。 大解体 暗能量使宇宙数十亿年来“分裂”如此,很可能越来越严重。如此的话,宇宙注定面临一个比冻结更离奇的命运。“暴虐”的暗能量将会逐渐撕裂星系与星体,最终甚至撕裂时空本身。最近的计算预计最早的“大解体”将会发生在 28 亿年之后,在太阳烧尽之前。不过,大多数宇宙学家认为太阳系是安全的。即使大解体要发生的话,最大可能也会在数十亿年之后。 大崩塌 如果无论什么原因暗能量变弱,引力将最终改变宇宙幽灵般的厄运,从而走上它途。宇宙再次开始塌缩,恢复到其最初点状无限致密的状态。大爆炸宇宙将与大崩塌伴生。尽管这对宇宙中所有能事物都是坏消息,但其对宇宙本身并不是坏消息:一些宇宙模型认为,(大崩塌引发的)“大反弹”将会创生另一个宇宙,从而开始新的循环。 大吞噬 很可能存在干扰,会改变宇宙的结局。希格斯玻色子是一种赋予其他基本粒子质量的粒子,在某种情况下保持了宇宙的稳态。但是 2012 年欧洲核子中心( CERN )发现的希格斯玻色子是奇异的光,表明宇宙处于一种不稳固的“假真空”状态,濒临毁灭。任何时候的量子涨落都会产生一个真空泡。这种情况下,宇宙将会从内向外以光速“吞噬”自己,其速度远超我们的想象。
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[转载]物理学 保卫“摩尔定律”
plgongcat 2015-1-5 09:08
物理学 保卫“摩尔定律” http://www.thebeijingnews.com 来源:新京报 发布时间: 2008-01-06 作者:      去年,由华裔物理学家张守成(Shoucheng Zhang)领导的斯坦福大学物理系研究团队提出“量子自旋霍尔效应”,并由合作伙伴、德国Wurzburg大学实验室小组进行实验,确认量子自旋霍尔效应利用电子的自旋性质、电流在边缘流,创造新电路而不会产生太多热能。   1879年,作为美国普多金斯大学研究生的霍尔,在研究载流导体在磁场中的受力性质时,发现了霍尔效应:一块长方形的金属板置于磁场中,磁场的方向(z方向)垂直于板面,在板的纵向(x方向)通入电流,则在板的横向(y方向)可检测到霍尔电压。因为半导体材料对霍尔效应比较明显,因此现在有各种各样的用半导体材料制成的霍尔元器件,使得霍尔效应的应用非常广泛。在近代,由于新型半导体材料和低维物理学的发展、新的极端物理条件,使得凝聚态体系(特别是低维凝聚态体系)中的磁现象研究取得了许多突破性的进展。德国物理学家冯·克利青(Von Klitzing)因发现量子霍尔效应而荣获1985年度诺贝尔物理学奖;美籍华裔物理学家崔琦(Daniel Tsui)、美籍德裔物理学家施特默(H. L. Stormer)和美国物理学家劳克林(R. Laughlin),因发现分数量子霍尔效应和对其进行的研究,而荣获1998年度诺贝尔物理学奖。   自科学家发现量子霍尔效应后,便让人们对制造新型电脑芯片装置充满了希望。但由于这种效应需要满足强磁场和低温这两个条件,类似的装置仍旧是一个白日梦。不过,物理学家依然不会停止自己的步伐。而这种执着的背后也有一种现实的逼迫。在业界专家普遍认为,摩尔定律(Moore's Law)将于2015年时,因为计算机芯片过热问题而失效。由此,从物理学角度来说,如何改善芯片设计过程,如何用其他技术或概念取代CMOS,就成为科学家的一项使命。   2007年,物理学家们终于取得了一个突破性的进展,他们发现除了带有电荷外,电子还拥有另一个特性———旋转。再具体点讲,拥有正常电子结构的材料可以与电场发生作用并最终出现量子自旋霍尔效应。而有了这种量子自旋霍尔效应,便意味着我们可以获得一种旋转驱动版且几乎没有能量损失的导电性。这种材料也无需满足强磁场和低温这两个条件。   为此,张守成率领着他的团队在半导体系统材料不变,而改变原理情况下,为半导体系统找到新的工作原理。他们预测,中间夹着碲化汞薄层的“半导体三明治”的电子能够上演与众不同的行为,也就是所谓的“量子自旋霍尔效应”。2007年,他们在实验场合证明了量子自旋霍尔效应确实存在。当被置于外部电场和磁场时,温度低于10开的条件下,电子会表现出一系列古怪的行为。而如果电子能够在室温下上演同样的一幕,那么制造新型低功耗“自旋电子”计算设备将成为一种可能。   ■ 观点   直接应用还不是时候   从霍尔效应到(整数)量子霍尔效应再到分数量子霍尔效应,已经取得了不少新的科研成果。应该说在电子、量子范畴内发现霍尔效应给人的感觉总是很惊奇。量子自旋霍尔效应,很早便有了理论预言,而去年科学家的突破就在于,在实验室内做出了这个实验效果。其本身研究的发展也具有深远的现实意义。   在二维电子系统中产生量子霍尔效应的必要条件是超强磁场和超低温度。超强磁场的作用是使二维电子系统中的电子能态产生分立的朗道能级,这些能级的间距(能量差)与磁场的磁感应强度成正比,这样就可在二维电子系统中观测到较显著的量子霍尔效应。   霍尔效应究竟在我们的日常生活中有着怎样的作用呢?量子霍尔效应的一个重要应用是高精度地测定了精细结构常数,它是用来量度电磁相互作用强度的。进而在半导体领域内都得到了广泛的应用,应该说半导体改变了人类的生活方式。目前物理学家在实验室内做出了量子自旋霍尔效应,如果可以应用,也是应用于半导体领域。然而现在的关键是,量子自旋霍尔效应得到直接应用还不是时候。   ———刘邦贵(中国科学院物理研究所研究员)   ■ 备选   无线供电带来新希望   2007年,美国麻省理工大学的研究团队成功地点亮了距离电源超过两米远的一枚60瓦电灯泡。这个实验被玩笑地认为带有“伪气功”色彩,然而它背后的原理却是我们熟知的“电磁共振”。美国《科学》杂志以《通过耦合强磁共振进行无线电力传输》为题,详细刊载了这个无线输电的实验原理和过程。   电磁共振,最早为英国物理学家麦克斯韦19世纪预言,并在1888年被德国赫兹的实验所证实。进而,从收音机、手机、无线网络到卫星通信,电磁共振原理让人们享受到了远距离沟通的快捷。   而今,麻省理工的研究团队,在电磁共振原理下,又开始实验让我们摆脱电线的牵绊。而无线输电,会让我们彻底与插座、密集的电线网告别。进而,在架线输电不可能的地区,无线输电也可大展身手。然而,这一切还仅仅停留在梦想状态。尽管实验原理并不复杂,但是这次实验只是将无线输电的技术向前推进一步而已。为了在人类社会中实现无线输电,此后也许还要走几百步、几千步。科学家普遍认为,目前无线输电难以走出实验室的瓶颈就在于,传输效率实在是有点低。 转自:http://epaper.bjnews.com.cn/html/2008-01/06/content_139525.htm
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理论的终结:数据洪流让科学方法变得过时
热度 3 bigdataage 2014-1-6 18:39
理论的终结:数据洪流让科学方法变得过时 Chris Anderson 这已是五六年前的一篇文章了,中文翻译版和英文原版分别来源于: http://www.yeeyan.org/articles/view/sylviaangel/9995 http://www.wired.com/science/discoveries/magazine/16-07/pb_theory 中文版的部分专业词汇翻译不当,我修改了一下。 人类也许真的需要 开始 认真思考混沌理论对智能的影响了,当数据足够多的时候,也许任何模型都会失去效应,而必须用新的方法来理解。 “所有模型都是错的,但有些是有用的。” 30 年前,统计学家George Box这么说。他说的是正确的。但当时我们能有什么选择呢?只有模型,从宇宙哲学方程到人类行为原理的模型,才能连续的(尽管是不完美的)解释我们周围的世界。现在不同了。今天的公司(如谷歌)“生长”在 充裕 的大规模数据时代,它们不需要错误的模型。事实上,它们根本不需要模型。 60年前,数字化电脑让信息变得易读。20年前,英特网让信息变得易接触。10年前,第一个搜索引擎爬虫让信息变成一个单独的数据库。现在,诸如Google之类的公司正在经历历史上最标准的时代(一切皆可定量度量的时代),并将这些庞大文集作为人类社会图书馆。他们都是Petabyte(PB)时代的产物。(注:1 Petabyte =1024 TB) Petabyte 时代是与众不同的,因为“更多”是一种与众不同。KB 级的信息存储在软盘里,MB级的信息存储在硬盘里,TB级的信息存储在硬盘阵列(disk arrays)里,PB级的信息存储在云(cloud)里。如果我们沿着信息存储进化的路线探寻,从类似文件夹,到类似文件柜,到类似图书馆,再到……在 PB级别,我们已经想不出有组织的类比了。 在 PB级别,信息不是简单三维、四维的分类和顺序,而是有维度不可知的统计数据。它需要一种完全不同的方法,一个需要我们放松(lose)对数据的约束,而将其视为能被形象化为一个整体的东西。它让我们先从数学角度看数据,然后为数据设立一个环境。例如,谷歌征服了广告世界,仅仅是通过应用了数学:它不需要自己了解文化和广告惯例知识。它仅仅是做了一个假设:更好的数据加上更好的分析工具将会赢得世界。而谷歌是正确的。 谷歌的奠基哲学就是“我们不知道为什么这张网页比那张网页好”:只要引入链接的统计数据说明它好就行了,并不需要语义上或者是因果关系 上 的分析。这就是谷歌不需要掌握一门语言就能翻译的原因(只要给以合适的数据,对于谷歌来说,把外星语(原文是Klingon,克林贡语)翻译成波斯语就和把法语翻译成德语一样容易)。这也是谷歌能在没有任何知识、对广告内容没有任何了解的情况下,能把广告和内容融合得这么好的原因。今年三月的O'Reilly 前沿技术会议( O'Reilly Emerging Technology Conference,亦有人译作新技术峰会)上,Peter Norvig(谷歌研究主管)对 George Box的座右铭进行了更新:所有模型都是错误的,愈加地,你能在没有模型的情况下成功。(All models are wrong, and increasingly you can succeed without them.) 这是一个大量数据和应用数学取代其他工具的世界。从语言学、社会学的人类行为原理里解脱吧。忘记分类、存在论和哲学吧,谁又能知道为什么人们要做他们做的事情?重要的是,他们“做事”的行为,而我们可以空前“高保真”地追踪并评估这一行为。拥有了足够的数据,数字也能说话。 尽管如此,最大的目标却不是广告,而是科学。科学方法基于可检验的假设之上的。大部分的模型,是科学家脑中形成的系统。于是,模型会被检验,并用实验来证实或伪造“世界如何工作”的理论模型。这就是科学家们几百年来一直使用的工作方法。科学家被训练得认识到:关联关系不一定是因果关系,若仅仅是因为X和Y之间的关联关系,则并不能据此得出结论(这只是巧合)。然而,你必须理解连接这两个变量的潜在因素,一旦你有模型,你就能够自信地连接起两个数据集。数据若没有模型,就只是“噪音”。 但是面对大规模数据,科学家“假设、模型、检验”的方法变得过时了。以物理为例:牛顿模型是近似真相的模型(牛顿模型在原子层面上是错误的,但是依旧有用)。100年前,基于量子力学的统计数据对真相进行了更好的描绘:但是量子力学也只是另一个模型而已,模型都是有缺陷的,模型无疑是对于更复杂的潜在真实的拙劣描述。我们不知道怎样操作那些伪造假设(能量太高,加速器太昂贵等等)的实验,这就是近几十年物理学研究转向对N维大统一理论(grand unified models)的原因. 现在,生物学也向同样的方向发展。我们在学校所教的“显性和隐形基因严格遵循孟德尔法则”的模型已被证明是比牛顿定律更简单的对事实的描述。基因蛋白质相互作用(gene-protein interactions )和其他表观遗传学(epigenetics)的发现已经动摇了“DNA就是命运“的看法,甚至引入了“环境可以影响遗传特性”这些曾经在基因学上被认定为不可能的事情。简而言之,我们对生物学学得越透彻,我们发现自己离能解释生物的模型越远。 现在有一个更好的办法。Petabytes允许我们这么说:关联关系就已经够了。我们可以不再去寻找模型,我们能够不依靠假设来分析数据。我们能把数据扔到前所未见的最大计算机集群里,让统计算法找到那些科学所不能告诉我们的模式。 最好的实践例子就是: J. Craig Venter的鸟枪法基因测序(shotgun gene sequencing)。有了高速测序仪(sequencers)和超级计算机来解析它们产生的统计数据, Venter从单细胞体到整个生态系统都进行测序。在2003年,他开始海洋生物的测序,重溯COOK船长的旅行。在2005他开始对空气中的生物测序。他发现了上千种未知细菌和其他生命形式。 如果发现新物种让你想到达尔文和他画的那些雀类,你可能还囿于传统的科学研究方法。Venter几乎不能告诉你任何关于他所发现的物种的信息。他不知道他们长什么样,他们如何生存,还有其他关于他们形态学上的信息。他甚至没有他们完整的染色体组。他所拥有的只是统计性的”点“(blip):一个与基因序列数据库不同的独特序列必定属于一个新的物种。而这个序列可能和其他我们熟知的序列关联。在这种情况下,Venter能对这些动物做一些猜测:这些动物利用独特的方法,把阳光转化为能源、或者他们继承自某一共同祖先。但除了这些,Venter对于此种生物并不比谷歌对于你的MySpace的模型更好。毕竟,这仅仅是数据。可是通过谷歌品质计算方法(Google-quality computing resources)进行分析,对于生物前沿知识,Venter懂得比其他同时代的人都多。 这种思维方法正在趋于主流。在二月,国家科学基金宣布,集群探索( Cluster Exploratory 简称CluE ),致力于研究运行大规模分布计算机平台的项目将由谷歌和IBM以及六个试点学校一同进行。这个集群将包括1600个处理器,大量TB的内存,上百TB的存储器,还有包括GFS(Google File System)、IBM的 Tivoli、谷歌MapReduce的开源版等软件。早期的CluE项目将包括大脑和神经系统的模拟以及其他在湿件和软件之间的生物研究。(注:湿件即除了软件、硬件之外的“件”,即人脑) 学会在这个层次上使用“电脑”可能具有挑战性。但是机遇是很大的:海量数据的新用处,以及咀嚼这些数据的统计性工具,提供了一个理解世界的新方法。关联关系比因果关系重要,科学甚至能在没有一致模型、统一理论,甚至完全不需要任何解释的情况下进步。 我们没有理由坚持我们的老方法。现在是时候问这一句了:(传统)科学能从谷歌那儿学到什么? The End of Theory: The Data Deluge Makes the Scientific Method Obsolete All models are wrong, but some are useful.So proclaimed statistician George Box 30 years ago, and he was right. But what choice did we have? Only models, from cosmological equations to theories of human behavior, seemed to be able to consistently, if imperfectly, explain the world around us. Until now. Today companies like Google, which have grown up in an era of massively abundant data, don't have to settle for wrong models. Indeed, they don't have to settle for models at all. Sixty years ago, digital computers made information readable. Twenty years ago, the Internet made it reachable. Ten years ago, the first search engine crawlers made it a single database. Now Google and like-minded companies are sifting through the most measured age in history, treating this massive corpus as a laboratory of the human condition. They are the children of the Petabyte Age. The Petabyte Age is different because more is different. Kilobytes were stored on floppy disks. Megabytes were stored on hard disks. Terabytes were stored in disk arrays. Petabytes are stored in the cloud. As we moved along that progression, we went from the folder analogy to the file cabinet analogy to the library analogy to — well, at petabytes we ran out of organizational analogies. At the petabyte scale, information is not a matter of simple three- and four-dimensional taxonomy and order but of dimensionally agnostic statistics. It calls for an entirely different approach, one that requires us to lose the tether of data as something that can be visualized in its totality. It forces us to view data mathematically first and establish a context for it later. For instance, Google conquered the advertising world with nothing more than applied mathematics. It didn't pretend to know anything about the culture and conventions of advertising — it just assumed that better data, with better analytical tools, would win the day. And Google was right. Google's founding philosophy is that we don't know why this page is better than that one: If the statistics of incoming links say it is, that's good enough. No semantic or causal analysis is required. That's why Google can translate languages without actually knowing them (given equal corpus data, Google can translate Klingon into Farsi as easily as it can translate French into German). And why it can match ads to content without any knowledge or assumptions about the ads or the content. Speaking at the O'Reilly Emerging Technology Conference this past March, Peter Norvig, Google's research director, offered an update to George Box's maxim: All models are wrong, and increasingly you can succeed without them. This is a world where massive amounts of data and applied mathematics replace every other tool that might be brought to bear. Out with every theory of human behavior, from linguistics to sociology. Forget taxonomy, ontology, and psychology. Who knows why people do what they do? The point is they do it, and we can track and measure it with unprecedented fidelity. With enough data, the numbers speak for themselves. The big target here isn't advertising, though. It's science. The scientific method is built around testable hypotheses. These models, for the most part, are systems visualized in the minds of scientists. The models are then tested, and experiments confirm or falsify theoretical models of how the world works. This is the way science has worked for hundreds of years. Scientists are trained to recognize that correlation is not causation, that no conclusions should be drawn simply on the basis of correlation between X and Y (it could just be a coincidence). Instead, you must understand the underlying mechanisms that connect the two. Once you have a model, you can connect the data sets with confidence. Data without a model is just noise. But faced with massive data, this approach to science — hypothesize, model, test — is becoming obsolete. Consider physics: Newtonian models were crude approximations of the truth (wrong at the atomic level, but still useful). A hundred years ago, statistically based quantum mechanics offered a better picture — but quantum mechanics is yet another model, and as such it, too, is flawed, no doubt a caricature of a more complex underlying reality. The reason physics has drifted into theoretical speculation about n-dimensional grand unified models over the past few decades (the beautiful story phase of a discipline starved of data) is that we don't know how to run the experiments that would falsify the hypotheses — the energies are too high, the accelerators too expensive, and so on. Now biology is heading in the same direction. The models we were taught in school about dominant and recessive genes steering a strictly Mendelian process have turned out to be an even greater simplification of reality than Newton's laws. The discovery of gene-protein interactions and other aspects of epigenetics has challenged the view of DNA as destiny and even introduced evidence that environment can influence inheritable traits, something once considered a genetic impossibility. In short, the more we learn about biology, the further we find ourselves from a model that can explain it. There is now a better way. Petabytes allow us to say: Correlation is enough. We can stop looking for models. We can analyze the data without hypotheses about what it might show. We can throw the numbers into the biggest computing clusters the world has ever seen and let statistical algorithms find patterns where science cannot. The best practical example of this is the shotgun gene sequencing by J. Craig Venter. Enabled by high-speed sequencers and supercomputers that statistically analyze the data they produce, Venter went from sequencing individual organisms to sequencing entire ecosystems. In 2003, he started sequencing much of the ocean, retracing the voyage of Captain Cook. And in 2005 he started sequencing the air. In the process, he discovered thousands of previously unknown species of bacteria and other life-forms. If the words discover a new species call to mind Darwin and drawings of finches, you may be stuck in the old way of doing science. Venter can tell you almost nothing about the species he found. He doesn't know what they look like, how they live, or much of anything else about their morphology. He doesn't even have their entire genome. All he has is a statistical blip — a unique sequence that, being unlike any other sequence in the database, must represent a new species. This sequence may correlate with other sequences that resemble those of species we do know more about. In that case, Venter can make some guesses about the animals — that they convert sunlight into energy in a particular way, or that they descended from a common ancestor. But besides that, he has no better model of this species than Google has of your MySpace page. It's just data. By analyzing it with Google-quality computing resources, though, Venter has advanced biology more than anyone else of his generation. This kind of thinking is poised to go mainstream. In February, the National Science Foundation announced the Cluster Exploratory, a program that funds research designed to run on a large-scale distributed computing platform developed by Google and IBM in conjunction with six pilot universities. The cluster will consist of 1,600 processors, several terabytes of memory, and hundreds of terabytes of storage, along with the software, including IBM's Tivoli and open source versions of Google File System and MapReduce. Early CluE projects will include simulations of the brain and the nervous system and other biological research that lies somewhere between wetware and software. Learning to use a computer of this scale may be challenging. But the opportunity is great: The new availability of huge amounts of data, along with the statistical tools to crunch these numbers, offers a whole new way of understanding the world. Correlation supersedes causation, and science can advance even without coherent models, unified theories, or really any mechanistic explanation at all. There's no reason to cling to our old ways. It's time to ask: What can science learn from Google? See also: 竹筏还是灯塔——数据洪流中的科学方法 http://songshuhui.net/archives/82772 (这是一篇评论文章, 所评的正是美国《连线》杂志上的文章The End of Theory。否定和批评了 Chris Anderson 的观点,写的很好。) 在这篇评论文章的末尾有一位网友的留言,感觉值得一看: 这是一个很有趣的话题,不过如果作者对统计机器学习(Statistical Machine Learning)进行一些了解的话,大概会写的更加客观一些。 对以下几个观点,我有一些个人的粗浅见解,希望和大家交流: (1)“这种纯粹建立在统计关联之上的结果具有无可避免的模糊性” 模糊性是人类认知的基础属性之一,虽然并非任何事物都有模糊性,但是在这样一个科学用于实践的时代,如果缺乏对模糊性的容忍,那么适应能力是无法保证的。简单举例,一个人类的小孩子见过两三种汽车,就可以在看到一种新的汽车的时候准确识别出来,这种“模糊”和泛化的能力,不是现有的任何一种精确模型可以描述的,反而是基于统计的方法能够在一定程度上模拟人类的观察、认知和学习(参见google的自动驾驶汽车)。 (2)“谷歌翻译能作为未来科学方法的范例吗?答案应该是不言而喻的。” 机器学习研究界有这样一个准则: 解决一个问题,不应该以解决一个更加一般的问题作为中间步骤(Vapnik)。 基于统计的方法,是对这个准则的最好践行。同样举作者谷歌翻译的例子,大量的统计结果已经可以达到比任何传统方法都好的翻译结果(否则谷歌为什么不去用传统方法,况且中文翻译本来就不是投入最大精力的),即使通过精确刻画语言模型达到了翻译的效果,但花费的精力已经远远大于完成“翻译”这一任务的需要,反而是不够合理的。再举例,小孩子在最初学习母语的时候,是完全不会从语法、构词等“语言模型”上学习的,而是直接从日常经验中学习,建立语言和意思的关联即可,反倒是从语法开始学习的外语,学习的过程会更加的艰难。 总之,基于统计的方法是目前为止,应对信息爆炸最有效的手段,同时也是一种科学的手段。希望读到本文的读者们,也能多查阅一些资料,了解一些最新的学界、业界动态,不要被一些“传统”的观点蒙蔽。并不是看起来很科学的方法,就是科学的方法,而是 能解决问题的方法,才是科学的方法。 最后,我相信,因为数据本身的变革,未来的科学家中大概会有更多的统计学背景,但任何科学的研究方法都有其重要意义。 参考资料: 1、第四范式:数据密集型科学发现 2、统计学习理论(Vapnik) 《第四范式:数据密集型科学发现》 http://www.sciencep.com/qiyedongtai/wosheyaowen/2012-10-23/668.html The Forth Paradigm: Data-Intensive Scientific Discovery http://research.microsoft.com/en-us/collaboration/fourthparadigm/ More Is Different http://www.sciencemag.org/content/177/4047/393.extract More really is different http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167278909000852 “Networks” is different http://www.frontiersin.org/Journal/10.3389/fgene.2012.00183/full
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宗教;中国人的爱国情结,吕著通史上册的终结——读史偶得(21)
热度 5 cswen 2013-3-23 16:03
宗教;中国人的爱国情结,吕著通史上册的终结 ——读史偶得( 21 ) 温景嵩 ( 2013 年 3 月 22 — 23 日写于南开园) 吕思勉 先生《中国通史》上册的第十八章题目是宗教。本章开头他讲到:“宗教信仰是每一个民族都有的。浅演时固然,演进较深之后,亦复如此。学术之研究,只能解决部分的问题,而宗教之所欲解决,则为整个人生问题。宗教之解决人生问题,亦不是不顾知识方面的。它在感情方面,固然要给人以满足;在知识方面,也要给当时的人们以一个使人满意的解答。所以一种宗教,当其兴起之时,总是足以解决整个人生问题的。但即兴之后,因其植基于信仰,其说往往不易于改变,而其态度亦变得特别不易宽容。所以经过一定时期后,遂变成为进步的障碍,而被人们斥为迷信。”然后吕先生就介绍起我国的宗教来。首先他讲到我国自己创造的宗教:就是道教。他说:“中国古代所崇拜的一切对象,到后世被集合起来,这就成为道教。”至于道教的学说后世被认为是《老子》,吕先生则认为根据不足。在这之后,他就讲到从国外输入中国的宗教。一是佛教,再是伊斯兰教,然后是基督教,还有天主教。在讲完这些宗教以后,在本章结尾,吕先生作了如下的总结:“中国的社会,迷信宗教是不甚深的。此由孔教儒学盛行之故。按照儒学,我人所求都在于人间,而不在别世。因此,教会在中国,不会有很大的威权。因此,我们不能因宗教问题,和异族异国起无谓的争执。” 现在很可惜,行文写到这里,我们却要由于信仰问题,和当前美国的一位呼风唤雨叱咤风云的大人物起争执了。虽然这并不是完全由于信仰不同而起的争论,因为事情的性质已经被美国那位大人物,由信仰问题转变而成为污蔑我国声誉的大问题。事关国家声誉,所以我们才不得不在这里回敬一下。 据传,那位大人物最近在美国的一所久负盛名的最高学府——哈佛大学发表了一次演讲。在那次演讲里,他无端竟诬蔑我国是一个没有信仰的可怕国家。对此我们要说,既然你们是有信仰的,现在且按照你们的逻辑说下去,你们就因为有信仰而应当是一个可爱的国家了?那么,且让我们看看你们究竟是怎么可爱法。远的不说,我们先从 50 年代讲起。那时不是由于我们的缘故,朝鲜战争爆发了。大概正是由于你们是有信仰的吧,你们就借此机会竟然侵略到本来与此无关的我国,你们就把你们的第七舰队蛮横地派到我国的台湾海峡,以从正面阻止我们解放台湾。然后又在朝鲜半岛不顾我国的严重警告,执意派大军越过三八线,直扑我国边境鸭绿江边,这就迫使我国不得不派出志愿军,跨过鸭绿江把你们打回到你们原来的出发地——三八线。 在这之后,你们还不死心,又出兵南越,并且派飞机,大肆轰炸北越。然而你们在打死了成千上万的越南老百姓后,在此又碰了一鼻子灰,最后还是让越南人把你们赶出了越南,北越统一了南越。你们就灰溜溜地跑掉了。在吃了这两次大亏以后,你们沉闷了一个时期,好像是学乖了。 然而很不幸,可能毕竟是因为你们的信仰在你们那里作怪。所以到了 21 世纪,三十年没有打仗,你们憋得难受,手里发痒,就又无端发动了两次侵略战争:先是打阿富汗。理由是 9.11 事件。 9.11 事件是本拉登搞的。此事本应做一次刑事案件处理。就像后来奥巴马所做的那样派人击毙本拉登。而且本拉登所在地并不是在阿富汗,而是在巴基斯坦。然而你们却把这个刑事案件变成为一场侵略阿富汗的战争,使得阿富汗的老百姓无端受难,阿富汗的儿童妇女惨死在你们的炸弹炮弹之下的,又有千千万万。现在你们打不下去了,就要谈判撤军,拔腿走人。难道你们这些有信仰的人,就不该追究一下是谁发动战争的吗?要不要惩处这些发动战争的罪犯?阿富汗的老百姓死了成千上万要不要有人负责?如何负责?难道这就是你们的信仰,打死了人不当回事,想走就走,想来就来,这个世界就是可以让你们肆意横行的天下吗? 接下来就是打伊拉克。打伊拉克的理由更是荒谬,当时你们硬说是因为萨达姆搞了大规模杀伤武器。于是又发动了第二次侵略战争。战争很快摧毁了萨达姆政府。然而却很遗憾,找遍伊拉克也找不到你们在战前所大肆宣扬的大规模杀伤武器。倒是伊拉克的老百姓现在却真真实实惨死在你们的炸弹炮弹之下,又是千千万万。现在你们自己也在谈论这是一场错误的战争了。既然如此,问题就摆在你们这群有信仰的人们面前:要不要追究这场战争的责任?伊拉克的老百姓死了那么多的人,难道就又白死了吗?要不要进行赔偿?要不要惩处战犯?难道这世界就是可以让你们这个“可爱的国家 ” 横行霸道,肆意蹂躏的天下吗?难道这就是你们的信仰?如果正是,那么你们这个信仰岂不才是世界上真正最可怕的信仰吗? 事情到此还没有完,很可能仍然是你们的信仰在作怪,你们从阿富汗,伊拉克撤军以后,并没有放下屠刀,而是移兵东向。你们先把这叫做“重返亚太”,重兵移向太平洋,要把你们的 60% 的航母集群派到西太平洋来,对我国实行 C 型包围圈。现在又改称为是要实现“亚太的力量重新平衡”。然而实际上你们是要遏制我国的狼子野心,昭然若揭,司马昭之心路人皆知,难以掩盖。在这过程中,那位大人物的“功劳”还真不小,东奔西走,锋芒毕露。一会儿宣称要干预我国东海,一会儿又叫嚣要干预我国南海。他的种种言行充分暴露出他确实是一位试图包围我国,并遏制我国和平发展的急先锋!习近平先生最近在就任国家主席后回答记者提问时,曾再度申明了我国的对外政策:一是要坚持走和平发展道路,再是要确保我国的利益不动摇。有党中央的坚强正确的领导,有全国人民的努力奋斗,历史将再次证明,美国那位大人物企图遏制我国和平发展的图谋不可能得逞。 谈到这里,关于美国还必须再讲几句话。前面讲到了美国的不好的一面,美国并不是那么可爱。然而我们也没有说他就是一个可怕的国家。前些时候,我曾和一位朋友讲过,美国的问题很复杂,不是一两句话就能够说清楚的。他也有优点的一面,而且是很大的优点,值得我们认真学习。究竟应该如何认识美国,我想在我学过中国历史以后,如果有可能,就一定要找一本美国通史来读,到那时候我希望才能得到一个完整客观的答案。此是后话,这里就不再啰嗦。 现在来谈我们自己的问题:我国的主流精神究竟是什么?美国那位大人物说的有一点还没有错。那就是说目前我国腐败问题很严重,崇拜金钱和权力,贪官遍地,奸商林立。这一点其实党的十八大也已经谈到。十八大报告指出,我国目前腐败问题十分严重,这已经是一个关系到亡党亡国的大事情。习近平在就任党的中央总书记后,也曾多次指出,“物必先腐而后虫生”,要从严治党,要严厉惩处腐败分子,要老虎苍蝇一齐打,要把权力关到笼子里。问题在于这些腐败问题究竟是不是我国的主流精神?我以为不是。腐败绝不能代表我国的主流精神。腐败分子只是我国广大人民中的一小撮沉渣败类。不错,我国大多数人确实没有宗教信仰,但绝不能说我国人民就没有任何信仰。实际上我国人民有信仰,我们的信仰我以为就是爱国主义。深藏在中国人民内心的是浓厚的爱国情结。中华民族之所以能够历经几千年的风雨而不倒,就是因为中国人民具有这种深厚的爱国情结。每到民族处于危急存亡之秋,就总会有一批爱国志士挺身而出,力挽狂澜,不惜抛头颅洒热血而挽救国家于危难之中。远的不说就在近代,从 1840 年鸦片战争败于英国后,国势日衰,腐败日益严重,人民处于水深火热之中,西方列强又频频侵略我国妄图瓜分并灭亡我国而后快。在此国家处于危难之际,就不断地涌现出无数仁人志士前仆后继,奋不顾身,投身于救亡图存,民族复兴的大潮。最早是洪秀全,李秀成等人的太平天国革命;然后是康有为,梁启超,谭嗣同等六君子的变法维新;再后是孙中山,黄兴,宋教仁,黄花岗七十二烈士等的共和革命;最后是陈独秀,李大钊,瞿秋白,方志敏等中国共产党人领导的,有千千万万先烈们参加的革命和建国。中国人民历经近二百年来英勇奋斗历程,到现在终于看到了中华民族伟大复兴的曙光。那可能是在鸦片战争 200 周年纪念,也可能是在中华人民共和国建国 100 周年纪念时候这个伟大复兴终于会有望实现。对于当前十分严重的腐败问题,我们相信在党中央坚强有力的领导下,在亿万人民的积极参与下,必定能荡涤掉这股污泥浊水,从而会迎来一个光明灿烂的明天!我们深信这个无限美好日子的到来,是不会等得太久远的。 最后要谈一下吕思勉先生《中国通史》上册的终结。这一章是本书的最后一章。至此,我们就读完了此书的上册,我的《读史偶得》到此也要暂时告一段落,休整一下了。吕先生说他这本书是中国的文化史。在本书中他把我国社会的种种现象,归纳提炼出十八个项目,然后分别讲述它们的来龙去脉和发展过程。所以实际上我以为这是一本中国社会发展史。从前刚解放时候,我们学过一本社会发展史。那是从国外引进的,比较抽象,不大好理解。现在我们终于看到,原来我们自己早就有像吕先生这样杰出的中国社会发展史。这本书生动具体,有血有肉,可歌可泣地把我国社会的面貌全方位地展现在我们面前。读罢此书能够使人了解到我国社会的过去,更重要的是能使人认识到我国社会发展的未来。因而是非常重要,非常杰出的一本史书。从来的史书讲的都是政治史。讲的是王朝如何兴亡,政权如何更替,因此实际上讲的都是帝王将相的表演史。而吕先生这本书却独具特色,独树一帜,与众不同,因而是对我国史学界的一大贡献。我们感谢吕思勉先生,同时我们也要感谢江西人民出版社。是他们的辛勤工作,使这本尘封已久的重要著作重新问世。很显然,这是现在中央重新贯彻百花齐放,百家争鸣政策才会有的成果。这大大增加了我们对我国学术发展的信心。我国学术界的方方面面有着一个十分光明的前途。对此,我们深信不疑,这确实是好得很的一件大事。
个人分类: 温景嵩文库|1703 次阅读|5 个评论
一则谣言的诞生与终结
热度 2 outcrop 2012-3-28 16:36
今天第一次见证了一则谣言从制造到终结的全过程:“造谣”——“民间辟谣”——“删帖”——“道歉”——“官方辟谣”——“造谣用户微博被禁言1月”。 平安北京和微博辟谣对这事做了官方的辟谣。 江宁公安在线严肃提醒: “道听途说”四个字就可以把造谣的责任撇清了? 这件事说明科普有利于社会的和谐与稳定;造谣者无论出于什么目的,发布未确定的事情须谨慎,特别是负面的东西;感谢果壳。 看截图: 造谣 辟谣 道歉 公安提醒 =============================关于博主============================= 博主的主要兴趣是:知识管理;相关兴趣有:语义网、机电及DIY、哲学与心理、信息安全、科幻等。 我的常用博客在科学网 (访问可点链接,下同); 新浪微博是@outcrop ,欢迎互粉;建了一个超级QQ群:17662971,希望能闲聊无白丁,欢迎加入;自己打理着一个 机电工程师 小网站,欢迎来玩。无宗教信仰,提倡动物保护。最近在科学网关注“ 科学网大学 ”,欢迎加入 科学网大学群组 讨论、尝试。
个人分类: 科技八卦|2930 次阅读|4 个评论
[转载]与宇宙和人类有关的12个问题:人类会灭绝吗?
热度 3 杨学祥 2011-11-28 05:43
与宇宙和人类有关的12个问题 刘 霞 2011年11月27日02:53 来源:《科技日报》 手机看新闻 11.人类会灭绝吗? 与必死无疑角力是一件困难的事情。但是,毁灭和消失不仅仅是个体无法逃脱的命运,而且,终有一天,整个人类本身也将不复存在。就像所有物种一样,人类最终要么灭绝要么进化成其他事物。纯粹从存在主义的角度而言,后者听起来似乎无限完美,那么,我们的终极命运是什么呢?我们有什么机会呢? 首先,好消息是:时间站在我们这边。一般而言,哺乳动物物种会持续约100万年,随后它们会进化成其他事物或灭绝。以此进行测算,人类大约还有80万年的生存时间。 但是,得出这一数据的基础只是因为我们是另外一种哺乳动物。不过,还有一个想法越来越引人注意,那就是,我们已经如此显著地改变了游戏规则,使得与哺乳动物有关的这一规则对我们可能不再起作用,不是吗? 让我们先从进化开始讨论吧。进化包含两个关键的元素:变异和选择。进化产生的关键是基因变异,并且,我们迄今也确实还没有逃脱变异的藩篱。“我们可能增加了变异发生变化的机率。”美国加州大学圣地亚哥分校的克里斯托弗·威尔斯表示,我们身处的世界里充斥着人造的会导致基因变异的物质。 一般而言,更适应环境的个体更有可能存活并将基因传递下去。但是,我们已经改变了自然选择的法则,医药和技术也在不断增加人类的生存能力,自然选择对人来说仍然适用吗? 似乎还是适用的。基因组分析取得的进步让我们很容易了解到,自然选择仍然富有生命力而且也在起作用。有一项研究发现,在过去5万年间,约有1800个基因变异已变得非常常见。另一项研究表明,在岁月的变迁中,自然选择过程实际上在不断加速,或许通过占领身处的世界并制造出复杂的文化,人类对很多新的选择压力的适应能力正在不断增强。 “认为人类将停止进化毫无道理。”美国耶鲁大学的进化生物学家斯蒂芬·斯特恩斯表示,他的研究表明,现代人类还在持续不断地进化着,“唯一的问题是,随着我们持续不断地进化,我们将采用何种方式改变自身。” 如果没有让我们形成今天模样的强大的、无所不在的力量,我们可能会漫无目的地进化,但是,即便如此,漫无目的进化的累积效应也很明显。理论人类学家、英国伦敦自然历史博物馆的克里斯·斯丁格博士预测道,在距离现在数十万年的遥远的未来,我们的后代已经繁衍生息了很多代,而且,其基因和身体结构已经发生了很多变化,使他们不再能与现今的人类交叉繁殖,因此,将出现一个新物种。 这种新物种可能会被看成一种古人类,但它的外貌和身体特征究竟如何,人们还不得而知。 戏剧性事件将让一切加速。“一场流行病就有可能将人类的数量减少90%。”美国塔夫茨大学的哲学家丹尼尔·丹尼特表示。躲过这场灾难的人将作为新物种而出现。 极端天气可能也有同样的影响。威尔斯说,如果有人离开地球并在其他地方安居乐业,繁衍生息,不可避免地也会出现新物种。 生殖技术取得的进步使人们能将最希望遗留给后代的特征挑选出来,以引导人类自身不断进化。我们在计算机、机器人、生物技术和纳米技术领域不断取得的进步使我们能重建甚至扩展自己的身体和大脑,有人甚至会变成超人。“对于这些变化,很少有人会像今天生活在北美的阿米什人(他们过着与世隔绝的最原始的农耕生活,恪守着古老的传统和生活方式,没有电灯、电话等一切现代生活的基本设施,没有汽车,交通靠步行或四轮马车)一样完全置身事外。”美国未来学家雷·库兹韦尔预测。 当然,人类会灭绝也是一种可能性。来自于其他物种的竞争、被捕食、失去遗传多样性都是造成其他物种灭绝的“罪魁祸首”。不过,因为人类的数量众多,而且我们在所有物种中都起支配作用,因此没有其他物种会威胁到我们的生存。 但是,我们自己做的一些事情可能引发环境灾难从而导致人类灭绝。另外,我们也对过去发生的诸如小行星撞击地球、超级火山等大浩劫束手无策,这些大浩劫也可能导致人类灭绝。 同时,人类这个物种本身特有的不屈不挠的好奇心会促使我们创造出新的东西,导致人类灭绝。比如,有人就假想纳米科技会制造出一种机器人“灰蛊”,它会不断自我复制而失去控制,从而消耗掉整个地球的资源,进而造成人类的灭绝。另外,还有人可能用基因过程方法制造出其他致命的生命形式,导致人类灭绝。 尽管我们无法预测自己的未来,但有一件事情是确定无疑的,那就是,我们的存在本身只是一个偶然,其之渺小仿佛沧海一粟,而其存在之短暂则恍如白驹过隙。 12.宇宙如何终结? 宇宙会不会灭亡?会不会瞬间瓦解?自我塌缩,还是慢慢僵死?宇宙如何灭亡是整个宇宙最伟大的谜团。物理学家们一直想要告诉我们有关宇宙终极命运的答案。 此前,科学家们认为,宇宙中支配性的力量是恒星和其他物质之间的引力,这就意味着宇宙的未来只有两种可能:要么引力作用使宇宙向内塌缩,就像泄气的气球,宇宙回归原始大小——这就是宇宙大收缩论;要么宇宙一直膨胀下去,直到所有恒星的核反应堆耗尽,宇宙变得寒冷直至灭亡,并且由于膨胀使得地球最近的邻居都在远离,地球最终会成为恒星和银河系中一个被孤立的群落——这就是宇宙大寒论。 过去,大部分科学家相信后者更有可能。然而,1998年,科学家们对从遥远超新星到达地球上的光进行了研究,结果表明,一种神奇的力量(暗能量)使宇宙加速膨胀。这一发现或许将修改宇宙的命运。 2011年10月4日,美国加州大学伯克利分校教授索尔·珀尔马特、美国约翰斯霍普金斯大学和太空探测科学研究所天文学教授亚当·里斯和持有美国和澳大利亚双重国籍的澳大利亚国立大学教授布赖恩·施密特因为对宇宙膨胀的研究而荣膺当年诺贝尔物理学奖。这3名科学家对几十颗处于爆炸状态的恒星即“超新星”进行了研究,结果发现宇宙正在不断膨胀,而且膨胀速度不断增加。 诺贝尔物理学奖评审委员会认定,3名获奖者的研究结果改变了人类对宇宙的认识,而由此开启的研究领域更是被专家称为“可以和爱因斯坦的相对论相比拟”。“将近一个世纪,一种公认的看法是,宇宙正在扩张,这是大约140亿年前大爆炸的结果。”评审委员会说,“不过,发现宇宙的膨胀正在加速,令人惊异。如果膨胀继续加速,宇宙将以冰冻状态终结。” 除此之外,科学界还有其他一些关于宇宙终极命运的观点。2003年5月,美国新罕布什尔达特茅斯大学的物理学家罗伯特·卡德威尔提出了宇宙将以“大撕裂”这种方式壮烈死亡的观点。该假说认为,宇宙中的物质,从恒星和星系到原子和亚原子粒子,在未来会因为宇宙的膨胀进一步被撕裂。 卡德威尔告诉英国《新科学家》杂志说:“直到不久前,我们还认为宇宙可能有两种结局:向内收缩挤压崩溃(大收缩理论),或无限膨胀,密度无限被稀释,直到变得更冷并最终死亡(大寒理论)。现在,我们认为可能还存在第三种可能——大撕裂(相对于宇宙起源大爆炸)。” 卡德维尔称,宇宙将在数百数千亿年后毁于可怕的“大撕裂”。届时,由宇宙暗能量质变生成的“幻能”会撕裂宇宙中的一切物质,直至一颗微小的原子核。由于幻能不断增加,在宇宙终结前一年左右,它将把地球扯离开太阳系。在宇宙终结之前一小时,幻能将撕碎地球。 随后,宇宙中会再次出现某种令人喜爱的宇宙力,其强度让现在宇宙中的排斥力相形见绌,这种力会再次让星系聚合到一起,以很高的速度相互碰撞,最后,所有物质会在一次大坍塌中撞击到一起,温度和密度都极高,就像是宇宙最初大爆炸的反转。 不过,科学家们表示,人们并不需要为此感到烦恼。无论是大撕裂还是大坍塌,都不会很快发生。科学家们对遥远的古老的超新星(它们描绘了宇宙膨胀的历史)的观测表明,暗能量正在慢慢发生变化,如果真是这样的话,那意味着大撕裂或大收缩至少发生在数十亿年之后。据有关宇宙学家说:“大撕裂将来即使真的发生,也不会早于550亿年以后。”有的计算表明,大撕裂如果发生,它将发生在900亿年以后。美国斯坦福大学的物理学家安德烈·林德计算出,我们的宇宙距离大收缩至少还有250亿年,几乎是宇宙现在年龄的两倍。 除此之外,还有科学家认为,宇宙可能会有一个非常奇特的结局——宇宙真空会突然变成某种完全不同的物质。这些科学家们表示,空无一物的真空仍然有能量就暗示了其天性可能是不稳定的,它可能在任何时候跃迁到完全不同的状态。如果真空可以进入更低能量的状态,它将首先发生在空间中的某点,接着向外延伸,真空会不断地发生变形,变形的速度仅比光速慢一点点,未来,某个地方的真空可能会砰然衰变,然后包含新状态真空的“气泡”会以光速变大直到吞噬整个宇宙。 从理论而言,我们会提前得到一些警告,但是不会提前很长时间。“一百万分之一秒(1微秒)而已。”美国塔夫茨大学的宇宙学家亚历山大·维连金表示。届时,一种诡异的力量可能会使月球变成外浆,冲向地球。 维连金认为,这样的终结几乎是不可避免的,除非一个大撕裂先让我们终结,真空最终将落进入负能量状态。变形之后,空间接着会对自己施加强大的引力,让宇宙中留下的物质进入大收缩中。 如果上述景象真的发生,没有人知道空间会变成什么样子,但是,可以肯定的是和现在很不一样,到那时,我们和我们熟悉的所有物质都将不复存在。 然而,并非万事万物都将以此作为终结。最新研究表明,宇宙死亡和重生循环出现的可能性也很大。 就像很多理论学家们所预测的那样,如果我们身处的宇宙仅仅是不断出现分支且成长中的多重宇宙中的一个,那么,即使每个“分支”的寿命有限,这些宇宙组成的宇宙整体将持续下来。而且,对我们身处的宇宙来说,一直存在着复活的希望:新的宇宙可能会从灰烬中产生(这些灰烬出现在一个大反弹或某些人类还未命名的大事件中)。并且,如果宇宙出现大冰冻,宇宙就会获得足够的时间以至于一个随机的量子波动就可能诱发一个全新的大爆炸,届时就将出现一个全新的宇宙。如果万物如此循环反复,将永不终结。 (责任编辑:王欲然) http://scitech.people.com.cn/GB/16401887.html
个人分类: 科普文章|4549 次阅读|2 个评论
博士毕业意味着学术生涯的终结
热度 5 AnjinLiu 2011-5-2 21:03
博士毕业意味着学术生涯的终结?!不继续从事学术的,明显终结;继续从事学术的,也终结。 对与否?
个人分类: 人生漫步|3685 次阅读|6 个评论

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