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我科学家发现固态制冷新材料

[转贴自:科技网    点击数:3196    更新时间:2019年03月29日]

     中国科技网·科技日报沈阳3月28日电 (记者陆成宽 郝晓明)制冷对现代社会至关重要,联合国统计数据表明,全球每年25%—30%的电力被用于制冷。来自中国科学院金属研究所等单位的研究人员发现,塑晶(一类容易变形的无序固态晶体)具有庞压卡效应,即压力引起相变的冷却效应,它可用作研发高端制冷技术的新材料,可能降低制冷能耗。这为下一代固态制冷技术的发展提供了新思路。相关研究成果于3月28日发表在《自然》杂志上。

    目前的制冷系统大多采用气体压缩制冷技术,但这种技术所采用的材料会对环境产生不利影响。基于固态相变热效应的制冷技术作为一种最具希望的替代技术,近几十年受到广泛关注。这种技术采用的固态相变制冷材料会在遇到外部刺激时产生温度变化。“但是,已有的固态相变制冷材料存在不足:熵的变化小,仅为几十焦每千克开(J kg-1K-1),制冷能力差,限制了其应用。”论文第一兼通讯作者、中国科学院金属研究所研究员李昺说。

    研究人员发现多种塑晶都可以在极小压力的驱动下获得巨大熵变,其中一种材料名为新戊二醇,其产生的熵变高达389焦每千克开,制冷能力较以往的固态相变制冷材料大大提升。这种优异性质要归因于塑晶的独特分子结构:塑晶高度无序,即分子取向排列不规则。这种无序结构很容易被压缩,相对较小的压力便能诱导这些取向无序的分子产生规则排列,从而产生大幅度的熵变。

小鼠也能建立社会规则避免冲突

      科技日报北京11月12日电 (记者张梦然)英国《自然·通讯》杂志日前发表的一篇行为科学论文报道称,科学家发现小鼠能够“定规矩”——自发建立社会规则,来帮助它们实现共同所得的奖励最大化,这一发现不同于人们此前对人类以外哺乳动物的认识。

    对人类来说,根据自身需要提出社会规则或准则,用以调节其成员的社会行为,是一种很普遍的行为。但此前有研究表明,人类之外的哺乳动物通常过于“冲动”,无法建立或使用规定来解决冲突。但韩国此次最新研究表明并非所有的奖励都适应此法则,当奖励并非生存需求时,人类以外的哺乳动物也能够通过建立和执行规定来解决潜在的社会冲突,这些规定既能增加它们的长期收益,又能获得投资回报。

    韩国基础科学研究所的科学家团队,利用训练小鼠们穿过迷宫的方式进行分析。起初是每只小鼠都单独进行该训练,当小鼠到达指定区域(有灯光指示)时,它会获得奖励,即得到对其大脑中奖励中心的刺激。一旦小鼠成功将灯光与奖励关联,它们就被每两只组成一对儿,成对地被放入迷宫中。

    接下来,只有当两只小鼠都到达指定地点时,表示奖励的灯才会亮起,但是只有一只小鼠能得到奖励。小鼠们很快意识到这一点,于是表现出暗示社会规则的行为:在共同启动奖励后,只有一只小鼠前往奖励区域,而另一只留在起点附近。除了合作增加总收益外,这些小鼠还轮流行动,将“小鼠组合”的投资收益最大化。

    研究人员表示,这些结果可以表明小鼠并没有人类之前认为的那么冲动,它们能够通过建立社会制度来解决潜在冲突,这些规则让组合中的两个个体都得到最大奖励。

NASA科学气球助力破解宇宙谜题

     科技日报北京8月9日电 (记者刘霞)据美国国家航空航天局(NASA)官网9日报道,数十年来,NASA已朝地球大气层发射了多个科研气球,现在,这个“气球项目”再接再厉,其计划携带更多灵敏设备,调查宇宙起源以及研究宇宙射线。
 
    调查宇宙起源的设备名为“原初暴胀极化探测器(PIPER)”,它将在未来数年进行一系列测试飞行,主要目标是证明宇宙暴胀理论——宇宙在大爆炸之后的瞬间,就扩展了1024倍。这一快速暴胀可能摇撼了时空的结构,产生了名为引力波的波纹。引力波会使宇宙最早的光——宇宙微波背景辐射发生扭曲,这就是所谓的极化。在宇宙微波背景中探测到这种极化模式将证明暴胀出现,帮助天体物理学家们更好地研究宇宙最初的情景。
 
    PIPER将在四个不同的频率下,为整个宇宙“画像”,从而区分宇宙微波背景辐射中不同的扭曲模式以及宇宙尘埃产生的不同极化信号。PIPER首席研究员、戈达德太空飞行中心的艾·科格特说:“我们希望借验证暴胀理论进一步了解早期宇宙。”
 
    PIPER的观测范围为地面之上20英里左右,而宇宙射线能量和质量(CREAM)设备飞得更高。“块头”仅为冰箱大小的CREAM在进行6个主要探测任务期间由气球运载,但它也能穿过地球的大气层进入太空,对宇宙射线采样。
 
    宇宙射线是来自太阳系外的高能粒子,在接近光速飞行时会不断落入地球,但宇宙射线的准确起源以及它们如何加速穿过太空等诸多难题,仍有待更多研究才能破解。
 
    按计划,CREAM将于8月前往国际空间站。CREAM项目联合负责人、马里兰大学的杰森·林克指出,NASA气球项目的主要用途之一是作为一个测试平台,对太空设备进行测试。实际上,很多设计太空探测任务的科学家最初都用气球进行实验,这个强大的训练场让科学家和工程师们受益匪浅。

“失利”而不“失信”的一次火箭发射

     刚刚迎完中国共产党建党九十六年华诞,刚刚刷完最后一屏朋友圈……突然,新华社一则快讯报道:我国于7月2日19时23分点火升空的长征五号遥二火箭飞行出现异常,发射任务失利
 
    看到这则消息,初次反应是看错,再次反应是报错,及至调出现场画面,方知这是真的失利了。虽说失败是成功之母,虽说航天事业本就是高风险事业,虽说没有人主观上有意出现这样的过错,可我还是忍不住地心痛,忍不住地落泪,忍不住地自责。尽管我的所有行为都于事无补,即使有天大的责任,也轮不到一个科技界老兵、新闻界青瓜来承担,但我仍然固执地自责。因为天下兴亡,你我有责;因为祖国强大,你我有光。当然,天下有困,祖国有难,你我自然责无旁贷。
 
    新华社能在第一时间点以快讯的方式向全世界发布这则信息,也是我未曾想到的。这说明了什么呢?
 
    其一,从科研环境角度看,中国政府宽容失败,从失败中总结教训的科研环境正在不断优化。众人虽知科研活动的高失败率是大数,而高成功率是小数,可中国的科研制度,在相当长时间内,对失败的宽容几近于零。于是,一些大路货、低难度的科研项目、课题成为销金主力,而那些高难度、大风险的科研任务常常乏人揭榜。这种违背科研规律的制度安排和政策引导,已经严重地伤害了中国科研人员的创造力。这次航天火箭发射失利,不是第一次,也不会是最后一次,但对其失利的公开、及时报道,则标志着中国科研环境的大幅度优化,更多有能力的科学家会更坚定地奔赴急难险重的科技前沿领域。
 
    其二,从公众关切角度看,人们更加理性地理解失利或失败。新华社快讯播出后,各大新闻网站,APP,以及自媒体、微信朋友圈,都迅速传播、评论。截止本稿完稿时,几乎都是惋惜、鼓励的话,还有人引述聂荣臻在中国航天人自主研制的第一枚导弹——东风二号失败后的讲话(“既然是科学试验,总会有成功,有失败。成功了,我们就取得经验;失败了,我们就得到教训!成功了,功劳是你们的,失败了,责任由我来负!”)来安慰科研人员。显然,不仅政府理性成熟了,而公众的成熟和包容更是大国国民的气度。有此吾民,科技人员又怎能不“撸起袖子加油干”呢!
 
    其三,从新闻报道视角看,新闻就是新闻,见不到新闻背后宣传的影子。航天是中国最引以为傲的少数世界领先领域之一,不仅国内关切度看,且国际关注度也非常大。以往我们的新闻报道,对成功之事多有渲染,对失败之事多有淡化甚至不予报道。当然,这里面有考虑公众承受能力问题,但也有粉饰宣传的意味。以今次报道看,中国作为一个和平崛起、负责任的大国,正在践行讲信修睦,勇于担当的承诺。此乃中国之幸,中国新闻人之幸也。
 
    失利并不可怕,可怕的是失信。失利了,我们还可以从头再来,而失信了,一切社会规范、信任都将坍塌。一个泱泱大国,无论面对成功还是失败,都能从容地以自身真面目呈现给世界,难道不是自信与他信的表达吗?

颜宁、高福等科学家解析出NPC1蛋白结构

    本报北京5月29日电 (记者赵永新)近日,清华大学颜宁课题组与中国疾控中心、中科院微生物组高福院士课题组合作的一项最新成果,在世界上首次解析出NPC1蛋白的清晰结构,并初步揭示了它的工作过程,从而为干预、治疗罕见遗传疾病“尼曼—皮克病”和埃博拉病毒打开了新大门。

    颜宁教授过去9年一直针对胆固醇代谢调控通路进行系统的结构生物学与生物化学研究,高福院士一直从事包括埃博拉病毒在内的重大传染疾病相关病毒入侵机制的结构生物学研究。他们合作的研究论文《NPC1蛋白介导胆固醇转运和埃博拉病毒入侵的分子机制》,发表在5月26日的《细胞》杂志上。该论文在国际学术界首次报道了人源胆固醇转运蛋白NPC1的4.4埃分辨率冷冻电镜结构,并分析探讨了NPC1和NPC2两个蛋白协作介导细胞内胆固醇转运的分子机制,同时为理解NPC1介导埃博拉病毒入侵的分子机制提供了分子基础。

    据悉,“尼曼—皮克病”是一类因为胆固醇、鞘磷脂等脂类代谢失常而导致的罕见遗传疾病,目前还没有有效的治疗手段。NPC1异常是C型“尼曼—皮克病”的主要致病因素。过去近20年的遗传和生化实验发现,NPC1蛋白是胆固醇在人体细胞内不可或缺的搬运工。如果NPC1发生突变,会导致胆固醇在溶酶体中的异常堆积,从而可能导致病人肝脏、肾脏、脾脏甚至脑部的脂类过量积累,造成这些器官发生病变,并可能致死。而要解开NPC1突变会使胆固醇不能正常代谢的谜团,获取NPC1的清晰结构是关键一步。

    据介绍,NPC1是一个由1278个氨基酸组成并含有13次跨膜螺旋的膜蛋白。由于它的分子量过小,而且十分不稳定,利用电镜对它进行结构生物学研究是一个挑战。在研究过程中,颜宁研究组开发了一种新型的“随机相位3D分类”电镜数据处理方法,从而将这一并不十分稳定的单体膜蛋白结构解析到4.4埃,并且在结构的基础上通过生化分析初步揭示NPC1和NPC2相互识别转运胆固醇的分子机制。此外,NPC1还是人体细胞内的埃博拉病毒受体,在埃博拉病毒的入侵过程中发挥着不可替代的功能。颜宁课题组与高福课题组合作,解析出NPC1与GPcl结合体分辨率为6.6埃的冷冻电镜结构,从而为进一步研究NPC1介导的埃博拉病毒入侵机制和如何通过破坏这一识别界面进行干预提供了分子基础。(原标题:我国科学家解析出NPC1蛋白结构 为攻克“尼曼—皮克病”和埃博拉病毒打开新大门)

研究发现年老体衰与体内T细胞的杀“敌”能力相关

   据新华社华盛顿6月1日电 (记者林小春)一项新研究发现,随着年龄变老,人体内的免疫T细胞杀灭外来“入侵者”的有效性降低。这可以帮助解释年龄较大的人为何免疫力低下、疫苗接种效果不好。

    研究负责人、美国得克萨斯大学奥斯汀分校助理教授姜宁介绍说,人体内有大量T细胞存在,他们研究的是具有很强细胞毒性的T细胞,对病毒或癌细胞具有强大的杀伤力。但这些“武器”的杀伤效果好不好,取决于其表面蛋白——T细胞受体识别、结合外来威胁的能力,即所谓“T细胞亲和力”。亲和力越高,杀伤能力越强。

    此前T细胞亲和力的检测方法过程繁琐、周期很长,且成功率不是很高;而他们最新开发出的一种快速检测技术,可以在一天内就分离出70多个T细胞受体,不仅能检测T细胞亲和力,还能同时测量T细胞受体的基因序列。

    研究人员利用这种技术来研究健康人血液里的抗丙肝病毒T细胞,结果表明,年轻人血液里有着较高比例的高亲和力抗丙肝病毒T细胞,而中老年人血液里这种T细胞的比例明显下降。

    姜宁认为,这项发现不仅针对丙肝抗原特异性T细胞,还适用于所有的“杀伤性”T细胞,显示T细胞亲和力与年龄相关,从而可以帮助解释为什么老年人免疫力低下,疫苗接种效果不好。

美国将研制电力推进系统:登陆火星使用

    新华社华盛顿4月19日电(记者林小春)美国航天局19日宣布,将资助美国喷气发动机-火箭动力公司6700万美元,用于研制登陆火星使用的电力推进系统。

    该航天机构当天在一份声明中写道,这种先进电力推进系统“将显著推进美国商业航天能力,并使得深空探索任务成为可能,这包括美国航天局‘小行星重定向任务’中的机器人操作部分,以及其火星之旅”。

    声明说,该电力推进系统将使用太阳能作为动力源,其燃料效率有潜力比现有化学推进技术提高10倍,而推进能力将达到现有电力推进系统的约两倍。

    按照双方签署的合同,喷气发动机-火箭动力公司将在36个月内研制出推进器、电力处理单元等子系统,并将其整合成电力推进系统。美国航天局此前已研制出一个原型推进器与电力处理单元,将提供给该公司作为参考。

   根据合同,喷气发动机-火箭动力公司还将研制一个用于对上述电力推进系统进行测试、评估的系统。

   美国航天局研制电力推进系统历史已超半个世纪,其第一个研制成功的离子推进器于上世纪50年代问世。自那以后,美国深空探索任务日益依赖电力推进系统,其中最近一次使用这种系统的是“黎明”号小行星探测器,它依靠离子推进器于2011年访问灶神星,2015年访问谷神星,成为第一个造访太阳系两颗天体的无人探测器。

疟原虫耐药性研究获得新进展

    新华社华盛顿4月14日电 (记者林小春)耐药性问题是全球疟疾防治工作面临的重大挑战。美国《科学》杂志14日报告一个好消息:疟原虫不会把对抗疟药物阿托伐醌产生的耐药性传给后代。这是第一次有研究显示疟原虫的耐药性不会扩散。阿托伐醌2000年正式上市,孕妇与儿童均可安全使用,但很快疟原虫就对这种药物产生耐药性,现在阿托伐醌已基本从市场上消失。

    一个国际研究小组对一种感染啮齿类动物的疟原虫进行了研究,发现这种疟原虫在对阿托伐醌产生耐药性后会出现3种基因突变,其中两种基因突变会导致疟原虫的生殖细胞出现发育缺陷,而第三种基因突变会严重损害疟原虫雌性生殖细胞而导致完全不育。研究人员还发现在感染人类的恶性疟原虫中,所发生的基因突变也导致疟原虫无法把耐药性传给后代。

    负责研究的澳大利亚墨尔本大学教授杰夫·麦克法登把这种基因突变称为“基因陷阱”。他说,这些结果让研究人员“很兴奋”,因为耐药性正在破坏人们控制疟疾的能力,而“这项工作为药物研发提供了新标靶”。这是第一次有研究显示疟原虫的耐药性不会扩散。下一步,研究人员计划在肯尼亚和赞比亚等地开展实地调查。

    据世界卫生组织统计,2015年全球疟疾病例数达2.14亿,死亡人数为43.8万。

康纳尔大学发现素食基因

   中国科技网3月30日报道(张微 编译)可能存在素食基因吗?康纳尔大学的研究人员已经发现了遗传变异的证据——等位基因,这种基因长期以来一直在素食人群中进化,如在印度、非洲和部分中东地区的人群中都有这种基因变异。他们还在格陵兰岛的因纽特人中发现了这种基因的不同版本,这个版本适应海洋饮食,因为因纽特人的主要食物是海鲜。

    素食者等位基因在特定人群中进化,他们的植物性饮食习惯已经维持了数百代。这种适应性让这些人能够有效地处理ω-3和ω-6脂肪酸,并将它们转化为早期大脑发育不可或缺的化合物,如果他们偏离了均衡的omega-6与omega-3饮食,就会有患上炎症的可能,通过炎症的并发症,增加患心脏病和结肠癌的风险。

    研究人员发现,,格陵兰岛的因纽特人与长期素食的人群相比,之前确认的适应性是不同的:虽然素食等位基因有22个碱基插入基因内(一个碱基能够让DNA结合在一起),但是这个插入在海鲜等位基因中是缺失的。

    “这种不同的等位基因可能驱动了因纽特人的适应性,” Alon Keinan实验室的博士后研究人员Kaixiong Ye说,他与康奈尔大学生物统计和计算生物学副教授Alon Keinan共同完成了这篇研究文章,他们的论文发表在3月29日《分子生物学与进化》期刊上。“我们的项目是首个将素食与插入等位基因,以及海洋饮食与缺失等位基因联系起来的研究,”Ye说。

    “这是适应当地饮食最有趣的例子,我非常有幸能参与研究,” Keinan说。“一些研究已经指出,一个地区基因组的适应性。我们的综合分析表明,适应性是由DNA上一个小片段的插入(也就是DNA的功能)驱动的。此外,如果这个插入在格陵兰岛的因纽特人的DNA中存在,那么会对这个种群有害,因为他们的海洋饮食富含ω-3。”

    FADS1 和 FADS2是两种非常重要的酶,将ω-3和ω-6脂肪酸转化为大脑发育和控制炎症所需的下游产品。食用肉类和海鲜的人群就不需要增加FADS1 和 FADS2来获取适量的营养,因为他们的ω-3和ω-6脂肪酸转化过程比较简单,需要的步骤也比较少。

    本研究是在汤姆 布伦纳之前工作的基础上进行的,他是康奈尔大学人类营养和化学专业教授,他的研究表明碱基的插入能够调节FADS1 和 FADS2的表达,并假设这可能是素食群体能够适应的原因。

    Ye,Keinan和同事们分析了234个素食的印度人和311个美国人的等位基因频率,发现68%的印度人和仅有18%的美国人存在素食等位基因。该分析使用了1000个基因组计划的数据,发现70%的南亚人,53%的非洲人、29%的东亚人和17%的欧洲人存在素食等位基因。

   “北欧人长期以来都有喝牛奶的习惯,他们能够从牛奶中吸收足够的终端产品来进行长链脂肪酸的代谢,因此他们不需要从祖先那里遗传合成脂肪酸的能力,”Ye说。
他补充说:“我们研究的一个启示是,我们可以利用这个基因组信息来调整我们的饮食,这样它就与我们的基因组相匹配,这就是所谓的个性化营养。”

    研究人员尚无法确定这种素食适应性是什么时候开始的,分析黑猩猩或猩猩基因组没有发现素食等位基因。但有证据表明,早期人类尼安德特人和丹尼索瓦人的基因组存在等位基因。

    “可能在人类进化史上,当人类迁移到不同的环境时,有时候他们需要植物性饮食,有时候需要海洋饮食,不同的时期,这些不同的等位基因要进行自适应,”这意味着等位基因在饮食压力下,有进化的趋势,Ye说。

差点毁灭世界的五大“骇人”实验

[导读] 在YouTube热播的科技视频中,有一个点击率高达1000万次的视频——《五项可以摧毁世界的实验》。不过,造成这起灾难的罪魁祸首并非科学家,而是拥有按下核武器按钮权力的政治家。

 搜寻外星文明研究(SETI)

■第三只眼

    在YouTube热播的科技视频中,有一个点击率高达1000万次的视频——《五项可以摧毁世界的实验》。我们仍然存活在世,这一事实意味着这些实验并没有摧毁世界。但是这个视频传递出来的意义却十分明确:我们经常采用儿戏的态度对待我们一知半解的事情,这可能引发灾难性后果。我们担心,人类在探索超出自己控制的力量时并没有相关的知识。

    虽然在某些情况下的确如此,但美国全国公共广播电台网站近日报道指出,人们毋须为这五项试验忧心。

克拉超深钻

    1970年,前苏联科研人员开始在北极圈内克拉岛上钻井,至1989年时井深达到40230英尺(约合12262米),钻探工作终止于1994年,停止钻井的官方理由是经费不足。尽管如此,这是前苏联继空间站、深海勘探船之后的第三大科研成果,一直是俄罗斯科学家的骄傲。

    克拉超深钻是一个典型的冷战项目。在冷战的20世纪60年代,随着太空竞赛不断升温,另一项竞赛也慢慢展开,这就是地心争夺战。在美国推出一项力图达到这个深度的钻探项目后,前苏联也加入到这场钻出世界上最深的洞的竞赛中。此前,美国保持着在俄克拉何马州沃希托县伯萨·罗杰斯钻洞31440英尺(9583米)的世界纪录。

    尽管科研人员付出了诸多努力,但这个钻井只达到了波罗的海地区陆壳三分之一的深度。这当然无法威胁全世界的安全,但对地理研究大有裨益,包括分析超过25亿年前的太古时代的岩石等。

    得益于前苏联科学家的执着,虽然人们没有从井中放出地狱恶魔,但关于地球内部的科学数据如泉涌般而来。人们惊异地发现,深藏在地下的大量液态氢似乎处于沸腾状态。另外,科学家们在地下12英里深处超高温高压的环境下,竟然发现了浮游生物,这让美国国家航空航天局(NASA)的科学家找到了自信,他们向国会申请经费,准备继续探索宇宙生命。

    尽管前苏联解体后克拉岛上的钻井平台被废弃,但鉴于“克拉深坑”给人类带来了关于地球知识的飞跃式进步,某种意义上说,应该给前苏联科学家记上一功。

三位一体实验

    1945年7月16日,人类首枚原子弹在美国新墨西哥州的沙漠里引爆,这就是“三位一体”实验,它相当于大约20千吨的TNT能量,是美国和欧洲科学家三年来辛勤工作的结晶。实验目标是制造能震慑纳粹的大规模杀伤性武器,在此次试验后的短短24天之内,日本两大城市广岛和长崎先后被原子弹炸为一片废墟,不久,第二次世界大战也以日本的战败而告终。

    科学家罗伯特·奥本海默随后说,当看到这次爆炸测试,他想起了印度圣经薄伽梵歌中的一句话:“我成了摧毁世界的死亡之神。”

    人们最初担心爆炸会引燃大气,但数学方法表明这几乎是不可能的,这次实验是完全安全的。不过,科学家最近发现,在新墨西哥城的居民可能已经遭受了超过正常水平数以千倍的放射线的辐射伤害。

大型强子对撞机

    大型强子对撞机(LHC)这个庞大的粒子加速器位于瑞士日内瓦附近的欧洲核子研究中心(CERN),用于让以接近光速移动的质子束进行对撞。经过40年的研究,2012年,科学家们报告称,他们在LHC的对撞中发现了“上帝粒子”——希格斯玻色子,这是现代技术和先进的粒子物理学结合产生的“胜利之果”。

    由于这种对撞可以产生迷你黑洞,因此,许多人担忧这样的庞然大物会失控并吞噬整个地球。但是,复杂的计算再次证明这几乎不可能发生,因为迷你黑洞会在瞬间消失。不仅如此,当宇宙射线内高速穿越太空的粒子撞击到上层大气中的氮分子和氧分子时,会发生更高能量的对撞。如果人类能在这类对撞中存活40亿年,那么,大型强子对撞机也应当是安全的。

“一流星鱼”热核试验

    1962年7月9日,美国在海拔400公里处进行了代号为“一流星鱼(Starfish Prime)”的热核试验,引爆了一枚大型核弹,目的是破坏前苏联的导弹系统。冷战同样是这起事件的起因。这次爆炸的核当量为1450千吨,引爆后,五颜六色的“极光”瞬间照亮了广阔的天空,有些地方甚至持续了好几分钟,几颗低轨道卫星上的太阳能电池板也被损坏。

    另外,爆炸产生的电磁脉冲对瓦胡岛上的供电系统造成了破坏,岛上的防盗报警器持续尖叫,300盏路灯被损坏。但尽管如此,除了美苏因此互掷氢弹外,人们无需担心其他的地球灾难。

搜寻外星文明研究

    搜寻外星文明研究(SETI)是一项历时50多年的项目,科学家们一直在寻找来自外星文明的无线电信号。但也有人担心,我们发出的信号可能暴露了地球在星系中的位置,让外星人可以轻而易举地抓住我们。

    然而,多种因素表明这样的可能性极低:首先,星际距离遥远,外星文明即便拥有尖端技术也需要数百年甚至数千年才能到达地球(使用现有技术,我们需要10万年才能到达距离我们最近的星系)。如果先进的外星文明在银河系中的确存在(这个假设就是非常不确定的),它们有大把时间把邻近的星系开拓为殖民地。对我们来说,没有外星访客的证据应该是个安慰。我们没有证据表明外星人绝对不存在(因为这样的证据在科学上说不通),但我们绝对有证据证明,银河系周边的高级生命形式非常罕见。

    其实,对于人类来说,最大的担心来自热核冲突可能造成的同归于尽,虽然这个威胁现在离我们比较遥远,但仍真切地存在着。不过,造成这起灾难的罪魁祸首并非科学家,而是拥有按下核武器按钮权力的政治家。

皮埃尔·布吉尼翁:“让科学家自主 让创新自由”

 [导读] ERC的项目面向全世界开放,秉持的观念是个体创意在发展合作中会起到极其关键的作用,所以,科学家们总是要寻找全世界最好的(资深和初级)科研人员加入自己的团队,从而更好地研发自己的项目。

今日视点

    金秋北京,风和日丽。以专门吸引全世界顶尖科学家著称的欧洲研究理事会(ERC)的主席、数学家让-皮埃尔·布吉尼翁(Jean-Pierre Bourguignon),随同欧洲委员会科研与创新委员代表团一行访华。9月8日,他就欧洲创新研究、中欧科技合作等问题接受了科技日报记者的邮件采访。

资助最杰出的科学家

    欧盟作为当今世界主要知识生产中心之一,产出科技成果占全球将近三分之一,以仅占世界7%的人口贡献了世界研发支出的24%、具影响力出版物的32%和专利申请的32%。目前,欧盟力争扩大自身的知识竞争力,已赶超美国和日本,稳步向研发支出占GDP 3%的目标迈进。

    欧盟还是一个吸引研发投资的磁场。据统计,2011年,在研发领域,欧盟是最重要的外国直接投资目的地,全世界30%的外国直接投资流入其中。这要得益于它推出的有利于国际科研合作的重要政策。

    2007年,欧盟成立ERC,成为欧洲层面第一个面向前沿研究的资助机构,旨在鼓励任何国籍、任何年龄的最优秀和最具有创意的科学家竞争获得经费资助,从而促进欧洲学术进步。自成立以来,该委员会共资助了约5000名科学家,显著改变了欧洲的科研环境。

    ERC由一个独立的学术委员会和一个执行机构组成,有22位科学家和学者负责制定科研资助战略与方法,并代表科研团体推动欧洲的创意和创新。

    2014年1月1日,让-皮埃尔·布吉尼翁开始担任ERC主席。他的责任就是要确保由科学家提出的那些最能代表未来的研究得以顺利开展。

加大创新激励力度

    2014年,欧盟启动了有史以来规模最大的科研创新计划“地平线2020”,以期把实验室里孵化的伟大创意投入市场,创造更多突破、发现和世界第一。

    新计划将历时7年(2014年—2020年),预算总额近800亿欧元,宗旨是孵化能够改善人们生活的科技成果。在三大支柱领域——卓越的科学研究、产业领导力和社会挑战的指导下,为从前沿科学到示范项目到即将入市的创新等各种科研活动提供资金支持。其汇聚了欧盟层面的所有科研创新资金,简化规则,力求打造一个连贯一致、简单易行的计划,减少参与阻力,让来自欧洲及其以外国家的学术研究机构和中小企业也能够广泛参与其中。

    在“地平线2020”计划框架下,欧洲委员会预计持续每年投入约1亿欧元,支持设立在欧洲的机构参加与中方机构的联合项目。中方将配套相应经费,计划每年投入两亿元人民币,支持设立于中国的机构在新计划框架下参与同欧洲伙伴的联合项目。这一新启动的联合资助机制将支持科研与创新联合行动,涉及共同感兴趣并互利的战略领域,如食品、农业和生物技术、绿色交通(含航空)、可持续城镇化、信息和通讯技术、能源、健康以及青年科研人员交流等。

    布吉尼翁对科技日报记者说:“科研领域所取得的突破是无法规划的,这是突破性研究的特点。但是中国和欧盟都知道,目前人们非常关注能源生产和消费领域的一些课题,因为在今后若干年里人们必须共同致力解决环境和气候变化等问题。这就是为什么ERC主题创意实验室本周在大连举行的夏季达沃斯论坛‘新领军者年会’上确立的议题为‘能源的新形式’。同时,人们往往没有预料到由于网络的广泛利用给社会经济生活中带来的重大改变,这得益于许多不同科学领域的重大贡献:物理、计算机科学、数学、工程学、经济以及社会学等,但是更重要的并且非常关键的,还有企业家精神。”

期待与更多中国科学家合作

    科研创新合作是中欧关系的重要组成部分。多年以来,欧洲和中国的科学家通过以往的框架计划,就关乎共同利益和互利互惠的课题展开了密切合作。

    布吉尼翁告诉科技日报记者,“作为‘地平线2020’框架的重要部分之一,今年6月,ERC与中方签署一个新的协议,让中国科学家更容易地通过国家自然科学基金的审核和一定资助,到欧洲参加由ERC资助的研究团队。这是一个伟大的举措,因为它将让欧洲汇集具有新想法的创新人才,并让中方的研究在高质量的国际环境中获得经验。布吉尼翁表示,他本人对国际科研合作充满信心。”

    他指出:“ERC很大的特色在于不预先设定优先研究目标,不事先确定任何领域的科研主题,并且鼓励跨学科的研究。ERC支持优秀的科研人员自下而上地开展研究,没有年龄限制,无论年轻学者还是资深的研究人员都可参与。由他们提交自己认为最令人兴奋的和有前景的研究课题,在研究中充分自由地发挥。”

    他说:“对于中国和欧盟来说,科研界各领域的发展状况有很大的不同。目前,有些科研领域需要在基础设施方面长期投资(如欧洲核子研究中心)和培训,而另一些领域则亟待开发出一些全新的研究方法。这就需要让科研人员在灵活的机制下更紧密地合作,正是这种需求促使欧盟在其分担责任的领域推动欧洲国家共同进行研究。ERC的项目面向全世界开放,秉持的观念是个体创意在发展合作中会起到极其关键的作用,所以,科学家们总是要寻找全世界最好的(资深和初级)科研人员加入自己的团队,从而更好地研发自己的项目。”

研究发现:运气不好竟成得癌症的主要原因

[导读] 人民网北京1月5日电 很长时间以来癌症都被认为与生活习惯、遗传等有关,但科学家的最近一项研究发现,得癌症很大程度上可能是因为运气不好。

   人民网北京1月5日电 很长时间以来癌症都被认为与生活习惯、遗传等有关,但科学家的最近一项研究发现,得癌症很大程度上可能是因为运气不好。

    据《每日电讯报》报道,研究者发现,三分之二的癌症是由细胞分裂时的随机错误引发的,这完全不受我们的控制。

    美国约翰霍普金斯大学医学院的科学家研究了31种癌症,只有9种与生活方式或基因缺陷有关。另外22种癌症基本上是“运气不好”导致,基因和生活习惯的影响只占一小部分。

    科学家们表示,因为不可能通过改变生活习惯或检测基因来预防癌症,所以人们更应早诊断早治疗。

    “尽管一些随机错误是因为运气不好,但患癌风险取决于综合因素,与自身基因、生活环境和生活习惯等多方面都有关系,其中有很大一部分是可以控制的。”

    英国癌症研究中心高级科学信息官Emma Smith博士说,据估计,超过十分之四的癌症可通过改变生活方式预防,比如戒烟、保持合适的体重、健康饮食和限酒。虽然这些改变不能保证不会患癌,但是它们能降低患癌症的风险。(马晓慧编译)

南海海洋所揭示海底冷泉系统流体活动特性及其微量元素富集规律

     海底冷泉系统与天然气水合物新能源、全球气候变化和极端环境生物资源等密切相关,备受国际科学界的特别关注。近日获悉,中国科学院南海海洋研究所边缘海地质重点实验室(MSG)冯东、陈多福研究团队,揭示了海底冷泉系统复杂的流体来源和动态的流体活动特性,并发现了现代冷泉碳酸盐岩中Mo-As-Sb共同富集特征和富集机制,相关成果发表在Top刊物Chemical Geology 上。

  据介绍,研究人员通过对水合物区自生碳酸盐岩的同位素地球化学和生物标志化合物研究,发现碳酸盐岩的碳同位素具有很大的变化范围,碳酸盐岩中不仅含有与甲烷氧化有关的生物标志化合物,还存在与甲烷生成作用有关的生物标志化合物(图1)。以往国际上普遍认为冷泉系统是一个以甲烷氧化为主导的环境,所获得的研究成果修正了这种片面观点。

  同时,研究人员对采自墨西哥湾等典型冷泉区自生碳酸盐岩采用不同的溶样方法进行了详细的主量、微量及稀土元素研究,发现了现代冷泉碳酸盐岩中Mo-As-Sb共同富集特征,并揭示了这些元素的富集机制(图2),为揭示冷泉系统的沉积环境提供了一种新的研究思路。

  相关研究获得了国家自然科学基金重大研究计划项目、面上项目、中科院“百人计划”项目等的资助。

新技术可将数据保存3亿年 石英玻璃作记录载体

     新华社东京9月25日电(记者 蓝建中)日本日立公司日前宣布发明一项数据存储新技术,以石英玻璃作为记录载体,数据存储的年限可超过3亿年,适用于长期保存重要的资料档案等。

    据日本《产经新闻》网站25日报道,日立公司瞄准市场上对数据长久保存的需求,联合京都大学科研人员投入此项技术研发。新技术是用激光在厚2毫米、边长2厘米的方形石英玻璃板上刻录数据,数据记录层共分4层,提高了存储容量。

    目前一张石英玻璃板可保存数据40MB,日立公司计划将其容量提升到750MB,并用它记录人类基因组的数据。

    实验中,石英玻璃载体在1000摄氏度的高温下加热2个小时,它保存的数据依然可以利用光学显微镜完整读取,耐久性非常高。理想情况下,人们常用的磁盘等磁存储介质和光盘等光存储介质都只能将数据保存数十年至数百年,而这种石英玻璃载体的存储年限可达3亿年。

中以合作研发出太阳能热发电系统

      本报特拉维夫5月10日电(记者冯志文)5月8日,在以色列内盖夫沙漠的骄阳下,HelioFocus公司展示了最新的太阳能热发电系统。

    该新型太阳能热发电系统能将空气有效加热到650摄氏度,经过中央热交换系统的处理,产生高温水蒸气并驱动发电机组发电。这套系统目前装备了世界上最先进的太阳能收集单元,且占地仅有500平方米,年发电可达到2500兆瓦小时,主要可用于现有煤电厂和燃油电厂的后备供电系统,市场前景非常广阔。

    在展示会前,HelioFocus公司与三花集团签订了2013年在内蒙古建设10兆瓦太阳能热发电厂的协议,该电厂最终有望将规模扩大到60兆瓦,以便为中国太清能源公司的一个600兆瓦的燃煤发电厂配套。

    HelioFocus公司是一家由中国三花集团和以色列IC绿色能源公司共同投资的高科技公司,旨在研发和建设发电厂后备太阳能热发电系统。

德国科学家实现原子量子状态模拟

      德国马普学会量子光学研究所的科学家完成一项实验,将原子排列在光学栅格点阵中,这些原子通过“精确”的扰动偏离平衡状态,通过观测其动力学行为,获得这些处于光学栅格中相互间有相互作用的单个原子的动力学数据,首次实现固体中相互关联原子系统的动力学行为模拟研究。
 
     据科学家们,可将光学栅格想象为由激光形成的装鸡蛋的箱子,它是利用激光形成的一种特殊构造,其中有按照一定周期有规律出现的“凹穴”,在每个“凹穴”中可以“放置”一个原子,尤如在鸡蛋箱的每个“凹穴”中放置一枚鸡蛋。一旦原子处于这样的结构中,其行为将与在自然状态下一致,可以对其进行精确的测量,而这种测量在自然状态的固体物质中是无法进行的。通过精确测定,可以研究复杂的量子系统如何进入平衡态,温度是如何出现,典型的量子系统如何随时间转变为强相互作用的多粒子系统,系统如何在原子间相互作用下形成平衡状态,好比可以观察到原子如何“入睡”的过程。
 
     科学家们认为,该项研究结果对物理学中古老而又具有重大意义的基础性问题给出了一些重要的新认识和解答。比如说,可以解释为什么偏离平衡状态的系统可以恢复其平衡状态,物质的物态如温度等是如何产生的。原子是构成物质的基础单元,其大小只有千万分之一毫米,远小于可见光的波长,肉眼不能观测到,在固体中这些微小粒子大多数呈有序排列状态,气体中则呈无序状态。不论原子处于什么聚集状态下,人们在现实中一般仅能见到由大量原子集合构成的宏观物质。因为在原子尺度上的自然规律是“量子律”,在量子世界起作用的规律与我们日常世界完全不同,从人们的直觉来看是无法解释并且是佯谬的。例如在量子世界,要指出原子的精确位置,就是没有意义的事情,再比如宏观世界非常自然的“温度”概念,在微观世界如何解释就是一件并非简单的事情,物理基本方程中对温度并没有给出定义。因此,人们认为研究单个原子的行为是很难想象甚至是荒唐的,这一首创的实验将使一情况根本改变。
   
     同时,科学家认为,此项实验成果可以为研究密集强相互作用多粒子体系提供新手段,形成“量子模拟”的新方法,比传统的模拟计算法要功能强大很多。目前研究交互作用多粒子体系,通常通过超级计算机进行模拟计算,运行时间长达多个星期,并且已经达到其能力的极限。该项研究在理论分析和超级计算机模拟计算方面得到德国慕尼黑大学和柏林自由大学科学家的支持。  

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