PDF《科学家欲用量子网络制造最准时钟》

主编: 赵路 编辑: 段歆涔 校对: 王心怡 E-mail押lzhao@stimes.

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2 2014 年6月17 日 星期二 Tel押(010)

62580617 5 亿年古老 生物现新特征 幼儿比乌鸦更聪明 本报讯《连线》 杂志报道称, 聪明的乌鸦被 一群幼儿打败了. 科学家让幼儿和乌鸦同时观察 一个过程: 将一物块投入一个容器中即可获得奖 励.幼儿立刻明白了这一规则, 开始重复相同的 过程以获得奖励, 而乌鸦则未能完成该任务.该 实验在线发表于近日的 《皇家学会学报 B》 上. 研 究表明, 仅通过观察, 鸟类无法掌握因果关系的 理念, 而2岁大的幼儿却可以. (段融) 干细胞治疗 或侵蚀药品监管 本报讯 意大利罗马大学 Paolo Bianco 和日 本神户市理化学研究所发育生物学中心 Doug Sipp 在6月17 日发表的一篇 《自然》 杂志评论文 章中警告称, 以干细胞治疗为 契机 , 许多疗效 未经证明的医药产品正在设法寻求上市许可. 在过去的大半个世纪中,处方药需要先建立 安全性和有效性的证明才能被监管机构批准. 但而 今美国和其他地方的游说者提议, 允许医药产品在 通过证明有效性的临床试验之前上市. 日本和澳大 利亚的提案如果通过, 将会允许干细胞先作为治疗 手段进入市场销售, 然后再评价其有效性. Bianco 和Sipp 认为放松这些监管是个糟糕 的主意.这种方法实际上是让病人们成为可疑 治疗方法的研究对象,为此还要向医药公司支 付高昂费用;

同时这也削弱了严格评估治疗有 效性的动力,让严格评估变得更艰难.作者写 道, 追求放松监管是支持创新系统的失败, 而不 是监管的失败. (张章) 运动有助缓解胃病 本报讯 你是否饱受胃病困扰?跑步或许可 起到缓解作用. 《生活科学》 报道称, 爱尔兰研究 人员已经发现, 锻炼可能会刺激生成健康的肠道 细菌. 研究者从职业橄榄球运动员身上提取了粪 便和血液样本, 并将其与肥胖人群和身体质量指 数(BMI) 处于正常范围内但运动较少的受试者 的样本作比较. 发表在近日 《肠道》 期刊上的研究 结果显示, 运动员肠道微生物的种类更多―― ―这 和他们健康状况更好有密切关系. (段融) 本报讯 利用量子物理学原理,研究人员日 前表示, 他们将能够建立一套比现有任何单一钟 表都要准确的原子钟全球网络. 这一全球系统将使得世界各国能够同步计 时标准并提高空间导航精度. 它还可以帮助探索 基本的物理概念, 如科学家长期寻找的被认为通 过时间和空间荡漾的引力波. 我们正在尝试做一点点幻想. 这项研究的 合作者、 美国马萨诸塞州剑桥市哈佛大学物理学 家Eric Kessler 说, 所有的模块原则上都已经得 到了证明, 我们想要展示的是如果所有模块都结 合在一起会发生什么. Kessler 及其同事、 由Mikhail Lukin 率领的哈 佛研究团队在

6 月15 日出版的 《自然―物理学》 杂志上描述了这一量子超级时钟. 这一概念融合了两大流行的研究趋势.首先 是原子钟, 随着科学家改进测量带电粒子或原子能 态中超高速波动的方法, 原子钟正在变得越来越准 确.其次是量子纠缠, 这是指粒子在由两个或两个 以上粒子组成系统中相互影响的现象.Lukin 的研 究团队希望能够将许多原子钟连接起来, 并使纠缠 的原子从一个原子钟扩展到下一个原子钟. Kessler 说, 想象一下, 有10 颗人造卫星环绕 地球运转,每一颗卫星都携带有自己的原子钟. 作为这一网络的中心, 有一颗卫星会使自己的原 子钟微粒进入纠缠状态.随后, 它将与邻近的一 颗卫星连接, 从而使纠缠蔓延开来.这种连接最 终将传递至整个卫星群, 从而使所有卫星组成一 个大的量子网络. 纠缠通过减少测量噪音从而提升了一部原 子钟的精度.Kessler 指出, 因此所有的原子钟加 入一个网络会比任何一部单独的原子钟表现得 更为出色. 他说: 这些原子钟相当于只拥有一个 巨大的钟摆, 因此具有更好的精度. 共享信息还能够让这些电子钟更为稳定. 单 个原子钟偶尔会向中央卫星发射更新信息, 报告 其运行情况.而网络则能够据此调整其整体性 能.马里兰大学学院公园分校物理学家Christopher Monroe 表示: 这一网络中的原子钟 越多, 这部机器就越准确. 更好的计时能够使全球金融市场以近乎完 美的同步性运行.依靠准确的时间标准, 这一钟 表网络还能够用来改进全球定位系统 (GPS) 卫 星的性能.此外, 更多的基础应用还包括探测广 义相对论的效应等. 如果这一切听起来似乎因为太过美妙而难 以让人相信的话, 那是因为超级时钟距离现实还 有很长的路要走. 尽管这一钟表系统的某些部分 能够在实验室中制造完成, 但还有大量的工作需 要完成. 并且至今还没有人在太空中证明纠缠状 态的存在. 科罗拉多州博尔德市 JILA 实验室物理学家 James Thompson 指出,这篇论文之所以很重要, 是因为它给出了量子纠缠能够改进科学家测量 能力的一种方法,例如这项针对原子钟的研究. 这可是一件大事. 他说, 每个人都假设我们能 够制造大量的纠缠并观察它、 利用它, 但没有人 真正做到这一点. Thompson 目前正在实验室中 进行量子纠缠研究, 以便使其能够有更加实际的 用途. 毫无疑问,这是一个非常具有未来感的想 法. Kessler 说, 我们还有很长的路要走. 原子钟是利用原子的一定共振频率而制造 的精确度非常高的计时仪器, 是世界上已知最准 确的时间测量和频率标准, 也是国际时间和频率 转换的基准,用来控制电视广播和全球定位系 统.现在用在原子钟里的元素有氢、 铯、 铷等, 目 前最好的铯原子钟精度可以达到每

500 万年相 差1秒.现在的世界标准时间, 就是由原子钟报 时的协调世界时. (赵熙熙) 动态 是世界上已知最古老 的脊椎动物之一.2012 年, 科学家在加拿大西南 部发掘的出一批化石, 更清晰地展示了这种生物 的特征, 并揭示了其额部的进化轨迹. 原先, 科学 家对该生物的了解仅仅只能从两块非常零碎的 化石中得来―― ―这两块化石早在一个世纪之前 就已经被发现,直到

1993 年科学家才第一次描 述出这种生物的特征. 本次新发现的化石混杂在许多距今

5 亿年 至5.15 亿年的石块中, 科学家从中提取出约

100 个化石样本, 其中最大的有

6 厘米长.其中一些 不完整的化石显示, 该生物的体态在之后的进化 过程中变得更长. 目前, 最完整且保存最好的化石样本包含有 该生物的眼睛、 肌肉群及腮部, 科学家将研究结 果在线发表于近日的 《自然》 杂志. 虽然研究者目 前没有发现任何与鳍有关的线索, 但他们发现这 种鱼类非常好动, 眼睛巨大且突出.该生物眼部 周围有锋锐的圆形区域, 这说明它的肉眼含有晶 体, 这在当时是进化的高级特征. 此外, 该生物的腮部呈弧形结构, 这是意义 最重大的一个发现. 新发现的以上两种特征预示 着该生物的进化方向, 而略厚的腮部则预示它进 化的第一步就是下颚. 科学家经过详细分析后认 定, 是最古老的鱼类之一,且是所 有脊椎动物家族的始祖. (段歆涔 译自 www.science.com,

6 月16 日) 姻美国科学促进会特供姻 科学此刻 晕OW 科学快讯 选自美国 Science 杂志 圆园14 年6月6日出版 对月球形成大碰撞假说的支持性研究 几十年来, 月亮的起源就如同一个黑洞的内 部一样地晦暗不明, 但现在一项新的研究揭示了 月亮的生成过程. 科学家们还不完全肯定月球是 如何形成的, 但他们有一个盛行的理论―― ―大碰 撞假说, 后者提示月球是通过原地球与有着神秘 组成的固态物体忒伊亚之间的碰撞而形成的. 在 该碰撞中, 来自忒伊亚的大量碎片帮助形成了月 球. 实际上, 大多数的模型认为, 月球的约 70%是 忒伊亚.这种理论的问题在于, 由于在太阳系中 的大多数行星具有其自身独特的同位素组成, 因 此地球和月球也理应如此.但迄今为止, 寻找来 自忒伊亚独特同位素的科学家们一直未能在月 球上发现它们;

地球与月球有着相当类似的组 成. 然而, 现在, 一组德国的研究人员在月球的样 品中发现了某些忒伊亚样的东西. 研究人员观察 了旧的月球样品中的氧同位素浓度;

氧同位素之 所以便于研究是因为它们的组成在每个行星之 间都有如此大的变化.但这些样品已经风化, 因 此要在它们中检测氧同位素的变化十分困难. 因 此他们分析了很难得到的较为新鲜的样本, 这些 样本是由航空航天局提供的, 它们来自阿波罗的

3 个着陆点.他们还用了一个更为敏感的分析技 术. 他们能够在这些月球样本中检测到某种氧同 位素的虽微量但明显较高的组成. 这一非常小的 差异支持月球形成的大碰撞假说. 传感器可帮鲶鱼在黑暗中 视物 要在黑暗中找到食物可能会很复杂. 研究人 员说, 这就是为什么日本海鲶―― ―日本........