【行業(yè)新聞】實(shí)驗(yàn)室讓我們離真相更近一步
盡管科學(xué)的腳步每天都在飛速前行，為咱們揭開了一個(gè)又一個(gè)真相，但在咱們?nèi)兆拥倪@個(gè)大千世界里，依然有太多的“漆黑”需要科學(xué)之光來照亮。
2019年，咱們探究了認(rèn)識的產(chǎn)生和大腦忘記的奧妙；解說了地球磁極反轉(zhuǎn)和青藏高原“人骨湖”構(gòu)成的種種或許；“徹查”了5億年前地球氧氣猛增和先有雞仍是先有蛋的科學(xué)真相……這一年，盡管仍有許多疑團(tuán)未能終究解開，但科學(xué)家們的探尋卻從未停步。
1
水到底是一種液體仍是兩種液體
水很尋常，咱們洗衣、煮飯、飲用都離不開它。咱們好像對水最了解不過了，可是，這看似一般的水卻依然有很多待解的謎題，科學(xué)家甚至連它是一種液體仍是兩種液體都還在爭辯呢。
假如壓強(qiáng)或溫度改變，水的狀態(tài)就或許發(fā)作改變。水在兩種形狀彼此轉(zhuǎn)化的進(jìn)程中，總有一個(gè)過渡點(diǎn)，比方在液態(tài)和氣態(tài)彼此轉(zhuǎn)化的過渡點(diǎn)上，水既會(huì)體現(xiàn)出液態(tài)水的性質(zhì)，又會(huì)體現(xiàn)出氣態(tài)水的性質(zhì)。這個(gè)點(diǎn)被稱為“臨界點(diǎn)”。
通常狀況下，水溫越低，分子越不活躍，密度崎嶇應(yīng)該越小。可是，研討人員卻發(fā)現(xiàn)了一個(gè)反常的現(xiàn)象：低溫下水的密度會(huì)發(fā)作崎嶇，溫度越低，密度崎嶇越大。對于這種密度的改變，他們給出的解說是，水有第二臨界點(diǎn)。在第二臨界點(diǎn)之上，水會(huì)在兩種狀態(tài)之間快速改變。在這個(gè)臨界點(diǎn)處，水由兩種密度不同的“水”組成。這意味著水不是一種液體，而是兩種液體。
可是，對于水是兩種液體，也有不少人持懷疑態(tài)度，甚至有科學(xué)家批判這個(gè)成果是假造的。大多數(shù)研討者以為水的性質(zhì)能夠用慣例的理論來解說。其間一種觀念以為，在十分低的溫度下，過冷的水會(huì)改變成一種無序的固體，亦或是這是水在凝結(jié)時(shí)的一種特殊現(xiàn)象。
在中科院物理研討所研討員孟勝看來，盡管一直都有人以為水是兩種不同性質(zhì)的液體的混合，但現(xiàn)在還沒有確鑿的依據(jù)，并沒有被徹底證實(shí)，這種觀念還處在假說的階段。
2
終究是先有雞仍是先有蛋
終究是先有雞仍是先有蛋，始終是一個(gè)充滿爭議和興趣的話題。本年12月，來自中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研討所等單位的研討人員，在我國貴州甕安生物群——一個(gè)距今6.1億年的特異埋藏化石庫中找到了一類名叫“籠脊球”的化石。
通過對這種生物形狀的研討調(diào)查，他們復(fù)原了原始“胚胎發(fā)育”的進(jìn)程。假如把動(dòng)物比作一只雞，那么這類化石就相當(dāng)于記錄了“蛋生雞”的進(jìn)程?；\脊球化石為答復(fù)先有雞仍是先有蛋的問題供給了重要線索。
通過10多年的收集和研討，南京地質(zhì)古生物研討所副研討員殷宗軍地址團(tuán)隊(duì)在貴州甕安生物群，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了233塊籠脊球化石標(biāo)本。
它們呈現(xiàn)了單細(xì)胞動(dòng)物向多細(xì)胞動(dòng)物過渡的各個(gè)形狀，依據(jù)大數(shù)據(jù)集的剖析，科學(xué)家找到了演變規(guī)則。從掃描效果圖上，記者看到這類化石從內(nèi)部呈現(xiàn)空心“籠”體，演變?yōu)椤皩?shí)心球”的各階段“胚胎發(fā)育”進(jìn)程。
殷宗軍以為，假如將動(dòng)物比喻成一只雞的話，雜亂的胚胎發(fā)育進(jìn)程便是孵化出小雞的蛋，它橋接了動(dòng)物的單細(xì)胞先人和動(dòng)物多細(xì)胞先人之間的距離。而籠脊球化石的發(fā)現(xiàn)恰恰就表明，孵化出動(dòng)物這只“小雞”的“蛋”在6.1億年前就現(xiàn)已呈現(xiàn)了。
3
幾十噸的恐龍?jiān)趺达w上天
在學(xué)界，關(guān)于鳥類起源于恐龍有多種假說，其間由英國學(xué)者托馬斯·赫胥黎于1868年正式提出的鳥類獸腳類恐龍起源說在上個(gè)世紀(jì)70年代開端逐步成為了學(xué)界的干流假說。
從體型龐大的陸地動(dòng)物到體型小巧的天之驕子，這需要在形狀和生理上產(chǎn)生許多巨大改變，這樣一個(gè)進(jìn)程確實(shí)難以想象。可是，許多化石依據(jù)顯現(xiàn)，這一進(jìn)程確實(shí)發(fā)作了。
2014年，澳大利亞等國的研討人員依據(jù)120種恐龍的1500多個(gè)解剖特征，構(gòu)建雜亂數(shù)學(xué)模型剖析了恐龍?jiān)谶M(jìn)化進(jìn)程中的體型改變。剖析成果顯現(xiàn)，獸腳類恐龍傍邊的一支，它們的體型一代一代地縮小，在如此“瘦身”5000萬年后終于進(jìn)化成了鳥類——2.1億年前其均勻體重為163千克，當(dāng)進(jìn)化到始祖鳥時(shí)現(xiàn)已降至0.8千克。
恐龍想變成鳥除了要變小之外，還要會(huì)飛，鳥類翱翔靠的是翅膀。此前，古生物學(xué)家在我國遼寧建昌發(fā)現(xiàn)了約1.6億年前的近鳥龍化石。中科院古脊椎所研討員徐星介紹，近鳥龍長而粗壯的前肢上長著飛羽，排列方式相似鳥類飛羽，這闡明翅膀的雛形在至少1.6億年前就在恐龍身上呈現(xiàn)了。除了近鳥龍，還有其他幾種獸腳類恐龍，像小盜龍和似尾羽龍，都有著相似茸毛翅膀的結(jié)構(gòu)。
綜合這些化石依據(jù)，恐龍變成鳥類或許經(jīng)歷了這樣一個(gè)階段，一些恐龍的身體逐步變小，長得也越來越像鳥類：骨骼中空，身體輕盈；腦顱膨大，行動(dòng)敏捷；前肢越來越長，能像鳥翼相同敲打；它們的體表長出了美麗的茸毛，不再披著鱗片或鱗甲。
盡管恐龍是怎么演化成鳥的，現(xiàn)在還沒有一個(gè)特別切當(dāng)?shù)拇鸢?，但不管怎樣，本來不?huì)飛的恐龍終究變成了天之驕子，它們飛向藍(lán)天，從此拓荒了一個(gè)簇新的日子天地。
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是什么讓地球氧氣在5億年前猛增
氧氣是人類和動(dòng)物賴以生存的基礎(chǔ)?？墒?，遠(yuǎn)古時(shí)期的地球曾極度缺氧，是一片不折不扣的生命禁區(qū)?？墒?，到了距今5.8億—5.2億年左右，地球氧氣卻猛地增加了。
好像有一種奧秘力氣在左右著地球氧氣含量的平衡點(diǎn)。多年來，科學(xué)家一直在尋覓那股奧秘力氣。它終究是什么？又是怎么發(fā)揮效果的？
此前，盛行的假說是“生物與環(huán)境協(xié)同演化模型”。這個(gè)模型提出的正反饋機(jī)制體現(xiàn)為氧氣增加的線性加快，這與距今5.8億—5.2億年左右大氣和海洋氧氣含量屢次大規(guī)模動(dòng)搖、生物發(fā)作階段性輻射演化的實(shí)際狀況卻是不一致的。
中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研討所研討員朱茂炎帶領(lǐng)的中英合作團(tuán)隊(duì)耗時(shí)數(shù)年，對距今5.8億到5.2億年前后的地質(zhì)層和生命演化做了進(jìn)一步的調(diào)查和研討，對地層中的碳同位素進(jìn)行對比剖析，提出了一個(gè)新的地球體系模型，對這一時(shí)期地球氧氣敏捷增加的原因給出了新的見解。
他們以為距今5.7億年前后，地球上的首要大陸通過拼合構(gòu)成了一個(gè)岡瓦納超大陸和坐落超大陸內(nèi)部的超級中央造山帶，將8億年前后大量沉積的蒸發(fā)巖礦藏風(fēng)化剝蝕輸入海洋。蒸發(fā)巖作為一種氧化劑，使得大氣和海洋中的氧氣快速增加，為大型雜亂多細(xì)胞生物的快速演化供給了基礎(chǔ)。
5
地球磁極反轉(zhuǎn)原因還未結(jié)論
本年1月，《天然》網(wǎng)站報(bào)導(dǎo)，受到地核內(nèi)液態(tài)鐵的運(yùn)動(dòng)影響，地磁北極正不斷從加拿大向西伯利亞偏移，而且移動(dòng)速度十分快。地磁北極的快速移動(dòng)迫使科學(xué)家不得不緊急更新世界地磁場模型。
有人說，地球核心磁場好像在削弱，這或許是地球磁場行將反轉(zhuǎn)的一個(gè)信號。也有國際研討小組表示，地磁場改變的現(xiàn)象被夸張了太多，現(xiàn)在說磁極反轉(zhuǎn)為時(shí)尚早。
20世紀(jì)40年代發(fā)展起來的“發(fā)電機(jī)理論”以為，地磁北極快速搬遷的原因是“坐落加拿大區(qū)域下面的高速液鐵射流”。這股噴發(fā)出來的液態(tài)鐵流體，讓加拿大鄰近的磁場變?nèi)?，然后使得地磁北極向著磁場更強(qiáng)的俄羅斯西伯利亞區(qū)域移動(dòng)。科學(xué)家以為，地磁北極的方位，或許是由北極鄰近兩塊大的磁場的彼此強(qiáng)弱決定的。
在地球綿長的前史中曾呈現(xiàn)屢次磁極反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。關(guān)于磁極反轉(zhuǎn)的原因，到現(xiàn)在也還無結(jié)論，占干流的有以下3種假說：第一種，以為磁極倒轉(zhuǎn)是因?yàn)榈厍蛱幵阢y河系這個(gè)大磁場中，地球磁極的反轉(zhuǎn)是依據(jù)銀河的磁極反轉(zhuǎn)改變的；第二種，以為地球內(nèi)部的物質(zhì)不斷發(fā)作碰撞，碰撞的成果使地球內(nèi)部的磁場不斷地調(diào)整、改變；第三種，以為隕石撞擊地球致使磁場發(fā)作了改變。不過無論什么說法現(xiàn)在都是猜測，人類對地球、對宇宙的探索還將繼續(xù)。
6
誰來揭開丹尼索瓦人的面紗
本年10月，以色列和西班牙科學(xué)家在《細(xì)胞》雜志上陳述說，他們依據(jù)丹尼索瓦人的表觀遺傳信息重建了其容貌，這是對丹尼索瓦人骨骼解剖學(xué)特征的初次復(fù)原。
丹尼索瓦人是日子在上一個(gè)冰河年代的人類種群，因發(fā)現(xiàn)于西伯利亞的丹尼索瓦洞而得名。因?yàn)槠癜l(fā)現(xiàn)的丹尼索瓦人化石少之又少，這支古人類一直帶著奧秘色彩。
中科院青藏高原研討所所長陳發(fā)虎院士表示，現(xiàn)在丹尼索瓦人的化石依據(jù)和相關(guān)研討還十分有限，還不足以討論其起源地問題。從已知的丹尼索瓦人化石構(gòu)成時(shí)刻來看，夏河丹尼索瓦人化石最小年齡是距今16萬年，丹尼索瓦洞最老的丹尼索瓦人化石年齡或許距今19.5萬年，兩個(gè)地址化石年代上不同不大，很難說哪個(gè)必定呈現(xiàn)更早。
而就現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)丹尼索瓦化石的兩處地址，還不能估測出具體的搬遷道路。依據(jù)兩個(gè)地址的天然環(huán)境、丹尼索瓦人和現(xiàn)代藏族人群的遺傳學(xué)研討成果，及其高寒缺氧環(huán)境基因EPAS1攜帶狀況估測，丹尼索瓦人有或許存在一個(gè)大致的由南向北的擴(kuò)散道路，但現(xiàn)在并沒有直接的依據(jù)能夠證明這一點(diǎn)。
在陳發(fā)虎看來，現(xiàn)在丹尼索瓦洞的丹尼索瓦人基因組研討能夠反映出他們或許曾經(jīng)在東亞廣泛分布，未來東亞區(qū)域一些新發(fā)現(xiàn)應(yīng)當(dāng)會(huì)推進(jìn)咱們對這一古老人群的知道，包括起源、遷徙途徑等。
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確認(rèn)“人骨湖”成因還需更多依據(jù)
本年9月，美國科學(xué)家發(fā)表了一項(xiàng)關(guān)于喜馬拉雅山脈“人骨湖”的研討成果。“人骨湖”本名叫“盧普康”，坐落喜馬拉雅山脈西南側(cè)，因二戰(zhàn)期間被發(fā)現(xiàn)時(shí)的恐怖畫面而更名：成百上千根人類大腿骨、肋條、手指節(jié)飄揚(yáng)在湖水中，還有許多碎骨躺在湖畔的石灘上。
這一發(fā)現(xiàn)旋即招引了全世界的目光，幾十年來，很多前史學(xué)家、科學(xué)家和考古學(xué)家紛紛試圖回答這幾百人是什么身份？為什么會(huì)會(huì)集死在這？
美國哈佛醫(yī)學(xué)院的研討人員對來自“人骨湖”的38具骸骨做了DNA剖析和放射碳測年。測年成果顯現(xiàn)，這些骸骨來自公元800年—1800年，男女比例基本對半分，其間14名個(gè)體可追溯至公元1800年左右。時(shí)刻相隔約1000年，闡明這些骸骨是因?qū)掖问录逊e在此，并不是在同一時(shí)刻內(nèi)團(tuán)體死亡的。這就推翻了之前戰(zhàn)役說和瘟疫說。
現(xiàn)在比較靠譜的是宗教說?！叭斯呛辈贿h(yuǎn)處便是全印度第二高峰楠達(dá)德維峰，聞名的岡仁波齊就在楠達(dá)德維再往北一點(diǎn)。楠達(dá)德維也是當(dāng)?shù)刈诮涛幕械摹笆ド健保叭斯呛闭玫靥幊荨笆ド健钡牡缆飞?。很有或許，那些信徒在朝拜進(jìn)程中不幸遇難，終究匯集到了地勢低洼地帶的湖區(qū)。研討團(tuán)隊(duì)以為，宗教說至少能夠解說部分尸身的來源，但有待更多依據(jù)來證明。
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人類認(rèn)識從何而生
人為什么會(huì)有認(rèn)識至今是個(gè)謎。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，人們在覺悟并專注于某件事時(shí)，?？梢娨环N頻率較β波更高的γ波，其頻率為30Hz—80Hz，波幅規(guī)模不定。有假說以為，γ波或許與樹立一致的明晰認(rèn)知有關(guān)——源自丘腦、大腦的神經(jīng)元電路，每秒40次掃描（40Hz，γ波特征）招引不同的神經(jīng)元電路的同步，進(jìn)而增強(qiáng)認(rèn)識、產(chǎn)生注意力。這一假說受丘腦受損的現(xiàn)象支撐——丘腦受損后，40Hz腦電波難以構(gòu)成，認(rèn)識則無法喚醒，病人也陷入深度的昏倒。因此γ波被視為人腦認(rèn)識活動(dòng)的標(biāo)志，但兩者之間的關(guān)系仍沒有結(jié)論。
2014年，有報(bào)導(dǎo)表明，研討人員初次通過高頻電脈沖影響大腦屏狀體區(qū)域封閉人的認(rèn)識，發(fā)現(xiàn)暗示屏狀體或許是將不同的大腦活動(dòng)匯集成思想、感覺和心情的單一安排。但其他科學(xué)家對此謹(jǐn)慎地指出，現(xiàn)在只在一個(gè)人身上測試了認(rèn)識封閉，而且試驗(yàn)對象是一名癲癇癥患者，海馬區(qū)受損的她不能代表一般人。
這個(gè)研討隨著影像科學(xué)的發(fā)展好像有所起色。2017年3月，《天然》雜志報(bào)導(dǎo)了一項(xiàng)新的數(shù)字重建技能和使用該技能帶來的新發(fā)現(xiàn)——在小鼠腦內(nèi)發(fā)現(xiàn)了3個(gè)擴(kuò)展至全腦的巨大神經(jīng)元。它之所以引起轟動(dòng)，是因?yàn)槿祟悘奈匆娺^在腦內(nèi)擴(kuò)展規(guī)模如此之廣的神經(jīng)元，這些神經(jīng)元來自屏狀核。
對此，復(fù)旦大學(xué)醫(yī)學(xué)神經(jīng)生物學(xué)國家重點(diǎn)試驗(yàn)室研討員黃志力說，現(xiàn)在的發(fā)現(xiàn)也并不能證明這是認(rèn)識呈現(xiàn)的僅有途徑，很或許是多體系的共同效果。
9
咱們的大腦是怎樣忘記的
一直以來，科學(xué)家們把忘記看作是回憶的一個(gè)小毛病?？墒?，過去10年里，越來越多的依據(jù)表明，回憶的喪失并不是被迫的進(jìn)程，而更像是一種自動(dòng)的進(jìn)程，咱們的大腦在不停地自動(dòng)忘記。
那么，假如忘記機(jī)制是自動(dòng)發(fā)作的，那么它在什么狀況下會(huì)發(fā)動(dòng)，忘記機(jī)制為何會(huì)出問題等，這些現(xiàn)在還都有待科學(xué)研討給出答案。
通過對人類在睡覺中的監(jiān)測，有一些觀念能夠證實(shí)，人在睡覺中會(huì)“自動(dòng)忘記”?，F(xiàn)在關(guān)于在睡覺中忘記機(jī)制的發(fā)動(dòng)首要有兩種觀念，一種是或許與下丘腦黑色素聚集激素神經(jīng)元有關(guān)，日本學(xué)者發(fā)現(xiàn)一種僅在REM期（快速眼動(dòng)期）激活的一類神經(jīng)元能夠分泌一種“黑色素聚集激素”的物質(zhì)，黑色素聚集激素神經(jīng)元的激活在促進(jìn)REM期睡覺的同時(shí)，顯著抑制海馬神經(jīng)元活性，導(dǎo)致忘記，動(dòng)物試驗(yàn)也證實(shí)了該說法的可信性。
另一種觀念或許與突觸重整來達(dá)到突觸穩(wěn)態(tài)有關(guān)。研討發(fā)現(xiàn)，覺悟繼續(xù)必定時(shí)刻后，與學(xué)習(xí)回憶有關(guān)的通路會(huì)呈現(xiàn)突觸數(shù)量增多、體積增大、膜上受體過多等體現(xiàn)，這些改變會(huì)導(dǎo)致進(jìn)一步占有有限空間，耗費(fèi)能量，使突觸傳遞功率下降。睡覺可移除覺悟期細(xì)胞膜上增加的受體，減小一部分并不重要的新突觸，與此同時(shí)它還會(huì)巧妙地加強(qiáng)和保存一小部分比較重要的突觸，恢復(fù)突觸權(quán)重，保證突觸穩(wěn)態(tài)，然后進(jìn)步突觸傳遞功率。
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中子短暫的終身仍令人利誘
自在的中子能活多久？不到15分鐘。它短暫的終身令人利誘。用不同辦法丈量，中子壽數(shù)有明顯不同，這事咱們還解說不了?？茖W(xué)家們信任，搞明白中子壽數(shù)的差異之謎，將通向新的理論，甚至打破粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型。
中子本來能夠長生不老——跟質(zhì)子結(jié)合，組成原子核的中子十分穩(wěn)定。但當(dāng)它不幸被甩出原子核（比方核裂變中脫離了鈾原子核），生命倒數(shù)就開端了，它很容易衰變成其他粒子。丈量中子壽數(shù)的測驗(yàn)已有70年，但科學(xué)家仍無法達(dá)到一致。
因?yàn)橹凶铀プ兂傻馁|(zhì)子是帶電荷的，不難用一個(gè)電磁陷阱來誘導(dǎo)和圍捕質(zhì)子流，而且數(shù)數(shù)它們有多少。很長的一段時(shí)刻里，物理學(xué)家一直用這種辦法迫臨中子壽數(shù)的精確答案。美國馬里蘭州蓋瑟斯堡國家標(biāo)準(zhǔn)與技能研討所的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)已為此奮斗了30年。2013年他們報(bào)導(dǎo)了最高精度成果：887.7秒，正負(fù)3.1秒。
與此同時(shí)，一群科學(xué)家另辟蹊徑：用保溫瓶儲(chǔ)存超冷中子，過一段時(shí)刻后計(jì)算中子數(shù)量。2008年法國和俄國科學(xué)家的聯(lián)合試驗(yàn)成果是：878.5秒，正負(fù)1秒。
現(xiàn)在為止，用“數(shù)質(zhì)子”辦法測到的中子壽數(shù)均勻在885.4秒左右；而“數(shù)中子”辦法得到的成果是878.5秒左右?？墒请y題來了：近8秒的距離，無法用丈量誤差來解說。
而本年《天然》網(wǎng)站發(fā)表的文章，聚集坐落美國洛斯阿拉莫斯國家試驗(yàn)室的超冷中子試驗(yàn)，它或許能更精確地丈量中子壽數(shù)。
來源：人民網(wǎng)
