五大未解之谜令物理学家夜不能寐

物理学旨在探索自然界中最根本的奥秘。所以物理学家的脑袋里装着一些有关宇宙的基本问题就不足为奇了。最近，《对称》杂志邀请一组粒子物理学家列出他们最想知道答案的物理学问题。

科学家教你五招提升幸福感

对于幸福的追求，有时候说得容易，做起来难。 一些科学家称幸福感在很大程度上由基因、健康及其他不可控因素决定。然而，最近的一项研究显示，人们其实能够通过某些实践活动主宰并提升自己的幸福感。

太阳活动进入高峰期

随着太阳活动进入极大期,极光现象越来越常见,卫星通讯和电网都可能受到干扰。太阳这颗离我们最近的恒星向来动荡不定,而它的磁力活动强度一直以11年为周期轮替变化。研究认为,太阳活动目前正处于巅峰,虽然科学家仍需要一两年的时间分析数据才能为此下最终的定论。

关键营养素

想让我们的身体正常运作,大约需要30种维生素和矿物质。食物给予我们能量,但同样重要的是,它们还能为我们输送维生素和矿物质。任何身体功能,都至少依赖于这些化合物中的一种,研究认为,其中有大约30种是不可或缺的。它们帮助我们的心脏跳动、肺部呼吸。它们使我们的身体能生成新的肌肉、皮肤和骨骼细胞。它们还辅助神经向大脑发送信号,让免疫系统对抗外敌。没有了它们我们简直无法生存。

将星辰带回地球

科学家启动了无数的计划,试图将各类行星的样本带回地球。经历漫长的太空探索后,很多人都觉得能造访月球、小行星和其他行星已经是一件很棒的事了,要是能带一块它们的样本回来就更妙了。将天外样本带回地球,科学家就能施展全套的实验技术研究它们,如果只是在太空,能用于研究的分析手段就会十分有限。

人体细胞大调查

从动物界中生物的体重,到全球城市的人口,这个世界的很多层面都遵循着一种有趣的数学模式。这种模式叫齐普夫定律(Zipf's law):当一种事物的尺寸加倍,它的存在数量就会减半。研究者想知道,这条定律是否也主导着人体。

银河系普查

自2013年发射进入太空起,欧洲空间局的盖亚望远镜(Gaia telescope)始终每隔6小时旋转一周,给它能看到的各个方向的恒星绘制星图。前不久,科学家公布了一套盖亚任务的最新数据,其中包含银河系中近20亿颗恒星的化学成分、温度、颜色、质量、年龄和速度等指标。这些数据揭示了恒星的典型趋势:那些大质量恒星往往炽热而年轻。因为无法生存太久,较老的大质量恒星到今天都死去了。而体积和质量较小的恒星要长寿得多,它们因此呈较小的恒星要长寿得多,它们因此呈现各种年龄,也往往更冷、更红。

天来自贝努的星际快递

将外太空的一块碎片捧在手心,会是什么感觉?美国航空航天局(NASA)的奥西里斯王号小行星探测器(Origins,Spectral Interpretation,Resource Identification,Security-Regolith Explorer,OSIRIS-REx)在经历了7年的任务后即将返回地球,很快,批幸运的科学家就会体验到这种感觉。这个探测器将从近地小行星贝努(Bennu)的表面带回来一小罐石块和尘土。“贝努是一颗来自太阳系早期的时间胶囊,我们即将打开它,成为第一批看到里面有什么的人,光是讲到这里都能让我起鸡皮疙瘩。”埃米·霍夫曼(Amy Hofmann)说道,她是NASA喷气推进实验室的一位同位素地球化学家,也是此次任务的一员。

从韦布看宇宙

在韦布空间望远镜的镜头中,那些熟悉的宇宙景象也展现出了前所未见的细节。这张照片由韦布空间望远镜(JWST)的近红外相机(NIRCam)拍摄,木星环、木卫五(Amalthea,左侧的亮点)和木卫十五(Adrastea,木星环左端的暗淡光点)清晰可见,甚至还能看到背景星系。

巧克力为何如此丝滑

没有什么比得上味道醇厚的巧克力在舌头上变得柔软黏稠的感觉了。为理解这一过程在分子层面的特征,科学家创造了一条仿生舌头,用它来复制人类舌头的质地、表面分布和力学属性。“我们想要弄清,巧克力融化时的那种顺滑感觉主要是什么原因造成的。”英国利兹大学的研究者西亚瓦什·苏坦纳哈马迪(Siavash Soltanahmadi)说道。他与合作者安韦莎·萨卡尔(Anwesha Sarkar)及迈克尔·布赖恩特(Michael Bryant)一道将巧克力放在那条假舌头上,观察它的表面与巧克力的相互作用。经过测量,他们将吃巧克力的过程分解成了三个阶段:固体阶段、融化阶段和乳化阶段。三人发现,巧克力的醇厚甜美,有赖于这种零食释出的一层可将舌头包裹起来的脂肪膜。

宇宙影像的背后

韦布空间望远镜为我们带来了震撼人心的宇宙影像,它们是如何拍出来的?当光在太空中传播时,其波长会因宇宙膨胀而被拉伸。这就是为什么许多最遥远的天体会发出波长比可见光更长的红外光。我们无法用眼睛看到这种古老的光线,但经过全新设计的韦布空间望远镜(JWST)却可以更好地捕捉它,用以揭示那些最早形成的星系。

天文新纪元

闭上眼睛,想象一下“太空”,你的脑海中大概率会浮现出一幅哈勃空间望远镜(Hubble Space Telescope)拍摄的照片。发射30多年后,哈勃空间望远镜依然十分强大。但现在,它的继任者有望超越它。韦布空间望远镜(JWST)在2022年7月12日向全世界公开了第一批照片,前所未有的清晰度和细节水平都令世人震撼不已。到目前为止,韦布空间望远镜只发布了第一批照片,但每一张照片都引起了轰动。

绿叶的春之旅

当叶绿体逐渐成熟,叶子的颜色也会随季节渐渐变深。每年春天,树枝上都会进发出颜色鲜亮的叶片,仿佛在庆祝冬天的结束。这些初生的叶子为何如此明艳?一片叶子的颜色,取决于哪些波长被它的细胞所吸收、哪些又反射进我们的眼晴。细胞内的叶绿体通过光合作用将阳光转化为能量,它们吸收的往往是蓝色与红色的色光,较少吸收绿光。

星核自转偏慢?

天文学家有一种方法来测量恒星星核的自转速度有多快,就是观测“星震”——类似于我们这颗行星上的地震。不过这种观测也引出了一个疑问,因为许多星核的自转似乎明显慢于它应有的速度。在一项最新的研究中,研究者模拟了一颗恒星的内部如何发展出磁场,由此拖慢它的转速。

我们如何利用时间

来看看我们是如何花掉一天中有限的时间资源的。对于地球上的每一个人而言,一天都只有24个小时。然而,如何将这些时间分配给工作、睡眠、学习和玩耍,却呈现出了极大的差异。近日,科学家汇总了全世界人民如何分配时间的可用数据,并用它来定义了“全球人类的一天”。

狗狗的相同与不同

世界上共有365个独特的犬类品种。这是各国犬社俱乐部组成的最大全球性组织——世界犬业联盟(Federation Cynologique Internationale)给出的数字。然而科学界向来有一个未解之谜,就是在将这些犬种区分开来的性状背后,究竟存在着什么样的遗传学推手。

避孕药如何生效

一步步看清米非司酮和米索前列醇如何终止妊娠。2016年,美国食品和药品管理局(FDA)批准了一种用药组合:在不做手术的情况下用Mifeprex(又名“RU-486”或“米非司酮”)和Cytotec(更常用的称呼是"米索前列醇")两种药物的组合引产。2019年,美国疾病控制与预防中心(CDC)报告说,美国有大约42%的堕胎都倚靠药物。

日益加剧的旱灾

过去20多年,美国国家干旱减灾中心(National Drought Mitigation Center,NDMC)在全国范围监测了数十项干旱指标,包括植物颜色和蒸发量的卫星数据、土壤湿度传感数据、雨量估算、以及河川径流等级。虽然中心曾经记录过异常干旱的时期,但近年的旱情却有增无减。“气候变化无疑引发了更多自然灾害,旱灾就是其中之一。”在NDMC负责每周报告的气候学家布莱恩•富克斯(Brian Fuchs)表示,“我们正在见证气候变化更频繁也更剧烈的时期。今年在美国西部的某些地区,干旱的时间已经超过了不干旱的时间。”

120个量级的宇宙悖论

宇宙学观测和量子力学预言的宇宙学常数之间相差了120个量级,这个串联了真空能、场方程和暗能量的悖论是当下物理学中不可忽视的重要问题。每一处看似空无一物的地方,实际上都存在一些东西。如果放大宇宙中一片空荡荡的区域,去除其中所有恒星和星系,你可能期待看到完全的真空,但这并不正确。