破布縫綴的平行世界

席卷歐美娛樂頭條的霍金，到底說了個啥？

Sheldon 發表於  2015-04-28 16:45

霍金又賣萌了。上周六，在回答「您對Zayn離開1D組合致使無數少女心碎有什麼看法」的時候，他的回答是：「我建議這些女孩多學物理，因為某天你可能會發現平行世界的存在，在那裡Zayn沒有退團，甚至你還有可能嫁給了他。」但是，你確信你懂得他在說什麼嗎？「平行世界」並不是什麼夢想成真的天堂，這裡面的講究可多了去了。

引言 多重宇宙大家族

從中文講，「上下四方曰宇，往古來今曰宙」，宇宙二字本身已包羅萬象。從英文講，「universe」源於拉丁語詞匯「universum」，可理解為「變成一」。若要問除了一切之外還有另一個一切嗎，誰聽了都會搖頭。

但是，當我們說到「宇宙」時，並不能無止境地向過去追溯，而是止於138億年前的一場大爆炸。在此之前——如果有「之前」的話——我們不知道發生了什麼。如果彼時還有空間和物質存在，可否稱之為時間中的另一個宇宙呢？

或者，因為宇宙年齡有限，我們只能觀測460億光年裡的范圍；假如真正的宇宙比這個范圍大得多——我們之後會看到這樣假設的原因——在宇宙視界之外那些與我們沒有因果關系，各自獨立發展的區域，可否稱之為空間中的另一個宇宙呢？

又或者，我們觀測宇宙時看到了許多基本定律和常數，但我們並不知道為何要有這些規律。如果在我們所知的宇宙之外，還有另外的規律和常數，可否稱之為常數裡的另一個宇宙呢？如果我們能夠在計算機中模擬所知的一切，可否稱之為低一層的另一個宇宙呢？如果我們身處虛擬現實之中，那麼模擬者所在的現實可否稱之為高一層的另一個宇宙呢？

誠然，這樣的觀點恐怕很長一段時間內都不能證明，也不能證偽，因此也許不能稱之為真正的「科學」；但正如古代哲人對世界本源的探索一樣，這些思考也許會生根發芽，帶來真正有價值的東西。所以，此處我們不如卸下包袱，輕裝前進，單純地享受思考的樂趣。

五花八門的多重宇宙

為了彌補「universe」一詞的不足，人們常常用多重宇宙（multiverse）來概括所有關於「另一個宇宙」的想法。科學家所關心的多重宇宙理論幾乎都植根於20世紀物理學的革命性突破——量子理論之中。

在這個框架中誕生的第一個多重宇宙理論是休•埃弗雷特三世提出的量子力學多世界解釋。在量子力學中，人們可以用波函數和波動方程完全確定一個粒子的狀態，但這個狀態可能包含了許多種看似矛盾的可能性。比如，一個電子既在這裡，又在那裡。一個狀態確定的中微子，既是電子型中微子、又是μ子型、τ子型中微子。更不可思議的是，當人們用特定的方法測量粒子狀態時，只能隨機地得到其中一個結果。其它結果到哪兒去了呢？

量子力學多世界解釋的創始人Hugh Everett III。圖片來源：wiki

埃弗雷特三世認為，所有的結果其實都出現了。每一次測量都會導致多重宇宙「分裂」成多個子宇宙，其中每個子宇宙只實現其中一種可能的結果，每個子宇宙中的人只能看到他所在的子宇宙中的結果。這就是量子的多重宇宙。

如果將量子理論與宇宙學的觀測結果結合起來，無需提出新理論，就會自動得出宇宙之外別有洞天的結論。《宇宙的琴弦》作者，物理學家B•格林在2011年新作《隱藏的現實》一書中將它命名為「百衲被多重宇宙」。因為每一個宇宙都存在各自的視界，它們各自為政，就像一塊塊碎布縫成的被單。主流觀點認為，宇宙的空間如此平坦，是因為它誕生後不久就經歷過一輪短暫的加速膨脹，叫做暴脹（inflation）。暴脹不只產生了許許多多我們這樣的宇宙，還可能不斷產生數不盡的百衲被多重宇宙。這就是暴脹的多重宇宙。

為了將20世紀另一項革命廣義相對論納入量子框架，理論家對超弦理論寄予了厚望。使命尚未完成，超弦理論和它的高級形式M-理論卻帶來了3種新的多重宇宙理論。超弦（及M-理論）要求時空維度為10維（或11維），但我們所生活的宇宙卻是3維空間加1維時間。為了調和這一矛盾，理論家發現超弦（及M-理論）的數學結構剛好允許我們將宇宙描述為漂浮在高維時空中的一張3維膜。在3維膜之外，或許還存在別的膜，上面是另一番天地。如果兩張完全平行的膜如果相撞，就會引發一場大爆炸，將舊的秩序全部推翻，產生新的宇宙。兩張膜一開一合，膜上的宇宙前赴後繼——也許我們的宇宙只是序列中的一員。而如果額外維度蜷縮了起來，它的可能形式有至少10⁵⁰⁰種之多，每一種形式可以都相應地形成一種宇宙，它們可能有不同的宏觀維度，甚至有不同的物理定律和基本常數。這是迄今為止最為廣闊的多重宇宙圖景，叫做弦景觀（String Landscape）多重宇宙。

《三體》中設想了太陽系的3維空間被某種外部力量轉化為2維平面的場景。事實上，量子理論有一種觀點認為，我們的宇宙本來就是2維的，只不過表面上看是3維的而已。當我們看3D電影的時候，盡管獲得了立體的視覺體驗，但每一幀電影實際的信息量不會超過2維屏幕的呈現能力。3D電影的本質是2維的。同理，雖然我們相信3維空間真實存在，但當我們將廣義相對論和量子理論結合，試圖探索空間信息存儲能力的極限時，就會發現空間或許只是一張2維全息屏的投影。它就像3D電影一樣，所容納的信息不會超過一張2維屏幕的呈現能力，這就是全息原理（holographic principle）。

既然宇宙所容納的信息受到限制，那如果我們將這些信息用另一種方式表達出來，是不是就等於制造了一款宇宙呢？畢竟，鉛筆寫成的字和計算機中的字沒有語義上的區別。麻省理工學院的S. 勞埃德在《計算的終極物理極限》一文中估計，一個體積為1升，重量為1千克的「終極筆記本電腦」，計算能力大約是每秒10⁵¹次，所容納的信息為10³¹比特。這個消息對模擬宇宙來說可能是喜憂參半。一方面，一旦我們擁有如此強大的計算能力，就可以嘗試模擬一個栩栩如生的小型宇宙，獲得模擬多重宇宙。另一方面，與一公斤物質相比，全方位模擬整個宇宙所需的計算能力和存儲量是個更加宏大的天文數字。如果我們真的活在一個計算機中，那個程序員要麼下了血本，要麼在我們不知道的地方投機取巧了。

可以發現，多重宇宙不是一個理論，而是一類理論。當我們用量子理論作為框架去研究物理學基本規律的各個方面時，總會在不經意間得到各式各樣的多重宇宙。

但獲得多重宇宙只是第一步，如果我們的目的是想在其他的宇宙裡尋找完美版的自己，那得首先有別的自己——或者說，找到和我們世界相差無幾的「平行」宇宙。平行世界在科幻和美漫圈子裡早已經是流行概念，但那主要是因為敘事方便——而在現實中，物理學似乎真的能給出平行的可能性。

動畫片《飛出個未來》第4季15集中，主人公就遇到了自己的副本。圖片來源：動畫截圖

一  百衲被的平行宇宙

不同的架構，同樣的材料

從微觀層面看，我們的宇宙充滿了副本。除了我們不怎麼了解的暗物質和暗能量之外，已知的物質都是由品種有限的基本粒子所組成。比如，水是由氫原子和氧原子組成，而原子都是由核外電子和核內的質子、中子所組成。質子和中子又是由更基本的誇克和膠子所組成的束縛態。不同種類的基本粒子存在質量、電荷、自旋等方面的差異，但同種基本粒子之間卻存在一種絕對的平等。我們經驗中多姿多彩的世界其實都是由有限的幾種基本粒子積木搭起來的，副本並不是變化的對立面，而是它的基礎。

比方說，人體內的物質在生化反應中不斷丟失和獲得電子，從內稟性質看，這些電子和電線中的電子、雷電中的電子、天體中的電子完全一樣。如果從你身上取出一個電子，再從火星的岩石中取出一個電子，放在相同的環境中進行比較，任何測量手段都無法分辨兩個電子的差別。事實上，物理學家約翰•惠勒曾經提出過一個相當瘋狂的猜想：也許所有的電子根本就是同一個電子在時空中不斷穿梭，形成一個巨大的纏結！（可惜這個猜想和我們的觀測不太符合。）

不過，即使基本成分相同，成分之間排列方式的變化也會造就驚人的差異。水和冰的分子都是H2O，生命卻無法容忍將體內的水分全部換成冰。石墨和鑽石的原子都是碳，但硬度和價格卻有天壤之別。在上千度的高溫下，磁鐵的成分沒有變化，磁性卻消失了。因此，我們把世間萬物都還原成基本粒子的時候，也要注意每個粒子所處的狀態。只有組成兩個物體的基本粒子完全相同，每個粒子所處的狀態也相同，才可以認為它們是一模一樣的副本。宇宙也不例外。

石墨和金剛石由碳原子通過不同的排列方式組成。圖片來源：作者供圖

但每個粒子的狀態和組合難道不是無窮無盡的嗎？物理學認為，並不是。

不同的狀態，有限的變數

我們所見到的宇宙，可以看作是從138億年前開始，到現在的半徑460億光年的空間中所有事件的結合。這些事件總共有多少呢？雖然沒數過，但我們可以斷定它一定是個有限的數目。這是因為時間和空間的范圍是有限的，而我們對時間和空間的分辨能力也是有限的，有限除以有限得到的結果仍然有限。

人眼睛的有限分辨能力可以作為類比。光既可以看成一種粒子，也可以看成一種量子的波動。當一個點光源發出的光穿過瞳孔落在視網膜時，並非匯聚在一個沒有大小的點上，而是像波一樣發生衍射，主要能量分布在一個圓形的范圍內，叫做艾裡斑。如果兩個點光源離得太近，以至於產生的兩個艾裡斑重疊在一起，我們就會把它認作同一個光源。

艾裡斑的圖示。當兩個斑臨近時，人眼就無法區分，所以人能判斷的狀態是有限的。圖片來源：作者提供

宇宙中的基本粒子像光一樣，都具有波粒二象性。主流觀點認為，這不僅意味著我們無法無限地分辨它們在時間和空間上的細微差別，更意味著它們並不存在這樣無限細微的差別。這就是海森堡不確定性原理的一種體現：如果你想更精確地測量時間，能量就會變得不確定；如果你想更精確地測量動量，位置就會變得不確定。物理學家認為，宇宙中最短的時間間隔是普朗克時間，約為10^-43秒；最短的空間間隔是普朗克長度，約為10^-35米。所以，如果我們給定了所見宇宙的時間和空間范圍，其中的事件數目一定是有限的，因此，宇宙中粒子的排列組合方式也是有限的。

有限的組合，無限的……宇宙？

有一個無限猴子定理說，如果讓一只猴子在打字機上隨機按鍵，總有一天會按出莎士比亞全集的內容。為了得到宇宙的副本，我們無須雇一只懂物理的猴子來組合基本粒子，只需要知道宇宙的空間曲率。

愛因斯坦的廣義相對論將萬有引力描述成時空彎曲的結果。這套理論優美的數學形式和驚人的預言能力讓每一個行家裡手都為之折服。廣義相對論開辟了現代宇宙學的研究，將從古至今許多哲學問題納入了科學的麾下。其中一個問題就是，宇宙到底有多大？

這裡說的宇宙大小，並不只是半徑460億光年的可見范圍，而是包括之外可能存在的空間區域。如果宇宙空間擁有正的曲率，就像2維的球面一樣，雖然沒有邊界，但是范圍有限，那我們在可見范圍之外找到宇宙副本的可能性就不會太高。如果宇宙空間擁有負的曲率，像2維的馬鞍面一樣朝四面八方無限延伸，前景就廣闊許多。20世紀末到本世紀初，科學家用地面、空中和太空的各個望遠鏡測量了宇宙的微波背景輻射，從中得到的信息卻是第三種情況：宇宙空間的曲率等於0。這就意味著宇宙的空間可能就像一張2維平面，無邊無際。

各向同性均勻的空間的曲率有3種取值，一種是像球面一樣的正曲率，一種是像馬鞍面一樣的負曲率，一種是像平面一樣的零曲率。圖片來源：作者提供

碎布縫綴百衲被

對於尋找宇宙副本來說，這是個好消息。設想一個非常大（或無窮大）的空間，我們人為地在其中逐個畫出互不重疊的半徑為460億光年的區域。這些區域都可以看作一個個獨立演化的宇宙，因為它們中心之間的距離非常遠，在有限的壽命中來不及相互影響。

這種情景就像一塊塊碎布被縫在一起。如果每一塊碎布的大小和年齡有限，所包含的物質和物質排列組合的方式和我們的宇宙一樣多，而物質的排列方式都是隨機的話，那麼宇宙的「無限猴子定理」就唾手可得。如果碎布的數量大於碎布中粒子的排列組合方式數目，我們就必然會找到兩塊一模一樣的碎布。如果碎布的數量趨於無窮，我們宇宙就必然存在完全相同的副本。就像經過拷貝的電腦數據，兩個區域的每個細節都一模一樣，而且這樣的區域可能有無窮多個。

碎布縫制（patchwork quilt）的原始含義，如果把每個格子想象成球形的空間，我們就得到了許多相互獨立的宇宙。圖片來源：cottonpatch.net

這樣的宇宙區域必然相隔很遠，至少要比460億光年遠得多。因此，如果其中存在一個跟我們完全相同的宇宙，要想與之發生聯系一定非常困難。據科學家估算，我們要從地球走出10^(10^122)米，才有50%的幾率見到一個與我們完全相同的區域。因此，雖然宇宙之外可能還有宇宙，甚至是與我們完全相同的宇宙，但彼此之前沒有建立聯系。這可以說是「平行」的另一個含義——它們就像一組平行線，沒有交集。

如果這樣的區域有無窮多個，結論就會更加驚人。例如一件事發生的概率趨近於0（但一定比0大），用這個概率乘以無窮多之後，就會得出這樣的事情已經在宇宙中發生了無窮多次。於是，在宇宙的其他角落可能分布著無數個你的「副本」（或者說你也是副本之一）。其中有的副本已經看懂了這篇文章，有的副本仍然懵懵懂懂。有的副本已經意識到了存在無窮多副本的可能性，有的副本仍然以為自己是獨一無二的。有的副本開始重新思考人生的意義，有的副本則付之一笑……

劍橋大學宇宙學家約翰•巴羅在《The Book of Universes》一書中，將這樣的場景戲稱為「不含原創事物的宇宙」。因為，所有正在發生的事情之前都可能在宇宙的其他角落發生過無窮多次。於是，無論什麼新事物新思想，從平行宇宙的角度來看都毫無新鮮感。就連平行宇宙理論本身也成了過時之物。

「碎布縫綴」的多重宇宙是所有多重宇宙理論中，引入的額外假設最少，最有可能成為現實的一個。除此之外，還有一些更加匪夷所思的平行宇宙理論——但那就是下一期的話題了。

霍金席卷娛樂頭條：全息投影發表講話

北京時間4月29日消息，據國外媒體報道，拋開「萬物理論」，史蒂芬·霍金教授（Stephen Hawking）眼下正面臨著另一個更加重要的問題——塞恩·馬利克（Zayn Malik ）退出了「單向組合」樂隊，這件事會產生什麼樣的宇宙效應呢？這名傳奇的物理學家近日在英國劍橋大學通過全息投影在悉尼歌劇院發表講話時，有人向他提出了這個問題。

而霍金教授給出的評論是：「總算有人提出一個真正重要的問題了。」

距稱，當時有一名觀眾這樣提問：「塞恩離開了『單向組合』，全世界無數少女的心都將因此粉碎，你覺得這件事會產生什麼樣的宇宙效應呢？」

但霍金興致勃勃地接受了這個挑戰，並給出了一個令每個「單向組合」粉絲都滿意的答案。

「我給那些心碎的少女的建議是，多關注一下理論物理的研究，因為說不定哪一天，人類就會證明多重宇宙的存在了。」

「在另一個平行時空裡，將有無數種可能性。說不定在某個宇宙中，塞恩仍在『單向組合』裡呢。」

最精彩的部分還在後面：「這些女孩會很高興地了解到，在某個宇宙中，她和塞恩可能還是一對幸福的伉儷呢。」

除了這一問題之外，霍金教授還談到了宇宙的未解之謎、被診斷出肌萎縮側索硬化症（ALS）的經歷、以及我們地球面臨的未來。

他認為，如果人類未來還想繁榮興旺，就得將目光投向其它星球。

「我們必須在宇宙中探索人類的未來。如果一直固守在我們這顆脆弱的行星上的話，我認為人類很難繼續存在1000年。」

量子計算機的七大驚人顛覆：再也不會堵車

[摘要]量子計算機能提供更為精准的天氣預報、再也沒有交通擁堵噩夢，還有安全的加密通信。

BI中文站 4月22日報道

建立於量子物理學奇異原理基礎之上的超快計算機即將誕生，屆時它將改變一切。量子計算機公司D-Wave聯合創始人埃裡克·勒迪辛斯基（Eric Ladizinsky)2014年在倫敦參加會議時，解釋了常規計算機與量子計算機之間的區別。

想像一下，你被要求5分鐘內在國會圖書館某一本書的某頁上找到一個大寫字母「X」，這幾乎是不可能的，因為那裡有5000萬冊書。但是如果你處於5000萬個平行現實中，每個現實都可以查看不同的書籍，你肯定能在其中某個現實中找到這個「X」。在這個假設中，普通計算機就是像瘋子一樣的那個你，需要5分鐘內找遍盡可能多的書。而量子計算機卻能將你復制出5000萬個，每個只需翻找一本書即可。

這聽起來好像魔法或巫術，但你並非唯一這樣認為的人。著名物理學家理查德·費曼（Richard Feynman）曾說過：「如果你自以為已經理解了量子物理學，實際上你並未真正理解它。」底線是，普通計算機只能按照時間順序一個個地解決問題，而量子計算機卻可以同時解決多個問題。這種超快速度可能徹底改變所有行業。

量子計算機不僅速度超快，與普通計算機相比，它還能解決復雜得多的問題。在尋找問題解決方案的時候，它們與人類極為相似，這將令它們可以執行許多人類才能勝任的工作。在全功能的量子計算機誕生前，我們肯定還有很多技術問題有待解決。但是美國主流網絡媒體BI評選出量子計算機最令人激動的7大應用，它們或以這些方式改變世界：

1.提供更為精准的天氣預報

量子計算機初創企業QxBranch的董事會成員雷伊·約翰遜（Ray Johnson）表示，即使用最尖端的儀器分析溫度和壓力時，也會出現太多可能性，氣象模擬變化多端，而當前的天氣預報多數也都屬於經過分析的大致猜測。但量子計算機可以一次分析所有數據，向我們提供更好的模型，精准地顯示惡劣天氣會在何時何地出現。我們可以提前得知颶風等災難來襲，並有額外時間拯救更多生命。

谷歌(微博)工程主管哈特穆特·奈文(Hartmut Neven)同時指出，量子計算機可以幫助建立更好的氣象模型，這可以讓我們更深入地了解人類如何影響環境，並幫助我們確定現在能夠采取哪些措施，以便能預防災難發生。了解更多有關氣候如何變化的趨勢，從長期來看將對我們有很大幫助。

2.藥物發現過程更高效

開發一種新藥是非常復雜的過程。化學家們需要進行無數不同分子組合方式試驗，以找到可真正有效治愈疾病的藥物特性。這一過程可能需要數年時間，耗費數百萬美元資金。但化學家們將這些組合進行後期實驗時，依然會有很多組合失敗。

而量子計算機可以繪制出數以萬億計的分子組合模式，並迅速確定最有可能生效的組合，這將大大節省研發成本和藥物研發時間。與我們當前所用方式相比，量子計算機為人類基因分析排序的速度也更快，這將幫助研發個性化藥物和醫療保健方式。

比如，現在很多藥物無法投入市場，因為一部分人對其反應特別嚴重。為此，我們通常會選擇放棄這種藥物，盡管其可能對許多人有很大幫助。隨著個性化基因分析的出現和了解更多藥物原理，我們將可以預測出這些不良反應。

3.再也沒有交通擁堵噩夢

量子計算機可以簡化空中和地面交通控制的工作量，因為它們善於迅速計算出最佳路線。如果你計劃公路旅行，期間要在10個不同的地方停留，普通計算機可能需要單獨計算所有可能路線的長度，然後篩選出最佳路線。而量子計算機可以同時計算所有路線的長度，並以更快的速度篩選出最佳路線。

使用量子計算機對空中交通模式進行復雜分析，意味著可進行更高效的飛行調度，並節省出行所需時間，因為我們可以更好地避免機場飛機起飛和著陸造成的瓶頸。同樣的技術也可被應用到高速公路和復雜城市電公路網中，以避免擁堵。

4.可加強軍事和國防

約翰遜說，衛星不斷收集大量照片和視頻資料。任何人都不可能搜遍和分析如此多的數據，因此很多數據只是被扔在一邊。在某些被丟棄的數據中，我們可能錯過關鍵情報。

但量子計算機卻可以比普通電腦或人類快得多的速度篩選大量數據，並向我們提供哪些照片或視頻應該做進一步分析，哪些可以忽略和丟掉。普通計算機也不太擅長「瓦爾多在哪兒？」此類識別任務，但像人一樣，量子計算機卻非常善於從混亂的背景中找出具體細節。

5.安全的加密通信

無論我們自己是否意識到，我們實際上一直都在使用加密技術。當我們查看電子郵件或使用信用卡網上購物時，我們都非常依賴加密技術。通過使用與量子計算機類似的怪異量子力學特性，加密技術將變得更加安全。

這種超級安全通信被稱為「量子密匙分配」，它允許某人發送信息給其他人，而只有使用量子密匙解密後才能閱讀信息。如果第三方攔截到密匙，鑑於量子力學的怪異魔力，信息會變得毫無用處，也沒人能夠再讀取它。這種通信技術的初級版本已經在歐洲一些地方開始使用，但依然無法在美國大規模使用。

但是量子計算機的同樣原理可令通信變得更加安全，量子計算機可令破解我們當前使用的加密信息更為容易。愛德華·斯諾登（Edward Snowden）曝光的NSA絕密文件中稱，NSA也有開發量子計算機的計劃。如果黑客獲得量子計算機，銀行和政府等老式加密數據可能陷入嚴重危險中。

6.加速太空探索

利用開普勒太空望遠鏡，天文學家已經在太陽系外發現近2000顆系外行星。開普勒的任務還包括盯緊這些行星，等待它們從宿主恆星前面通過。屆時，這些系外行星會投下陰影，天文學家可分析和預測這些行星上的大氣狀況，以及它們是否適合生命生存。

量子計算機可應付太空望遠鏡獲得的更多數據，並發現更多系外行星，幫助迅速確認哪些行星最有可能適合生命生存。量子計算機甚至能夠發現開普勒望遠鏡錯過的系外行星。

7.機器學習和自動化

這聽起來似乎令人覺得毛骨悚然，但像人類一樣，量子計算機可從經驗中吸取教訓。它們可自我糾錯，比如，量子計算機實際上可以修改出現亂碼的程序代碼。這一概念被稱為機器學習，與Facebook新聞流會根據你的「點贊」而進行相應變化類似，只是更為復雜。

量子計算機的機器學習可幫助我們更快、更高效地做很多事情，量子計算機功能的持續改善可能促使半自動車輛和其他先進人工智能誕生。所有這些應用都令人激動不已，但要實現這些目標，我們依然有很長的路要走。很多公司和機構都在研發量子計算機，包括谷歌和美國宇航局等。當這些大公司和機構參與到類似前沿技術中時，我們通常不會等太久就會看到重大突破。

約翰遜認為，我們正處於「大發現」的風口浪尖上。這些「大發現」將有助於改善各種應用，而且實際上這還僅僅是個開始。他說：「我認為量子計算機將有很多我們今天無法想象的應用。」

用量身定做的疫苗治療腫瘤

一位藝術家描繪的腫瘤被血管與淋巴管包圍的情景

現在，一項小型臨床研究又為癌症免疫治療前沿的新成員提供了支持證據。在注射了針對腫瘤中特殊突變建立的疫苗後，三位晚期黑色素瘤患者產生了強烈的免疫反應，其中兩人的腫瘤至少暫時縮小或趨於穩定。盡管這項研究旨在測試安全性，這一結果也提示它對於抑制腫瘤生長有值得期待的效果。

「這種方法有很多令人興奮之處，」弗吉尼亞大學夏洛茨維爾分校的腫瘤學與癌症免疫學家Craig Slingluff說（他並未參與本研究）。

針對感染性疾病的疫苗通常會將一些來自病毒或細菌的蛋白或其他成分導入體內，這些成分能引發免疫系統抵御入侵病原體。針對癌症，類似的想法是把腫瘤細胞中獨有的免疫刺激分子（也稱為抗原）作為疫苗來使病人免疫，這樣病人的免疫系統就會去攻擊腫瘤。然而腫瘤疫苗鮮有成功。這是因為大部分腫瘤抗原也都少量存在於健康細胞中，而免疫系統的機制會耐受（或忽略）這些熟悉的抗原。

科學家們關注了一類更有應用前景的腫瘤抗原：由於腫瘤對基因組造成的干擾，被突變擾亂的腫瘤DNA促生了這些抗原。其中有些突變並不屬於促進腫瘤生長的基因，而是編碼一些新的肽段（既短鏈蛋白質），這些肽段或許可以作為腫瘤細胞的表面抗原。由於這些被稱為「新抗原」（neoantigen）的物質對機體而言完全陌生，理論上，它們有可能成為腫瘤疫苗。

將新抗原設計為腫瘤疫苗需要測序大量腫瘤DNA，直到最近，這種測序才變得便宜和可操作。不過，隨著DNA測序的開銷降低並且速度顯著提升，聖路易斯華盛頓大學的研究者們就開始研制黑色素瘤的新抗原腫瘤疫苗。黑色素瘤是一種由陽光中的紫外線引發致癌突變的腫瘤，紫外線同時也導致了幾百種其他突變，其中不少還可能編碼了新抗原。

人類免疫學家Beatriz Carreno，實驗的領導者Gerald Linette及其同事最近研究了三位手術切除黑色素瘤，但癌細胞已經擴散到淋巴結的病人。研究人員測序了每位病人原發黑色素瘤的外顯子，既編碼蛋白質的DNA，並將其與他們其他細胞的外顯子進行比對，鑑定出了幾十種可能作為新抗原的，編碼新肽段的突變（並非細胞合成的所有肽段都能在細胞表面表達）。他們分析了可能的新抗原的結構，通過實驗室測試來評估那些真正由細胞合成並在細胞表面表達的新抗原，然後追蹤其中最容易引發免疫反應的成員。他們為每位黑色素瘤病人選擇了7種腫瘤特異的新抗原。

研究人員為每位病人抽血，從中搜集稱為「樹突細胞」（dendritic cell）的免疫哨兵，然後將每位病人的新抗原與這種白細胞混合，這樣，樹突細胞就能把肽段呈遞給其他免疫細胞。研究團隊采用新抗原包被的樹突細胞來合成個體化的新抗原疫苗，疫苗在約四個月內分三次注入病人體內。

Carreno及其同事發現，每位病人血液中特異性針對新抗原的免疫系統T細胞的數量和多樣性都有上升，這是疫苗反應的關鍵指標。2015年4月2日該團隊在Science網站上報道稱這些針對新抗原的T細胞也能殺死體外培養的表達同種新抗原的黑色素瘤細胞。

一位女性患者肺部轉移腫瘤縮小，隨後重新生長，然而歷經8個月後在目前趨於穩定，另一位病人的腫瘤已經穩定了9個月，第三位病人術後接受免疫療法藥物治療，他的癌症得到緩解並處於無癌狀態。然而這項實驗僅用於證實疫苗與免疫反應的安全性，而不是測試其效力，由於患者同時接受了其他治療，很難說疫苗確實有幫助。「如果要說疫苗對患者有任何助益，那也只是猜測，」 Linette說。

然而研究中發現的「相當高水平的免疫反應」這一事實，結合最近另一種新抗原疫苗能攻克小鼠體內腫瘤的報道，說明這個想法是「有希望的」，Slingluff說。

此類疫苗毒性應低於化療，可用於預防腫瘤的術後復發。它還可以與另一種稱為「檢查點抑制劑」的免疫治療藥物聯用，後者似乎對具有多種突變的腫瘤如肺癌或黑色素瘤具有最佳療效。  加州大學洛杉磯分校的黑色素瘤研究專家Roger Lo說，「是否能與檢查點抑制劑一起完成兩面夾擊，是相當令人期待的。」

科學家發現新蛋白：可對抗所有癌症！

英國科學家在最新一期《科學》雜志上報告稱，他們發現了一種能增強免疫系統功能、使其能對抗所有癌症或病毒的蛋白，最新突破可謂癌症研究領域的「游戲規則改變者」。他們正在研發一種基於這種蛋白的基因療法，希望能在三年內啟動人體實驗。

一般情況下，當免疫系統探測到癌症時，其會進入緊接戒備狀態，源源不斷地派遣可以殺死癌細胞和病毒感染細胞的「T細胞」充盈病人的整個身體，但當面對嚴重感染或晚期癌症時，T細胞往往無法增殖至足夠大的數量來對抗疾病，導致抗癌過程偃旗息鼓。

而科學家們在對擁有遺傳突變的老鼠進行篩查時，發現一種小鼠在受到病毒感染時生成了正常小鼠10倍數量的T細胞，而且，免疫能力獲得增強的這種老鼠能產生更高濃度的這種未知蛋白，使其能更有效地抑制感染，並且能更好地抵御癌症。研究人員將之命名為淋巴細胞擴增分子（LEM）。他們隨後進一步證實，LEM也可以調節人類T細胞增殖。另外，他們還發現，這種老鼠還生成了更多的第二種T細胞—免疫記憶細胞，使其能識別從前遭遇過的感染、腫瘤或者病毒，並快速啟動反應。

科學家們解釋道，新蛋白會導致T細胞能量的大幅提升，使T細胞大量增殖，從而對抗癌症。該研究的領導者、帝國理工學院醫學系免疫生物學部教授艾菲利普·阿什頓-裡卡德對英國《每日電訊報》表示：「這是一種完全未知的蛋白，迄今還未曾有人意識到它的存在，它與其他蛋白在外觀和行為上都完全不同，它或許會成為治療多種癌症和疾病的游戲規則改變者。」

科學家們希望能基於這種蛋白研制出一種基因療法，讓癌症病人的T細胞通過這種方法獲得增殖，接著再將其重新注射回身體內。這一方法或許可以終結令人痛苦的化療方法，因為其依靠身體本身而非有毒的藥物來對抗癌症。

維康基金會感染和免疫生物學部門負責人麥克·特納博士說：「盡管在進行人體實驗之前，必須在動物身上進行進一步的研究，但這一蛋白有望導致一種新療法，利用免疫系統天生的能力來探測並殺死『壞』細胞。」英國癌症研究基金會資深科學信息官阿蘭·沃斯利則指出，首當其沖的是釐清在病人身上進行實驗是否安全有效。

科學家從真空中創造出光子

科學家首次成功將虛擬光子轉變成真實光子，制成了可測量的光，首次觀測到40多年前就曾被預言的動力學卡西米爾效應。

 

 

　　據美國物理學家組織網報道，瑞典查爾姆斯理工大學的科學家在真空中捕獲到了不斷出現和消失的光子，成功將虛擬光子轉變成真實光子，制成了可測量的光，首次觀測到40多年前就曾被預言的動力學卡西米爾效應，即平行金屬板在輻射場真空態中存在吸引力的現象。

　　實驗基於一個違反常規的量子力學重要原則：真空並不「真空」，實際上，真空中充滿了各種不斷波動的粒子。它們出現後卻又在瞬間消失，因此常被稱為虛擬粒子。物理學家摩爾早在上世紀70年代就曾預言，虛擬光子轉變成真實光子的現象將會發生。他認為，如果虛擬光子能從鏡子上反彈起來，而鏡子是以近乎光速的速度移動，上述情況就會發生。

　　由於鏡子不可能移動得如此之快，科研人員采用另一種方法實現了相同效應：通過改變到達超導電路的電距離，起到微波的鏡面作用，而非改變到達鏡子的物理距離。這個「鏡子」名為超導量子干涉器(SQUID)，其由量子電子元件構成，對磁場極其敏感。通過每秒數十億次改變磁場的方向，可使「鏡子」的振動速度達到光速的25%。鏡子也會將自身部分動能轉移給虛擬光子，這將促使它們突然出現。實驗結果顯示，光子會在真空中成對出現，科學家能夠以微波輻射的形式對其進行測量，構建出確實具有相同特性的射線，如同量子理論所述。

　　科研人員表示，光子出現的原因在於其自身缺少質量，因此，激發出它們的虛擬狀態需要較少的能量。原則上來說，還可以在真空中創造出其他粒子，例如電子或質子等，但這需要更多的能量。

　　成對光子的研究成果或可用於量子計算機等相關量子信息研究領域。然而，此次實驗的主要價值在於增進人們對於基礎物理概念的了解，比如真空波動，即真空中瞬間出現並消失的虛擬粒子等。通常認為，真空波動與「暗能量」可能有關聯，促進了宇宙膨脹的加速，而這種加速已通過今年的諾貝爾物理學獎獲得了確認。

來源：騰訊科學

黃金分割：史上最大騙局

在建築、藝術和設計領域，黃金分割可謂贏得了巨大的聲譽。大師勒·柯布西耶和薩爾瓦多·達利在他們的作品中大量使用；帕台農神廟、吉薩金字塔、米開朗基羅的畫、蒙娜麗莎，甚至蘋果標志都好像能證明它的神奇。

這簡直是胡說八道。黃金分割的審美不外乎一個都市傳奇、一個神話、一只傳說中的獨角獸。許多設計師都不使用它，就算是用也沒太過於看重。黃金分割背後沒有科學依據。黃金分割後的數學美其實是一場150年的騙局。

什麼是黃金分割？

黃金分割第一次描述是在2300年前，在歐幾裡德的 《Elements》中是這樣定義的:一條線段分割成兩段，當長線段與短線段之比等於全線長與長線段之比，該比為黃金分割。其比值約為1.6180，但你自己算算，這個數字永遠的除不盡，是個無限不循環小數。

「嚴格地說，黃金分割不可能純在現實世界中，因為它是一個無理數，」斯坦福大學的數學教授Keith Devlin說，「你可以用更接近標准方面比率，比如iPad的3:2顯示器或者是16:9的高清電視顯示器。但是黃金分割就像圓周率一樣，在現實世界中不可能嚴格應用，總是會有差別的。」

按上面說法你可能會說我很迂腐當然，確實，1.6180不是很接近了嗎？是的，要是有其他依據來說明為什麼具體對象像帕台農神廟或蒙娜麗莎這麼震撼人心大概就不會這麼想了。Devlin說，黃金分割與美學的關系主要來自兩個人，其中一個是被錯誤引用，另外一個就是出來忽悠人的。

第一個人是盧卡·帕西奧利，在1509年這位方濟會修士寫了一本名為《神聖比例》的書。在他的書中，Pacioli並不主張將黃金分割的美學理論應用於藝術、建築和設計上，相反，他支持公元前一世紀的建築大師維特魯威的系統合理比例。1799年，馬裡奧·裡維奧他寫了一本關於黃金分割的書，將黃金分割冠在了帕西奧利頭上。帕西奧利與達·芬奇是好朋友。19世紀達·芬奇的作品再度流行起來，因達·芬奇的插圖《神聖的比例》，很快大家就說達·芬奇本人使用黃金分割才創造了這麼精美的油畫。

另一個家伙是Adolf Zeising，「這家伙真想讓人把他綁在火刑柱上。他把黃金分割推上了至高峰，」Devlin笑著說，「Zeising認為黃金分割是一個普遍規律，描述了自然和藝術領域的美和完整性……黃金分割無處不在，所有結構、形式和比例、宇宙或者個人、有機或無機、聲或光都能對上號。」

Zeising把黃金分割應用到人體上，其實像人體這麼復雜的東西，很容易找到比例接近1.6的。但是不管是編的還是怎樣，Zeising的理論變得非常流行。就像莫扎特效應一樣，到了20世紀，著名建築師勒·柯布西耶的Modulor系統人體比例成了黃金分割，達利《最後的晚餐》畫布形似黃金矩形，接著，藝術歷史學家們開始重新梳理歷史上優秀設計，試圖將黃金分割適用於巨石陣、倫勃朗作品、沙特爾大教堂和修拉作品中。黃金分割和美麗的世界藝術、建築和設計聯系在了一起。

在現實世界中，人不一定喜歡黃金分割。Devlin告訴我他們收集學生們的意見，看他們喜歡什麼樣的矩形，結果黃金矩形並不受寵，大家各有所愛。多次選擇中，學生也會有不同的看法。「這是一個非常有用的方法，來顯示人類感知的復雜性，這並不表明，黃金分割更美觀。」

現在很多設計者都認為黃金分割並沒多大用處。設計了蓋蒂中心和巴塞羅那當代藝術博物館的傳奇建築師理查德·邁耶說，他承認剛開始職業生涯時他有一個黃金分割三角形，但他建築設計中從來沒有用到過黃金分割。「在設計建築物時，有很多其他數字和公式更為重要」，他通過電話告訴我，他指的是可以計算出最大大小和一定空間或者可以確定結構負載的公式。

還有很多設計和建築大家都表示黃金分割並不靠譜，在他們的作品中從來不用這個。所有采訪的設計師中對黃金分割態度最好的要屬維斯·貝哈了，但他也說：「我只是用它來觀察創造出的產品的比例，它只是一項工具不是一條准則。」

設計師兼數學家埃德蒙德·哈裡斯先生對黃金分割在設計中使用的也持懷疑態度。他說：「這是一個簡單的數字，它可以出現在各種各樣的地方…這當然不是審美標准背後的普遍公式。」

既然黃金分割是一個傳說，為什麼還甚囂塵上呢？

devlin說很簡單，「我們生物生來就為感知模式、尋求意義。我們的DNA讓我們對藝術這種任性的東西感到不舒服，就往數學上靠攏以求解釋。但大多數人並不真正理解數學，不能將黃金分割這種簡單公式適用於復雜的系統，我們往往不能自我檢討。人們認為他們周圍都是黃金分割，但實際上他們無法證實。他們也是受害者，受到了蒙蔽。」

PS. 莫扎特效應: 1993年，加利福尼亞大學歐文分校的戈登·肖教授進行了一項實驗：稱當人們聽一首莫扎特的曲子之後，人的大腦活力將會增強，思維更敏捷，運動更有效，甚至可緩解癲癇病人等患神經障礙的病人的病情。20世紀90年代初美國科學家的研究結論，商家即群起炒作用莫扎特音樂制作胎教音樂，給人誤導。2010年，維也納大學對所謂的「莫扎特效應」給出了相當明確的結果：這些新發現表明沒有證據說明聽莫扎特的音樂可以使人變得更聰明。

暗物質或許並不是由粒子組成

（神秘的地球報道）據科技日報（劉霞）：瑞士和英國科學家在最新一期《科學》雜志上撰文指出，通過對星系團之間碰撞的深入觀察，他們標示出暗物質在其中的位置，並認為暗物質或許並不是由粒子組成，相反，它就像某種「液體」一樣。這一研究對很多暗物質模型提出了挑戰。

盡管暗物質佔宇宙總物質的80%以上，但科學家們仍對其知之甚少，目前只知道暗物質會通過重力與宇宙物質相互作用。比如，暗物質會加速星系團內星系的運動等。星系團由數百個星系組成，包含大量恆星、行星和氣體，其90%的物質都是暗物質。當星系團彼此因為龐大的質量相互吸引時，會發生碰撞，從而迫使各自的暗物質相互作用。科學家們表示，這種獨特的碰撞是迄今為止顯示暗物質存在的最好證據。

瑞士洛桑聯邦理工學院（EFPL）、英國愛丁堡大學和杜倫大學的研究人員組成的科研小組，借用錢拉德X射線天文台和哈勃太空望遠鏡，對72個距離地球超過10億光年的星系團之間的碰撞進行了深入研究。他們驚奇地發現，當星系團發生碰撞時，暗物質「粒子」會毫無障礙地相互穿過。

該研究的主要作者、EFPL的大衛·哈維接受英國《每日郵報》采訪時表示，這或許表明，暗物質粒子自身並不會相互作用，因為如相互作用的話，會導致其速度下降，或者暗物質可能不以我們熟知的方式與其他物質相互作用。

科研小組據此得出結論說，暗物質可能並不像科學家們以前認為的那樣，由某種我們迄今未發現的類似質子的粒子組成。相反，他們提出了很多新理論，從暗物質可能是液體到其或許根本不存在等，而且，他們還認為，暗物質可能比我們「最初認為的還要怪異」。大衛說：「通過這一研究，我們認為，暗物質遠非粒子，不過還需要其他科學研究來佐證我們的結論。」

該研究的合作者、杜倫大學計算宇宙學教授理查德·梅西表示，他們還通過對星系受到暗物質作用產生的變形模式進行分析，繪制出了暗物質的方位圖。

另據歐洲核子研究中心表示，大型強子對撞機（LHC）將於今年5月重出江湖加大馬力對暗物質進行研究。科學家們希望未來能在LHC等多個探測器內直接觀察到暗物質，但至於暗物質以什麼「面貌」出現，或者其是否會出現，這些還是未解之謎。

宇宙是被創造出來的？

宇宙是被創造出來的嗎？一直以來，這個問題在困擾著哲學家們的同時，也折磨著普通人。畢竟，除去極少數幾個宗教（如佛教）外，世界上大多數宗教都有各自版本的創世神話。那麼，21世紀的科學又該如何看待這一世紀難題呢？

在探究這些問題之前，也許我們應該澄清一下「創造」的真正含義。例如，雲就是通過小水滴在空中凝聚為雲團創造出來的。但是，用「創造」一詞描述雲的形成這一物理過程並不合適。因為「創造」常用來指有意生產某些並不存在的物體，例如用一堆粘土澆築一個鍋。因此，探索宇宙創造問題的本質就是：我們在探索是否存在有意創造宇宙的智慧個體。

要破解這一難題的難點在於我們只有一個可供觀察的宇宙。例如，人們能夠推測出手表是被創造的，不僅僅是由於手表結構復雜，而是由於身邊沒有自然生成的手表，所有手表都是人工創造的。相反，我們找不到在巨大的太空實驗室中創造宇宙的例子。我們只有一個以自然規律為轉移的宇宙。

有兩種科學證據傾向於支持宇宙創造說，即：宇宙大爆炸和宇宙微調說。前者支持一種名為凱拉姆式宇宙論證的哲學推理。該論證認為：任何事物開始存在必有其存在的原因；整個宇宙也有其存在意義的開端；因此，宇宙必有其存在的原因。（論證完畢！）

乍一看來，凱式宇宙論立論簡潔，貌似可信。然而，其立論前提與進一步的深究均有疑問。它聲稱任何事物開始存在必有其存在的原因，這一規則普通適用。然而，量子力學表明，宇宙中的一些事物——如虛粒子，能夠無緣無故地自發產生。

凱氏宇宙論的辯護者們很快注意到，虛粒子出現的黑暗空間是一個由量子場控制的豐富光滑空間，它遵循一定的物理定律。因此，虛粒子也並非無緣無故就出現的。這一傳說中的推理問題在於，它混淆了必要條件與因果關系。例如，碳是雙螺旋結構存在的必要條件，然而碳並不會主動導致雙螺旋的產生。以此類推，量子場可能是虛粒子產生的必要條件，但並不是說量子場主動導致虛粒子出現。用這種因果關系解釋量子力學竟然如此之難，實在出乎意料！

卡氏宇宙論證的第二個前提——整個宇宙也有其存在意義的開端——使它聽起來更符合科學。殘留在宇宙微波背景中的宇宙大爆炸證據表明，宇宙是在有限的過去出現的。現在我們將宇宙的歷史向後推測。時間、空間和物質會匯聚到一個密度無限大的點，我們稱之為奇點。此時，一切物理定律都是不起作用的。

如果當代物理定律是完全的，那麼宇宙一定出現於有限時間前。問題在於，當代物理定律好像並不完全。物理學家企圖總結出一個萬有理論，從而將微型物理（量子力學）與巨型物理（相對較大的物質）結合在一起。理想上講，奇點肯定跳出了引力場量子論。這些觀點並不足以駁倒卡氏宇宙論證，卻也能減輕它的迷惑性。

宇宙創造論的另一個證據就是宇宙的物理常量顯而易見是經過微調的。一些科學家稱，宇宙中的物理常量校准恰到好處，所以智慧生命才能夠出現。重力或者光速的微小變動都會極大地改變宇宙狀態。宇宙不僅僅是恆星，行星和人類的混合體，其中還稀薄地散布著氫原子。這些常量隨機出現的可能性極其低。因此，物理常量一定是由宇宙的智慧體提前微調好的。

在過去幾年裡，關於微調論的資料已經汗牛充棟。鑑於內容太多，本文空間有限，無法做出公正的評價。但是我們可以從中得出值得考慮的幾點。首先，有一定科學背景，能夠判斷物理常量微調與否的人少之又少。一些物理學家自己對宇宙的微調印象深刻，其他人可不這樣看。所以，除非達成某種科學共識，我們無法在微調論方面取得更大的科學進展。第二，假設宇宙設計者創造生命的方法非止一種，這個全能的存在能夠在他認為合適的宇宙中創造任何形式的生命。如果，這樣一位宇宙設計師能夠在物理常量迥異的宇宙中創造生命，這種微調又有什麼意義？同卡氏宇宙論一樣，這些看法不足以推翻論證的結論，卻仍然是微調論著作中鄭重的要點。

這些理論的潛在聲音即是：上帝是宇宙的設計師。然而，縱使宇宙存在的設計師，也不一定是上帝。今天，一些科學家贊同一種被稱為「模擬理論」的觀點，即宇宙是一套由未來文明創造的計算機模擬。它認為：

意識是由世界的模擬組成，這種模擬從生理上在大腦中得以具體化。未來文明能夠創造對於過去的模擬，就如同我們創造模擬人生一樣。模擬的宇宙要比真實宇宙多得多。因此，我們生活的宇宙更有可能是一套計算機模擬。（論證完畢!）

不管相信與否，在過去幾年，模擬論已經獲得一些科學證據。例如，理論物理學家James Gates聲稱發現了嵌入在弦理論公式中的計算機代碼。該代碼並不僅僅是隨機的一串由1和0組成的數字，它與計算機瀏覽器使用的代碼完全相等。然而，盡管我們是生活在計算機模擬宇宙中，我們還是會思考，未來文明他們所處的宇宙也是被創造的嗎。也許，宇宙真是由一位超脫物質的設計師創造而來。上帝也不一定是一個坐在空中的白胡子老人，說不定他真正的形象是一個超級宇宙計算機黑客呢。而且，如果我們擁有與上帝一樣的形象，模擬論就值得我們去認真思考了。

科學家揭示引力波如何推動兩個黑洞合二為一

科學家揭示引力波如何推動兩個黑洞合二為一（神秘的地球配圖）

（神秘的地球報道）據科技日報（華凌）：在天文學家看來，繼宇宙大爆炸之後，最富有活力的事件當屬兩個各自旋轉、具有漩渦的黑洞合並為一個更大的黑洞了。那麼，是什麼力量促使它們發生這樣的巨變呢？

以英國劍橋大學為首的一個國際天文學家團隊，揭示了宇宙中這一壯觀事件，解開了數十年來描述在雙星系統軌道上的兩個各自旋轉黑洞螺旋式碰撞的方程式。

劍橋團隊發表在最新一期《物理評論快報》上的科研結果，不僅影響了之前對黑洞的研究，而且有助於加快科學家對宇宙中難以捉摸的引力波（一種由愛因斯坦廣義相對論預測的輻射）的搜尋。

據物理學家組織網站日前報道，不像行星與太陽的平均距離不隨時間變化那樣，廣義相對論預言兩個黑洞彼此靠攏，並作為一個系統釋放出引力波。

該論文第一作者、德克薩斯大學達拉斯分校的邁克爾博士說：「加速電荷，像電子一樣，產生包括可見光波在內的電磁輻射。同樣，任何時候你有一個加速質量，就可以產生引力波。」輸送給引力波的能量會導致兩個黑洞螺旋式靠攏，直至合並，這是宇宙大爆炸之後最有意義的事件。那種能量不像可見光那樣很容易看到，而是更為難以察覺的引力波。

邁克爾博士說，盡管愛因斯坦的理論預言了引力波的存在，但人們還不能直接探測到它們。根據廣義相對論，巨大的天體會扭曲環繞它們的時空，就像一個保齡球落入一片橡膠薄皮上，導致天體，即使是光線，也得沿著曲線路徑前行。當兩個極度密集的天體，例如中子星（這種恆星如此密集以至於原子裡的質子和電子坍塌形成中子）或者黑洞，它們成對出現彼此環繞，之間的相互作用會在時空上產生波紋，也就是所謂的引力波。

邁克爾博士強調，通過一定的工具，比如是「看到」的引力波，就可以為觀察和研究宇宙打開了新的窗口。光學望遠鏡可以捕捉可見物體的照片，如恆星和行星，而無線電和紅外望遠鏡可以揭示肉眼看不到的更多信息。引力波為研究天體物理現象提供了一個定性的新媒介。

該論文的合著者之一、劍橋應用數學和理論物理系博士研究生大衛·傑羅薩說，「用引力波作為觀測工具，可以了解數十億年前黑洞發射這些波的特點，如質量和質量比率的信息，這些都是充分了解宇宙特性及進化的重要數據。」

據悉，今年晚些時候，當美國的激光干涉引力波天文台（LIGO）升級和歐洲Virgo實驗天文台完工時，它們將首次揭示隱匿的引力波。這些觀測將不僅僅證明引力波的存在，還將提供有關產生引力波的罕見信息。與此同時，「麗莎」探路者的使命就是為將在空間建立一個具有較高靈敏度的引力波探測器進行測試。

該論文合著者之一、劍橋中心理論宇宙學成員烏爾裡希博士說：「我們解決的方程式將有助於預測LIGO看到雙黑洞合並的引力波特性，我們期待將這個解決方案與LIGO搜集的數據進行比較。」

研究人員解開的方程式，有助於專門解釋雙黑洞的自旋角動量和被稱為歲差的現象。研究人員解釋說：「歲差現象，就像一個旋轉的陀螺，隨著時間黑洞雙旋改變著方向，而這些黑洞自旋的行為就是理解其進化的一個關鍵部分。」

正如開普勒研究地球繞太陽的軌道運動和發現軌道可以是橢圓、拋物線或雙曲線那樣，研究人員發現，黑洞雙旋根據其旋轉性能，可以分為三個不同的階段。此外，研究人員還導出有關方程式，將有助於精確跟蹤這些從黑洞形成到合並的自旋相位，比以前的方法更快和更有效。

研究人員說：「采用這些解決方法，我們可以創建計算機模擬數十億年來黑洞的演化，而以前一個需要幾年模擬的現象，現在可以在幾秒鐘內完成。它不只是快，我們還可以從模擬結果中獲得一些新的發現。」

引力波、方程式……這些將為人類帶來對黑洞的新認知。現在，借助於引力波信號，人們就可以更好地解讀宏大宇宙的奧秘。

鬼宅幽靈真相揭秘：有毒黴菌侵襲大腦致幻覺

民間經常聽說有人在某某舊宅中看到「鬼影」或所謂凶宅發生「鬧鬼」事件。美國克拉克森大學科學家近日公開的研究成果或許可以給「鬼宅幽靈」傳說一個較為合理的科學解釋。

科學探索

 

 

　　所有都是幻覺?科學家認為，報道中曾經發生過鬧鬼事件的老舊建築，其中空氣質量都很差，都被某些有毒黴菌污染，而這些黴菌會影響人類的大腦。

 

　　學名為「Stachybotrys charatarum」的黴菌孢子圖片。暴露於有毒黴菌中，人們會出現情緒不穩和莫名煩躁憤怒症狀，甚至會出現感知能力受損等問題。

　　北京時間4月6日消息，據國外媒體報道，民間經常聽說有人在某某舊宅中看到「鬼影」或所謂凶宅發生「鬧鬼」事件。美國克拉克森大學科學家近日公開的研究成果或許可以給「鬼宅幽靈」傳說一個較為合理的科學解釋。克拉克森大學研究人員通過對紐約州一些「曾經鬧過鬼」的老舊建築進行長期跟蹤研究，發現了某些有毒黴菌與「鬼影」之間存在一定聯系。這些老舊建築中存在的某些黴菌孢子，可能會侵襲人類的大腦。至於黴菌對人類精神的影響有多大，科學家尚未完全弄清楚，但可以肯定的是一些黴菌會損害人的感知能力。

　　美國克拉克森大學研究團隊認為，如果你覺得你曾經看到過「鬼影」，那麼你可能受到過黴菌的侵擾。研究人員表示，經常有報道稱某老舊建築中曾經出現過「鬼」，這些建築中的空氣質量通常很差，被諸如有毒黴菌等物質污染，而一些有毒黴菌會影響我們的大腦。呼吸被有毒黴菌污染的空氣，可能導致情緒不穩和莫名煩躁憤怒，甚至會出現感知能力受損問題。

 

　　羅傑斯教授帶領研究團隊正在分析空氣樣本。這些空氣樣本都采集於那些被報道曾經發生過鬧鬼事件的建築物中。

 

　　研究團隊采集了被報道發生過鬧鬼事件的建築物內的物品樣本，比如本圖中的雷明頓藝術博物館。這棟位於奧格登斯堡的建築，長期以來有許多關於它的鬼故事。

　　克拉克森大學科學家肖恩-羅傑斯教授介紹說，「許多『鬼影』事件的特點很相似，都是一些暴露於受有毒黴菌污染的空氣中的個體，出現一些精神或神經上的症狀。一些真菌會對人們精神方面產生影響，這一點科學家已經研究得比較清楚了。但是，其它一些室內黴菌是否會有類似的能力，此前很少有人研究。比如，黴菌可能會產生過敏、哮喘等生理效應，這已是科學家們都認可的觀點。但室內黴菌是否會產生感知影響或損傷大腦功能，長期以來一直存在爭議。不過，黴菌可能會導致情緒不穩和莫名煩躁、憤怒，甚至會感知能力受損，這樣的研究成果也越來越得到認可。還有其它一些研究成果認為，黴菌還會導致抑郁、記憶力衰退等問題。近期的研究報告顯示，吸入含有一種學名為『Stachybotrys charatarum』的普通室內黴菌的空氣的實驗鼠會出現大腦炎症和記憶力衰退等症狀，而且還存在焦慮和恐懼情緒。」

　　羅傑斯教授帶領一支研究團隊對紐約州數棟曾經被報道出現過「鬼影」的建築進行了跟蹤研究，並測量了其中的空氣質量。研究人員采集了其中的樣本，並將其與沒有發生過「鬧鬼」事件的建築中采集的樣本進行對比分析，看是否存在真菌類型的差異。

　　羅傑斯教授介紹說，「長期以來，我一直都是鬼故事愛好者，並對一些發生過『鬧鬼』事件的地方進行研究。過去，不得不承認，這些地方確實存在一些奇怪的東西。根據我的經驗，再對這些地點進行研究，我發現這些地方正是黴菌存在的最佳場所，也存在室內空氣質量問題。我們希望能夠分析出這些地方的黴菌與未發生鬧鬼事件地方的黴菌是否存在共性和差異。」

　　研究團隊不僅僅采集了發生過鬧鬼事件的建築物內的物品樣本，也同樣采集了未發生此類事件的建築中帶有黴菌的物體樣本。羅傑斯教授解釋說，「比如，一棟有些歷史的建築，後來被改成辦公樓。後來經常有報道稱，這棟建築出現過怪聲、鬼影，出現過天花板瓷磚、架子或桌子上物品自已移動等靈異事件，其中的住戶產生了不安和恐懼心理。在另一處，就是位於奧格登斯堡的雷明頓藝術博物館。那裡也一直流傳關於以前住戶的鬼故事。在我們到訪當地一周前，他們接待了一位『有特異功能』的人，那人參觀了博物館內的多個房間。我們後來也將這些房間的空氣質量作為研究目標。據說，那位參觀者稱，她看到房間內許多『人』過來和她說話，有許多孩子在跑進跑出。」