Category Archives: 科普

為什麼多數女性過了40歲就不生孩子了？為什麼進化會選擇此種策略，尤其是大多數哺乳動物一直到死前都能繁育後代？最新的一項研究支持了“祖母假說”，即祖母放棄生育，幫助女兒照顧孩子，這是一種效率最高的延續她們基因的方法。 1998年，猶太大學行為生物學家Kristen Hawkes和同事首次提出了“祖母假說”，她們以坦桑尼亞原始部落Hadza為例，當女兒哺乳孩子時，祖母會去尋找塊莖（tuber）。塊莖被認為是人類進化早期的一種十分重要的食物來源。祖母們通過將更多的精力投入到對第三代的照顧及食物的採集中，讓女兒們專注于生育。過去10年，研究人員一直試圖去檢驗“祖母假說”，如一些研究人員發現與孫輩生活在一起的祖母壽命更長，孫輩的成活率也更高。但其他研究未看到此種關聯性。 為了解決這些矛盾，英國劍橋大學生物人類學家Leslie Knapp領導的團隊提出了“X染色體關聯之祖母假說”，祖母和孫輩之間的遺傳聯繫是X染色體。例如祖母將一條X染色體傳給自己兒子，兒子又將這條X染色體傳給自己的女兒，就性染色體而言，祖母和孫女的關係是50%，但祖母和孫子之間沒有這種關係。在性染色體上，外祖母與外孫女和外孫的關聯性是25%。Knapp與同事通過分析不同社會中保存完整的家譜去調查了孫輩的成活記錄。這些社會包括日本、岡比亞等的農村，加拿大、英格蘭和德國的城鎮，時間一直追溯到17世紀末。報告發表在《英國皇家學會學報B》上，結果顯示祖母的偏愛讓孫女的存活率大為提高，孫子則受益很小，而外祖母則表現出對外孫女和外孫一視同仁。許多科學家都表示這是一項非常有趣的研究。

通過電子自旋共振實驗技術,在國際上首次通過固態體系實驗實現最優動力學解耦,使得量子計算機的問世成為可能. 將量子力學和計算機科學結合併實現量子計算是人類的一大夢想.量子計算的本質就是利用量子的相乾性,而在現實中由於環境不可避免地會對量子系統發 生耦合干擾,使量子相乾性隨時間衰減發生消相干,計算任務無法完成.因此為使量子計算成為現實,首要急需解決的問題就是克服消相干. 以分解五百位的自然整數為例,目前最快的計算機需要用幾十億年才能完成,而用量子計算機,同樣的重複頻度,一分鐘就可以解決.但量子計算如同人類思考問題 需要一定時間.其時間長短取決於量子的相乾性,相乾性保持時間越長,量子計算機就可以處理複雜程度更高、難度更大的信息.因此,提高量子相乾性,對提高量 子計算機的能力十分關鍵. 為保持量子相乾性,物理學家提出很多種方法,其中,最優動力學解耦是最有效的方法之一.杜江峰教授介紹說,最優動力學解耦方法就是通過一串精心設計的微波 脈衝直接作用於自旋電子,讓自旋電子反覆翻轉,「感受」到的外力上下翻轉,消去電子自旋與環境中核自旋之間的耦合,保護電子自旋的量子相乾性. 經過多年努力,杜江峰研究小組已成功建立目前中國國內唯一可以同時操控電子和核自旋的實驗平台.研究人員用最多七個微波脈衝把一種叫丙二酸的材料裡的電子 自旋的相干時間從不足二千萬分之一秒延長到了近三萬分之一秒,這個時間已能夠滿足一些量子計算任務的需要.研究顯示,即使在常溫下,這樣的方案也是可以工 作的,這為用固態材料研製出能在室溫下使用的量子計算機奠定了基礎. 研究人員認為,一旦實際固態體系的各種退相干機制被人們所完全瞭解,高精度的相干控制將更加容易,距離量子計算機的真正實現也不再遙遠.

美國科研人員成功研製出硬幣大小的「核電池」(nuclear battery)，通過同位素的衰變產生電能。該研究成果被刊登在最新一期的《應用物理雜誌》等科學雜誌。 迷你核電池只是略大於1美分硬幣，但電力是普通化學電池的100萬倍。 據瞭解，當放射性物質衰變時，能夠釋放出帶電粒子，如果正確利用的話，能夠產生電流。通常不穩定(即具有放射性)的原子核會發生衰變現象，在放射出粒子及能量後可變得較為穩定。核電池正是利用放射性物質衰變會釋放出能量的原理所製成的，此前已經有核電池應用於軍事或者航空航天領域，但是體積往往很大。 過去在電池的研發過程中面臨的重大難關之一，就是為了提高性能，電池大小往往比產品本身還大。 據BBC報道，由美國密蘇里大學計算機工程系教授權載元率領的研究組成功為「核電池」瘦身，研發出的「核電池」體積小但電力強。但權載元教授組研發出的核電池只是略大於1美分硬幣（直徑1.95厘米，厚1.55毫米），但電力是普通化學電池的100萬倍。密蘇里大學研究團隊稱他們研製小型核電池的目的是，為微型機電系統或者納米級機電系統找到合適的能量來源。如何為微型或納米級機電系統找到足夠小的能量來源裝置，同微型裝置一樣是一個熱門研究領域。 核電池的另一誘人之處是，提供電能的同位素工作時間非常長，甚至可能達到5000年。設想不久的將來，只需要一個硬幣大小的電池，就可以讓你的手機不充電使用5000年。 權載元教授帶領的研究團隊還實現了用於電池的芯片的改革。使用核電池時發出的放射能可能會損壞電池內部的固體芯片結構，但權載元利用液體芯片，最大限度地克服了這一問題。 儘管核電池最核心的部件都是由放射性物質製成，但是在日常的工作條件下卻是很安全的。權載元教授表示：「人們一聽到核這個詞就會感覺非常危險。但是事實上，核能可用於心臟搏動調節裝置或人造衛星等，已經可以安全地用於人們的生活。」 這個令我聯想起iron man心口上的核電池