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2019-11-03 作者:责任编辑NO。谢兰花0258

目 录

1. 怎么辨认虫洞

2. 退休养老显着加快老年人认知阑珊

3. 孕期触摸空气颗粒物污染影响婴儿心率改动

4. 斯坦福大学质疑当今碳捕获办法

5. 破解存在50年的板块移动之谜

6. 失利是个大事!哪些失利终究会成功?

修改 | 杨凌、董唯元、韩若冰、陈航

怎么辨认虫洞

虫洞(wormhole)自从1957年被John A. Wheeler提出以来,一向是科幻著作最喜欢的概念之一。近几年来跟着ER=EPR猜测的提出,虫洞这个奇特的时空结构,又与量子羁绊概念严密的结合在一同。虽然环绕虫洞概念的艺术著作和严厉理论科研作业都如火如荼,可是科学家们却一向未能答复一个底子性问题——虫洞实在的存在于咱们的世界中吗?假如某个黑洞便是虫洞的进口,咱们可以辨认出来吗?

几天前,我国扬州大学的戴德昌教授和美国凯斯西储大学的Dejan Stojkovic教授,一同宣布了他们在这方面颇具启发性的讨论和一些开端定论[1]。出其不意的是,文章仅通过简练对称的静态虫洞模型,便得出许多要害性定论。他们发现虫洞进口不只与一般黑洞存在差异,并且这些特征性差异彻底可以远间隔观测发现,并不需求飞临乃至钻入黑洞。也便是说,跟着地理观测精度的添加,咱们很快就可以遵循两位研讨者所指出的特征,对世界中的黑洞进行详尽查询,看看那些黑洞的后边,是否连通着别的一个时空!

在广义相对论诞生的初期,曾有人以为时空在黑洞视界处割裂开来,所幸很快物理学家们就意识到这是个误解。一些数学表达式上所反映出的奇异性,仅仅由坐标系挑选不妥形成,时空自身虽然在黑洞视界处剧烈曲折但仍坚持润滑接连,并未割裂折断。所以普通时空中的各种物理量守恒定律,在剧烈曲折的时空中应该依然有用。

两位研讨者正是从查询虫洞口邻近时空区域守恒律动身,别离核算了电荷、引力和标量场。查看这三者是否可以穿过虫洞,影响虫洞别的一侧的时空。核算成果显现,标量场的影响无法穿过虫洞,但电荷和引力的影响都可以透过虫洞,在别的一侧时空中留下痕迹。

假如把电量为q的点电荷放在离虫洞口间隔为A的方位上,那么在咱们这个时空中观察到的有用电量会变成

,其间R是虫洞口的半径。一同在另一侧时空的虫洞口上,刚好会探测到

的有用电荷。也便是说,虽然咱们没有把电荷扔进虫洞口,但虫洞现已把一部分电荷走漏到别的一个时空中。

引力也与电荷的情况类似。接近虫洞口的物体,其有用质量会被虫洞走漏到别的一个时空。因而在咱们的时空中,一个远处的观察者会发现这个物体的运动加快度体现的有些反常。这个加快度的违背值在几许单位制下约为

。与电荷的情况相同,走漏的可观测效果都是跟虫洞的巨细R成正比,而与物体到虫洞的间隔A成反比。

正是这个与A成反比的性质,让咱们可以通过观测那些沿椭圆轨迹绕黑洞运转的星体,来鉴别这个黑洞里边是否藏着通向另一个时空的虫洞。只需虫洞口满足大,绕黑洞运转的星体离黑洞满足近,一同椭圆轨迹又满足扁,那么就会发作可观测到的痕迹。

[1] Observing a wormhole. De-Chang Dai, Dejan Stojkovic, Physical Review D, 2019; 100 (8) DOI: 10.1103/PhysRevD.100.083513

退休养老显着加快老年人认知阑珊

作业太累,盼着早点退休?一份来自纽约州立大学宾汉姆顿分校的研讨标明,早退休或许并不好,因为它会加快你的认知阑珊[1]。

汉姆顿经济系助理教授Plamen Nikolov和博士生Alan Adelman对我国新农合养老(NRPS)和我国健康与养老追踪查询数据(CHARLS)进行了研讨,以确认养老金福利对60岁及以上年纪人员的个别认知水平的影响。CHARLS是一个对45岁及以上的我国国民进行的国家级跟踪查询,这个查询通过情景回忆测验和精力情况测验[2]来测验被研讨人员的认知情况。

跟着发展我国家人口预期寿数的添加和生育率的下降,老年人的占比在亚洲和拉丁美洲越来越大,因而对新的可持续的养老体系有火急的需求。可是,研讨标明这些退休方案或许隐含晦气,因为“退休”关于老年人的认知阑珊是一个显着的影响要素。

“依据大范围的人口和查询,我国在农村区域推行了新农合养老。新农合依据经济水平缓承当才能来施行,以减缓老年人的贫穷情况。”Nikolov说:“在广阔的农村区域,传统的以农户家庭为根底的白叟奉养正大范围地坍塌。现在还没有满足好的机制来添补这种坍塌,而老年人从亲友或许社区得到的支撑不足以让他们抵挡疾病和营养不良。”

研讨人员发现养老金福利对老年人的认知功用有显着的负面影响。认知才能下降的最大目标是推迟回忆,这一目标在神经生物学研讨中被广泛以为是痴呆症的重要猜测目标。退休对女人的负面影响更大,Nikolov说,研讨成果支撑了心思退休假说,即大脑活动水平下降后导致认知才能下降。

“在施行新农合的区域,其个别认知水平要比那些生活在没有新农合区域的人低”,Nikolov说,“一同在新农合推行的十年间,该方案导致认知体现水平在回忆力这一项上下降了5个标准差”。

令人惊讶的是,这与在美英和欧盟等高收入国家做的研讨有类似的定论,Nikolov以为这指出了退休的全球性问题。

“咱们惊讶地发现有养老金福利的退休实际上导致了认知水平的阑珊。但一同咱们在另一项研讨中发现,有养老金福利的退休会前进健康水平,包含睡觉质量改进、烟酒消费的削减等。”Nikolov说,“退休导致认知水平阑珊这个发现肯定是一个意外,但也是一个暗示老年人生活品质问题的重要发现。”虽然有养老金的退休是可以前进健康水平的,但也导致了在别的一些维度上的负面影响,比方社交才能、心智方面的活动、社会参加度等。

“现在看来,社会参加度下降对老年人的负面影响要远大于健康和睡觉改进带来的正面影响。” Nikolov说,“或许换一种说法,身体健康和脑筋健康是两个彻底不同的作业。持续不断地参加到社会活动中,或许是老年人前进认知水平最有用的要素。” Nikolov期望他的研讨可以激起新的方针来前进退休人员的认知功用。

“咱们期望这些发现可以让退休白叟认识到这些问题,可是,更重要的是影响发展我国家的方针制定者。”Nikolov说,“咱们有坚实的依据证明退休便是有利的,也是有害的。老年人认知阑珊即便不是一种身体虚弱,但对生活品质和个人福祉有负面影响。方针制定者应留意前进退休人员的社会参加度和动脑程度。这样的退休方案才可以让退休人员既身体健康又脑筋灵活。”

[1] https://ponents of intact mental status

孕期触摸空气颗粒物污染影响婴儿心率改动

依据《环境健康展望》杂志宣布的研讨[1],母亲在怀孕期间露出于空气颗粒物污染与六月龄婴儿心脏对压力的反响下降有关。这是首个发现子宫内空气颗粒物污染会影响心率变异性的研讨。

心率变异性作为对压力的反响办法,关于保持心血管体系、呼吸体系和消化体系的最佳功用至关重要,是心情健康和抗压才能的中心。心率变异性下降是身心健康问题的已知风险要素。在大龄儿童、青少年和成人的研讨中,已发现空气污染对心率变异性的负面影响会导致心脏病、哮喘、过敏、心情或行为障碍等疾病。

西奈山医院和医学院的研讨人员剖析了237名坐落波士顿的母亲及其婴儿。通过测定母亲在孕期触摸的空气颗粒物污染水平,并研讨六月龄婴儿的心率和呼吸,研讨人员发现,母亲在孕期露出于空气污染的水平越高,婴儿在压力下的心率改动就越小。

高档作者Rosalind Wright教授说:“结合全球范围内日益添加的空气颗粒物污染露出,研讨发现凸显了查看生命前期空气污染露出的重要性,这种露出与医疗、发育和心思的负面成果相关。”

论文榜首作者Whitney Cowell博士说:“找出能损坏例如心率反响等要害生理进程的露出要素,将带来针对生命前期阶段的防备战略,此刻防备可以最大极限的发挥效果。具体来说,这些发现可以支撑个人和方针层面的举动,以削减孕期的空气颗粒物污染露出。”

[1] https://www.mountsinai.org/health-library/report/asthma-in-children-and-adolescents

斯坦福大学质疑当今碳捕获办法

碳捕获与封存(Carbon Capture and Storage,简称CCS)是指将大型发电厂、钢铁厂、化工厂等排放源发作的二氧化碳搜集起来,并用各种办法贮存以防止其排放到大气中的一种技能[1]。依据理论猜测,碳捕获技能可以使单位发电碳排放量削减85%-90%[2]。近期,斯坦福大学在世界尖端期刊《动力与环境科学》宣布文章[3],对当今世界的碳捕获技能提出质疑:碳捕获技能不只不会削减大气中的碳,还会添加空气污染[4]。

斯坦福大学伍兹环境研讨所的高档研讨员Mark Z. Jacobson使用不同类型发电厂的揭露数据,对碳捕获本钱进行了剖析。Jacobson核算了每种类型发电厂碳捕获进程的净二氧化碳削减量和总社会本钱,包含运转碳捕获设备所需的电力(来自天然气焚烧)和由此发作的上游排放[5]等。因为碳捕获设备的高能量和高能耗需求,Jacobson得出定论,在未来20年内,具有以天然气为动力的碳捕获设备的燃煤发电厂,其发作的社会本钱要比没有碳捕获设备的燃煤发电厂高约24%。假如该工厂碳捕获设备的动力来历被风能所替代,那么它的社会本钱仍将超越那些没有碳捕获设备的燃煤发电厂。只有当风能发电替代燃煤发电自身时,社会本钱才会下降。

Jacobson表明,碳捕获设备总是有捕获进程发作的能耗本钱,因而其历来没有削减空气污染。“在现有的发电厂,碳捕获几乎没有用果。在实际上,碳捕获技能也不或许比直接用风能或太阳能替代煤炭发电更好。”

[1] 百度百科

[2] 注:如欧盟要点支撑的世界最大的碳捕获与封存演示工程。该工程在挪威蒙斯塔德建成,总投资10亿美元,由挪威政府供给资金支撑,设计才能为年捕获CO2 10万吨

[3] 影响因子:33.250

[4] The Health and Climate Impacts of Carbon Capture and Direct Air Capture. Mark Z. Jacobson, Energy & Environmental Science, 2019; DOI: 10.1039/C9EE02709B.

[5] 注:假如该电厂为燃煤发电厂,那么上游排放包含挖掘和运送煤炭、以及焚烧燃料等进程发作的排放及本钱。

破解存在50年的板块移动之谜

什么力气驱动着地壳板块?自从50年前板块结构理论面世以来,这一向是一个悬而未决的问题。板块在爬升带缓慢下沉到地幔的冷边际(cold edges)是否引起了地球表面的运动?仍是地幔的对流推动了地壳板块的运动?关于地质学家来说,这就像是鸡生蛋仍是蛋生鸡的问题:地幔显着导致了地壳板块的移动,而地壳板块又反过来驱动着地幔。近期,巴黎高级师范学院、法国格勒诺布尔大学和罗马大学的科学家们构建模型,针对这一悬而未决的问题给出了答案。现在,该研讨成果已于10月30日在《科学前进》杂志上宣布[1]。

科学家们将地球视为不可分割的单一全体,使用一颗与地球十分类似的虚拟行星的演化进程作为参照目标,使用超级核算机进行了长达九个月的核算,重建地球在15亿年间的演化进程,得出了一组迄今为止最为全面的模仿成果。研讨成果显现,地球表面三分之二的部分要比底层的地幔移动的要快。换句话说,是地球表面拉动了内部,而其他三分之一部分的效果则是相反。这种平衡不是原封不动的,而是跟着地质时刻的推移而发作改动,例如印度和亚洲之间发作的运动和磕碰,则主要由深部地幔拉动地球表面运动引起的。相反,当一个超大陆割裂时,其运动主要是由地壳板块下沉到地幔这一进程所驱动的。

除此之外,科学家们表明,此次模仿剖析涉及到许多的核算,其间大部分数据仍未被充分使用。关于这些数据的二次开发或许会对地球上许多其他现象,如什么要素决议火山喷射等问题供给不一样的见地。

[1] What drives tectonic plates? Nicolas Coltice et al, Science Advances, 2019;DOI: 10.1126/sciadv.aax4295

失利是个大事!哪些失利终究会成功?

奥普拉·温弗瑞被辞退了。史蒂文·斯皮尔伯格屡次被电影校园回绝,迈克尔·乔丹也没有当选高中篮球队。像这样的故事激起了关于从失利中学习并在另一边变得更强壮的鼓励咒语。但迄今为止,很少有人研讨支撑这些轶事,更少有人研讨失利怎么导致成功的机制。最近,Nature的一篇文章对此现象进行了研讨[1]。

来自西北大学和芝加哥大学的数据科学家研讨了三个范畴的“失利动力学”——科学界,企业界和恐惧主义者——发现了失利与成功是有联系的。研讨发现,通过开端的失利后,研讨目标的途径呈现了分叉点,有些人持续前进终究取得了成功,有些人持续失利直到他们退出。这个分叉点在第2次尽力前就已十分显着。研讨发现,个别会挑选哪条路,其实是决议于早年一次失利中吸取了多少经历,也便是说人们早年一次失利中学到的东西决议了这次的路途挑选。

“你假如只重视成功,那么你将失去一半的故事。”文章作者之一,西北大学凯洛格商学院安排与办理专业副教授王大顺说 ,“在这一点上大数据能帮上忙,咱们剖析一切的数据,包含成功和失利,以协助防止误差”。

研讨人员以为,这个模型可以协助安排或许个别从曩昔的失利中取得更多常识,并协助他们成功。模型也可以协助办理人员和方针制定者在促销、项目办理等方面做得更好。曩昔,成功往往被解说为命运或许是作业精力。可是研讨发现这个解说过于简化了。成功者的每次成功都是一次迭代,协助成功者将曩昔的经历转化为对未来举动的调校,这个形式可以协助猜测各类举动成果。

研讨的要害洞悉是,对过往举动调集的反思有一个阈值,当个别反思和参阅过往举动数量越多,那么接下来的举动功率和质量就会前进,并促进终究的成功。假如个别反思和参阅过往举动的数量太少,他们终究会失利。

文章的榜首作者Yin Yian解说了在阈值邻近的细小差异导致了巨大的成果不同。“这有点像零摄氏度左右的水和冰,这个时分前进或许下降一点点温度就会导致底子的不同。”

“这个发现正是传统才智所说的‘失利乃成功之母’。” 文章作者之一,西北大学的Wang Yang说,“你从过往的过错中学习并在下一次举动中改正,不断地迭代自己,而不是每次都从零开端。你会更聪明地失利,并在每一次尽力中取得前进。”

研讨人员使用了科学界、企业界和恐惧主义者这三个范畴的数据,并且为每个范畴的成功做了清晰的界说。比方说,在企业界,IPO或巨额并购/收买便是成功。

“在竞赛日益剧烈的世界里,失利是取得成功至关重要的要素。”文章作者之一,芝加哥大学社会学教授James Evans说,“咱们的研讨成果给出了依据,失利是个大事儿。”

[1] Quantifying the dynamics of failure across science, startups and security. Yian Yin et al, Nature, 2019; doi:10.1038/s41586-019-1725-y.

《返朴》,科学家领航的好科普。世界闻名物理学家文小刚与生物学家颜宁一同出任总修改,与数十位不同范畴一流学者组成的编委会一同,与你一同求索。

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