新浪环球地理讯 北京时间12月8日消息,美国国家地理网站评选出2010年度十大天体物理学发现,宇宙外潜伏未知“结构”新证据、银河系中心发现神秘气泡状结构以及“大爆炸”造出“液态”宇宙等重大发现榜上有名。

  1.每个黑洞内都含有一个宇宙

每个黑洞内都含有一个宇宙(图片提供: National Geographic News)每个黑洞内都含有一个宇宙

  天文学家在2010年4月宣布,我们的宇宙就像是俄罗斯套娃的一部分,可能栖身于一个黑洞内,而这个黑洞本身又是一个更大宇宙的一部分。反过来,迄今在宇宙中发现的所有黑洞可能都是通向其他世界的通道。

  美国印第安纳大学的物理学家尼克丹姆·鲍勃拉姆斯基(Nikodem Poplawski)近日提出了一个有关落入黑洞的物质所作旋转运动的崭新数学模型。根据他的方程,黑洞可能是不同宇宙间的时空通道,或者说,一种虫洞。被黑洞吞噬的物质并未如之前理论预言的那样塌缩成一个奇点,而是从黑洞的另一端以“白洞”的形式喷发出来。

    根据爱因斯坦的广义相对论,当一个区域的物质密度达到极大时会产生奇点,通常这一现象会出现在黑洞的中心。这种奇点密度无限大,温度无限高,因而显得怪异。而如果鲍勃拉姆斯基的理论正确,那么这种奇异的现象或许根本就不存在。

  2.时间将在50亿年后停止

时间将在50亿年后停止时间将在50亿年后停止

  物理学家在2010年10月表示,永久膨胀理论称我们的宇宙只是众多宇宙中的一个,该理论还预测时间将在50亿年后停止。  

    一般认为,我们生活的宇宙已经存在了超过140亿年,并且将继续存在数十亿年。但根据一份最新发表的论文,时间本身可能将于50亿年后终止。巧合的是,这一时间恰逢太阳耗尽燃料熄灭的那一刻。

    这一研究依据的是一种“永恒膨胀”的理论。该理论认为我们生活的宇宙其实是一系列宇宙中的一个。这一巨大的结构是由无穷多个宇宙组成的,其中每一个宇宙都可以产生无穷多个“子宇宙”。

    这一理论的主要问题在于:在多重宇宙理论框架下,任何发生的事件都将发生无穷多次。这样就会使概率论的计算——如估算地球大小行星普遍存在的可能性,变得几乎不可能。

  3.宇宙外潜伏未知“结构”新证据

宇宙外潜伏未知“结构”新证据宇宙外潜伏未知“结构”新证据

  据科学家2010年3月公布的一项研究结果,“暗流”并非偶然,这强化了宇宙外潜伏着前所未知、前所未见“结构”的例证。

  2008年,科学家报告发现大量星系群正沿相同方向以360万公里的时速运行。这一诡异的现象无法以现有的宇宙质量分布模型解释。于是科研人员被迫作出了一个引起争议的猜测:这些星系群是受到了来自我们已知宇宙范围之外的引力作用。

    而这一小组此次的发现证实这种宇宙“暗流”的延伸范围甚至超越了之前的想象,距离地球至少25亿光年。这项研究支持这样一个假设,即存在来自宇宙之外的引力,从而支持多重宇宙理论。

  4.爱因斯坦“重力论”适用于宇宙层面

爱因斯坦“重力论”适用于宇宙层面爱因斯坦“重力论”适用于宇宙层面

    据科学家2010年3月公布的一项研究结果,爱因斯坦近一百年前提出的重力论不仅适用于对太阳周围行星运动的解释,同样适用于解释星系间的相互运动。

  一项新的研究显示,神秘的暗物质和更加扑朔迷离的暗能量,并非物理学家们的妄想症产物。数百年来,牛顿的万有引力理论能很好的解释地球上的各种重力现象,但当将其运用到天体运行研究时,科学家们注意到了其中不一致的地方。

   1916年,爱因斯坦发表了广义相对论。他指出引力的本质是物质的存在造成了时空的扭曲。这一理论很快被应用于天文学,并成功解决了一些神秘的问题,如水星轨道的轻微偏差。

    当将爱因斯坦的相对论应用于遥远的星系,科学家们发现它们的引力作用要大于它们本身的质量,由此科学家们推测有一种探测不到的神秘“暗物质”存在。但时至今日,在星系研究层面对广义相对论的验证一直没有进行。

    在这项新的研究中,来自普林斯顿大学的天体物理学家们分析了超过70000个明亮的椭圆星系的分布和运动情况,发现它们精确地遵循广义相对论。

  5.“大爆炸”造出“液态”宇宙

“大爆炸”造出“液态”宇宙“大爆炸”造出“液态”宇宙

  根据大型强子对撞机项目科学家在2010年12月公布的最新数据,在大爆炸发生后瞬间,宇宙就像非常稠密、超热液体一样活动。  

    最近,科学家们利用位于瑞士日内瓦附近的大型强子对撞击成功重现了大爆炸发生后瞬间的情形。实验人员将两束铅离子以接近光速的速度相撞。相撞产生了一种名为“夸克-胶子等离子体”的原始态物质。科学家们认为这种物质态仅仅短暂存在于早期宇宙。

    顾名思义,这种“原始汤”由亚原子粒子夸克和胶子组成。夸克是带正电荷的质子和电荷中性的中子的主要组成成分。这两种粒子共同组成了原子核。而胶子则使用“强作用力”将夸克“胶合”在一起。

    常规情形下,这两种亚原子粒子紧密结合。但是先前的实验证明,在极端高温下,强作用力会变弱,因此这两种粒子可能会分开。人们从而认为,在宇宙早期的超高温度环境下,夸克和胶子应当相互远离,因此其性质应当很像气体。但是大型强子对撞机的实验否定了这一观点:撞击产生了大约10万亿摄氏度的极端高温。虽然只持续了一瞬间,但是足以满足科研人员的需求。他们发现在这一极端高温下,强作用力比想象中的要强。夸克和胶子间的作用力仍较为显著,因此可以说早期宇宙性质更类似“液体”而非气体。

  6.新物质或可解释宇宙存在

新物质或可解释宇宙存在新物质或可解释宇宙存在

  大约在137亿年前,大爆炸产生了大量物质,这些物质最终形成生命、宇宙及万物。科学家在2010年8月表示,他们发现了一种新的物质,或能帮助他们揭开宇宙存在之谜。

    这一新材料的设计初衷旨在用于探测电子的一种新“属性”。电子存在于原子之中,围绕原子核运行。科研人员表示,如果这一“未知属性”被证实,那么将有望帮助科学家们解答物质和反物质“不对称”的谜题。

    现有理论认为,宇宙大爆炸将产生同样数量的物质和反物质,也就是说任何事物都是“对称”的。物质和反物质拥有相反的电性和磁场特性。当两者相遇便会发生“湮灭”,仅剩下“纯粹”的能量。

    假如果真如此,那么宇宙中就不应该存在任何物质。但是物质的存在,甚至我们本身的存在就说明正常物质的行为必定和反物质有些许不同,而并非完全“对称”。

    此次的新理论预言电子存在一种名为“电偶极矩”(electric dipole moment)的属性,这类似于一块侧铁存在南北极一样。电子表现出负电性,说明其电荷的分布不均。偶极矩就是电荷量和正负电荷中心之间的距离的乘积,在这一特定条件下可视为负电荷的空间分布不对称。这种不对称将打破物质和反物质之间的对称性,这种不对称使得物质和反物质粒子同时开始衰变,但是速率不同。从而允许物质的存在。

    为了寻找电子的“电偶极矩”,科学家们制成了一种名为“铕钛酸钡”(europium barium titanate)的新型陶瓷材料。这种材料具备独特的磁场和电场性质,从而帮助科研人员探究这一难题。

   7.宇宙弦引发伽马射线爆发

宇宙弦引发伽马射线爆发宇宙弦引发伽马射线爆发

  科学家在2010年8月公布的一项研究中宣称,遥远宇宙中稍纵即逝但强度很大的“火球”可能是由看不见的宇宙弦——时空中的超密度瑕疵——拉拽产生的。

    伽马射线是最高能形式的光线。伽马射线暴则是宇宙中最明亮的事件之一。它大约每天在宇宙的某处发生一次。以便距离极其遥远——有些远达130亿光年,但仍然能被地球附近的观测设备探测到。

    伽马射线暴持续可见的时间从数秒到数分钟不等。科学家们认为这些长时间的射线暴是由大质量恒星核的塌缩并爆发造成的。但另外一些伽马射线暴则持续很短时间,远短于一秒,科学家对此的成因不了解。

    但在2008年和2009年间,美国宇航局的“雨燕”(Swift)伽马射线卫星探测到两次持续很短的伽马射线暴,但引人注意的是其能量相当高,远高于同类。香港大学郑广生教授等人的研究认为这很可能是由超导电性的宇宙弦震动造成的。

  8.银河系中心发现神秘气泡状结构

银河系中心发现神秘气泡状结构银河系中心发现神秘气泡状结构

  天文学家在2010年11月表示,两个前所未见的释放伽马射线的大气泡状结构正在银河系中心不断膨胀。

    这是两个之前不为人所知的巨大结构,由美国宇航局费米伽马射线探测器发现。这两个气泡结构沿银河系平面上下方向延伸超过25000光年。

    普林斯顿大学物理学家大卫·斯伯格(David Spergel)在一场新闻发布会上说:“我们”一直认为自己对银河系已经非常了解,但是很显然这一发现说明在银河系的中心存在一种巨大的高能事件。

    伽马射线是具有最高能级的光线形式。在宇宙中它们通常源自高能事件或天体,如超新星爆发、黑洞或中子星。目前科学家们对于这一巨大的泡状结构成因和能量来源尚不了解。

  9.爱因斯坦相对论影响地球生物衰老速度

爱因斯坦相对论影响地球生物衰老速度爱因斯坦相对论影响地球生物衰老速度

  根据科学家在2010年9月公布的一项研究,我们站在楼梯上时的年衰老速度,要比站在平地上稍快一些。爱因斯坦相对论的玄妙之处就是其对时间的作用,而最新发现与这种作用联系起来,首次向世人展示了相对论如何影响实现世界的距离和时间构架。

    根据爱因斯坦的相对论,时间并非均匀流逝,而是会由于加速度的存在而变化。由于这一机制的作用,对于同一观测者而言,一台高速运动中的钟要比一台静止状态下的钟走得慢。这一原理是著名的“双生子佯谬”的基础。这一佯谬的内容是:如果一堆双胞胎中的一个被送入高速飞行的飞船内,当然返回地面时会发现自己的兄弟比自己老了许多。

    广义相对论同时也指出:重力加速度也会轻微地减慢时间。这就意味着:如果你所在的地方重力更大(更接近地心),你所经历的时间更慢,你的衰老速度变慢了。

  10.巴克球之谜揭开

巴克球之谜揭开巴克球之谜揭开

  天文学家在2010年7月宣布,他们在一颗死亡恒星的残骸中发现了巴克球(Buckyball),这是科学家首次在太空中发现这种神秘物质。巴克球是由60个碳原子组成的一种天然分子,形成稳定、空心的球体。

    尽管巴克球的直径还不到一米的数十亿分之一,但这仍然是迄今在太空发现的最大分子。巴克球是富勒烯的一种,最早在1970年,人们首次预言它的存在。1985年,科学家在实验室中模拟富碳的老年恒星环境时首次意外证实它的存在。这一球体分子之所以被称为“巴克球”是为了纪念建筑师巴克明斯特·富勒(Buckminster Fuller),他设计的测地线拱顶和这个分子的样子看上去很像。发现巴克球的化学家还因此获得了诺贝尔奖。

    之后,人们在陨星、地球岩石,以及蜡烛煤灰中都检测出了巴克球。而纳米技术的发展已经使得科学家有能力将这些巴克球制成高强度的碳纳米管材料,用以制造自行车架以及网球球拍。现在它又开始应用于超导技术领域。

    但多年来天文学家在宇宙空间寻找巴克球的努力一直没有结果。这项发现的第一作者,加拿大西安大略大学的简·卡米(Jan Cami)说:“我们坚信巴克球存在于宇宙之中,因为它是我们在地球上发现的最稳定物质之一。但直到现在我们才第一次真正找到它。”

 

 

 

 

 

在极地科学家的眼中,晶莹的南极之“芯”就像一本无字天书,蕴藏着地球气候变化的秘密。

憨态可掬的企鹅、尖喙利爪的贼鸥、膘肥体壮的海豹,在上海科技馆内举行的极地探索科普展上,栩栩如生的南极动物标本,激起了不少观众对南极的兴趣。

生物种类多样性、物种数量是南极气候变化的参照指标之一。不过,在极地科学家们看来,真正能揭开南极乃至整个地球气候的密码,还要数被称为南极之“芯”的冰芯。

中国极地研究中心副主任、中国南极昆仑站首任站长、有“冰盖王子”美称的李院生说:“每次雪龙号从南极科考满载而归,最引人注目的成果,是在冰川高处钻取的冰芯。”在极地科学家的眼中,这些晶莹的南极之“芯”就像一本无字天书,蕴藏着地球气候变化的秘密,通过它们,科学家能与百万年前的气候变化来一次跨时空的无声对话。

南极之“芯”得来不易

2003年1月,欧洲南极冰芯钻探项目(EPICA)小组的科学家在南极一个叫协和丘冰层的表层以下3200米处,钻取到了离海床只有100米的冰芯。据专家考证,这根冰芯在75万年前形成,成为当时人类所获取的历史最悠久的冰芯。

2006年1月24日,日本第47次南极观测队在“富士圆顶”观测点成功钻取冰盖以下3028.5米的冰芯,专家认为,这块冰芯样本中包含了100万年前的气候数据,是人类目前在南极钻取的最古老的冰芯。

“我最大的梦想是在南极的冰穹A地区钻到3000米以上的古老深冰芯。”李院生心中也怀揣一个挥之不去的冰芯梦,冰穹A的冰厚超过3000米,被公认为是最有可能钻取到超过100万年厚冰心的地方。

在中国第二十六次南极考察中, 终于钻出一根来自冰穹A冰川下133米深的冰芯。据专家估计,这段冰芯中包含了5000~6000年以来的地球的气候密码。李院生他们兴奋地捡起了冰芯带出的冰渣子,化成水煮沸后,泡茶喝下,并戏称为“把5000年历史都喝进肚子里”。

与百万年前的气候“对话”

“冰芯的形成过程,就是它记录气候变化的过程。”李院生解释说,所有在大气中循环的物质都会随大气循环流动抵达冰川上空,然后沉降在冰雪表面,最终形成冰芯。

“也就是说,冰芯分析的每一个参数,至少包含着地球气候系统某一个参数变化过程的信息。”比如,冰芯中氢、氧同位素比率是度量气温高低的指标,而净积累速率是降水量大小的指标。再看冰芯中的气泡,气泡中的气体成分及其含量,是揭示大气成分的演化历史的钥匙。而冰芯的另一个指标——宇宙成因的同位素,则为科学家们的论证提供宇宙射线强度变化、太阳活动和地磁场强度变化的最有力的证据。

在人类有能力钻取南极冰芯之前,科学家往往通过历史记录、树木年轮、湖泊沉积、珊瑚沉积,以及在黄土、深海岩芯、孢粉、古土壤和沉积岩中可提取物质来分析气候环境变化信息。

“由于南极常年处于极低气温环境,少有人类活动的干扰。因此,这里的冰芯保真性非常良好,分辨率高,记录时间可长达几十万年,同时,它所蕴含的信息量也比其他自然物质要大,因此受到地球科学家们的青睐。”英国《新科学家》(New Scientist)杂志在今年3月3日发布报道,日本科学家研究发现,南极的冰芯中甚至还包含了1000 年前爆炸的超新星遗迹,在天文界引起了轰动。

李院生指出,人类对南极的认知,和对宇宙与深海的认知一样,“尽管已经过多年的考察,真正的了解还是非常肤浅的。而冰芯就是揭开谜题的一把钥匙。” 中国经过20多年的科考努力,最终在冰盖最高点——冰穹A上建立了考察站,要进行一系列的考察工作,其中最重要的就是深冰芯钻探的问题。“要与百万年前的气候进行跨时空的对话,中国极地科考工作者们任重而道远。”

 

 

 

 

12月7日,近代物理所2010年冬季学位委员会工作会议在5号楼1015楼会议室召开。会议由肖国青所长主持,所学位委员会20余名委员参会,教育管理干部列席了会议。

    会议审议并以无记名投票表决通过了11名研究生2010年春季学位授予初审,杨杰等17人博士生导师、王转子等7人硕士生导师资格申请;审议通过了《近代物理研究所工程硕士研究生培养方案》、《近代物理研究所研究生指导教师条例实施细则(修订稿)》;讨论并确定了2011年上岗研究生指导教师名单和2012年研究生招生目录。

    会议通报了2010年研究生学术论坛、2010年下半年研究生课程开设和2011年硕士研究生招生报名情况。会议决定加强研究生毕业答辩资格的审核和学位委员会对学位论文送审前的审查,所学位委员会将聘请专家分理学与工学两个学科组抽查审核论文,查找存在的问题,提出修改意见,对不合格论文不予送审评阅。会议还讨论了加强研究生学术道德规范建设、与兰州大学联合招收博士生培养、2012年上半年研究生课程开设和招生宣传与争取优秀生源等事宜。

 

 

 

 

 

根据中国科学院研究生院《关于做好中国科学院研究生院2011年冬季学位申报工作的通知》,空间中心研究生部认真组织了2011年春季毕业生的论文申请工作,对5名申请博士学位和2名申请硕士学位的研究生进行了严格的学位申请审查、论文评阅和答辩组织工作。

7名同学的学位论文经导师初审后,提交有关专家进行了严肃、认真的评阅,并按要求给出相应的评分和综合评语。研究生部根据专家的评阅意见,审查学生的答辩资格,并按照《学位论文答辩程序》精心组织了答辩工作,答辩委员会对学生的毕业论文做出了客观的评价。

经空间中心学位评定委员会审议和无记名投票表决,一致通过7名研究生的学位初审,并上报研究生院学位办。

 

 

 

 

根据中国科学技术信息研究所日前在北京公布的2009年度中国科技论文统计结果,中科院长春应化所三篇科技论文入选2009年“中国百篇最具影响优秀国际学术论文”。  

    这三篇论文分别是:由马东阁研究员课题组发表在《先进功能材料》(ADVANCED FUNCTIONAL
 MATERIALS-19,84-95(2009))上的论文 Harvesting Excitons Via Two Parallel
Channels for Efficient White Organic LEDs with Nearly 100% Internal Quantum
Efficiency: Fabrication and Emission-Mechanism Analysis; 由王鹏研究员课题组发表在《先进材料》(ADVANCED MATERIALS)上的论文High-Performance Liquid and Solid Dye-Sensitized Solar Cells Based on a Novel Metal-Free Organic Sensitizer ;由汪尔康院士课题组发表在《分析化学》(ANALYTICAL CHEMISTRY)上的论文Label-Free Colorimetric 
Detection of Aqueous Mercury Ion (Hg2+) Using Hg2+-Modulated G-Quadruplex-Based DNAzymes。  

    中国科学技术信息研究所从2007年开始进行“中国百篇最具影响优秀国际学术论文”的评选,论文每年评选一次,所选论文代表了我国科技论文发展的最高水平。本年度百篇最具影响国际学术论文是从2009年SCI收录的我国第一作者论文中选取,按照论文创新性、论文发表期刊水平、是否处于研究前沿、是否属于研究热点、合著论文中我国作者的主导性、论文的文献类型、论文的参考文献情况、论文的国际知名度等多项指标进行遴选。100篇论文分布于20个学科领域,分属于71个机构。