《科學(xué)》雜志評(píng)選出2010年十大科學(xué)突破
通常,人造物體的運(yùn)動(dòng)均遵循經(jīng)典力學(xué)定律。然而,今年3月科學(xué)家宣布的研究成果首次打破了常規(guī),他們?cè)O(shè)計(jì)出了一種精巧的實(shí)驗(yàn)裝置,其運(yùn)動(dòng)方式只能用量子力學(xué)來(lái)描述。為了表彰研究人員的實(shí)驗(yàn)在概念上的拓展、實(shí)驗(yàn)背后的獨(dú)創(chuàng)性以及其眾多的潛在用途,《科學(xué)》雜志將其評(píng)選為2010年最重大的科學(xué)突破。 美國(guó)加州大學(xué)圣巴巴拉分校的物理學(xué)家安德魯·克萊蘭德和約翰·馬丁尼斯與同事一起設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)機(jī)械是一個(gè)人們裸眼可見(jiàn)的、極其細(xì)小的、由半導(dǎo)體材料制作的“量子鼓”。研究中,科學(xué)家首先將“量子鼓”冷卻至“基態(tài)”(量子力學(xué)定律中的最低能態(tài))。隨即,將“量子鼓”提高一個(gè)量子級(jí),讓其達(dá)到激發(fā)態(tài)。此外,研究人員甚至設(shè)法讓“量子鼓”同時(shí)處于兩種能態(tài),以同時(shí)處在振動(dòng)和不振動(dòng)的疊加狀態(tài),這種奇怪的現(xiàn)象合理地存在于量子力學(xué)獨(dú)特的法則中。 量子機(jī)械證明,量子力學(xué)原理既適用于大到肉眼可見(jiàn)物體的運(yùn)動(dòng),又適用于原子和亞原子顆粒的運(yùn)動(dòng)。它為人們朝著完全控制物體量子級(jí)振動(dòng)的方向邁出了關(guān)鍵性的第一步。這種對(duì)某種人造裝置運(yùn)動(dòng)的控制將允許科學(xué)家們操控那些微小的運(yùn)動(dòng),如同他們現(xiàn)在對(duì)電流和光子的控制。這種能力轉(zhuǎn)而可能引導(dǎo)人們開(kāi)發(fā)出新裝置以控制光量子態(tài)、超靈敏力探測(cè)器,并最終探求量子力學(xué)和我們現(xiàn)實(shí)感之間的界限。 本年度其他九項(xiàng)科學(xué)突破如下: 合成生物學(xué):在生物學(xué)和生物技術(shù)的一個(gè)決定性時(shí)刻,研究人員組合了一個(gè)合成基因組,并用它轉(zhuǎn)變了一種細(xì)菌的身份特性。合成基因組取代了細(xì)菌的核糖核酸,導(dǎo)致其生產(chǎn)出一組新的蛋白質(zhì)。該研究成就促使美國(guó)國(guó)會(huì)召開(kāi)了關(guān)于合成生物學(xué)的聽(tīng)證會(huì)。研究人員預(yù)計(jì),未來(lái)量身定制的合成基因組可用來(lái)產(chǎn)生生物燃料、醫(yī)藥品或其他有用的化學(xué)制品。 尼安德特人基因組:研究人員完成了尼安德特人基因組測(cè)序,基因組取自3.8萬(wàn)年至4.4萬(wàn)年前曾經(jīng)生活在克羅地亞的3名女性尼安德特人的骨頭。他們采用了對(duì)核糖核酸(DNA)降解片段進(jìn)行測(cè)序的新方法,并首次對(duì)現(xiàn)代人的基因組與尼安德特人的基因組進(jìn)行了直接比較。 |