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来源:科学时报 发布时间:2004-1-13 10:26:20
2003年世界十大科技进展新闻
 
科学家研制出世界最小的纳米电动机
 
美国加利福尼亚大学伯克利分校的科学家用碳纳米管研制出了世界上最小的电动机,它的直径约为500纳米,比头发丝还要小300倍,能够在电压驱动下转动。电动机的旋转叶片是一片金叶,长度不到300纳米,叶片安装在一根由多层碳纳米管做成的转轴上。
 
多层碳纳米管由多根口径不同的空心圆管套在一起,两端装有二氧化硅制的电极,将它固定在一块硅片上,碳纳米管的周围还安置了另外3个电极。在碳纳米管与其中一个电极之间施加电压,就能使它带动金叶片转动。如果电压更大,碳纳米管最外面一层管子就会与内层脱离,使金叶片旋转得更灵活。恒定的电压能使叶片保持在固定的位置,周期性的电压则能使它以一定速度旋转。这种纳米电动机容易驱动、运动灵活,对温度和化学条件要求宽松,甚至在真空里也能运转,因此有着很大的应用潜力。
 
世界卫生组织正式确认“非典”病原体
 
世界卫生组织4月16日宣布,经过全球科研人员的通力合作,终于正式确认冠状病毒的一个变种是引起非典型肺炎的病原体。
 
自从世界卫生组织3月12日向全球发出“非典”警报后,中国、德国、加拿大、法国、美国、中国香港、日本、荷兰、英国和新加坡10个国家和地区的13个实验室召集各路专家潜心研究并同世界卫生组织合作,终于找到了非典型肺炎的“病根”。来自这13个实验室的科学家4月16日在日内瓦举行的会议上一致认定了变种冠状病毒的作用。
 
科学家说,变种冠状病毒与流感病毒有亲缘关系,但它非常独特,以前从未在人类身上发现,科学家将其命名为“SARS病毒”。
 
科学家还完成了“非典”病毒基因组测序,为“非典”诊断和防治奠定了重要基础。
 
多国科学家相继破译人类第14号、7号、6号和Y染色体
 
人类基因组由31.647亿个碱基对组成,共有3万~3.5万个基因。2003年之前人类第22、21和20号染色体已陆续破译。2003年1月1日,一个国际科研小组宣布完成了第14号染色体上8000多万个碱基对测序和所有基因破译,共发现大约1000个基因,准确率达99.99%;美国科学家7月份完成了7号染色体上约1.53亿个碱基对的测序,占该染色体的99.4%发现了1150个编码蛋白质的基因,测序精度超过99.99%;英国科学家10月份完成了对6号染色体超过1.66亿个碱基对的测序,发现2190个基因结构,其中1557个为功能基因。美国科学家6月份完成的基因测序发现,Y染色体包含着约78个编码蛋白质的基因。更重要的是,Y染色体内部存在一些“回文结构”,有修复基因的作用。Y染色体的5000万个碱基对中约有600万个处于“回文结构”中。
 
科学家首次测出引力速度
 
在一项有关宇宙理论的重要实验中,科学家第一次测量出引力移动的速度。这是科学家1月8日在美国西雅图召开的美国天文学会会议上公布的,这次实验再次证实了爱因斯坦的理论是正确的。
 
美国密苏里大学的物理学家Sergeri Kopeikin博士说:“牛顿认为引力是瞬时速度,爱因斯坦则推测引力是以光速移动的,但直到现在为止,还没有人测量过引力的速度。”
 
当木星通过它前面一个遥远的天体时,通过观测射电波轻微的“弯曲”,科学家说他们确信引力传播的速度与光速相等。他们说这个发现的误差在20%以内,他们认为这足以得出结论:引力的速度可能确实等于光速。
 
引力的速度是至今未被测量的物理学基本常数之一。
 
这一测量同时使用了美国的“长基线阵列”射电望远镜和德国的射电望远镜。
 
国际科研小组创造世界最低温度纪录
 
由德国、美国、奥地利等国科学家组成的一个国际科研小组,改写了人类创造的最低温度纪录:他们在实验室内达到了仅仅比绝对零度高0.5纳开尔文的温度,而此前的纪录是比绝对零度高3纳开。这是人类历史上首次达到绝对零度以上1纳开以内的极端低温。
 
开尔文是热力学温度单位,简称“开”,1开相当于1摄氏度,1纳开等于十亿分之一开尔文。0开即绝对零度,是温度的极限,相当于零下273.15摄氏度,在这种温度下,分子将停止运动。
 
这个科研小组在利用磁阱技术实现铯原子的玻色-爱因斯坦凝聚态的实验过程中创造了这一纪录。将气体冷却到接近绝对零度的条件对于精确测量具有重要意义,此次实验成果有助于制造更为精确的原子钟和更为精确地测定重力等。科学家希望利用新达到的最低温度发现一些物质的新现象。
 
世界第一个修补大脑的芯片问世
 
世界上第一个用于修补动物大脑的人工器件经过科学家近10年的研制已经问世。这个“人工脑组织”实际上是一块能发挥大脑“海马”部位功能的芯片。这一芯片是美国南加利福尼亚大学西奥多·伯格等人研制的。科学家打算先在实验鼠脑组织切片上试验其功能,然后用活体动物进行试验,确认安全有效后,再在因中风、阿尔茨海默氏症或癫痫而脑部受损的病人身上试验。
 
“海马”是动物脑部中结构最有规则的部位,也是医学上研究最深入的人脑部位。它的功能可能是对生活经历进行编码,使之能够作为长期记忆信息存储于大脑其它部位。“海马”部位受损的病人,会失去形成新记忆的能力。如果新的芯片像预期的那样有效,它应该能使病人恢复产生新的记忆。不同哺乳动物的“海马”部位结构相似。因此,在从鼠到人的试验过程中,芯片设计无需作重大改进。
 
欧洲和美国火星探测器发射成功
 
6月2日,欧洲宇航局的第一个火星探测器“火星快车”成功升空。欧洲宇航局耗资3亿欧元研制的“火星快车”探测器重达2吨,上面携带了欧洲各国的7台科学仪器。“火星快车”抵达轨道后,它携带的“猎兔犬2”号着陆器将在火星赤道以北的伊希迪斯平原降落,对火星表面进行考察。
 
6月10日,搭载“勇气”号火星车的美国火星着陆探测器成功升空。“勇气”号是迄今美国发射的最尖端的火星探测装置,其顶部的桅杆式结构上装有全景照相机及具有红外探测能力的微型热辐射分光计。它们的位置与人眼高度相当,可以帮助科学家确定火星上哪些岩石和土壤区域最有探测价值。
 
美国“机遇”号火星车7月7日成功升空,追随先行一步的“勇气”号火星车,开始踏上去火星找寻水和生命的漫漫旅途。
 
人类探测火星进入新的活跃期。
 
干细胞研究取得一系列突破性进展
 
美国科学家首次对人类胚胎干细胞完成了基因工程操作,在干细胞应用于医疗研究上前进了一大步;日本科学家用猴子胚胎干细胞成功生成血管和神经,大大拓宽了再生医疗的前景。日本科学家还首次培育出人体胚胎干细胞;法国科学家首次用胚胎干细胞培育出生殖细胞;澳大利亚科学家首次用胚胎干细胞培育出肺细胞,利用这一成果,有可能找到对付肺部顽疾的方法;中国科学家将人类皮肤细胞与兔子卵细胞融合,培植出人类胚胎干细胞,首次证明可以对人体细胞核进行重新编程。
 
美国科学家发现鼠的胚胎干细胞在培养皿中既能发育成精子也能发育成卵子。新发现对研究生殖细胞发育和某些不育症也许会有帮助,但如果证明能应用于人类将会引发严重伦理问题。
 
日本研制出量子计算机基本电路
 
日本电气公司基础研究所首席研究员蔡兆申领导的研究小组用氧化铝制成了五百分之一毫米大小的电路,在近于绝对零度(零下273.15摄氏度)的极低温条件下,控制处于超导状态的电子量子,成功完成了预定运算程序。这是研制量子计算机过程中的一大突破。
 
量子理论认为,非相互作用下,原子在任一时刻都处于两种状态,比如,量子粒子可以同时向不同方向旋转。当粒子旋转方向是向上的,其状态可以读作“1”;如果是向下,则可读作“0”,于是它们便与组成传统计算机二进制语言的“1”和“0”相对应。传统计算机用的是晶体管,利用晶体管的开和关表示“1”和“0”,处理数据只能分步完成,而量子计算机由于原子在任一时刻都处于两种状态,任务同时完成,这样就使运算速度发生质的飞跃,这在蛋白质解析和通信加密技术等领域大有用武之地。
 
科学家发现暗能量存在的直接证据
 
爱因斯坦根据广义相对论最早作出了暗能量的假设。美国匹兹堡大学斯克兰顿博士领导的一个多国科学家小组7月23日宣布发现暗能量存在的直接证据。他们借助了美国“威尔金森微波各向异性探测器”卫星的观测数据,以及另一项名叫“斯隆数字天宇测量”的观测计划的结果进行了对比分析,结果发现,经过一些大质量星系区域的宇宙微波背景辐射温度确实出现了微升。科学家认为,这一结果只有用暗能量才能予以解释。观测分析得出结论认为,宇宙中仅有4%是普通物质,23%是暗物质,73%是暗能量。
 
斯隆数字天宇观测协会(SDSS)的科学家给出了一种估算宇宙中含有多少暗能量的新方法,并且指出宇宙正在以很快的速度持续膨胀。他们认为,宇宙大约有140亿年的历史,并且由暗能量占主导地位。
 
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