氢弹瞬间释放出的巨大能量，只会让人们感到这种终极战争武器的恐怖；而五十四年之后的2006年，七个国家和地区联合起来试图将氢弹的威力缓缓释放的实验，将可能消灭由于能源而引发的战争。这是历史上耗资最高的科研项目之一，现在正在法国一处风景优美的景区建设当中。它在未来十年内将开始一系列实验，并且很可能会在2050年之前，供给我们近乎无限、成本接近于零的电能。科幻般的核聚变发电，离我们已经不再遥远。
[小红猪]迷失
译者：人神之间（简介在此） 原文 校对：anpopo，红花等级：5朵！ 有地图在手，旅行看上去似乎很简单。Allison Fine离开家，开车去北边只有几个小时车程的Vermont。尽管她在出发前用GPS工具研究过路线，但是没过多久，她就找不着北了。 “我不知道怎么回事，”她说：“我只好含着泪靠边停车，然后给老公打电话说：‘在谷歌地图上找到我，再用电话带我去Vermont。’”她老公做到了——和她保持了一个多小时的通话之后。 Fine只是一个很极端的例子，但大多数人都感受过那种迷路时的无助。事实上，除了我们的语言天赋和无可比拟的智慧，并不成功的导航技能也是我们人类所特有的。相比大多数动物都能毫无障碍的确定它们的路线，人类如果离开了地图或指示牌几乎不可能弄清楚方向。有少数人甚至在自己最熟悉的地方都会迷路，以至于他们都不敢自己独自出门。“我试着研究过地图，”Fine说：“但真实的世界似乎完全不一样。” 到现在为止，我们对于人体内部罗盘的运作方式几乎还是一无所知。这部分得归咎于“方向感”没有一个良好的定义。取而代之，“方向感”是一些其它能力的组合，诸如我们对于周围环境的意识与记忆、对自己速度和方向变化的感知，以及在移动中锁定参照物的能力。这些技能由大脑的不同区块负责，包括那些处理视觉、记忆以及想象的部分，然后海马体将它们结合起来形成一个“认知地图”。 现在，一些研究者开始试图弄清楚这个系统是怎么运作的，他们也想知道我们究竟是在演化中失去了这些技能，还是我们体内的“信鸽”正在休眠，等待着被唤醒。 认知地图是指一个人周围物理环境在其大脑中的体现。第一个研究认知地图的人是加州大学伯克利分校的心理学家Edward Tolman。1948年，Tolman观察到如果把小白鼠已知的道路堵上，或者把它们放在一个新的起点，小白鼠们能够发现新的路径抵达藏在迷宫中的食物。此后，无数其它物种也显露出确定它们所处方位的天分。 拿金仓鼠来说，就算被蒙住眼睛然后经过一个曲折的路径带离巢穴，它们仍然能够找到一条最直接的归巢路线。而鹅、蟾蜍以及蜘蛛也有相似的技能。 对人类做的对等实验证实我们这方面有着很严重的缺陷。在“补全三角形”的任务中，受试者或者眼睛被蒙上，或者在没有任何地标的虚拟空间内，由研究者领着走过一个三角形的两个边，然后告诉他们自己找路回到起点。在其中一个试验中，加州大学圣巴巴拉分校的认知心理学家Jack Loomis发现，最后那次转弯的平均误差在24度而且大多数的人都严重的低估或高估了行走的距离。正如Loomis总结的那样：“没有一个受试者有很好的表现。” 判断距离与方位的本能的欠缺使得我们头脑里的地图犹如一团浆糊，就职于美国罗德岛州普罗维登斯市布朗大学的认知神经学家William Warren如是说。他曾经让志愿者戴上虚拟现实头盔并教会他们如何通过一个虚拟迷宫。在一半的试验中，迷宫中包含有一些虚拟的、看不见的“虫洞”，这些“虫洞”能够将受试者传送到距他们有着一段距离或一两个转角的地方。而这些志愿者愉快的通过了这些捷径，抵达了哪怕有一点几何估计能力的人都会觉得不可能到达的地点。“更奇妙的是，”Warren说：“人们似乎根本就没有意识到缺了点什么。” 在佛罗里达那不勒斯举办的视觉科学学会年会上展示的这些结果表明：人类的认知地图不留意几何关系，相反，我们记住了网状的地标，例如街边小店、办公室或者是回家路上需要左转那个街口上的教堂，而丝毫没有在意它们在空间上是怎么组合在一起的。 当然，有些物种是在我们所没有的特殊感官的帮助下找到它们的道路的。比如，迁徙的鸟类能够感知地球的磁场，而一些昆虫则能够看到阳光极性的渐变。不过，就算那些没有过人感官的动物，例如仓鼠，其导航能力依然强过我们很多。 在最近的一系列研究中，宾夕法尼亚大学的Michael Kahana及他的同事研究了癫痫病患者在玩的士驾驶视频游戏时的大脑，因为这些人脑里已经植入了电极。通过观察哪些神经活跃，研究者们发现人类大脑也有特殊的神经用来处理方向的感知，和在大鼠、小鼠、猴子以及金鱼海马体中发现的类似。所以，为什么我们不能够用同样的方式计算几何位置呢？ 遗失的技能 很有可能我们在演化的过程中遗失了这个技能，通过牺牲其他物种所拥有的某种准确性来换取认知上的灵活性。这使得我们能够分析周围的情况并通过推理和经验来认路，而不仅仅是依靠几何关系。 事实上，通过研究那些靠地为生的人，例如撒哈拉的贝都因人、北极因纽特人和澳大利亚土著居民，研究者发现推理和经验在找路的过程中十分重要。甚至是在被认为是十分贫瘠的广袤冰雪或沙漠中，他们仍然能够成功的利用一些细微的、事先掌握的方位标记为自己导航。像这样利用对地形的真正认识来取代大脑对距离和方向的直接记忆可能直接给我们的进化带来了动力。 问题是，这种和地标之间的联系与天生对距离和方位变化的计算不同，往往很容易被扭曲或全部消失。加拿大安大略省渥太华大学的人类学家Claudio Aporta观察到，那些开始使用GPS导航的年轻因纽特猎人，在技术出现故障时无助地迷路长达数天并导致了数起死亡或濒临死亡的事故。这在以前根本没有发生过——从前，因纽特人甚至没有用来表示迷路的词汇。“等待天气变好或者发现地上的一点踪迹都只是时间问题，而且他们总能够找到自己的路，”Aporta说。 这些很容易失去的技能也就解释了为什么普通的西方人在没有帮助的情况下很难找到路。大部分人现在生活在一个充满着地图、街道标志、交通网和GPS的世界。他们没有任何必要去理解周遭的环境。 这些研究似乎表明如果必要的话，我们也能够像贝都因人那样导航；而另外一些研究则指出，对于我们当中的一些人，显著的改变可能是不现实的。 2006年，加州大学圣巴巴拉分校的Daniel Montello和Toru Ishikawa开展了一次测试，他们在为期十周的测试中告诉24个人两条富有地标的路径，而这两个路径是由另一个没有地标而且很曲折的路径相连。每周测试的最后，他们会要求参与者在某一个地标处指出视线外的其它地标的位置，并且还要求他们画出整个路径的地图。 这些人清晰的分成了三组：一组从始至终都表现得很好，一组则始终表现得很烂，第三组则介于中间。介于中间的这组人数最多，他们的技能都随着测试的进行得到了提升，尽管他们之中只有三分之一的人能够提升到最好的水平。 对于来自英国爱丁堡大学的神经科学家Thomas Wolbers来说，这些发现都指向了一个和方向识别能力有关的基因组件。一些研究已经在啮齿目动物中发现了这种相关性的迹象，Wolbers正在一组共计50000个人中找寻同样的联系。他预计在一年内能取得初步的进展。 不管是否我们全部或部分人注定是导航方面的失败者，安大略省滑铁卢大学的心理学家、《You Are Here》的作者Colin Ellard表示：我们缺乏自然导航能力有好的一面。他提出，失去我们与物理世界的联系，同时用人类特有的能力想象自己处在另一个地方，可能给予了我们创造属于自己的现实的自由。哪个其它的物种能够理解万维网或者会考虑去探索新的世界呢，他问到。 尽管我们或许会纠结于在购物后如何找到回自己车的路，但我们仍然能够鼓起勇气——作为一个物种，我们能够找到去月球的道路，并且再回来；我们也能够将卫星送入正确的轨道而再也不用考虑我们需要往哪里走。哪个仓鼠能办到这些？ 如何找到你的路？ …以及迷路时应该做些什么 要 回溯你的足迹 爬到小山或树上增加视野范围 有规律的停下来并向后看看，这样你能在两个方向上同时识别这条路 注意太阳或其它地标的位置 携带GPS和一些指南针 通过给所经过的景物编故事来记忆它们 如果真正的迷路了，找一个遮蔽物然后待在那不要动——这样更容易被找到 不要 惊慌——你可能会错过或忘记重要的标记 顺着溪流之下，假设它通向人类聚集地。但它也能可能把你带入遍布昆虫的沼泽 选择一个完全新的方向——这样你将不容易被发现 过多的依靠你大脑中的地图。适时的通过一、两个指南针和兜里的地图确定方位。
从“速溶咖啡粉险些毁容”事件说起
说起这个名字颇为诡异的事件，其实是挺久以前从电视上看来的，一件和表面现象有点关系的事。虽然隔了这么长时间，我却依旧对此印象颇为深刻，逮到机会就和别人讲。现在也来跟大家说说。
实验室手记之把调料留住
有一天，老板很高兴地说一个卖“chip”的公司要资助一个项目——美国人所说的chip不仅仅是炸薯片，还有很多是面粉做的。而这个项目是要研究调料被沾在面片上受那些因素影响，目标是把更多的调料留住。
发现夸克、洞悉宇宙的人
毫无疑问，夸克——组成质子、中子以及世间万物的基本粒子——有着一个奇怪而又迷人的名字。发现夸克的物理学家默里·盖尔曼（Murray Gell-Mann）犹如深爱物理学一样地深爱着这个词。他
[小红猪]让我们直面无趣的科学
译者：renard 校对 ：红猪 原文链接 宇宙空间有新奇发现，人类本性得到剖析，环境科学传出骇人新闻，医学进展有望攻克致命疾病：翻翻《新科学家》杂志，会看到源源不断、层出不穷的科学奇迹。这一切说着同样的神话。科学激动人心，科学翻天覆地，科学好玩有趣。 现在来讲点大实话吧。追求知识，这说法多迷人。好吧，也许不算是彻头彻尾的胡话，但绝对是化了浓妆的真理。科学，不是令人神醉的劲爆快舞，以洞见为闪光灯打出眩目光芒。科学，是单调沉闷的长途跋涉，穿越晦暗、复杂、混乱的死胡同。科学，是刻苦的数据收集与反反复复的计算。科学，是修正、混乱、挫折、官僚政府，是一杯苦而无香的咖啡。一言以蔽之，科学会是无趣的。 我自己的研究生涯短暂而无奇，有些工作乏味无比，尤其是处理了几个月数据然后发现巨大昂贵的伽玛望远镜对准遥远星系的爆炸中心而结果是——啥也没看到。不过这和《新科学家》的旧金山总编辑比起来是小巫见大巫。他花了将近三年时间观察老鼠在亮着一盏红灯、光线昏暗的房间里互相嗅来嗅去。“收获寥寥，”他坦言，“除了满身的鼠尿味。”而最无聊研究工作奖还是得颁给 NewScientist.com 网站的编辑。“我有一次前前后后地调一个螺丝就调了四个礼拜。”他说，“差不多就是那会儿我决定了，我才不要做个科学工作者。” 然而真要严肃地看待单调辛苦的科学研究，在新科学家大厦工作的这些成员最多只能算浅尝辄止。在此，我们愿向真的勇士致以敬意：他们挣脱了枯燥、乏味、无趣的藩篱，突围重重逆境，来到或还未来到科学启示的朝阳高坡。 比如，研究天体力学的勒维耶（Urbain Le Verrier）。19世纪中叶，天文学家意识到当时最远的行星天王星的运行轨道用太阳和其它行星的影响并不能完全解释，想来还有个尚未发现的新天体在施加引力。可这家伙在哪儿呢？ 勒维耶花了大半年的时光，本着数学的狂热，从天王星轨道的不规则性质回推那颗隐身行星的藏身之处。依照勒维耶的预测，德国天文学家约翰·伽勒（Johann Galle）在柏林的天文台观察到一颗行星，也就是我们如今所知的海王星，实际位置和预测只差1度。勒维耶因此名声大噪，给本来显然可以很沉闷的成绩上添了点叫人失望的奢侈荣光。 一般地说来，在几个最无聊的科学行当中，天文学家大可以号称坐着头一把交椅：因为需要长时间盯着看。比如寻找超新星的业余爱好者，夜复一夜地凑在望远镜上直着眼珠瞄准星系，比较自己所见与标准图表上的记录看看是不是能找到有突然新出现的光亮点。他们中的少数幸运儿会看到几颗超新星，可其他人终其一生的观察却一次超新星爆发也不曾亲见。 天文学家是非冷门科学苦行当中的无聊冠军：总是在盯着看 孤独的观星人扫视宇宙寻找茫茫星系中爆炸的证据，听上去好歹还有种浪漫感觉。坐在桌子边盯着照片看却连这点微末的诱惑都没有。在数码摄像机问世之前，大多数专业天文学家用望远镜来暴光感光底片，再拿着结果与恒星和星系的目录比对。不难理解，但凡有可能，他们更喜欢让别人来做这盯着看的差事——一般是叫女性来做，因为她们被认为不适合做更有智力挑战的工作。 亨丽爱塔·勒维特（Henrietta Leavitt）就是“活电脑”之一。她从1895年起在哈佛大学天文台看了二十年感光照片，按星星亮度给它们分类。勒维特聪明、坚忍、尽职，一开始是作为志愿者干这么一份没劲的工作，后来是为挣每小时25美分的工钱。 勒维特编了一份包括不同亮度的1777颗恒星的目录，这些恒星都在我们银河系附近的两个矮星系麦哲伦云。一大堆数据里，她注意到了一些东西。她发现，在一类叫做造父变星的变星当中，脉动的周期与绝对亮度的相关性很好。这就给测算宇宙中的距离提供了一个办法：在天空中找一颗造父变星，记录脉动的时间，然后你就能知道它实际发出多少光；再与它看上去的亮度比较，就会从中得知它到底有多远。拜勒维特的距离测算方法所赐，哈勃（Edwin Hubble）使世人知道了我们的银河系不过是亿万星系之一，并且宇宙正在膨胀。 消耗脑力 这是相当巨大的成果，但这种回报根本没有保证。在每个坚定不移走科学道路终于凯旋的研究人员背后，都有许多面目模糊的垫背。George Ungar在这一点上尤有发言权。他认为记忆可以在不同动物个体间转移，方法是从动物甲的脑中抽取点什么东西然后注射给动物乙。在1968年发表于《自然》的一组实验中，他带一拨人就用电击法训练了4000只大鼠让它们学会怕黑，然后解剖它们，匀浆大脑，用各种方法从最后得到的一坨浆中提取分离不同的化合物。将这些大鼠抽提产物注射给小鼠后，Ungar报告说，那些小鼠在黑暗中待的时间会变得比正常的、没“大鼠化”的同伴少。 大鼠军团还没能满足Ungar。他再接再厉训练了17000条金鱼，让它们学会分辨不同的颜色，然后勤劳刻苦地以科学的名义提纯了它们的脑子。然而，最终，什么也没有。由于Ungar的结果无法被其他研究组重复出来，没人再相信他的记忆移植的想法。 可怜的Ungar肯定被那些未有任何意义的大屠杀搞惨了，但他花费的功夫比起科学界最著名的艰巨任务来说又不算什么了。居里夫妇为了证实他们发现的新元素镭，搞了几吨铀矿，还都是手工处理。一如女性承担着科学中真正严苛的工作的模式，居里夫人完成了大部分费力的苦差。她描述自己是如何在“一间沥青地、玻璃顶、漏着雨的木棚子里工作……把容器搬来搬去，将液体倒来倒去，用一根铁棒搅生铁盆里沸腾的东西一搅就搅上个把小时，精疲力尽。”前前后后忙了四年，她从一吨矿物中得到了100毫克氯化镭。 但叫人惊讶的就是，居里夫妇的的确确从他们的工作中得享乐趣。“我们非常开心，”玛丽写道，“我们专心致志地，完全像在梦幻之中。” 不光是他们。就凝视而言，现代最杰出的一项丰功伟绩——不负荣获诺贝尔奖——属于剑桥大学的约翰·萨尔斯顿（John Sulston）。18个月，他利用一切可以利用的时间在显微镜下观察生长中的线虫，追踪每一个细胞在从卵到成体的过程中的来龙去脉。眯着眼睛对小灰点看上一年半载，估计在你我看来十分枯燥——可对萨尔斯顿来说却不是。“好玩。我喜欢对着显微镜看。”他是这么说的。 枯燥无趣，在旁人看来会是这样。在领域内游刃有余的科学家很少会觉得厌腻，也许是因为只有最坚韧不拔的人才会在研究中最终成功。那些不够专注的人——前面提到的《新科学家》的例子你可以自行判定——很快就会出局。 但也不全是天生就一门心思，还有教育培训的因素在内。萨尔斯顿指出，只有在针对一个难题花费了几年功夫后才会得着窍门开始做需要一遍又一遍重复的工作。到了那个境界，用他的话说就是“机械化的动作”，可能你就已经成为了该技术领域的高手。好比盯着显微镜下黏糊糊的灰色小虫看这事儿，萨尔斯顿就是其中数一数二的好手，因此做这么份工作就成了乐趣。 我们完全有理由感谢科学家不凡的毅力。但你要是已经受够了冗长的细节，关闭页面或点开其它文章都行。你又会看到我们提供的正常资讯，那些比较眩目有趣的科学逸闻还会来逗你高兴。 考验耐心 想成为无趣王，最有前途的当然是去做上个要耗很长很长很长时间的实验。几个月，显然搞不定。一个课题做上几年，还达不到我们要求的毅力。几十年，大概差不多了。不过真正的献身科学嘛，要看你是不是做好了生命既息而实验不止的准备。 就拿约翰·劳斯（John Lawes）和约瑟夫·吉尔伯特（Joseph Gilbert）来说。他们在位于英国赫特福德的洛桑实验站检测各种化肥与生长条件对庄稼产量的影响。他俩的合作时间才57年，不过那些科学研究的田地要出产各项结果还得多些年头。劳斯和吉尔伯特的一部分原始实验进行至今已有一个半世纪多了，还在继续。 土地里看来颇有些东西吸引着思考的头脑。达尔文（Charles Darwin）和他儿子霍勒斯（Horace）为了研究蚯蚓的能耐往地里放了块石头，然后观察石头因为地下蚯蚓不停挖土而往下移动的过程，移动速度是每年2.2毫米。时至今日，他们的蚯蚓石块还在伦敦郊外的达尔文故居唐屋（Down House），正往阴曹地府慢慢下移。 真要干坐着观看蚯蚓的工作成效没啥意思，不过另一个超级无聊的慢实验还真能让你看到些什么，你运气够好的话。在澳大利亚布里斯班的昆士兰大学，沥青正通过一个玻璃漏斗往下滴。这个实验从1930年开始，从那时到现在，已经有8滴，成形，并滴了下来。这说明，沥青虽然看上去是种脆性固体，也就是说你要是拿把锤子敲它它会碎，可实际上它是流动的。只不过它的流动性不是很好：布理斯班的这份样品，粘性大概是水的100亿倍。 到现在还没有人亲眼见证一滴沥青的滴落，所以你可以从这里收看：mms://drop.physics.uq.edu.au/PitchDropLive，有机会成为第一个见证人。听到有旁白别奇怪，那大概是上一滴形成前开始放的。幸运的话呢，你大概只要等上几年就能看到。（上一滴是2000年底掉下来的，平均10年一滴，那今年还蛮有希望看到的啊！——译注） 不要让这些牛烘烘光闪闪的过去束缚了你的雄心。假如文明会以某种形式绵延持续，何不设计些实验，得过上几千年才能出产结果的实验？如今的研究人员只有利用可快速增殖的诸如细菌才能看到实际发生的演化现象，比如用大肠杆菌做实验，20年能繁殖40000代。我们可以期待一下对小鼠演化的观察。或者人类，过个大概100万年也能有那么多代了。要不再试试象龟（据百度说可活三百来岁吧。——译注）？ 沥青滴落装置或许可以换成拿来用更粘的液体做做——或者干脆试试玻璃。有种流传的说法是中世纪的玻璃窗渐渐地变得底部比顶部厚，可与此相反的是没有证据显示任何一种石英玻璃在室温下能流动。但是，我们要有科学的彻底精神，应该来确认这点。设计一个有仔细对照的万年实验应该就能搞定。将来会有某个后人欣然写上结果：“什么也没发生。” 风言风语 二氧化碳现今名声很臭，因为我们干的所有事情都会产生这种讨厌的多余的副产物。而要弄明白它对气候的负作用本身就是件烦人的事。故事发生于1894年北半球的漫长冬季，瑞典物理学家阿伦尼乌斯（Svante Arrhenius）决定找些需要写写画画个不停的事儿好让自己从婚姻问题中解脱出来。他定了个目标，想弄清过去的冰河期是不是可能由大气中CO2浓度降低引起。那时候已知CO2会截留红外辐射，但要说明地球级别的影响，还是花了阿伦尼乌斯一年多的时间来费力计算云的反馈作用，以及把全球地表按植被和地形（反射阳光的能力不同）细分为不同的区域。 最后他发现，CO2降低的确可以造成温度下降，就跟冰川期发生的一样；并且，附带地，CO2浓度翻倍则会让气温提升不止5摄氏度，这和现代的估测很接近了。可阿伦尼乌斯自己好像对辛辛苦苦得到的结果格外不起劲。他说：“真是无法相信这么无聊的一件小事花了我整整一年。” 其实他应该觉得自己幸运：同样的气体，后来让美国大气科学家查里斯•基林（Charles Keeling）费了40多年的心。基林没有沿用阿伦尼乌斯的数学方法，而是选了另一条行人更多的路，从而通向科学界的首肯：连续、精确的观测。他从1958年起监测空气中CO2的浓度，想要找出是不是全球CO2水平在改变，哪怕这种改变十分慢。这就好比你在并不知道草是不是在生长的情况下开始观察草的生长。基林的工作是真正的献身，为了排除森林或工厂等可能对当地造成的任何扰动，他在与世隔绝的地方进行测量，例如夏威夷的莫纳罗亚山。 基金会对这类慢工出细活的课题不大给好脸，甚至基林在第一个提出证据表明CO2含量在升高后，还有好几年时间得跟各种委员会争论才能继续拿到钱。基林获得单调枯燥奖还要对付掉各种乱七八糟的文件。 作者Stephen [...]
磁铁能提早预报地震吗？
一方面，大家突然发现，从事地震研究的科学家居然不仅不能准确预报地震，甚至连不准确地预报地震都做不到。另一方面，网络上除了各路大仙依据各种理论预测“马上要发生大地震”之外，也流传种种预报地震的偏方。然而它们并不怎么靠谱。
宇宙的邪恶轴心（下）
宇宙的邪恶轴心究竟存在吗？以中科院李惕培院士，和他的学生刘浩博士为代表的批判派坚决说不。话说早在2003年，WMAP小组发布的第一篇数据分析报告一出炉，就引起了李惕培院士的怀疑。于是，当刘浩要报考他的博士生时，他对刘浩说，我很想重新分析WMAP的所有数据，你愿意跟我一起做这个工作吗？
波兰总统坠机非官方分析报告
机长却没有采纳备降去强行实施手动本场降，我认为有以下几种可能：
1、政治形象问题。我是总统的专机，只是一点雾，你说不让降就不降，岂不是很没面子？
2、一般来讲，飞机只要在天上，管制员就无权强制，只能建议。一切以机长意见为准，管制要无条件帮助引导；
3、这位机长太过于自信了。
宇宙的邪恶轴心（上）
人类从宇宙中获得的绝大部分信息来自于光。 人类从宇宙中获得的最古老的信息来自于宇宙中最古老的光。这缕最古老的光有个专门的名字，叫做微波背景辐射（Cosmic Microwave Background 简称CMB）。微波背景辐射给我们讲述了宇宙小时候的许多故事，其中最诡异的故事莫过于宇宙的邪恶轴心了。 宇宙的“第一缕光” 故事是这样的。我们的宇宙一直在膨胀啊膨胀，已经近137亿岁了。如果逆着时间之河的方向去看宇宙的小时候，我们会发现，那时所有的物质应该都挤在很小的一片区域内。宇宙的年龄越小的时候，宇宙的“体积”就越小，物质被挤压的越紧密，那时宇宙的温度也就越高。如果再顺着这个逻辑推导下去，那么我们不得不认为宇宙诞生于一次“大爆炸”。美剧《The Big Bang Theory》的片头曲就是这么唱的： “Our whole universe was in a hot dense state, Then nearly fourteen billion years ago expansion started. Wait...”（我们的宇宙曾处于炎热致密的状态， 然后大约一百四十亿年前它开始膨胀。 等一下…… ） 宇宙诞生之后，先是经历了一段不为人知的量子时期，然后是加速膨胀的暴胀时期（见《娶不到媳妇怨宇宙》）。暴胀结束之后的一瞬间，宇宙是一锅高温的基本粒子汤，还没有形成原子。经过了“最初三分钟”的原初核合成的过程，宇宙的化学元素组成才比较接近我们今天看到的模样。 那时候宇宙的温度仍然有几万K，比现在太阳表面的温度（约6000K）还要高。这么高的温度自然要伴随着强烈的发光过程。由于温度很高，发出的光的能量也很高，“寿命”也就很短：还没跑出多远，很快就被附近的原子（主要是氢和氦）吸收，使后者都电离成原子核和电子了。 随着宇宙的膨胀，温度越来越低，宇宙中高能光子的比例渐渐减少，而低能光子的比例却渐渐增多了。在宇宙大约38万岁时（仍然是幼儿时期），宇宙的温度降低到了约3000K。此时的高能光子寥寥无几，而低能光子又没有足够的能量再把中性原子拆散成原子核和电子了。从此，中性原子们“无视”了低能光子的存在，任由它们在宇宙中自由穿行，这才有了宇宙的“第一缕光”[1]。 WMAP——“第一缕光”的微波照相机 “第一缕光”发出时宇宙的温度有3000K。要知道把加热到1000K的铁就已经能发出暗红色的光来，3000K宇宙背景还不把黑夜照的跟白昼一样？可是从38万岁到现在的一百多亿年间，宇宙的尺度变大了1100多倍，这些在宇宙中旅行的光的波长也像房价一样被拉长了1100多倍。波长所对应的温度也有原来的3000K降低到了2.725K，仅仅比绝对零度高出一点点。人类懂得仰望星空时，宇宙的“第一缕光”早已成为“嘶嘶”的微波背景辐射。因此，当美国贝尔实验室的彭齐亚斯和威尔逊在1964年惊奇的发现，天空中存在各向同性的，不随时间和季节变化的微波噪声时，他们最自然的想法是天线上的鸟粪和鸽子窝在作怪。 为了获取宇宙留给我们的最古老的信息，科学家们准备了许多“微波照相机”。例如，1989年11月，宇宙微波背景探测器（Cosmic Background Explorer，简称COBE）由NASA发射升空。1998年和2003年，“飞镖”球载望远镜（Boomerang）乘坐热气球两次在南极洲升空。2001年6月，威尔金森微波各向异性探测器（Wilkinson Microwave Anisotropy Probe，简称WMAP）由NASA发射升空。2009年5月，普朗克巡天者（Planck）由欧洲空间局和NASA共同发射升空。到目前为止，已成功发回数据的“微波照相机”中，精确度最高，影响力最大的当属WMAP了。 WMAP的名字是这么一回事。在彭齐亚斯和威尔逊正为了鸟粪和鸽子窝而犯迷糊时，美国的天文学家威尔金森等人已经试图着手探测微波背景辐射了。得知彭齐亚斯和威尔逊发现天线有微波噪声的事情之后，威尔金森等人撰文指出，不用擦鸟粪掏鸽子窝了，噪声的来源不是它们，而是宇宙。1978年，彭齐亚斯和威尔逊被授予诺贝尔物理学奖，其中威尔金森等人的解释性工作功不可没。为了纪念威尔金森这位伟大先驱者，探测器就以他的名字命名。 WMAP是为了继它的前任COBE之后，以更高的精度来探测微波背景辐射的各向异性，所以叫做各向异性探测器。宇宙学家们认为，既然我们的宇宙已经形成了恒星、星系、星系团等结构，就说明宇宙小时候，物质的分布不是绝对均匀的。这里多一点点，那里少一点点，这样由于万有引力和宇宙膨胀的共同作用，才能形成宇宙今天的样子。既然微波背景辐射是宇宙小时候的第一张“照片”，那么这个原初的不均匀性就应该在照片上有所体现。也就是说，我们探测到的微波背景辐射应该是这里热一点点，那里冷一点点，否则，宇宙现在就不可能是这个样子。 1992年，COBE发回的数据证实，微波背景辐射确实存在各向异性，这个温度的涨落大约在十万分之五，正好符合宇宙学的预期。2006年，COBE小组领导人的斯穆特（Smoot）和马瑟（Mather）获得诺贝尔物理学奖。 COBE圆满的完成了任务，那么比它分辨率更高，灵敏度更高的WMAP又为我们带回了什么新的信息呢？故事讲到这儿，宇宙的邪恶轴心（axis of evil）要出场了。 四极矩、八极矩和邪恶轴心 2001年，WMAP上天，2003年，WMAP小组第一篇数据分析报告出炉了。2005年，2009年，随着WMAP数据的日积月累，WMAP小组又陆续发表了多篇分析报告。科学家们从WMAP小组发布的温度谱和功率谱中发现，CMB的各向异性大体上符合理论预期，但是四极矩和八极矩的数值偏低。而且，四极矩和八极矩的轴心几乎指向同一个方向：室女座（Virgo）。 和绝大多数信号一样，微波背景辐射的信号看起来也是杂乱无章，似乎毫无规律可言。为了分析它，物理学家将其中不同频率的部分“提取”出来，叫做球谐函数展开。球谐频率的高低用字母l表示，l=0时频率最低，叫做单极子（monopole）,l=1时叫偶极矩（dipole），然后是四极矩（quadrupole），八极矩（octopole），十六极矩（hexpole）……再往后就只能用l的大小来表示了。 在WMAP小组的数据分析中，l的数值至少分析到了1000以上。因此，四极矩算是其中的低频信号。八极矩的频率略高于四极矩，也属于低频信号。不确切的说，四极矩的信号应该是这两大片区域热一些，那两大片区域冷一些；而八极矩的信号就是这四小片区域热一些，那四小片区域冷一些。[见维基百科的动画] 每一组频率的信号的冷热交替都有特定的“对称轴”。不同频率的信号的轴心方向之间应该没有关联，你走你的阳关道，我走我的独木桥。可是在WMAP的数据分析结果当中，四极矩和八极矩串通起来给物理学家出难题，它们的振幅不但远远低于理论预期，还同时指向室女座。这看起来有些不可思议，仿佛宇宙学的各项同性假设被破坏了，宇宙中凭空多出来一个特殊方向。 更加邪恶的是，这个特殊方向所指的室女座方向，位于黄道面上。我们都知道地球绕着太阳转，如果以地球为参照系，也可以认为太阳绕着地球转，而黄道就是太阳的“公转轨道”。也就是说，一百多亿年前宇宙发出的“第一缕光”，就已经“预知”一百多亿年后，它所包含的万亿颗恒星当中，有一颗叫做“太阳”的恒星与众不同。“第一缕光”决定降低四极矩和八极矩的振幅，并使它们的轴心同“太阳”的轨道平面方向保持一致……于是，一群充满正义感的物理学家把这个现象叫做宇宙的邪恶轴心。 从宇宙学标准模型的意义上讲，发生这样事件的概率是1/24000，几乎没有可能发生。既然已经发生了，就要认认真真的找个理由来解释。这时，我想起高中做英语阅读理解时，有个同学很擅长解释答案的合理性。比如当他解释完为什么应该选A时，有人发现标准答案是B，于是，他马上就能解释为什么B比其他选项更合理。假如老师宣布答案印错了，应该是C，他又能列出一堆理由来解释选C的理由。后来我才明白，这位同学有研究理论物理的潜质！ [...]
实验党：节能灯开关瞬间消耗多少电能？
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