【菜科解读】
研究人员使用计算机图形技术,对宇宙中的光线(起源)进行跟踪,这一成果不仅应用于时间旅行的研究,也可协助科学家对远古星系光线的研究,这些光在宇宙中穿梭了百亿年才抵达我们的望远镜。在爱因斯坦的广义相对论方程中,我们推出了宇宙时空曲率,进而得到引力场方程,科学家发现在许多“假设宇宙”中允许时间旅行的发生,比如旋转宇宙模型。

早在1949年,新泽西州普林斯顿高等研究院科学家哥德尔发现了爱因斯坦引力场方程的神秘解,当处于解赋予的“旋转宇宙”中时,物体运动可沿着一条封闭的曲线进行,即“封闭类时曲线”,它可描述伪黎曼流形中粒子在时空中运动的世界线(四维时空中的轨迹)。
曲线定义下的粒子可通过时间循环而回到原来的空间中,当然“封闭类时曲线”并不是一种时间机器,它不能带你回到过去,但如果沿着这条奇异的路径,你将会前往未来的时空,然后在回到原点,恢复原来的时空状态,这就有点儿像你向左转后发现自己回到了上个星期。
依据哥德尔宇宙(整体旋转宇宙)中存在的奇怪路线,科学家认为我们似乎可以“超光速”旅行,然而我们现实中的宇宙可以想象为在大质量天体周围围绕着“看不见的曲线”,如同蹦床上的保龄球。
哥德尔宇宙具有一个无限宽的旋转中心轴,以及无限长的物质分布,这个理论已经在过去从数学的角度进行了研究,但该团队的理论物理学家沃尔夫冈·施莱希第一次对该情况进行了可视化预见。
科学家使用射线来跟踪模拟一个类似地球的物体处于圆柱状旋转宇宙中所发生的情景,通常情况下,射线跟踪可绘制一条从虚拟摄像机到三维空间的直线。
哥德尔宇宙存在两个不同的特点:第一,由于哥德尔宇宙是一种整体旋转式的时空,光线在其中以螺旋态移动;
第二,旋转宇宙的外部“线速度”比内部要快,因此这里就存在一个逻辑上的半径,可以满足运行速度超过光速,但是光线不能穿过图3中的中轴线,这样类似地球状的物体就像一面镜子的对称镜像,将光线反射回中心。

此外,对光线的控制还可以取得一些奇怪的效果,在地球前部的光线呈现出扁平状,来自地球后面的光线被圆柱形的地平线所反射,这样前后光线抵达就会出现时间差,这就是对“过去”的可视化成像。
其中最引人注目的是,你可以在不同的时间点上“同时”看到同一个物体的两个可视化图像。
根据沃尔夫冈·施莱希介绍:“当研究团队沿着圆轨道移动那个地球时,发现了更多奇怪的现象,在不同的时间点上,许多其他图像也接踵而至,形成类似连贯性的时空扭曲景象。
奇怪的是,其中并不涉及现实宇宙中的时间旅行,这只是将宇宙的外观在给定的时间点上进行重新创建。
为了将时间旅行进行可视化表达,研究小组将一个球体沿着封闭类时曲线运动,为了简单起见,使用颜色来表示其年龄(时间旅行前后)变化。
科学家们将年轻(未来)的红色球体与年老(过去)的蓝色球体沿着封闭类时曲线进行碰撞,模拟一个物体进行时间旅行时发生的现象,很显然两者接触后红色的球体沿着封闭类时曲线向未来移动,它最终还会进入环路回到过去,即变成蓝色球体所代表的时空,这一过程将往复进行。
同时,蓝色的球体则会离开封闭类时曲线,由于它并不向未来移动,因此其颜色继续加深,变成了紫色,代表其处于年龄更老的过去。

从上面这个模拟视频可以看出,似乎物体很难回到未来,但是它提供了关于爱因斯坦理论独特的解,来自马萨诸塞州科技学院研究人员马克斯·特格马克认为我们发现光线跟踪可视化可以深化我们对广义相对论的理论。
科罗拉多大学研究人员安德鲁·汉密尔顿也同意这个观点,这个视频让奇怪的时间旅行变得可以理解,但重要的是我们还不知道为什么在我们的宇宙中,时间似乎只向前移动,根据物理定律,我们宇宙中的物体无法在时间轴的前后移动,而可以在空间中自由移动。
从更深层次的角度看,物体的因果关系(物理定律)是宇宙最深的奥秘,而方程中也可能存在因果关系失效的地方,就比如哥德尔宇宙,可能为我们提供了一个新的关于时间旅行的研究途径。
我们目前所知的哥德尔宇宙并不是我们现实中宇宙的模型,在这个宇宙时空里,宇宙的旋转可以带动边缘的光线,沿着封闭曲线运动。
这与我们宇宙中的黑洞旋转类似,黑洞的引力拖动了周围时空的旋转,形成一个旋转的球体,科学家迈克尔·布塞认为我们期待类似的效应出现于其他时空区域,也可能存在于我们的宇宙中。
彭加木是广东广州人,1979年任新疆科学院副院长,他曾先后15次进疆作科学考察、探险,新疆的罗布泊一直被神秘的色彩笼罩着,而彭加木于1980年6月17日在罗布泊神秘失踪,这件事疑点重重。
至于彭加木的结局,目前有以下几种说法:一是双鱼玉佩说,可信度5%这是目前流传最广泛的说法。
所谓双鱼玉佩不是两条鱼状的玉佩,而是一种可以复制活体的神秘设施,据说彭加木就被双鱼玉佩复制成两个活体,只好对外宣布失踪。
这种说法可以拍科幻电影。
二是遭遇意外身亡,可信度20%包括陷入沼泽而死(罗布泊有沼泽?)、被狼群吃掉(罗布泊有狼群?)、被突然坍塌的雅丹砸死(这也太凑巧了)等等……这些猜测都有可能,但太过蹊跷,可信度都不大。
三是被科考队员谋杀,可信度40%网传2006年曾在罗布泊发现高度疑似彭加木的干尸,经法医检验,身上有数十处利器、钝器伤害,系人为谋杀。
一名当年参与侦破此案的刑警后来撰文称,是同行的科考队员与彭加木有重大矛盾分歧,因此蓄意杀害彭加木,且伪造了一系列证据,对外称彭加木外出找水失踪。
伪造证据最明显的就是那张纸条,纸条中的16被改成了17,用以掩盖彭加木早已遇害的真相。
彭加木外出找水是因为科考队的淡水补给不足。
罗布泊气候环境复杂,大风尘沙现象很频繁,彭加木在外出找水时很可能遇到了大风沙,导致迷失方向,又长时间找不到水源,因缺水而死,尸体又被风沙掩埋,这样寻找起来就十分困难了。
因为彭加木一直都是患病在身,之前还因癌症卧病在床许久,这次考察也是拖着病体,他出去寻水的时候,罗布泊气温高达五十多度,有很大的可能他是因为缺水加上身体有恙,倒在了沙漠里。
这虽然只是推理小说的一种手法,但对于驻扎在南极沃纳德斯基站的科学家们,他们却亲身经历过一次这样奇怪的“暴风雪山庄事件”: 2020 年 2 月 6 日,当科学家们一觉醒来,就发现窗外似乎不太一样。
在科考站的不远处,原本皎洁的雪地染成大片腥红色,就仿佛在他们入睡之后,这里曾经发生过“大屠杀”般的血流遍地。
沃纳德斯基站突然出现的红雪 在这个身处南极,与世隔绝的岛屿,不可能有外人进入。
科学家们开始怀疑是不是海豹曾在这里捕杀过企鹅,但很快就排除了这个可能:他们并没有听到喧嚣的声音,在极昼的情况下也不可能忽略企鹅或者海豹的身影。
他们又怀疑是不是哪位粗心的队员在外面打翻了覆盆子果酱,但大家都表示没做过这种事。
有好奇的科学家提取这些“血迹”的样本,这些红色的雪闻起来“散发着西瓜的气味”。
在显微镜下,真相就水落石出了:红色来自一种耐寒的生物,极地雪藻 早在公元前三世纪,亚里士多德就曾经记录过红雪现象,此后全球各地很多寒冷的地区也都出现过类似的现象。
但在相当长的时间里,人们总是把雪地里突然出现的红色当作矿物沉积物或者花粉。
1819 年,随着英国极探险队从北极返回,带回了红雪的样本,人们才意识到红雪其实是一种生物。
直到 20 世纪初,科学界才搞清楚这是一种藻类的孢子。
极地雪藻有可能在全世界各地的雪原或者山顶上出现。
在大多数时候,它常年在冰天雪地中休眠,只有到温暖的季节,随着冰雪的融化,极地雪藻开始变得活跃,在低温的水体中快速生长,并且产生红色的孢子,就仿佛白色的调色盘中挤出了红色的颜料。
不仅是雪地上,连冰川上也出现了极地雪藻|weather 沃纳德斯基站发生的故事也是一样,当时恰好处于南极的夏季,科考站内记录下了 18.3C 的历史高温。
这些已经不知道沉睡了多久的极地雪藻被温暖唤醒,形成了罕见的“西瓜雪”现象。
研究环境和气候的科学家们非常关注极地雪藻的踪影,因为它很像“多米诺骨牌”:藻类在开始出现之后,由于自身的红色,会在雪地中吸收更多的热量,导致周围的雪融化得更快,从而进一步加速周围的藻类开始繁殖。
在南极不仅出现过红雪,还曾经出现过绿雪|aeif.asia 不过对于生物学家们来说,他们更关心的是极地雪藻耐寒的独特属性。
极地雪藻几乎不会被冻死,当气温只要在 5℃ 以上,它就可以正常地繁殖。
当环境开始结冰,它就开始休眠,此时外界的寒冷对它几乎不会有影响。
这也是它为何会出现在北极和南极的原因。
通过对极地雪藻进行基因测序,科学家们发现它与另外一种绿藻,莱氏衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)的亲缘关系非常密切,二者有非常多的相似之处。
但是它们最大的不同,就是莱氏衣藻像大多数藻类一样,喜欢温暖的环境,而极地雪藻却只喜欢低温。
也正是对环境选择的不同,最终导致了二者的分化。
那么,极地雪藻为什么不怕冷?在阿尔卑斯山出现的红雪|mikrobalpina 要知道,在极地雪藻“泛滥”的南极,并不是只有低温那么简单,这里虽然是冰雪的世界,但是年降水量仅有 30~50 毫米,空气干燥的程度一点不亚于撒哈拉沙漠。
不止如此,在极夜的时候,这里将近半年见不到阳光,但是到了极昼,由于南极上空臭氧层非常稀薄,所以这里太阳辐射强度又非常高,强烈的紫外线会对生物的细胞造成损伤。
可是偏偏极地雪藻可以完美地适应南极的生活,广泛分布在南极大陆很多区域。
为了适应极地生活,极地雪藻相比其他藻类确实产生了很多改变:它的细胞壁变得更厚,并且上面会有更多的凸起增加表面积,这样能保护细胞内部的液泡免受干旱或者辐射的侵袭。
不过最重要的变化,还是极地雪藻能够分泌胡萝卜素和虾红素,这是它不怕冷的关键,也是红雪现象的由来。
极地雪藻的孢子可以在黑暗寒冷的过程中保持长时间的休眠,当进入水中重新悬浮后很快就会恢复活力|mikrobalpina 这些类胡萝卜素能够传递极地雪藻进行光合作用时的能量,吸收多余的自由基,不仅提高了光合作用的效率,也起到保护的作用。
这些深色的色素还能使雪藻细胞周围的冰和雪晶体融化,以获取在其他情况下无法获得的有限营养物质和水分。
它合成的其他二次代谢物,如生物聚合物(gallerten)、抗冻糖蛋白(AFGPs)、应激调节剂及具渗透性的氨基酸和糖类,也帮助雪藻更加适应低温的环境。
对于极地雪藻的深入研究,可以启示我们生物如何在低端环境下生存,它也很有可能成为未来第一批派遣到月球或者火星基地的生物。
作为一种适应性极强的植物,它可以源源不断地产生星际移民者必需的氧气。
不过在今天,它在另外一个领域成为热门的研究对象,那就是皮肤护理与健康。
极地雪藻提取物制取的化妆品|мыло-опт 如今有不少的化妆品厂商对极地雪藻进行了更深入的研究,特别是针对其抗氧化和延缓衰老作用的研究。
在细胞层面上,极地雪藻产生了热量限制(Calorie Restriction)的机理,也就是控制能量的转化。
而热量限制也是目前已经被验证,是可以延长个体寿命,延缓与衰老相关疾病出现概率的方法。
在目前的试验中,极地雪藻提取物通过模拟热量限制,产生了优化皮肤新陈代谢,从而延长皮肤细胞的寿命的作用。
加强了皮肤细胞的防御力、提升抗氧化的应激能力,还刺激了更多胶原蛋白的生成。
其实如今很多的面膜和精华油中,已经使用了极地雪藻提取物作为原料。
这也算科学家们在破解“红雪之谜”过程中的一个意外惊喜吧!