牛顿的万有引力定律是否存在错误？科学家新发现正挑战该定律

牛顿的万有引力定律是否存在错误？科学家新发现正挑战该定律一支国际天体物理学团队在分析某些星团的时候，发现了一个令人费解的现象。这项研究已经发表在《RoyalAstronomicalSociety》月报上，这项发现挑战了牛顿的万有引力定律。只不过这项发现在专家中是存在争议的。PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1331297.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1331297.htm

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PP:https://jandan.net/t/5138402牛顿第三定律学的不错OO:696XX:11Uu7uuu7+:这猴子可能比我聪明……OO:271,XX:0navybiue:给它捐钱上大学吧OO:130,XX:0xiande:两次反推，这得多聪明。OO:95,XX:1生存挑战:这猴子的物理比大部分人都要好了OO:71,XX:3尸怛罗:第一跳应用的是动量守恒……OO:38,XX:0

离子“非牛顿流体”：科学家在电池技术方面有了惊人发现

离子“非牛顿流体”：科学家在电池技术方面有了惊人发现近距离观察，电池电极之间的离子流实际上是一系列原子级的无规律跳跃。在SLAC国家加速器实验室的激光实验室中进行的实验表明，当受到电压冲击时，大多数离子会短暂地向后跳回它们之前的位置，然后再继续它们通常的无规律旅行--这是它们在某种意义上记得自己刚刚去过的地方的第一个迹象。图片来源：GregStewart/SLAC国家加速器实验室加速器实验室现在，在首次同类研究中，研究人员用激光脉冲照射跳动的离子，给它们施加电压。出乎他们意料的是，大多数离子短暂地逆转了方向，回到了它们之前的位置，然后又开始了它们通常的、更加随机的旅行。这是第一个迹象表明，离子在某种意义上记得它们刚刚去过的地方。来自美国能源部SLAC国家加速器实验室、斯坦福大学、牛津大学和纽卡斯尔大学的研究小组在1月24日出版的《自然》杂志上介绍了他们的发现。离子“非牛顿流体”牛津大学博士后研究员AndreyD.Poletayev说："你可以把离子想象成玉米淀粉和水的混合物。这就是我们经常听到的非牛顿流体，如果我们轻轻推动这种玉米淀粉混合物，它就会像液体一样流动；但如果我们猛击它，它就会变成固体。电池中的离子就像电子玉米淀粉。它们通过向后移动来抵御激光的猛烈震动。"正如波列塔耶夫所说，离子的"模糊记忆"仅持续几十亿分之一秒。但知道它的存在将有助于科学家首次预测行进中的离子下一步会做什么--这是发现和开发新材料的一个重要考虑因素。由SLAC首席科学家马蒂亚斯-霍夫曼（MatthiasC.Hoffmann）制造的激光仪器，用于在固态电池电解质中用电压冲击震荡离子的实验。令研究人员惊讶的是，大多数离子的反应是扭转方向，跳到它们之前的位置，然后再回到它们通常的不规则路径上--这是第一个迹象，表明它们在某种意义上记得自己曾经去过的地方。图片来源：AndreyD.Poletayev/牛津大学专为速度设计的电解液在SLAC激光实验室进行的实验中，研究人员使用了一种固体电解质的透明薄晶体，这种电解质属于一种被称为β-铝的材料。这些材料是迄今发现的第一批高导电性电解质。它们含有微小的通道，跳跃离子可以在其中快速移动，而且具有比液态电解质更安全的优点。β-铝可用于固态电池、钠硫电池和电化学电池。当离子在β-氧化铝通道中跳跃时，研究人员用长度仅为万亿分之一秒的激光脉冲照射它们，然后测量从电解质中返回的光线。通过改变激光脉冲和测量之间的时间，他们能够精确地确定离子的速度和偏好方向在激光冲击后几兆分之一秒内的变化情况。怪异和不寻常领导这项研究的斯坦福材料与能源科学研究所（SIMES）研究员、SLAC和斯坦福大学教授亚伦-林登伯格（AaronLindenberg）说："离子跳跃过程中出现了多种奇怪而不寻常的现象。当我们施加一种使电解质摇晃的力时，离子不会像大多数材料那样立即做出反应。离子可能会在那里坐一会儿，突然跳起来，然后又在那里坐一会儿。你可能需要等待一段时间，然后突然发生巨大的位移。因此，这个过程中存在着随机因素，这就给这些实验带来了困难。"研究人员说，在此之前，人们一直认为离子的行进方式是典型的"随机行走"：它们推搡、碰撞、跌跌撞撞，就像喝醉酒的人踉踉跄跄地走在人行道上，但最终会以一种在旁观者看来是故意的方式到达某个目的地。或者想想臭鼬向满屋子的人喷出恶臭的喷雾；喷雾中的分子随机地打闹、碰撞，但很快就会到达你的鼻子。波列塔耶夫说："当谈到跳跃离子时，在原子尺度上这幅图是错误的，但这并不是得出这一结论的人的错。只是长期以来，研究人员一直在用宏观工具研究离子传输，他们无法观察到我们在这项研究中看到的现象。"他说，这里的原子尺度发现"将有助于弥合我们可以在计算机中建模的原子运动与材料宏观性能之间的差距，而这种差距使我们的研究变得如此复杂"。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1430981.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1430981.htm

科学家证明不存在"第二纠缠定律"

科学家证明不存在"第二纠缠定律"只有熵和能量相等的状态才能从一个可逆地转换到另一个。这种可逆性条件导致了热力学过程的发现，如（理想化的）卡诺循环，它为人们如何有效地将热量转化为功，或通过不同温度和压力的封闭系统循环提出了一个上限。我们对这一过程的理解支撑了西方工业革命期间的快速经济发展。热力学第二定律的魅力在于它适用于任何宏观系统，而不考虑微观细节。在量子系统中，这些细节之一可能是纠缠：一种量子连接，使系统中分离的组件共享属性。耐人寻味的是，量子纠缠与热力学有许多深刻的相似之处，尽管量子系统大多在微观系统中被研究。科学家们发现了一个"纠缠熵"的概念，它精确地模仿了热力学熵的作用，至少对于与周围环境完全隔离的理想化量子系统是如此。"量子纠缠是一种关键资源，它是未来量子计算机的大部分力量的基础。"量子信息研究员卢多维科-拉米说："为了有效利用它，我们需要学习如何操纵它。一个基本的问题是，纠缠是否总是可以被可逆地操纵，直接类似于卡诺循环。至关重要的是，这种可逆性至少在理论上需要成立，甚至对于没有与环境完全隔离的嘈杂（混合）量子系统也是如此。"有人猜想可以建立一个"纠缠第二定律"，它体现在一个单一的函数中，该函数将概括纠缠熵并管理所有纠缠操作协议。这个猜想在量子信息论的一个著名的开放问题清单中得到了体现。并没有纠缠第二定律拉米（曾在乌尔姆大学工作，目前在QuSoft和阿姆斯特丹大学工作）和巴托斯-雷古拉（东京大学）进行的研究解决了这个长期存在的开放性问题，证明操纵纠缠从根本上是不可逆的，从而使建立纠缠第二定律的任何希望破灭。这个新的结果依赖于一个特定量子态的构建，而这个量子态使用纯纠缠来创建是非常"昂贵"的。创造这种状态总是会导致这种纠缠的一些损失，因为投入的纠缠不能完全恢复。因此，从本质上讲，将这种状态转化为另一种状态并再次转化是不可能的。这种状态的存在以前是未知的。因为这里使用的方法并不预设使用什么确切的转换协议，它排除了所有可能情况下的纠缠的可逆性。它适用于所有协议，假设它们本身不产生新的纠缠。拉米解释说。"使用纠缠操作就像经营一家酒厂，在酒厂中，来自其他地方的酒精被秘密地添加到饮料中。"拉米："我们可以得出结论，没有一个单一的数量，如纠缠熵可以告诉我们关于纠缠物理系统的允许转变的一切。因此，纠缠理论和热力学是由根本不同的、不相容的几套法则所支配的。"这可能意味着描述量子纠缠并不像科学家希望的那样简单。然而，与经典的热力学定律相比，纠缠理论的巨大复杂性非但没有成为一个缺点，反而可能使我们能够利用纠缠来实现一些本来完全无法想象的创举。"拉米总结说："就目前而言，我们可以肯定的是，纠缠隐藏着一个更丰富、更复杂的结构，而这是我们曾经给予它的评价。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1344767.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1344767.htm

科学家发现自然界最大细胞中神秘漩涡运动的起源

科学家发现自然界最大细胞中神秘漩涡运动的起源最新研究揭示了卵细胞中"漩涡状"流动背后的自然机制，这种流动对营养物质的高效分配至关重要。这些发现是通过先进的建模和实验方法实现的，为细胞运输提供了新的见解，并可能影响更广泛的生物学研究。模拟微管如何弯曲并引导成熟卵细胞中的物质形成旋涡状流动的快照。图片来源：S.Dutta等人科学家们早就知道，成熟的卵细胞（称为卵母细胞）会在内部产生类似旋涡的液流来运输营养物质，但这些液流是如何产生的一直是个谜。现在，Flatiron研究所的计算科学家与普林斯顿大学和西北大学的合作者共同领导的研究揭示了这些流动--看起来就像微型龙卷风--是由一些细胞成分的相互作用有机产生的。他们的研究成果发表在四月号的《自然-物理》（NaturePhysics）杂志上，他们利用理论、先进的计算机建模和果蝇卵细胞实验揭示了龙卷风的力学原理。这些成果有助于科学家们更好地理解有关卵细胞发育和细胞运输的基础问题。"我们的发现代表了这一领域的一大飞跃，"共同作者、Flatiron研究所计算生物学中心（CCB）主任迈克尔-谢利（MichaelShelley）说。"我们能够应用多年来从其他研究中获得的先进数值技术，这让我们能够比以往更好地看待这个问题。"在一个典型的人体细胞中，一个典型的蛋白质分子通过扩散从细胞的一侧蜿蜒到另一侧只需要10到15秒；而在一个小型细菌细胞中，这一过程只需要一秒钟。但在本文研究的果蝇卵细胞中，单是扩散就需要一整天的时间--这对细胞的正常功能来说时间太长了。相反，这些卵细胞发展出了"旋风流"，它在卵细胞内部盘旋，迅速分配蛋白质和营养物质，就像龙卷风能把物质卷起并移动到比风更远更快的地方一样。在这段循环播放的卵母细胞视频中，可以看到物质在整个生长细胞中循环并帮助分配养分。图片来源：S.Dutta等人"受精后，卵母细胞将成为未来的动物，"该研究的合著者、普林斯顿大学和中央研究院的研究员萨扬坦-杜塔（SayantanDutta）说。"如果破坏了卵母细胞中的流动，所产生的胚胎就不会发育"。研究人员使用了Flatiron研究所研究人员开发的一款名为SkellySim的先进开源生物物理学软件包。通过SkellySim，他们模拟了参与制造细胞的成分。其中包括微管--细胞内部的柔性细丝--和分子马达，分子马达是作为细胞工作母机的特化蛋白质，携带着被称为有效载荷的特殊分子组。科学家还不太清楚这些有效载荷是由什么组成的，但它们在产生气流中起着关键作用。研究人员模拟了数以千计的微管在载荷分子马达的作用力下的运动。通过在实验和模拟之间来回切换，研究人员得以了解旋流的结构，以及它们是如何从细胞液和微管之间的相互作用中产生的。"我们的理论工作使我们能够放大并以三维方式实际测量和可视化这些旋涡，"该研究的合著者、CCB研究科学家RezaFarhadifar说。"我们看到了这些微管如何在没有任何外部线索的情况下，通过自组织产生大规模流动。"在这段循环播放的卵母细胞视频中，可以看到物质在整个生长细胞中循环并帮助分配养分。图片来源：S.Dutta等人模型显示，在卵母细胞内部，微管在分子马达的作用下发生弯曲。当微管在这种负荷下屈曲或弯曲时，会导致周围液体移动，从而使其他微管重新定向。在一个足够大的弯曲微管群中，所有微管都朝同一方向弯曲，流体流动就会变得"合作"。随着微管的集体弯曲，移动的有效载荷在整个卵子中形成漩涡或漩涡状流动，帮助分子分散到细胞周围。有了漩涡，分子可以在20分钟而不是20小时内穿过细胞。谢利说："该模型显示，该系统具有令人难以置信的自我组织能力，能够创造出这种功能性流动。而只需要一些成分--只有微管、细胞的几何形状和携带有效载荷的分子马达。"这些新发现为更好地了解卵细胞的发育奠定了基础。这些结果还有助于揭开其他细胞类型中物质运输的神秘面纱。"既然我们知道了这些漩涡是如何形成的，我们就可以提出更深层次的问题，比如它们是如何混合细胞内的分子的？这开启了理论与实验之间的新对话。"法哈迪法尔说。"这项新研究让人们对微管有了全新的认识。微管在植物和动物等几乎所有真核生物的各种细胞类型和细胞功能（如细胞分裂）中发挥着核心作用。这使它们成为"细胞工具箱中非常重要的一部分"，Dutta说。"通过更好地理解它们的机制，我认为我们的模型将有助于推动细胞生物物理学中许多其他非常有趣的问题的发展"。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1428137.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1428137.htm