300年前的一次大地震可能已毁坏了华盛顿州的南部海岸,这是科罗拉多大学波尔德分校的科学家在研究了数十个树木年轮标本后得出的结论。

这个学校的北极 - 阿尔卑斯山脉研究所的大卫 · 耶麦格齐(D. Yamaguchi)在死亡的西部红雪松残干上获得了这种标本。从其年轮的精细构造上表明,由于在17世纪后期,至少有60英里开阔的海岸地带迅速沉没于海中,而导致了这些树木的同时突发性死亡。去年12月耶麦格齐在美国地球物理协会的旧金山会议上展示了他的研究成果。

他指出:“这是首次有力地证明,那些沉降活动是海岸上下同步发生的。我们知道了这些树木几乎都在同时死亡,或许就是由于它们被淹没在高潮以下的盐水中所造成的。”

数学模型表明,60英里海岸线的同时淹没与一次8级地震有联系。地球物理学家认为:当北美大陆的地壳构造岩周期性地将Juan de Fuca海岸岩层强烈推入地幔时,沿华盛顿州海岸的地震活动就产生了。这过程称为板状挤压。现代有些大地震就是沿着相似的挤压带发生的,包括1964年阿拉斯加的8.4级地震。

耶麦格齐说:“当今地质学家所面临的问题之一,就是西北地区是否对一次8级地震很敏感。从树木年轮中掌握到的年代日期能够帮助地质学家预测将来的地震活动。”

在那次会议上,加州大学伯克莱分校和俄勒冈大学的研究人员详述了有关太平洋西北部的地震预兆。加州大学伯克莱分校的马克 · 理查兹(Mark. Richards)认为,沿俄勒冈海岸的一次破坏性大地震的条件已经形成,但像波特兰和赛伦这样的人口居住中心实在无法承受这样一次灾难。

这是,以过去地质年代中很小变化的平均数为对照,并根据在过去的50年内,该海岸线巨大的垂直变化记录得出的结论,其结果是一个巨大的压力集结,因此,地球物理学家预言在今后的150年内随时会导致一次8~9级的大地震。

[朱嘉鸣译自Popnlar Science,1999年3月号]

神经计算机控制的音乐创作系统

NEC(日本电气公司)已开发出一种利用神经阿络的学习功能的模型系统,以协助热情奔放的作曲家、词作家进行音乐创作活动。

该系统所需要的唯一输入信号是任一种曲调及调式。尔后,即自动选择适当的音律伴随旋律一起,通过一套分离式音响系统播放其创作的曲子。

发声机理及器乐的数字化趋势的最新进展已经使计算机在音乐创作上的应用研究得到开发。

以往开发的音乐自动创作系统已利用人工智能,但同时需要“如果……则……”形式指令规则的程序。然而,就音乐创作而言,要形成一定的规则就异常复杂,由于“正确”性几乎不能决定或者不可能存在。人工智能系统因而对于这种应用很不理想。

但神经计算机却有这样的能力,它能在表达知识的规则不能应用的范围内作出判断。这就意味着:它能自动学会适应音乐,进而,使用者既不需要专门计算机知识也不需要专门的音乐知识。

为开拓神经计算机技术这种潜在应用,NEC公司开发了这种神经网络音乐创作系统,该系统利用后向传播知识规则,并利用了由输入、存贮和输出三个层次的神经网络。

该系统必须首先演奏一首特定调式的音乐,如爵士乐,流行乐。信号通过一个附着的音乐器具,如键盘,以乐器数字相交码输入进系统。这种原形系统中,音乐信号以数字形式存储在软盘上。系统能存贮的特定音乐调式越多,它就越能熟练地复制这种调式的音乐。

使用者只消把他需要调式的软盘插入系统,通过麦克风输入一支新曲。这支曲子就会被系统译成一定的音乐记录在系统中。于是系统产生出已选定的特定一调式,自动演奏出由适配的旋律组成的乐曲。

该系统的优越性在于:

1)用户不需要什么特殊的计昇机知识或音乐知识,便可创作一首乐曲。用户要做的无非输入所需要调式的典型样本曲子。

2)假对系统可以学会模拟,那么它就可以提供从桑巴到摇滚的任何曲调的曲子。

3)系统和人工智能相结合,如果需要变换调式,只消拍一个特定的键即可输入。

基于这些成就,NEC现在开发一种音乐自动创作系统,此系统能反映出每个用户的个性及其特有风格。

[赖红译自Science and Technology in Japan,1990年3月9日]

碳同位素测定年代法将被取代

碳同位素测定年代法自从本世纪40年代问世以来,一直是历史学家和古生物学家手中的一个必不可少的工具。他们用此方法来测定动物化石、史前人类遗迹以及古埃及木乃伊的确切年代。科学家通过测定动植物生前吸入体内的放射性同位素14C的衰变,可以推算出某一动物或植物死亡之后经历了多长时间。

然而,那些用14C所做的年代测定中一些有价值的数据常被认为有点靠不住。最近,地质学家在纽约岩壁的Lamont-Doherty地学实验室得出了14C测定法不可靠的确切证据。他们在《自然》杂志上著文论述道碳同位素测定法可能会产生3500年左右的误差,这就迫使科学家们探索新的测定办法,以适应对一些重要问题研究的需要。比如,人类到底是何时抵达美洲大陆的。

目前,地质学家正运用一种新的年代测定法——铀钍法,它是以另一类型的放射性衰变为基础的。一种取自巴巴多斯岛的珊瑚礁样品,同时用14C和铀钍法测定年代,样品中寿命约9千年左右的部分,两种方法的测试结果非常接近,而年代更远久的部分则有差异,2万年以前的珊瑚礁,两种方法的测试差异最大可达3500年。

为什么科学家认为铀钍测试法可信而14C法不可靠呢?首先,碳同位素法得出冰川变老的奇异结论,随着地球绕太阳运行轨道的位置不同而变化,有些地方莫名其妙地滞后了几千年,铀钍法没有这种滞后现象。再者,空气中14C的含量及那些被有机体吸收的数量,随着时间的推移而变化,这也影响碳同位素法的测试结果。

铀钍法准确外还有另外一个优点,它能用于测定50万年前物体的年代,14C法一般用于测定几万年以内的物体。铀钍法的缺陷是它更适用于海洋生物,因为铀在海水中比在陆地上更常见。在许多应用领域,碳同位素测定年代法正被取代。毫无疑问,科学家将不断地探求新的年代测定法,以建立一个更准确的地球历史年表。

[张建辉译自Time,年6月号]

利用泡沫材料建造房屋

麻省理工学院(MIT)的研究者们报道说,泡沫这—前景广阔的新型建筑材料将会使未来的房屋造价更低廉,且建造起来更方便、迅速。此种材料不仅能防火灾,而且具有十分良好的保温性能,此外,低成本和可以快速地拼装也是其显著的优点。

MIT的研究者们正考虑把诸如聚合物和胶结泡沫之类的新材料作为革新房屋建造技术广泛研究的内容之一。

这些科学家们正兴味盎然地开发用作墙壁和屋顶的新型板材。这些新型板材的结构和夹肉面包相似,利用聚合物、木料或胶结泡沫作为填料或芯体,而木料、金属,以及聚合物作为面料。MIT建筑系的约翰 · 克罗利说:“胶结泡沫是目前研究的热点。我们正在研究用微球粒来减小其脆性、增强其硬度的方法。我们相信,可以改究泡沫的密度,给用同种材料制成的、具有高密度的面料之间的夹层提供低密度的填料。”

此外,这些研究者们还在研究利用发展迅速的金属和胶粘联接技术将板块装成耐温的壳体。一种途径是利用钩环技术(类似于尼龙拉带)。被考虑的还有铰链型钢扣件和那种用于高层建筑粘贴窗户的尿烷胶带。也有可能用构造塑料带把金属扣件联结起来,

[林文贤译自The Futurist 1990年4月号]

烟草可望成为新的食物来源

由烟叶提取的蛋白质比鸡蛋白、乳酪或牛奶更适于人体吸收,肯塔基州立大学植物病理学教授S. 冷恩(S. Sheen)这样认为。提取蛋白质后的含纤维残余物也可制做比普通烟草安全的香烟,他说,这是因为蛋白质燃烧会产生氮氧化物、氰化物和致癌物。然而,他又承认:“就没有安全香烟这回事。”

希恩用化学方法提取可溶性蛋白质。所“馏分”蛋白质来自叶绿体,它是植物细胞进行光合成的组织。与许多食物相比,该蛋白质含有更多必须氨基啄的平衡混合物。

精耕细作的一英亩烟草,可处理得到200公斤无色无味的蛋白质。同时还有其它的可溶性蛋白、纤维、淀粉和不溶性蛋白的混合物,以及大部分表示原始生物量的液体残渣。最后烟碱也在该液体中,它们可用作肥料;烟碱可杀灭昆虫。

希恩声称,叶蛋白可用以满足发展中国家不断提高的食物需要,许多发展中国家缺少农业土地。他预见,当烟草嫩绿时就收获其叶子,随后它又长出新叶,这样一季便可收获三四次,与常规的耕作方式相比,这样每英亩能生产4倍量的烟草,减少了种植烟草占用的土地。

用类似的技术可从苜蓿、豆属植物、甜菜叶中提取食用蛋白。由于植物在成熟前就可收获,这样可使生长时间缩短,像豆类等作物便适合在轮作的地区种植。

迄今为止,希恩的技术还保留在实验室的水平,只得到来自大学的“极少量”资助。他说,他还没有得到来自烟草工业的任何资助。

[周培文译自New Scientist,1990年6月9日]

介绍新成立的日本人体科学会

黄了椹

1990年7月27日下午,在日本东京、上智大学中央图书馆九楼会议室,一个由各方面的科学者组成的综合研究人体科学的研究会——日本人体科学会(Japan Society for Mind-Body Science)成立了。我作为唯一的中国人会员以及会长汤浅泰雄教授的友人参加了这次发起人总会,这个研究会,是由日本各大学的教授等组织起来的科学者联合体,会长汤浅教授是位德高望重的老教授。

该会是根据从宗教、哲学、心理学、医学到生命科学、物理科学、情报科学、气功科学等各方面的各学际间的联合、从综合的观点来共同研究人类的本质,取得各界有识之士和既存的各团体的协力,将这个成果的社会普及作为目的,并且国际的协力之上探求将来的世界中必要的新人类形象与新的求知方法,将贡献给人类社会的和平作为目标!学会的主要活动内容:

1. 关于人体科学的基础性研究和调查:

1)关于人体科学的国内、外情报收集与提供;

2)以生命科学、物理科学的先端研究为基础,追究生命现象的本质;

3)根据深层心理学、心身医学、精神医学等的综合,心与体相互的研究;

4)关于身体观的东方医学的理论上的、实验上的研究;

5)生理、心理的研究——禅、瑜伽等东方宗教的修行法;

6)关于气功实验科学以及理论研究;

7)关于超心理现象的物理科学上的、实验上的研究;

8)综合医学的确立为目标的研究;

9)心身的健康以及体力的保持、增进为目的的实践活动的研究;

10)运动、艺术、教育、文化各领域中的能力开发:(1)集中力、持续力的涵养,(2)创造性的开发,(3)意欲与动机的开发;

11)克服物心二维论为目的的研究;

12)融合西方的分析发想与东方的综合发想;

13)关于人类的宗教意识活动的研究;

2. 关于人体科学的研究发表与知识的普及:

1)由各方面的研究者组成的恳谈会(21世纪论坛)定期举行

2)各种普及活动等。

海上浮油将成为微生物的美餐

过去,大多数科研人员都对吞食石油的微生物可能有助于清除石油泄漏问题发生兴趣)例如美国埃克森石油公司科研人员在去年阿拉斯加州瓦尔迪兹地区的石油泄漏事件中,曾使用过氮肥和磷肥促使微生物的自然生长,以清除石油泄漏后果),然而,最近,6月9日超级油轮梅加博格号失火后,在墨西哥湾泄漏了近四百万吨石油,美国得克萨斯州的政府官员决定试用经专门培养的某些嗜油微生物来清除海上浮油。

许多微生物都能从油中产生脂肪酸,使遗留的残油易溶于水。基本上不溶于水的酸类则可以作为浮游生物和其他微生物的食物。美国得克萨斯大学海洋学家卡尔 · 奥本海默培养的微生物菌种仅仅在吞食原油的能力和庆水的习性方面同自然生长的各种微生物不'同,这也意味着它们的寿命不会长于其吞食原油的时间。

奥本海默最先在墨西哥湾进行海上试验。初步试验结果表明微生物正如预料那样,能分解原油。但是有些科研人员却指责说这项试验很难收集到可靠的数据,也很难保证微生物供试验之用,而且非自然生长的微生物实际上也有可能扩散原油的污染。某些环境保护学者也反对这种方法。他们认为分解中的原油会把环境污染转移到海洋深处,非自然生长的微生物将会破坏海洋生态环境。

奥本海默驳斥了这些反对意见。他说这次试验经过24小时的仔细观察,结果良好,因为在海面上并没有发现有机物质漂浮。他还认为人们对人工培养的微生物存在恐惧心理是没有根据的。他在4个月内曾对从日本漂流到阿拉斯加的微生物进行了多次测算,以此为例证,来说明世界上也许并没有什么“土生土长”的微生物。

[司徒洵译自Science,Vol. 249,1990年]

一种新型的科学探测飞机

大气研究者们希望将他们的实验仪器准确无误地放入南极臭氧洞的中心并在那里保留一段时间。但是怎样才能做到这点而又不需要进行无数次的发射和去解决一些由于气球的有限放射距离或载人飞机的续航时间所带来的问题呢?目前科学家们认为应该借助于—种名为“秃鹰”的飞机。

科学家们感兴趣的“秃鹰”飞机是目前世界上最大的无人操纵的空中飞行器。它的机翼长61米,可以飞上20公里的高空而进入同温层。目前,科学家们只有利用美国宇航局(NASA)的ER - 2型载人侦察机才能到达这样的高度。“秃鹰”飞机能连续飞行几天,但它所使用的燃料却只够续航几小时。这种飞机在飞行过程中能不断地监测高空大气环境发生的变化。

目前,科学家们设计了一架经济实用的“柏修斯”号实验飞机。曾经设计过一架名为“代达罗斯”的人力,飞机的约翰 · 兰福德(John Langford)和哈佛大学的詹姆斯 · 安德森(James Anderson)认为,虽然“柏修斯”比“秃鹰”飞得慢,但如果它能够用锂电池作为能源的话,那么1992年初它就能够飞上26公里的高空而进入南极臭氧洞进行科学实验活动。

[乔颖、绪婕译自Science,1990年2月16日]

统计学能概述心脏病的危险

即使在最佳情况下,在作血清胆固醇测量中也会出现某些偶然性的差错。多数流行病学家认为这类偶然性差错将会在最后分析中被清除掉,特别是牵涉到对成千上万人的研究。降低胆固醇的积极倡议者讲降低人口的胆固醇1%将会降低2%心脏病患者,Peto更进一步讲降低率将接近3%。他提出以下情况来解释为何是这样。

假设某一地区,在那里任何事物都是呆滞的。仅有两种类型的人,高胆固醇的及低胆固醇的,分别为240 mg/dl及200 mg/dl。流行病学家对此很容易处理,因为高胆固醇的人永远是高的,并且永不变化。

“如对100,000人进行研究,则50,000人具有较高值,而另50,000人则具有较低值。对此继续观察5年,便可得到胆固醇和心脏病之间的真正关系。”

Poto认为,胆固醇和冠心病(CHD)间的真正关系可用某种曲线图来表示。虽然真实的斜率是以1到3的某一速率上升,而偶然性误差引起的斜率则以较慢的速率上升,可能小于0.5。他说:“这证实了偶然性误差纯粹产生斜率有规则的削弱,并非斜率中的偶然性误差,而是强度关系有规则的冲淡。这已在进行了40年胆固醇和血压研究中已碰到过,而没有一个人很好的注意到这一点。”

[金传祺译自Science,1990年Vol 249]

处置核残物

为了处置核残物,一个独创性的建议就是简单地将它倒进地层下隔离的地域,它远远比人工打的任何洞要深,放射性物质也一起陷入,直到在大地的覆盖下溶化和消散。

在位于活动的活火山山脉附近,挖一些深沟用铅板隔离,并做好标记。当然,火山是属于能够很快地提供接近地表内部的熔化区域。概率上就、它们很少有机会爆发是钻透休眠期火山凝固的熔岩口,把一定鼠的核残物灌进熔化的内部,这是相当安全的。一接触到寒冷地层,浓密的核残物就迅速地沉入到深处,并在地下大量的灼热的岩浆中得到溶化和分解,幸运的是它完全是在隔离的深沟下流动,即是外逸,喷发的火山也只能吐出它全部熔化物的极少部分。很少有残物再返回地面,即使可能,也只是固体熔岩中无害的结晶物。

考虑到自然火山的某些不足,德狄逻斯又提出了人工火山的设想。即简单地把一条巨大的绝缘的地毯似的物质,覆盖在这隔离的地域。在熔岩非常接近地表的地方,地表的热量要高于平均数,而绝缘物将阻止这一流动,它下面的温度将逐渐上升,并逐步达到该地岩石的溶化点。很明显,因为熔化主体本身是从地表一直伸展到地下的岩浆层。

如果在整个流体静力平衡的情况下,这人工火山是完全平安的处于休眠期。放射性的残物,废弃的桶和其它密度很高的东西,都可以简单地扔进去下沉。最好是将全世界的核残物都倒在一个大山里,然后搬走绝缘的覆盖物。熔岩本身就会很快冷却和再次凝固,危险物就都在地下被安全地封闭起来。

[徐瑞方译自Nature,1990年8月2日]

对材料科学技术的支持

材料科学技术的研究工作正不断获得非常重要的结果,而且将继续成为所有学科中最富有成效的学科之一。对材料科学技术必要的支持和资助,对提高我们在国际贸易中的竞争能力将产生关键性的作用。但是,至少部分地由于缺乏政府有力的支持,使我们已经失去了在材料科学技术方面的优势。从1976年到1987年,联邦政府对非国防性的材料科学技术提供的经费,按等值美元计算已下降了23%。

与此同时,我们主要国际竞争对手的政府已将目标对准那些不断发展的领域中的先进材料, · 而且在某些领域中已具有强劲的竞争力。目前,商业竞争主要实中干提高动态存贮芯片的电路密度。一个激动人心的新领域是使用分子束外廷技术来制造复杂的微小结构物。应用这一新技术,能镀仅几个原子厚度的离散的薄层。这些微小的结构物能产生奇异的物理现象。

在其它类型材料的研究中,同样取得了显著的进展。例如:快速结晶技术获得的金属材料具有极好的强度、柔性和耐腐蚀能力;新工艺能得到新型的陶瓷材料;在低温低压下也能生产出钻石或类似钻石的材料;坚韧的高强度轻型聚合物正在生产,这些聚合物的复合材料在高品位的应用中正在起着越来越重要的作用;现在研制出新型的磁性材料,包括铝 - 铁 - 硼永久性磁铁。这类材料还包括超导材料、光电材料及生物材料等。

报告还指出一些机构有待改进的地方。首先是缺乏材料复合试验的实验室及有能力的人才,其次,是缺乏对开发新型设备的资助。以往,在仪表设备方面,我们曾有过非常先进的专业集团。而现在,由于没有政府经费的资助,一些大学已不可能为此目的而进行研究,而在其它一些国家,仪表设备的开发为他们的用户提供了特殊的优越条件。

报告中还涉及到有关教育问题的论述。虽然许多具有物理和化学知识的人们正在从事材料学科这一领域的研究,但仅有约1000名学生在材料科学技术系获得学士学位,而在70年代约有相同数目的研究生。这种停滞不前的状况与这一领域的勃勃生机及重要性极不相称。

[甘品章译自Science,1990年1月9日]