①诱人的时间旅行

感谢爱因撕坦,他让我们知道了时问旅行是存在的. 按照爱因斯坦的广义相对论的描述,宇宙中的一切事物都是以三维空间和一维时间来呈现的.我们能够随心所欲地在三维空间中移动--上下、前后、左右.     

六维球对称时空中荷电Fermi子的Hawking辐射

最近几年超弦理论成为理论物理学中热门的课题之一,有长足的进展。超弦理论是大统一理论最有希望的候选者,超弦理论要求时空是1+9维的。因此,又激励人们去研究高维时空物理学,如果认为极早期宇宙是高维的,那么,它以什么方式卷缩成今日的四维时空。因而,高维时空和四维时空中相对应的物理现象以及它们在时空卷缩过程中的机理是一个十分重要的研究领域。     

虚拟地球无限空间

人们在三维空间中生活，难道科学就不能创造这样的一个空间吗？Google“虚拟地球”为我们提供了一套在线三维地图，它正在改变着人们与空间数据的某种联系——     

时间之矢 演化所凭

时间是少数几个最基本的科学概念中的一个。有哲学家说：“应从时间理解存在”；又有哲学家说：“由于运动，空间在时间中产生”。爱因斯坦就是从时间概念着手，创立了相对论以及相对论时空观，他认为：“空间和时间融合成为一个均匀的四维连续区”，四维时空依赖于物质及其运动而变更着     

自动三维立体画

正如大家所知,我们是生活在三维空间里,前后远近的概念我们从很小就已非常熟悉了。然而,当我们进行书面交流时,我们会发现我们不得不受制于讨厌的二维世界,就像短篇小说《平面世界》中生活在平面里的居民一样。在现代生活中,我们到处都可以看到各种各     

虚拟现实的展望

虚拟现实可望成为将来最重要的技术之一，将会在很多领域得到很大的发展。虚拟现实的影响将波及艺术、商业、通讯、设计、教育、工程、医药以及其他很多领域。虚拟现实的定义虚拟现实可定义为计算机产生的三维空间，令人们如身临其境，可操纵以及可相互交流。从这种意义上讲，“虚拟”（virtual）一词由计算机虚拟存储器（virtualmemory）派生而来．给人以逼真的感觉，实际上则是虚拟的立体空间。人类的视觉原本对三维空间图像产生的反应，比我们现在对二维平面图像的反应要强烈，虚拟现实的三维立体空间，令人身临其境，以便从各个方面更好…     

Z曲线,显示和分析DNA序列的直观工具

基于正四面体的对称性,我们将一DNA序列与三维空间中一条曲线,称为Z曲线,建立起一、一对应映射。对于任一给定DNA序列,可求出唯一的一条Z曲线与之对应,反之亦然。Z曲线一般是具有丰富的折叠结构的三维空间曲线,它反映了DNA序列中碱基分布的局部细节与总体特征。Z曲线的对称性、渐近性、回路性等性质被全面加以介绍。并探讨了Z曲线在分子生物学中可能的应用。Z曲线的提出,开创了一个利用几何学分析和研究DNA序列的崭新领域。我们深信,利用现代计算机图形学装备起来的Z曲线,将成为研究和分析DNA序列的新的强大工具。     

细胞图片秀

正大脑是一个极其复杂的器官,我们对它如何工作的理解仍然有限。我们是否能画出大脑皮层中巨大的连接矩阵?我们能否在信号沿着神经通路传递时追踪它?我们能否在细胞层面上建立模拟活动大脑的三维空间模型?这些都是神经科学家们目前正在用神经映射技术探索的问     

论综合科学的定量研究方法

综合科学是社会科学、自然科学和技术科学汇流的产物,本文讨论的综合科学定量研究方法,是指从宏观的角度对综合科学进行整体性考察的一种定量研究方法。我们把学科状态看成四维时空中的一个点,对每个学科的综合程度定义了一个客观指标——综合度C。对学科综合或分化进行了运动学的描述。最后,用各学科的加权相加给出了整个科学综合或分化的评价指标。     

谈谈红移与距离的关系

红移——测量距离的一把尺子确定天体离开我们的距离是天文学研究中的一个难题,人类由于受到自身感觉器官能力的限制,只能看到星星在天球上投影的二维分布图象,而无法直接看出它们在三维空间上的距离。在天文学漫长的发展过程中,天文学家不断地发展新技术、新方法来测定     

夸克和轻子出场了

200多年前牛顿猜测过,物质结构深层的粒子愈小,“力效”即万有引力的作用则愈大。到1934年人们知道物质的最小粒子是电子、质子、中子、中微子,也知道万有引力以外的还有电磁力、强力和弱力。根据电磁力必须通过电荷而作用这样一种模式,必然有引力荷、电荷、强荷、弱荷分别依附在四种粒子上。追随爱因斯坦关于引力荷同(惯性)质量等价的思路,可以进一步研究各种荷之间的同一,也即四种力,首先是电磁力和弱力之间的同一。今天,寻求一个这几种力之间的统一原理的时机已经成熟了。引力荷是四维时空曲率的表现,那么,其他三种荷是否也是四维时空结构以外更小维的表现呢?这是今天对物理学提出的深刻问题。本文原载英国New Scientist,vol.72,№.1031,1976年12月16日。作者Abdus Salam是英国皇家学院理论物理学教授。     

费米实验室寻找来自额外维度的访客

如果可以观察到大家所熟知的四维时空--三维空间与一维时间--之外的新的维度,那么这将是物理学历史上惊天动地的发现.在巴达维亚的费米国家加速器实验室里,科学家们正在设计一个新的实验,人们将通过它来探测额外维度真实存在的迹象.     

虚拟空间和吸引子

当我们能够在从三维空间表面上去观察吸引子时，我们会比较容易地理解数学的过程。尽管我们还不能真正视察到这些吸引子存在的所有维数，它们仍然会使我们一饱眼福。我们中间有些人能自如地把握住（或仅仅只能适当地把握住）数学程序被想象为空间过程的时刻，对于他们，混沌系统的图像绘制方法是作为一种令人欣慰的某些东西而出现的，它开拓了自笛卡儿时代以来对符号运算的逻辑学家已经失去的视觉颌地。混浊的代数用图像的方式在计算机屏幕背后的虚拟空间里结出了丰硕成果，共产生出为电子调色板的新艺术品鉴赏家所惊讶的混饨吸引子和分形自…     

美哉物理(十一)时间之矢演化所凭

时间是少数几个最基本的科学概念中的一个。有哲学家说:“应从时间理解存在”;又有哲学家说:“由于运动,空间在时间中产生”。爱因斯坦就是从时间概念着手,创立了相对论以及相对论时空观,他认为:“空间和时间融合成为一个均匀的四维连续区”,四维时空依赖于物质及其运动而变更着自身的形式。这时间概念的深刻     

二维电子晶体和二维磁体

我们生活在三维空间中,我们日常接触的宏观物体也总具有三维的结构。我们常把构成物质的原子或分子看成点,当这些点排成规则的三维空间点阵时,就形成了我们熟悉的晶体结构。三维晶体结构的存在是确凿无疑的,绚丽多姿的天然晶体就是它存在的最直观证据。而一维和二维的结构一直只作为抽象的数学模型存在于理论的描述之中。就在不久以前,固体理论所依据的实验事实还都是与三维结构有关的。     

罗杰·彭罗斯的复宇宙——扭量理论简介

R彭罗斯(Roger Penrose)最初提出扭量(twistor)理论,是考虑到可以将四维时空(闵可夫斯基空间或欧几里得空间)中的点表示为三维复空间,即扭量空间中的复数。为此,彭罗斯意味深长地把他在赫尔辛基召开的国际数学会议上的报告起名为“实世界的复几何”。     

离析细胞

液性囊胞——乃是细胞的最普通的概念。然而,事实上看来并非完全如此,细胞具有高度分化的结构系统,且在三维空间中彻头彻尾地构成完整的有机体。人类有关细胞组合机理概念的革命,所以在过去十年才得以实现,这正是由于现代测试新技术的迅猛发展,使我们能够洞察细胞的内部结构,并发     

四维直觉

直线是一维的,平面是二维的,立体是三维的,那么什么东西是四维的? 有时人们说时间是第四维。在爱因斯坦的相对论物理学中,使用的四维几何是由三维空间和一维时间组成的一个四维连续统。但我们不想谈论相对论和时空。我们只想知道在几何维数表上一步一步走下去是否有意义。例如,在二维中,我们有熟悉的图形圆和正方形,它们的三维类似物是球和立方体。我们能谈论四维超球和超立方体,并使其有意义吗? 我们可以从一个点出发,用三步得到一个立方体。第一步,我们取相距     

起航三维基因组学研究

人类基因组测序完成已有十多年.但是,基因组信息如何指导基因在特定空间和时间表达的机理仍有待阐明."结构决定功能"是认识自然规律中的一个共识.在生物学中,这一共识不仅适用于RNA、蛋白质等小规模的有机分子,同样也应该适用于全基因组这样的DNA大分子.最近的研究表明,基因组的三维空间结构对基因组的表达、调控等功能有重要的影响.因此,研究全基因组的三维空间结构和功能成为基因组学一个新发展趋势.基因组三维空间结构与功能的研究简称三维基因组学,是指在考虑基因组序列、基因结构及其调控元件的同时,对基因组序列在细胞核内的三维空间结构,及其对基因转录、复制、修复和调控等生物过程中功能的研究.随着大规模基因组测序技术的发展,我们已经拥有研究三维基因组的相关技术如ChIA-PET和Hi-C.初步的ChIA-PET和Hi-C数据分析展示了基因组三维空间结构对基因组功能的意义,为进一步研究基因组三维空间结构和功能提供了基础.本文总结了三维基因组学研究的发展,概括了三维基因组学研究中的问题和目前的进展,并讨论了可能的应用前景.登高更见远,期待三维基因组学研究将深化对生命现象和规律的认识,为基础生物学发展带来新契机、为更进一步推动生物医学及农业应用打下坚实的基础.     

2-cocycle与积-积分表示

近来,以讨论反常、磁单极等等物理问题为背景,上同调(cochain)与上闭链(cocycle)在物理中的应用,引起了人们很大的兴趣。如我们所知道的,规范场6-形式导致三维空间的2-cochain与反常对易子的联系;当规范场为经典背景场时,协变平移群的2-cocycle与磁单