打字猴:1.70102247e+09
1701022470
1701022471 数学中“4”的故事——四维
1701022472
1701022473 在数学中提到“4”,很重要的一个概念就是“四维”。爱因斯坦在其提出的“狭义相对论”中认识到“我们的宇宙是四维时空”。四维时空指的就是三维空间加上一维时间。爱因斯坦的另一个学说“广义相对论”认为这个四维时空是扭曲的,也由此对重力加以说明。
1701022474
1701022475 我们能够感知的空间只有横、竖、高三个维度,四维以上的空间是超出我们感知范围的。
1701022476
1701022477 但是拜拓扑学(拓扑几何学)理论所赐,我们也能够理解四维以上形态的世界了。著名的“庞加莱猜想”就是拓扑学的定理。
1701022478
1701022479 庞加莱本来是针对三维空间做出猜想,但是随着研究的发展,他发现这个猜想在“n次元”中都是成立的。
1701022480
1701022481 1960年,美国数学家史蒂文·斯梅尔(1930~)证明了庞加莱猜想适用于五维以上空间。1981年,同为美国数学家的迈克尔·弗里德曼(1951~)证明了这个猜想对四维空间同样成立。
1701022482
1701022483 弗里德曼关于“四维多样体拓扑学”的研究与英国数学家西蒙·唐纳森(1957~)对“异种四维空间”的发现有一定的联系。
1701022484
1701022485 唐纳森作为一个数学家,却在这项研究中用到了“杨-米尔斯理论”这一粒子物理学理论,这一点着实令人惊讶。在2002年解决庞加莱猜想时,他也同样用到了这一理论。
1701022486
1701022487 俄罗斯数学家格里高利·佩雷尔曼(1966~)也是靠着物理学上的研究巧妙地解决了“三维庞加莱猜想”。
1701022488
1701022489 于是在数学和物理的世界中剩下的问题就是“四维”了。为什么我们的宇宙是四维的?让我们继续挑战这一数学和物理学中的谜团吧。
1701022490
1701022491 生物学中“4”的故事——DNA
1701022492
1701022493 科学的根源不正是宇宙的不可思议吗?而科学之眼在我们人类自身也找到了神奇的“4”的故事。
1701022494
1701022495 生命体是由细胞构成的。细胞中有个被称作细胞核的部分,里面有染色体。从有“遗传学鼻祖”之称的孟德尔(1822~1884)进行豌豆杂交实验以来,人们就认为有“遗传传递物质”的存在。那就是染色体。染色体是DNA(脱氧核糖核酸)的集群。1953年,美国生物学家詹姆斯·沃森(1928~)和英国生物学家弗朗西斯·克里克(1916~2004)共同提出了DNA的双螺旋模型。
1701022496
1701022497 构成DNA的有腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)这“四个碱基”。DNA上承载着对生命来说至关重要的蛋白质设计图,以四个碱基配对(genome sequences,在数学里sequence是数列的意思)的形式呈现。DNA四个碱基的配对也被称为“遗传暗号”。
1701022498
1701022499
1701022500
1701022501
1701022502 双螺旋模型
1701022503
1701022504 我们人类的染色体中,常染色体有22对,共44条,性染色体有2条(女性为XX,男性为XY),加在一起一共有46条。其中所有的DNA都称为“人类基因组”。
1701022505
1701022506 发现了双螺旋结构后,分子生物学倚仗电子计算机这个得力助手,逐渐解读出碱基配对。基因组配对也在DNA测序仪(遗传因子配对决定装置)的帮助下被解读出来。
1701022507
1701022508 1990年,旨在将人类DNA所有约30亿碱基配对全部解读出来的“人类基因组计划”在美国展开。
1701022509
1701022510 13年后,在2003年,这项人类的伟业终于达成了。人类基因组所有的碱基配对都被成功解读了出来。从沃森和克里克发现双螺旋模型以来,时间已经过去了50年。
1701022511
1701022512 人们对遗传因子信息解读的研究形成了一门新的科学领域,被称为bioinformatics(生命信息学)。构成四个碱基的遗传因子信息完全是数码信息。可以说,生命科学必须要有计算机的辅助。
1701022513
1701022514 以大规模计算来挑战生命之谜的时代已经开始了。
1701022515
1701022516 握着宇宙神秘之匙的“4”。
1701022517
1701022518 物理学、数学、生物学,无论哪个学科中都有关于“4”的故事,而且无论哪个故事,其中都隐含着宇宙和生命起源的谜题。
1701022519
[ 上一页 ]  [ :1.70102247e+09 ]  [ 下一页 ]