盤點2016年年終之十大奇異科學故事

【摘要】我們前些天盤點了中國的科技大事件，2017的科技展望。今天我們給大家帶來的是2016年奇異科學故事的大盤點。看看我們在即將過去的一年中都經歷了那些奇怪的事情。一次看完那是相當過癮，要常來小編也這裡預祝大家新年快樂!

據國外媒體報道，剛剛過去的2016年在科學上可以說是一個「奇怪」的年份。有些科學家持有這樣的觀點是有他們自己的理由的。比如說，我們聽到了一個「奇怪」的系外行星的故事，還有來自海底的奇怪聲響，以及一種奇特的新型物質態的發現。

在所有這些奇怪的故事中，有些幾乎是純學術的，比如量子物理學方面出人意料的發現，還有些則是非常接地氣的，比如在北冰洋的海底出現了某種難以解釋的神秘聲響。

以下我們就一同來盤點一下2016年里發生的那些最詭異也最出人意料的發現背後的故事。

光子的奇異行為

光在真空中傳播的速度大約是每秒299792公里，愛因斯坦指出，這是宇宙中物體運動速度的上限，這一點沒有改變。但是今年5月份的一份報告指出，光的另外一項性質卻可能並沒有科學家們原先認為的那樣基本。

愛爾蘭都柏林三一學院的科學家們今年在開展光子實驗時觀察到光子的某些令人意外的行為：當將光束射向一種特製的稜鏡，以便使其構成某種中空的光束管形態時，科學家們觀察到光子的自旋數是1.5倍的普朗克常數。普朗克常數是物理學中的一項基本常數，其決定了光的波長和能量之間的關係。

物理學家們感到困惑的是光子的自旋不應該出現1.5倍普朗克常數的情況。所有光子的自旋都應該是整數，比如兩倍或三倍的普朗克常數，而絕不應該出現一半普朗克常數的情況。只有另外一種完全不同的，被稱作「費米子」的粒子，其自旋才可以是非整數。

三一學院的物理學家凱爾·巴蘭丁(Kyle Ballantine)表示：「我們的實驗結果顯示我們可以製造出性質類似費米子的光束，那可是一種性質完全不同的物質!」

當然這一結果並非意味著量子力學是錯誤的，但卻的確表明光子的行為存在某些與我們先前的設想不同的地方。

高空大氣層的回聲

1962年，位於南美洲秘魯境內傑卡馬爾卡射電天文台的科學家們注意到一個奇怪的情況：他們向太空發射的一部分無線電波會被反射回來。這幾乎就像是在高層大氣中距離地面130~160公里的高度上存在著某種反射鏡一樣。這個問題在那之後一直未能得到令人滿意的回答，直到2016年，在超級計算機的幫助下，人們才最終解決了這個問題。研究人員對高層大氣情況進行了模擬，並發現這種對無線電波的反射性質與太陽有關。當太陽光照射地球電離層時，陽光會讓很多空氣分子失去電子，這樣產生的大量高能帶電粒子開始在溫度相對較低的粒子中間到處穿梭，導致那些溫度較低的粒子發生振動，就像大提琴上被撥動的琴弦。這種振動並非有組織有規則的，但卻會在高空大氣中產生一種低密度的「泡沫」，其強度足以反射傑卡馬爾卡射電天文台發射的部分無線電波。

長著食蟻獸爪子的爬行動物

2億年前，一種叫做「Drepanosaurus」，類似變色龍的爬行動物在地球表面的陸地上到處遊盪。這種小生物的化石最早是在1979年在義大利被發現的，其體長不過50厘米左右。但直到2016年，科學家們才真正意識到這種史前小生物究竟有多麼奇特。

它的奇特主要體現在它的四肢上。今年在美國新墨西哥州出土的這種小生物的前肢化石首次讓科學家們了解到其三維結構細節。和其他四足動物不同，「Drepanosaurus」擁有新月形的尺骨，這是前肢上的主要骨骼之一。

通常情況下，四足動物都擁有幾乎相同的前肢結構：其前肢上半部擁有一根肱骨，下半部則是兩根骨頭，分別是尺骨和橈骨。而Drepanosaurus的這些骨骼形態卻是科學家們此前未見的。除此之外，這種小動物還擁有長度出奇的腕骨。科學家們猜想，這種奇特的前肢，再加上鉤子一樣的爪子，讓這種小動物能夠向現代的食蟻獸那樣進行挖掘並能夠將小昆蟲從孔洞里勾出來。

新型物質態的發現

並不是每一年科學家們都能發現物質的新形態的，但是2016年顯然是一個幸運年。

講的更加具體一點，實際上這是科學家們利用中子束流轟擊α-氯化釕而創造出了這種新的物質形式。這種新物質形式被稱作「Kitaev量子自旋液體」，它看上去像是固體，你甚至可以拿起一塊放在你手裡，但其內部的電子波動性質卻和液體相似。

物理學家們早在數十年前就從理論上預言了量子自旋液體的存在。其中一位傑出的先驅者是美國加州理工學院的阿列克謝·基塔耶夫(Alexei Kitaev)，他預言存在一種特殊的物質，其內部電子的行為將與馬約納費米子相似。馬約納費米子是一種特殊的費米子，其反粒子就是其本身。隨後，美國橡樹嶺國家實驗室的科學家們決定對這一預言進行驗證並很快發現在中子束流轟擊下的α-氯化釕材料的確會表現出這樣的性質。科學家們認為這項發現將對於未來量子計算機的開發具有重要意義。

嶄新的鄰居

地球讀了一個近鄰。2016年8月份，科學家們宣布他們在距離地球最近的恆星(不包括太陽)比鄰星的周圍發現了一顆系外行星。

觀測顯示這顆系外行星位於比鄰星周圍的宜居帶範圍內。基於這顆行星到恆星之間的距離和它的質量(1.3倍地球質量)，科學家們認為其可能擁有大氣層，並且整個星球表面都被一個深深的海洋所覆蓋，因此是有可能存在生命的。當然這只是諸多猜測當中的一種，我們目前缺乏可靠的觀測證據，因此還無法得出確鑿結論。

截止12月1日，天文學家們已經確認發現了3431顆系外行星，也就是圍繞其他恆星運行的行星。其中有297顆系外行星位於恆星周圍的宜居帶範圍內，因此有可能會存在適宜生命生存的環境條件。

奇異紅點

再看距離近一些的。科學家們在冥衛一「卡戎」的「頭頂」發現了一片紅色區域。在2016年9月份，研究人員宣布他們找到了卡戎表面這些紅色物質的來源：冥王星的大氣。

冥王星很小，因為它的引力很弱，其大氣物質不斷向太空散逸。當新視野探測器在2015年飛掠冥王星系統時，卡戎表面的這些紅色就顯得尤其顯眼。科學家們現在認為這些紅色物質可能就是卡戎的引力捕獲了部分來自冥王星的大氣成分並沉降在卡戎表面而形成的。

拉長的頭骨

縱觀整個人類歷史，在一些文化中，人們為了美麗可以作出一些非常極端的事情，比如對他們的頭骨進行改變。這是朝鮮新羅王朝時期的一位婦女的頭骨，她的頭骨形狀有些奇怪。

考古學家們在今年6月份報告在韓國慶州附近發掘到一具女性骨骼，這裡是歷史上新羅王朝(公元前57年~公元935年)的都城附近。這名婦女去世時大約30多歲，她的頭骨明顯更長，其長度比寬度多出75%。

科學家們猜測，當時居住在新羅的人們為這名婦女採取了某些措施，改變她的頭骨形狀，但考古學家們並未在這名女性的頭骨上發現任何強制改變自然生長的痕迹——很多時候，為了強行改變頭骨形狀，有些人會用磚頭或板子夾住頭部兩側，迫使頭骨形狀改變。因此，也有科學家認為這可能就是某種自然生長的結果，而非認為改變。

北極前所未有的升溫趨勢

在北極，2016年是奇怪的一年。那裡的溫度達到了歷史高點(2016年11月份的北極溫度比常年高出了將近20攝氏度)。而當溫度最終降下來時，北冰洋的海冰面積也並未如人們預料的那樣出現擴張。到了12月份，監測顯示北冰洋海冰面積減少了與墨西哥面積相當的大片海冰。

從某種角度說，北極的升溫和海冰的減少並不意外。科學家們一直都知道北極地區對於全球氣候變化非常敏感，這裡氣溫變暖的速度要比全球其他區域快兩倍。如果按照當前的速度，科學家們預料北冰洋到本世紀中葉就將完全沒有海冰存在了。

尿液陷阱?

洞穴真菌蚋的幼蟲是著名的「怪胎」。比如說，它們會發光，還有，它們生活在粘液組成的管子里。這些小生物生活在洞穴里，它們會用絲線和粘液構建長長的發光「雨絲」，用來捕捉小昆蟲作為食物，但看上去閃閃發光也非常漂亮。

一個由維也納大學的科學家們組成的研究組今年探訪了位於紐西蘭北島的兩處洞穴，並採集到大約4000條這樣的小「雨絲」。結果發現這些絲線上有尿素成分，似乎是這些小生物分泌出來的。這些尿素會吸收空氣中的水汽凝結，最後形成小水珠。再加上這些小蟲本身會發光，於是便產生了熒光閃閃的壯麗美景。

來自深海的神秘聲響

加拿大北部努納武特地區外海海底傳來神秘的聲響，沒有人知道那究竟是那裡發出的聲音。在2016年11月份，加拿大官員們承認他們完全不知道究竟是什麼東西在發出聲響。該國軍方巡邏機已經前往該區域調查，沒有發現任何異常。但據說當地的野生動物們正在被這種聲音嚇走。

當地採礦公司也否認與這種奇怪的聲響有關。目前加拿大政府已經表示不打算對此進行更進一步的調查。