光子的奇异行为 盘点2016年奇异科学故事

（资料图）  

据国外媒体报道，刚刚过去的年在科学上可以说是一个“奇怪”的年份。有些科学家持有这样的观点是有他们自己的理由的。比如说，我们听到了一个“奇怪”的系外行星的故事，还有来自海底的奇怪声响，以及一种奇特的新型物质态的发现。

在所有这些奇怪的故事中，有些几乎是纯学术的，比如量子物理学方面出人意料的发现，还有些则是非常接地气的，比如在北冰洋的海底出现了某种难以解释的神秘声响。

以下我们就一同来盘点一下年里发生的那些最诡异也最出人意料的发现背后的故事。

光在真空中传播的速度大约是每秒公里，爱因斯坦指出，这是宇宙中物体运动速度的上限，这一点没有改变。但是今年5月的一份报告指出，光的另外一项性质却可能并没有科学家们原先认为的那样基本。

爱尔兰都柏林三一学院的科学家们今年在开展光子实验时，观察到光子的某些令人意外的行为：当将光束射向一种特制的棱镜，以便使其构成某种中空的光束管形态时，科学家们观察到光子的自旋数是1.5倍的普朗克常数。普朗克常数是物理学中的一项基本常数，其决定了光的波长和能量之间的关系。

物理学家们感到困惑的是光子的自旋不应该出现1.5倍普朗克常数的情况。所有光子的自旋都应该是整数，比如两倍或三倍的普朗克常数，而绝不应该出现一半普朗克常数的情况。只有另外一种完全不同的，被称作“费米子”的粒子，其自旋才可以是非整数。

三一学院的物理学家凯尔·巴兰丁表示：“实验结果显示，我们可以制造出性质类似费米子的光束，那可是一种性质完全不同的物质！”

当然这一结果并非意味着量子力学是错误的，但的确表明光子的行为存在某些与我们先前的设想不同的地方。

新型物质态的发现

科学家们并不是每一年都能发现物质的新形态的，但是年显然是一个幸运年。

讲的更加具体一点，实际上这是科学家们利用中子束流轰击α-氯化钌而创造出了这种新的物质形式。这种新物质形式被称作“Kitaev量子自旋液体”，它看上去像是固体，你甚至可以拿起一块放在你手里，但其内部的电子波动性质却和液体相似。

物理学家们早在数十年前就从理论上预言了量子自旋液体的存在。其中一位杰出的先驱者是美国加州理工学院的阿列克谢·基塔耶夫，他预言存在一种特殊的物质，其内部电子的行为将与马约纳费米子相似。马约纳费米子是一种特殊的费米子，其反粒子就是其本身。随后，美国橡树岭国家实验室的科学家们决定对这一预言进行验证，并很快发现在中子束流轰击下的α-氯化钌材料的确会表现出这样的性质。科学家们认为这项发现将对于未来量子计算机的开发具有重要意义。

尿液陷阱？

洞穴真菌蚋的幼虫是著名的“怪胎”。比如说，它们会发光，还有，它们生活在粘液组成的管子里。这些小生物生活在洞穴里，它们会用丝线和粘液构建长长的发光“雨丝”，用来捕捉小昆虫作为食物，但看上去闪闪发光也非常漂亮。

一个由维也纳大学的科学家们组成的研究组今年探访了位于新西兰北岛的两处洞穴，并采集到大约条这样的小“雨丝”。结果发现这些丝线上有尿素成分，似乎是这些小生物分泌出来的。这些尿素会吸收空气中的水汽凝结，最后形成小水珠。再加上这些小虫本身会发光，于是便产生了荧光闪闪的壮丽美景。

高空大气层的回声

年，位于南美洲秘鲁境内杰卡马尔卡射电天文台的科学家们注意到一个奇怪的情况：他们向太空发射的一部分无线电波会被反射回来。这几乎就像是在高层大气中距离地面~公里的高度上存在着某种反射镜一样。这个问题在那之后一直未能得到令人满意的回答，直到年，在超级计算机的帮助下，人们才最终解决了这个问题。研究人员对高层大气情况进行了模拟，并发现这种对无线电波的反射性质与太阳有关。当太阳光照射地球电离层时，阳光会让很多空气分子失去电子，这样产生的大量高能带电粒子开始在温度相对较低的粒子中间到处穿梭，导致那些温度较低的粒子发生振动，就像大提琴上被拨动的琴弦。这种振动并非有组织有规则的，但却会在高空大气中产生一种低密度的“泡沫”，其强度足以反射杰卡马尔卡射电天文台发射的部分无线电波。

拉长的头骨

纵观整个人类历史，在一些文化中，人们为了美丽可以作出一些非常极端的事情，比如对他们的头骨进行改变。这是朝鲜新罗王朝时期的一位妇女的头骨，她的头骨形状有些奇怪。

考古学家们在今年6月报告在韩国庆州附近发掘到一具女性骨骼，这里是历史上新罗王朝（公元前年~公元年）的都城附近。这名妇女去世时大约多岁，她的头骨明显更长，其长度比宽度多出%。

科学家们猜测，当时居住在新罗的人们为这名妇女采取了某些措施，改变她的头骨形状，但考古学家们并未在这名女性的头骨上发现任何强制改变自然生长的痕迹。很多时候，为了强行改变头骨形状，有些人会用砖头或板子夹住头部两侧，迫使头骨形状改变。因此，也有科学家认为这可能就是某种自然生长的结果，而非认为改变。

长着食蚁兽爪子的爬行动物

2亿年前，一种叫做“Drepanosaurus”，类似变色龙的爬行动物在地球表面的陆地上到处游荡。这种小生物的化石最早是在年在意大利被发现的，其体长不过厘米左右。但直到年，科学家们才真正意识到这种史前小生物究竟有多么奇特。

它的奇特主要体现在它的四肢上。今年在美国新墨西哥州出土的这种小生物的前肢化石首次让科学家们了解到其三维结构细节。和其他四足动物不同，“Drepanosaurus”拥有新月形的尺骨，这是前肢上的主要骨骼之一。

通常情况下，四足动物都拥有几乎相同的前肢结构：其前肢上半部拥有一根肱骨，下半部则是两根骨头，分别是尺骨和桡骨。而Drepanosaurus的这些骨骼形态却是科学家们此前未见的。除此之外，这种小动物还拥有长度出奇的腕骨。科学家们猜想，这种奇特的前肢，再加上钩子一样的爪子，让这种小动物能够向现代的食蚁兽那样进行挖掘，并能够将小昆虫从孔洞里勾出来。

来自深海的神秘声响

加拿大北部努纳武特地区外海海底传来神秘的声响，没有人知道究竟是哪里发出的声音。在年月，加拿大官员们承认他们完全不知道究竟是什么东西在发出声响。该国军方巡逻机已经前往该区域调查，没有发现任何异常。据说，当地的野生动物们还被这种声音吓走。

当地采矿公司也否认与这种奇怪的声响有关。目前，加拿大政府已经表示不打算对此进行更进一步的调查。   □李 晨

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