科普知识学外语应趁早

  年纪越大就越难学会像巴黎人那样讲法语。但没有人确切知道其中的分界点在哪里。例如,从什么时间开始学习新语言变得更困难。在一项迄今为止最大规模的语言学研究中——吸引了六七十万人的一项网络调查,来自美国波士顿3所大学的研究人员发现,在18岁之前,孩子们能够熟练地学习第二语言,这比之前的推测向后延伸了大约10年。但该研究也表明,如果想要达到母语人士的语法流利程度,最好从10岁开始学习一门语言。  为了分析这个问题,包括心理学家StevenPinker在内的研究团队收集了参试者的当前年龄、语言能力和学习英语的时间。研究人员计算认为,他们需要超过50万人来对达到最高水平语法流利程度的“关键时期”作出合理推测。于是,他们转向了世界上最理想的实验池:互联网。  研究人员以“哪一种英语”为题做了一个简短的在线语法测验,它测试了主谓一致、代词、介词和相关从句以及其他的语言元素。根据回答,算法可以预测受试者的母语和他们所讲述的英语方言(即加拿大、爱尔兰、澳大利亚英语)。例如,其中一些问题包括芝加哥人认为语法不正确但曼尼托宾人则完全可以接受的英语。  该研究负责人、麻省理工学院博士后及波士顿学院心理学助理教授JoshHartshorne表示,研究人员通过向受访者提供“本质上是有益的东西”得到了大量的回应。在峰值期间,该测试每天吸引了10万人点击。它在脸谱网上被分享30万次,并占据红迪网首页。研究吸引了讲38种母语的人,其中包括1%的芬兰人。  基于受试者的语法成绩和他们学习英语的信息,研究人员开发了预测语言流利程度和最佳学习年龄的模型。他们的结论是,至少从语法上看,在18岁之前学习一门新语言的能力是最强的,而在此之后,这种能力会急剧下降。然而,要想变得完全流利,应该在10岁之前开始学习。  语言学习能力在18岁时下降的原因有3个:社会变化、母语干扰和大脑的持续发育。在18岁时,人们一般为高中毕业,开始上大学或进入全职工作。一旦如此,他们将不再有时间、机会或环境像年轻时那样学习第二语言。或者,在掌握母语之后,其语法规则会影响学习第二语言的能力。最后,在青春期后期和20岁出头时大脑的变化可能会让学习语言变得更加困难。  这并不是说超过20岁就不能学习一门新语言。有很多人在以后的生活中学会了一门语言,人们学习新词汇的能力似乎保持不变,但大多数人无法像母语那样掌握其语法。虽然这项研究只是在英语中进行的,但研究人员相信,这些发现会转移到其他语言上,目前他们正在对西班牙语和汉语普通话进行类似的测试。  或许,学习一门语言的方式更加重要。浸入式学习者(超过90%的时间生活在讲英语的国家)比在课堂上学习的人流利得多。Hartshorne说,如果在早期语言课程和后期浸入式学习之间作出选择,“我会选择浸入式环境。浸入式学习在我们的数据中有巨大的影响,甚至相对于年龄差异来讲也存在巨大差异”。  研究人员称,即使在母语人士中,完全掌握一门语言也需要30年的时间,这可能是最令人惊讶的结论。这项研究显示了一个轻微的进步,说英语30年的人和20年的人之间约有一个百分点的差异。这一发现在母语和非母语人士中存在一致性。宾夕法尼亚大学计算语言学家CharlesYang表示,考虑到人们在青少年时期才会学到复杂的语法规则,比如如何将一个形容词变成一个名词,这一发现并不让他感到惊讶。

科普知识地球轨道存在40.5万年周期变化

  美国研究人员5月7日在美国《国家科学院院刊》上发表报告称,通过对古老岩石的分析,他们找到了地球公转轨道40.5万年周期循环假设的首个物理证据,研究表明,这一周期循环在地球气候变化过程中扮演着重要角色。  科学家们认为,受金星、木星重力以及太阳系中其他物体相互作用的影响,地球公转轨道会以40.5万年为周期,在近乎完美的正圆形到偏心率大约0.05的椭圆形间循环往复。这一假设是基于天体力学原理计算得出来的,此前科学家们并没有找到相关的物理证据。  此次,美国罗格斯大学的古地磁学教授丹尼斯·肯特率领研究团队,对采自新泽西州纽瓦克盆地的沉积岩样本和亚利桑那州石化林国家公园的地下深层岩芯样本进行了对比分析。岩石样本所包含的地球磁场极性反转记录和同位素测定分析表明,地球公转轨道存在着40.5万年的周期性循环,从恐龙兴起之前的数亿年至今,这个周期一直保持着稳定。  研究人员指出,岩石分析表明,40.5万年的轨道周期循环,不会直接改变地球气候,但会强化或抑制短期轨道周期,也就是“米兰科维奇循环”的影响。当地球轨道偏心率达到峰值时,短周期轨道变化引起的季节性气候差异将变得更强烈——夏天更热,冬天更冷。“米兰科维奇循环”是以塞尔维亚数学家米兰科维奇的名字命名的激发气候波动的地球轨道周期,包含10万年、4.1万年和2.1万年三个周期。地球轨道的这些短周期性变化会影响地球受到的太阳辐射,驱动地球不断变暖和变冷。  美国乔治梅森大学的琳达·辛诺特教授指出,新研究支持了前人的研究成果,证实了地球公转轨道40.5万年周期循环假设,对地质学和天文学研究具有重要意义。

科普知识洞察”号们这样带你看火星

NASA“洞察”号探测器将首次对火星内部展开探测 NASA  美国东部时间5月5日7:05 ,美国加州范登堡空军基地内,搭载着“洞察”号火星探测器的宇宙神5号火箭成功升空,飞赴千万公里之外的火星,对它展开为期728天的科学探测。  人类对这颗红色行星的关注古已有之。在西方神话中,火星是战神玛尔斯的化身。而在我国古代,火星则因其在天空中轨迹的复杂多变而被称为“荧惑星”。近代以来,随着天文观测技术的发展,人们开始通过望远镜打量地球的这个行星近邻,搞清了火星的一些基本性质。然而,直到航天时代来临后,人们才陆续通过各类航天器传回的探测结果,对火星各方面的情况有了深入细致的了解。  在“洞察”号之前,已有超过40个探测器“前辈”以火星为目标。它是太阳系中除月球外人类探测最多的天体。美国、俄罗斯、欧洲、日本、印度等都加入了火星探测的行列,我国也正在计划发射去往火星的探测器。  在太空竞赛中开始的火星探测  对火星探测的第一次尝试可以追溯到1960年。在人类第一颗人造卫星上天仅仅3年之后,苏联便设计制造了“火星1A号”探测器,试图飞掠火星进行探测。但遗憾的是,这颗探测器发射失败,开启了苏联和俄罗斯火星探测的悲情史。  从上世纪六十年代至今,苏联和俄罗斯总共向火星发射过十多艘探测器,竟无一成功。有的探测器在发射阶段就因事故损毁,有的探测器在飞行途中与地球失联,有的则在好不容易到达火星并成功着陆后,仅正常工作了极短时间便终止工作。  2011年俄罗斯发射“福布斯”号火星探测器时,我国的“萤火一号”探测器和“福布斯”探测器搭车发射,计划二者共同飞行到火星附近后再彼此分开,各自执行探测任务。遗憾的是,“福布斯”探测器在地球附近的变轨过程中与地球失联,我国的“萤火一号”也因此没有执行预定探测任务。  在上世纪六七十年代与苏联的太空竞赛中,美国在火星探测方面取得了不俗的成绩。在“水手3号”遭遇失败后,1965年发射的“水手4号”成功地飞掠了火星,完成了人类使用航天器对火星进行的首次探测。所谓飞掠探测,是指探测器飞行到距离火星较近的地方进行一段时间的探测后随即离开。这样的探测对变轨技术的要求相对较低,是火星探测的“初级阶段”。  “水手4号”传回了22张火星表面的照片,使人们观察到了大小不等的环形山等地貌。同时,“水手4号”发现火星的大气密度较低,存在电离层,没有较强的内禀磁场,因此也就不存在磁层中的辐射带。这些发现都与人们之前设想的情况相反。其后,“水手6号”“水手7号”又执行了两次飞掠探测。  在环绕与着陆探测中加深认识  1971年5月发射的“水手9号”,则把人类对火星的探索带入了环绕探测阶段。执行环绕探测的飞行器在脱离地球到火星的转移轨道时,需要在火星附近减速变轨,以被火星引力捕获。由于火星与地球的距离遥远,与地球之间的通讯延迟长,准确测定航天器的位置姿态困难大,因此火星附近的变轨控制也就更加复杂。  “水手9号”到达火星后,通过变轨进入了距离火星表面约1300公里的轨道上。“水手9号”的探测发现了火星地貌的南北半球不对称性。在南半球,存在大量古老的陨石坑,在北半球则地势相对平坦,两种地貌特征的交汇地带则是不规则的陡坡和低矮的小山。“水手9号”还发现,火星南半球存在酷似干涸河床的地貌,暗示火星过去可能曾经存在河流,启发科学家们进一步对火星上是否存在或曾经存在水进行探测。  1975年8月和9月,美国相继发射了“海盗1号”和“海盗2号”探测器。约一年之后,两艘探测器的着陆器相继在火星表面成功着陆,开启了火星着陆探测的新阶段。和后来人们熟悉的火星车有所区别的是,这两个着陆器在着陆之后就不能移动了,只能进行着陆点当地的探测。两台着陆器着陆后,记录下了两次全球性的尘暴天气。人们惊奇地发现,原来火星稀薄的大气也能形成非常高的龙卷风。两艘“海盗号”飞船观察到火星上有许多巨大的沙丘和丘陵,这些地貌可能是在风力的作用下形成的。在对火星探测之前,人们一直幻想着火星上也许存在着建立了文明的智慧生物,不少科幻小说都以火星人大战地球人为题材展开。而两艘“海盗号”的分析表明,至少在采样臂能够到达的范围内,没有发现任何微生物,更不用说活蹦乱跳的火星人了。  寻找水与生命存在的痕迹  随着美苏太空竞赛的偃旗息鼓,在两艘“海盗号”飞船之后,火星探测进入了暂时的沉寂。直到上世纪90年代,美国才又重新掀起了探测火星的热潮。  由于地球和火星之间的飞行必须沿着一条被称为“霍曼转移轨道”的路线飞行,而能够成功到达火星又要求地球和火星的相对位置刚好合适,因此向火星发射飞行器的窗口每26个月才会出现一次。从1996年至今,每当向火星发射飞行器的窗口出现时,美国几乎都会向火星发射一对探测器。其中,一艘探测器在火星上着陆,对火星的各个特性进行细致的就地探测,另一艘探测器围绕火星飞行,使科学家们获取对火星全球特征的认识。此外,环绕火星飞行的探测器还是着陆探测器的“信使”,承担着陆探测器和地区的通信中继任务。  1996年,“火星探路者”号探测器携带的“旅居者”号火星车进行了人类历史上第一次在火星表面和地球系统以外的巡视探测。它的走行距离虽然只有100米左右,但意义却可比肩人类在月球上留下的第一个脚印。同一窗口发射的“火星全球勘测者”号探测器以绕飞火星的方式探测,并为后来的“机遇”号和“勇气”号火星车提供了部分数据中继服务。  通过“火星全球勘测者”号发现的可能由水冲刷而成的沟壑地貌及需要水环境才能形成的赤铁矿,使科学家们更加确信火星上曾经有水存在,并帮助科学家们确定了2003年发射的“机遇”号和“勇气”号火星车应该在何处着陆,才能获得最丰富的科学产出。“机遇”号和“勇气”号本来的设计寿命只有90天,然而“勇气”号在火星上工作了六年多,“机遇”号更是至今仍在继续工作。“勇气”号和“机遇”号发现了许多火星上曾经存在水的证据,也让科学家们获取了对火星历史上水文活动的细致资料。这两艘火星车工作期间,95%的数据中继任务都由环绕火星的“火星奥德赛”号完成。  2012年,一个功能更全面的火星车“好奇号”在火星表面着陆,其任务由寻找水扩展为寻找有机化合物等生命曾经存在的证据,研究火星曾经出现的宜居环境。  “洞察”号开启火星探测新阶段  随着“洞察”号的发射,新一轮火星探测的大幕即将开启。“洞察”号在火星着陆后,将会把人类对火星的探测由火星外层和火星表面扩展到火星内部。通过搭载的地震仪和热传导仪,“洞察”号将对火星的地壳、地幔和地核及火星内部热量的逃逸过程做出探测,揭示不同岩态行星间的地质活动差异,使科学家们更好地理解行星的形成和演化过程。而即将于2020年发射的“火星2020”号火星车,其基本设计和“好奇”号火星车类似,但搭载的科学仪器功能与“好奇”号不同。“火星2020”号的科学探测数据将进一步丰富对火星宜居性和生命存在证据的研究。此外,“火星2020”号还会对今后载人登陆火星的任务进行前瞻性探测。例如,它将会探测火星表面的尘埃是否会对载人登陆火星任务产生威胁,测试通过火星大气中的二氧化碳产生氧气供宇航员使用的技术。  2016年1月,我国的首次火星探测任务正式批准立项。和嫦娥探月工程的绕、落、回三步走不同的是,我国的火星探测计划将同时实现对火星的环绕探测、着落探测和巡视探测。目前,我国火星探测工程的各项工作正在稳步推进当中,预计将于2020年发射去往火星的探测器。

科普知识科学家首次观测到化学反应中的“日冕环”现象

  近日,中国科学技术大学教授王兴安和中国科学院大连化学物理研究所研究员孙志刚、中科院院士张东辉、中科院院士杨学明合作,首次利用自主发展的目前最高分辨率的交叉分子束离子成像技术,观测到了化学反应散射中日冕环的现象,并结合量子分子反应动力学理论分析,首次揭示了该现象所隐藏的反应动力学机理。该研究成果发表在《自然-化学》(NatureChemistry)上。  当大气中的微小水滴被阳光照射时,如果气象条件良好,人们可以在太阳周围观察到一系列美丽的光环,大气光学中称之为日冕环。大气光学的研究表明,这一自然现象的产生源于光在水滴表面前向衍射所产生的光干涉图像。就物理角度而言,其产生的原理与著名的杨氏双狭缝干涉现象极为类似,均是由光量子的波动特性而产生的干涉现象。更值得一提的是,日冕环的结构可帮助人们直接分析推测出空气中水滴的大小。  与大气光散射相似,气相化学反应从严格意义上来说是原子与分子的散射过程,比较独特的是,在这一散射过程中伴随着旧化学键的断裂和新化学键的形成。反应产物的空间散射结构,直接反映了化学反应进程的微观机制。因此,对分子态-态分辨的散射动力学的研究是深入理解气相分子反应机理的重要方法。近年来,速度成像技术逐渐成为研究化学反应机理的重要实验方法。为了能够更加准确地获得反应态-态信息,研究人员一直致力于提高成像实验的分辨率。  王兴安和杨学明领导的团队自主研制了一台独特的结合阈值激光电离技术以及速度成像技术的交叉分子束反应动力学研究装置,使得实验上获得的H原子产物的速度分辨率达到了世界上同类仪器的最好水平。利用这一装置,研究小组开展了对化学中最经典的H+HD→H2+D反应的实验动力学研究。他们首次测得了这一反应产物全量子态分辨的产物速度影像,并且在实验上首次观测到了反应前向散射产物中存在的角分布振荡现象。孙志刚和张东辉等人通过精确量子动力学分析,发现这一角分布振荡现象其实是由散射过程中的少数几个分波散射的角分布结构引起的。通过对这些振荡结构的测量和分析,可以了解到引起前向散射的反应过渡态和中间体的大小,也可以知道这些前向振荡结构是具体来自哪几个散射分波。通过他们的研究发现,这些在化学反应中首次发现的前向散射振荡结构在三维散射图像中与大气光学中观测到的日冕环的散射图像非常相似:通过观测光与水滴的日冕环散射,可以了解自然界中的水滴的大小;而通过观测化学反应中的前向角分布振荡结构,可以清晰地研究化学反应的过渡态结构以及动力学。  这项研究工作得到了国家自然科学基金科学中心项目和中科院战略先导项目(B类)的支持大气光学中的日冕环H+HD→H2+D反应的产物速度影像(左);化学反应中的前向散射振荡a)与大气日冕散射环b)(右)

科普知识恐龙牙齿揭示其食性

  在西班牙和加拿大的上白垩纪(约1亿至6600万年前)时期,掠食性的兽脚类恐龙都依赖于刺穿和拉咬策略捕杀和吃掉猎物。但研究人员对其锯齿状牙齿的磨损模式进行了仔细研究,并指出这些恐龙并不一定是直接竞争食物的。它们中的一些显然是捕食更大的、挣扎的猎物,而另一些则偏爱捕食更柔软或更小的猎物。相关论文近日刊登于《当代生物学》杂志。  “这些恐龙都生活在同一时期和地点,所以弄清它们是否争夺食物资源,还是否瞄准了不同猎物,十分重要。”西班牙里奥哈大学的AngelicaTorices说,“通过这项研究,我们可以更好地理解这些掠食恐龙在生态系统中的相互作用。”  Torices还提到,研究发现掠食性虚骨龙类会以同样的方式穿刺和拉扯猎物,但它们可能更喜欢不同的猎物。与驰龙类相比,这些食肉恐龙显然更倾向于追逐需要更低咬力的猎物。虚骨龙包括一群兽脚类恐龙,相比其他恐龙,它们与鸟类的关系更密切。  Torices一直对食肉恐龙的牙齿十分感兴趣。一开始,她的目标是把牙齿和恐龙品种匹配起来,但随着时间的推移,她开始研究恐龙如何使用牙齿,以及这反映了恐龙的何种生活方式等问题。  Torices团队首先检查了恐龙牙齿上的小划痕,以便弄清恐龙的进食方式。她和加拿大阿尔伯塔大学的RyanWilkinson等人还使用了一种名为“有限元分析”的建模方法,以探究恐龙牙齿在不同切割角度下的表现。  两种方法都得出了相同的结论。研究人员报告说,研究中所有恐龙都采用了“刺穿”式的进食动作,但不同的牙齿形状在不同的模拟咬角下表现不同。有证据表明,驰龙类和蜥鸟盗龙类很擅长处理挣扎中的猎物。相比之下,伤齿龙类的牙齿更可能在棘手的咬合角度上失败,它们更喜欢温和的猎物,例如无脊椎动物,或者可以整个吞食甚至像腐肉这样的不移动猎物。  目前,研究人员正致力于开发更复杂的模型,包括牙齿、牙根和牙床,以更好了解恐龙撕咬猎物的过程。