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探索不在于發(fā)現(xiàn)新大陸,而在于培養(yǎng)新視角

 遐想vs瞎想 2018-07-17

莫愁讀了20年的書,想起來(lái)還是幼兒園比較好混。昨天學(xué)習(xí)了一下愛(ài)因斯坦, 等效原理,萬(wàn)有引力,還有新一代的轉(zhuǎn)基因,感覺(jué)一個(gè)字“”難“”!兩個(gè)字,“完美”!”有些理論太好了,砸了物理學(xué)家的飯碗,比如愛(ài)因斯坦;有些藥物太好了,斷了自己的財(cái)路,比如Gilead,丙肝神藥消滅了丙肝....沒(méi)有病人了

李莫愁說(shuō)

等效原理就像李莫愁的內(nèi)褲,看不見(jiàn)但是很重要。萬(wàn)有引力就是給自由運(yùn)動(dòng)穿件棉衣,不方便,但是有安全感,我們既能繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn),又不會(huì)掉入太陽(yáng)里面去100年后猛回頭,物理學(xué)家們給愛(ài)因斯坦免費(fèi)打了100年的工。每個(gè)科學(xué)家都想成為哥倫布,可以發(fā)現(xiàn)自己的科學(xué)大陸,但是,當(dāng)有人給了您一張整個(gè)地球的高清地圖的時(shí)候,發(fā)現(xiàn)新大陸的榮譽(yù)就再也沒(méi)有了。所以大家內(nèi)心是復(fù)雜的,包括莫愁在內(nèi)都希望愛(ài)因斯坦是錯(cuò)的,他提供給古墓派的高清”谷歌地球“是錯(cuò)的,因?yàn)檫@樣大家才有飯吃,才有事情可以去做才可以有夢(mèng)想。否則,我們只能像螻蟻一樣的去發(fā)明LIGO去證明一個(gè)100年前的老妖怪在100年前說(shuō)的東西居然又是對(duì)的。隨著時(shí)間的流逝,我們突然發(fā)現(xiàn),雖然技術(shù)還在不停的進(jìn)步,但是大家慢慢發(fā)現(xiàn):古墓派預(yù)言的絕望科學(xué)天花板早已經(jīng)到來(lái):人類無(wú)法達(dá)到1%光速的宇航飛行,科學(xué)上無(wú)法備份的大腦,科學(xué)上無(wú)法定義的意識(shí),科學(xué)上無(wú)法實(shí)現(xiàn)的永生........七月四日,美國(guó)獨(dú)立日,也是整個(gè)物理學(xué)界的末日,被一個(gè)三體數(shù)據(jù)證明已經(jīng)到來(lái):愛(ài)因斯坦無(wú)法被超越,理論無(wú)法被否定 。今天主要講兩個(gè)年輕人的故事。舊金山的還在PhD讀書的小孩子和100多年前還是小伙子的愛(ài)因斯坦下的兩個(gè)神蛋。莫愁個(gè)人認(rèn)為,這個(gè)學(xué)生在這個(gè)研究上實(shí)際投入的時(shí)間和金錢不大,發(fā)現(xiàn)愛(ài)因斯坦在3體系統(tǒng)中也是用的,工作量也不大。
人類歷史上最聰明的愛(ài)因斯坦又在世界杯期間“克羅地亞”了一把。太陽(yáng)是萬(wàn)有引力老大,行星圍著它轉(zhuǎn)。沒(méi)有陽(yáng)光沒(méi)有生命。太陽(yáng)如武俠高手替人療傷,雙掌抵在地球后背上“緩緩灌入真氣”。我們太陽(yáng)系是一對(duì)多的事情,地球有7個(gè)兄弟。離太陽(yáng)系4000多光年的金牛座有一個(gè)三星系統(tǒng),莫愁可以把它叫做“愛(ài)的3體,正規(guī)編號(hào)是PSR J0337 1715。在這個(gè)三體系統(tǒng)中,有一對(duì)奇異的“情侶”:一顆是質(zhì)量大約為一個(gè)半太陽(yáng)、尺寸如杭州的中子星,另一顆是質(zhì)量只有太陽(yáng)的0.2倍、大小卻與地球相似的白矮星,它們每1.6天會(huì)繞著彼此運(yùn)轉(zhuǎn)一周。而在距離它們較遠(yuǎn)的地方,有另一顆白矮星每327天圍繞著這對(duì)情侶運(yùn)行一周,莫愁想到了林徽因的愛(ài)情(具體八卦大家可以搜索)。“人們花了30年的時(shí)間,想要把基因轉(zhuǎn)入到T細(xì)胞中”。UCSF正在攻讀MD/PhD學(xué)位的Theo Roth說(shuō)道:為了開(kāi)發(fā)用于T細(xì)胞編輯的病毒載體,
即便有6-7名科學(xué)家辛勤工作,也要花上約數(shù)月,甚至是一年來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)?,F(xiàn)在這位帥哥,使用了連莫愁都用過(guò)100次的古老的路人甲都知道的點(diǎn)擊技術(shù)顛覆了教科書。
使用的方法方法看起來(lái)簡(jiǎn)單得不可思議:幾十年前就在微生物研究中大放異彩的電穿孔技術(shù)(electroporation)這個(gè)舊金山的醫(yī)學(xué)院一直很厲害,經(jīng)常改寫教科書,這個(gè)城市現(xiàn)在Liberal的愛(ài)心搞得到處是流浪漢的大便和吸毒needle,為了所謂的人權(quán)顛覆了婚姻的本質(zhì):男人女人為了人類延續(xù)下一代的一種組織方式。人類在舊金山的帶領(lǐng)下officially進(jìn)入了白人為了個(gè)人自由和個(gè)人幸福NoZuoNoDie的白人種族滅絕模式。

太多人想要證明愛(ài)因斯坦是錯(cuò)的,因?yàn)槿绻麗?ài)因斯坦哪怕只要有一點(diǎn)而錯(cuò)誤,大家還有很多東西可以去做,可惜,物理學(xué)家再次很失望,這個(gè)三體人居然又是對(duì)的。為了搞死愛(ài)的理論,讓愛(ài)因斯坦的理論在最最極端的情況下檢驗(yàn),比如,很遠(yuǎn)很遠(yuǎn),密度很高很高,質(zhì)量很大很大,這一次,科學(xué)家又花了7年找到了所有的怪物,”幾千光年的大尺度,三體,中子星,白矮星“,想和莫愁交流科學(xué)的加微信號(hào):13750766911注明science。

○ 如果慣性質(zhì)量≠引力質(zhì)量,那么脈沖星的軌道將會(huì)發(fā)生輕微的搖擺,也就是說(shuō)脈沖星的運(yùn)行路徑與內(nèi)部白矮星的運(yùn)行路徑之間會(huì)出現(xiàn)差異。這種搖擺會(huì)導(dǎo)致脈沖星輻射的到達(dá)時(shí)間與預(yù)期稍微不同,簡(jiǎn)單的不可思議,美麗的不可思議

在2011年的時(shí)候,美國(guó)NSF的綠岸望遠(yuǎn)鏡(GBT)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)這個(gè)擁有極端條件的三星系統(tǒng),是檢驗(yàn)愛(ài)因斯坦理論的絕佳天然實(shí)驗(yàn)室。獨(dú)立日,2008年7月4日,《自然》發(fā)表:愛(ài)因斯坦再次被證明是正確的,這意味著要超越他的理論又更加困難了。愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論是迄今為止描述引力最成功的理論,自提出之后的100多年來(lái),科學(xué)家不斷地嘗試在各種不同的條件下對(duì)它進(jìn)行檢驗(yàn)。就像所有成功的理論一樣,廣義相對(duì)論做出了許多可檢驗(yàn)的預(yù)言。其中一個(gè)最重要的便是“等效原理”,它是指所有的物體,無(wú)論它們大小如何或是由什么構(gòu)成,都會(huì)以相同的方式下落。和水星的運(yùn)動(dòng)一樣,和引力透鏡一樣,我們一次又一次的證明愛(ài)因斯坦又對(duì)了。這是一個(gè)讓人難過(guò)的好消息。也在這幾天,莫愁看到了基因治療的一個(gè)大新聞。

莫愁在10多年覺(jué)得遺傳學(xué)像個(gè)拖拉機(jī),基因治療像個(gè)缺了個(gè)胳膊的殘疾人,細(xì)胞治療像個(gè)瞎子,但是希望感”讓古墓派堅(jiān)持了下去(“Hang in there”),2017年,Kymriah與Yescarta的獲批上市宣告了CAR-T療法時(shí)代的到來(lái),也讓莫愁看到了基因編輯與細(xì)胞療法的無(wú)限潛力。隨后的“野心”則是“推動(dòng)著古墓派不斷向上走”(“I can get more”)。前兩天一篇發(fā)表在《自然》期刊上的研究,則有望進(jìn)一步speedup細(xì)胞療法的進(jìn)程。我們吃瓜群眾的野心也被撩起。這是對(duì)成就或榮譽(yù)的渴望。

病毒載體的應(yīng)用和瓶頸

CAR-T不用多說(shuō)了,這幾年發(fā)明的治療腫瘤的神器。目前上市的兩款CAR-T療法,其使用的基因編輯技術(shù)均依賴于病毒載體。目前獲批的CAR-T療法,使用的都是基于病毒載體的編輯技術(shù)這是對(duì)病毒的一次成功改造——病毒的遺傳物質(zhì)能穿透細(xì)胞膜,進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi),引起感染。40多年前我們利用了億萬(wàn)年進(jìn)化發(fā)明的病毒,我們移除了病毒中的壞部分,將它們改造成了遞送遺傳物質(zhì)的交通工具?!安《据d體”在基因療法和細(xì)胞療法中大放異彩。But:一般在英語(yǔ)語(yǔ)法中BUT后面的才是重要的。所以莫愁這里用了一個(gè)But:1.病毒載體本身卻有著成本高、周期長(zhǎng)的瓶頸.2.病毒載體也無(wú)法將基因精準(zhǔn)地插入.“人們花了30年的時(shí)間,想要把基因轉(zhuǎn)入到T細(xì)胞中?!痹撗芯康牡谝蛔髡?,正在攻讀MD/PhD學(xué)位的Theo Roth說(shuō)道。灣區(qū)的一次會(huì)議中,莫愁調(diào)侃了他:你只用了幾年時(shí)間就干了一件其他幾百萬(wàn)人30年來(lái)連干的勇氣都沒(méi)有的額事情。

▲本研究的第一作者Theo Roth,什么叫第一作者?就是干苦力那個(gè)。


最好的和最壞的創(chuàng)造了歷史,平庸之輩創(chuàng)造了愛(ài)情并繁衍了種族。最好的博士在《自然》上公布的方法看起來(lái)簡(jiǎn)單得不可思議:誰(shuí)也沒(méi)有想到,幾十年前就在微生物研究中大放異彩的電穿孔技術(shù)(electroporation),竟能在細(xì)胞療法的開(kāi)發(fā)上煥發(fā)光彩。這個(gè)技術(shù)包括莫愁在內(nèi)的所有做過(guò)分子生物學(xué)的研究人員應(yīng)該都做過(guò),如中華飲食中的紅燒肉和番茄炒蛋一樣通用的廚藝。


腦子僅僅提供邏輯,要用手來(lái)思考,這是莫愁每次都要在實(shí)驗(yàn)室里向大家強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容。很多邏輯推理出來(lái)的東西,要么是錯(cuò)誤的,要么實(shí)在太多了,生物學(xué)的發(fā)展靠數(shù)據(jù),然后才是理論。物理學(xué)有點(diǎn)不一樣


男人的大腦喜歡女人的內(nèi)心,可是目光中只有女人的外表。許多內(nèi)涵偉大的成果,往往有著常人難以想象的簡(jiǎn)單外在工作,這項(xiàng)研究的核心是強(qiáng)大的內(nèi)心和懶惰的工作。為什么李莫愁不去搞這個(gè)呢??jī)?nèi)心虛弱,隨大流,不獨(dú)立思考。因?yàn)榇蠹叶贾溃涸陔姶┛准夹g(shù)中,我們會(huì)給細(xì)胞施加一個(gè)電場(chǎng),瞬間增加細(xì)胞膜的通透性,讓雙鏈DNA進(jìn)入細(xì)胞。但在T細(xì)胞內(nèi),一旦引入較長(zhǎng)的雙鏈DNA片段,竟會(huì)導(dǎo)致這些細(xì)胞的死亡。在經(jīng)過(guò)大量的嘗試后,科學(xué)江湖都放棄了這個(gè)挑戰(zhàn)。古墓派為自己的辯護(hù)是較長(zhǎng)的雙鏈DNA會(huì)對(duì)T細(xì)胞產(chǎn)生毒性。但Theo則不信這個(gè)邪。從之前的一些研究結(jié)果中,他敏銳地觀察到,如果在電穿孔技術(shù)中同時(shí)應(yīng)用CRISPR-Cas9系統(tǒng)與雙鏈DNA模板,就有望能減少雙鏈DNA相關(guān)的細(xì)胞毒性。這給他的研究帶來(lái)了突破口,也帶來(lái)了更多的問(wèn)題,每個(gè)問(wèn)題都會(huì)涉及到很多變量:CRISPR和DNA的最佳比例是多少?DNA的質(zhì)量需要多高?這些T細(xì)胞需要特殊培養(yǎng)嗎?電穿孔所使用的電流強(qiáng)度是多少?只有各個(gè)條件都得到了優(yōu)化,我們才能有效地使用這種簡(jiǎn)便的方法,去改造T細(xì)胞。我們的博士迅速估計(jì)出:工作量不大,才一年的活!


▲和大家認(rèn)為的想法,莫愁認(rèn)為這個(gè)工作量其實(shí)不大,幾個(gè)月輕松的工作,帶來(lái)了這套完善的改造流程(圖片來(lái)源:《自然》)

為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)莫愁猜測(cè),每個(gè)濃度,每個(gè)溫度,每個(gè)電流等等變量,每個(gè)總得搞他10個(gè)變量(正好有96孔板),每個(gè)實(shí)驗(yàn)總得重復(fù)2次吧,這個(gè)博士估計(jì)最大偶的預(yù)算是0.5個(gè)NIH的RO1,時(shí)間不可能超過(guò)1年,因?yàn)楦鶕?jù)莫愁做研究的經(jīng)驗(yàn),這種挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的純粹靠High throughput screen的方法,如果在6個(gè)月內(nèi)看不到希望的化,基本上只要撒比才會(huì)往前做,因?yàn)檫@不是努力,這不是刻苦,這不是堅(jiān)持不懈,這是愚蠢。這就是莫愁堅(jiān)信的意義大的發(fā)現(xiàn)往往工作量個(gè)沒(méi)有你想象的那么打,比如PCR的發(fā)明, RNAi的發(fā)現(xiàn),基因編輯的發(fā)現(xiàn),發(fā)明和改造。要挑戰(zhàn)教科書,就需要數(shù)據(jù),除了挨個(gè)嘗試之外,Theo沒(méi)有其他選擇。


雖然PI Alexander Marson教授認(rèn)為:Theo的堅(jiān)守對(duì)成功至關(guān)重要。盡管主流學(xué)界都相信T細(xì)胞只能耐受小片段的DNA,都相信病毒載體不可或缺,但Theo不懼權(quán)威,“展現(xiàn)出了海格力斯般的努力,測(cè)試了數(shù)千種不同的條件”。莫愁再次強(qiáng)調(diào)自己的觀點(diǎn),堅(jiān)守和工作量是兩回事,堅(jiān)守是心靈,工作量是Labor.做科研非常辛苦,莫愁在Theo的樓里面呆過(guò)幾個(gè)月,每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的每個(gè)博士在任何時(shí)候都非常辛苦.Theo的強(qiáng)大在于自信和對(duì)工作量的估算能力,智慧帶來(lái)自信,自信帶來(lái)堅(jiān)持,估算能力代表聰明。

▲利用這套系統(tǒng),科學(xué)江湖可以“隨心所欲”地將綠色熒光蛋白表達(dá)于細(xì)胞的不同部位(圖片來(lái)源:《自然》)


果然,經(jīng)過(guò)近一年的反復(fù)嘗試,Theo終于總結(jié)出了一套行之有效的方法,并成功證明這套不使用病毒載體的系統(tǒng),能成功對(duì)基因組進(jìn)行高效編輯。在概念驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)中,這支團(tuán)隊(duì)成功讓綠色熒光蛋白按照需求,在細(xì)胞核、細(xì)胞膜、細(xì)胞骨架、以及細(xì)胞器中特異表達(dá)。更令人印象深刻的是,這套系統(tǒng)能將原來(lái)需要花費(fèi)數(shù)月甚至數(shù)年的工作,縮短到僅僅幾周!


臨床應(yīng)用小試牛刀


為了進(jìn)一步驗(yàn)證這套系統(tǒng)的潛力,研究人員們又做了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。在第一個(gè)實(shí)驗(yàn)中,他們從罹患罕見(jiàn)自身免疫疾病的患者中取得了T細(xì)胞。基因組測(cè)序結(jié)果表明,這些T細(xì)胞的IL2RA基因帶有突變,病人免疫系統(tǒng)先天有問(wèn)題。利用他們開(kāi)發(fā)的新型技術(shù),這群科學(xué)家們快速地修復(fù)了T細(xì)胞中的IL2RA基因缺陷,重塑關(guān)鍵的細(xì)胞通路。


▲經(jīng)過(guò)這套系統(tǒng)改造的T細(xì)胞能特異性聚集在腫瘤附近,且與病毒載體改造的細(xì)胞有類似的效率(圖片來(lái)源:《自然》)


在第二項(xiàng)研究中,科學(xué)家們則把目光投向了癌癥的治療。他們從健康人體內(nèi)獲取了T細(xì)胞,并更換了它們的T細(xì)胞受體,使這些細(xì)胞能特異性地攻擊某種人類的黑色素瘤細(xì)胞。在培養(yǎng)皿中,這些T細(xì)胞能有效地靶向黑色素瘤細(xì)胞,而不會(huì)識(shí)別其他類型的細(xì)胞,表明了其特異性。而在小鼠的腫瘤模型里,這些具有全新受體的T細(xì)胞也同樣能聚集在腫瘤位點(diǎn),展現(xiàn)出抗癌的活性。


“這是一種快速、靈活的方法,能對(duì)T細(xì)胞進(jìn)行改造、增強(qiáng)、以及重編程,使我們能賦予這些細(xì)胞各種特異性,用來(lái)摧毀腫瘤,識(shí)別感染,或是減少它們的免疫反應(yīng),治療自身免疫疾病,” Marson教授補(bǔ)充道:“現(xiàn)在,我們參與到了所有的前沿領(lǐng)域中。”


這項(xiàng)成本更低,且能在短短數(shù)周內(nèi)完成自定義T細(xì)胞改造的方法,得到了許多業(yè)內(nèi)專家的看好。如果它能在細(xì)胞療法的開(kāi)發(fā)上得到更多應(yīng)用,無(wú)疑將有潛力改變當(dāng)下的研發(fā)格局。在特朗普的指示下,美國(guó)FDA出臺(tái)了一系列針對(duì)基因療法和細(xì)胞療法的政策,鼓勵(lì)這些先進(jìn)療法的快速進(jìn)入臨床。談完了這個(gè)年輕人的故事,讓我們?cè)賮?lái)看看青年愛(ài)因斯坦的等效原理。

兩種俠客,兩種質(zhì)量



為了更好的理解這是怎么一回事,讓我們先從最基礎(chǔ)的開(kāi)始。


莫愁在桃花島捧著一個(gè)放紅燒肉的盤子,不管這個(gè)盤子里放什么菜或者大便,它都會(huì)具有一定質(zhì)量。我們對(duì)這一質(zhì)量進(jìn)行思考的方式可以有兩種。牛頓教導(dǎo)我們的是,如果我們對(duì)一個(gè)物體施加作用,那么它就會(huì)具有一個(gè)加速度,加速度的大小與施加的力成正比,與物體本身的質(zhì)量成反比。比如你向黃藥師的馬車施加一個(gè)推動(dòng)力,或許無(wú)法讓它很快加速,但若將同樣大小的力施加到一個(gè)李莫愁的放紅燒肉的碗上,或許就能把它推送到很遠(yuǎn)的地方。當(dāng)我們考慮一個(gè)物體的加速度是由施加在它身上的力所引起的時(shí)候,我們考慮的是物體的“慣性質(zhì)量”。細(xì)胞和細(xì)菌一樣,都有質(zhì)量,都有一個(gè)脂和蛋白組成的細(xì)胞膜,理論上對(duì)細(xì)菌有效的點(diǎn)擊轉(zhuǎn)基因應(yīng)該對(duì)細(xì)胞也是有用的,他們的區(qū)別是細(xì)胞膜里面的東西,細(xì)菌的太簡(jiǎn)單了,一人吃飽,全家不餓。那么李莫愁手里的盤子和宇宙級(jí)別的中子星,白矮星一樣嗎?



地球冷下來(lái)以后馬上就產(chǎn)生的單細(xì)胞生命,花了整整20億年才變?yōu)槎嗉?xì)胞生命,然后進(jìn)化速度不斷加快,最后出現(xiàn)了我們可以白吃白喝的喜歡游樂(lè),喜歡科學(xué)的人類。一個(gè)細(xì)菌會(huì)和一個(gè)人類細(xì)胞一樣可以電擊轉(zhuǎn)基因嗎?一個(gè)盤子,一個(gè)羽毛,和一個(gè)中子星會(huì)一樣嗎?一個(gè)杭州一樣大的中子星,質(zhì)量和整個(gè)地球都一樣。做過(guò)藥物的都知道,實(shí)驗(yàn)室的生產(chǎn)和工廠化的生產(chǎn)是兩回事,做家里的菜和食堂里的大鍋菜是完全不同的方法。


任意一個(gè)美女都會(huì)和帥哥相互吸引,任意兩個(gè)具有質(zhì)量的物體會(huì)通過(guò)引力相互吸引。因此,莫愁手中握住的菜盤會(huì)受地球吸引,而將它向下吸引的力的大小取決于盤子本身的質(zhì)量。在這種情況下,我們考慮的是它的“引力質(zhì)量”。很多情況下,莫愁的方紅燒肉的盤子在這個(gè)力量下被打碎了


如果釋放手中的物體,重力將吸引物體向地面作“自由落體”的加速運(yùn)動(dòng)。把物體拉下來(lái)的力的大小取決于引力質(zhì)量,但加速度的大小取決于慣性質(zhì)量?,F(xiàn)在的問(wèn)題是,這兩種質(zhì)量有什么區(qū)別嗎?為了找到答案,我們可以寫一個(gè)連接這兩種質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)方程:讓方程的一側(cè)是慣性質(zhì)量,另一側(cè)為引力質(zhì)量。


莫愁可以用一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)這一方程所預(yù)測(cè)的東西:如果慣性質(zhì)量等同于引力質(zhì)量,那么所有物體無(wú)論其質(zhì)量為何,都應(yīng)以相同的加速度落向地球。也就是愛(ài)因斯坦的“等效原理”。


○ 花盆和鯨魚在相同的引力場(chǎng)中有相同的加速度,因此它們將同時(shí)著陸。| 圖片來(lái)源

早在16世紀(jì)的時(shí)候,伽利略就發(fā)現(xiàn),在同一高度上同時(shí)釋放兩個(gè)質(zhì)量不同的物體,它們將同時(shí)落地。然而在地球上,還有一個(gè)力會(huì)作用在墜落物體上,那就是空氣阻力。如果你釋放的是一把錘子和一片羽毛,那么羽毛會(huì)落后于錘子,輕輕地飄到地面,它的運(yùn)動(dòng)并非嚴(yán)格的自由落體。但如果在沒(méi)有大氣阻力的月球上進(jìn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn),等效原理就很明顯(如同宇航員大衛(wèi)·斯科特所做的那樣)。


雖然,等效原理已經(jīng)多次在地球和月球上被驗(yàn)證,但我們并不清楚該理論是否適用于所有的情況,例如當(dāng)研究的對(duì)象是那些極度致密的天體。如果在某些情況下,我們能夠發(fā)現(xiàn)不同于廣義相對(duì)論的預(yù)言的差異,哪怕這種差異是微末的,都意味著我們需要修正現(xiàn)在的引力理論。


特別是,科學(xué)家一直想知道,自由落體的普遍性是否適用于具有很強(qiáng)的“自引力”的物體,也就是說(shuō)它們自身能產(chǎn)生較強(qiáng)的引力場(chǎng)。事實(shí)上,一些修正過(guò)的引力理論認(rèn)為,自引力強(qiáng)的物體在自由落體過(guò)程中可能會(huì)違背等效原理,而不同于廣義相對(duì)論所認(rèn)為的應(yīng)該具有普遍性。

星星之舞



為了驗(yàn)證科學(xué)家的猜測(cè),他們?cè)谟钪嬷袑ふ夷切┢娈惖奶祗w,最終鎖定了文章開(kāi)頭提到的由兩顆白矮星和一顆中子星組成的三星系統(tǒng)。更精確地說(shuō),這顆中子星是一顆“毫秒”射電脈沖星,它每秒會(huì)旋轉(zhuǎn)366次,并像燈塔一樣有規(guī)律的發(fā)射出脈沖。然而這只是觀測(cè)者效應(yīng),從脈沖星的兩極釋放的是連續(xù)不斷的輻射,但是天文儀器只有在它們指向地球的時(shí)候才能探測(cè)到這些光束。而且由于脈沖星的旋轉(zhuǎn),它們會(huì)以恒定的間隔將極點(diǎn)指向地球。


我們可以將脈沖星和白矮星組成的情侶系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)視為它們朝著另一顆白矮星進(jìn)行自由落體,這就好比是發(fā)生在地球周圍的衛(wèi)星一樣,它們所作的是沒(méi)有抵達(dá)地面的自由落體。當(dāng)然,脈沖星和白矮星本身就是質(zhì)量很大的天體,具有很強(qiáng)的自引力。根據(jù)廣義相對(duì)論的預(yù)測(cè),盡管這對(duì)白矮星-脈沖星情侶在質(zhì)量和自引力方面存在差異,但它們是朝著外面的那顆白矮星作自由落體,因此它們的加速度應(yīng)該完全相同。


○ 如果慣性質(zhì)量≠引力質(zhì)量,那么脈沖星的軌道將會(huì)發(fā)生輕微的搖擺,也就是說(shuō)脈沖星的運(yùn)行路徑與內(nèi)部白矮星的運(yùn)行路徑之間會(huì)出現(xiàn)差異。這種搖擺會(huì)導(dǎo)致脈沖星輻射的到達(dá)時(shí)間與預(yù)期稍微不同。

研究人員通過(guò)監(jiān)測(cè)這顆脈沖星發(fā)射的射電波來(lái)跟蹤它的運(yùn)動(dòng)。結(jié)合持續(xù)六年監(jiān)測(cè)的觀測(cè)結(jié)果,天體物理學(xué)家仔細(xì)地模擬了這對(duì)情侶的軌道。他們測(cè)量了一個(gè)名為Delta的參數(shù),它描述的是白矮星和質(zhì)量更大的脈沖星的加速度之間的分?jǐn)?shù)差異。如果廣義相對(duì)論是對(duì)的,那么Delta應(yīng)該等于零。觀測(cè)結(jié)果表明,在測(cè)量允許的不確定性范圍內(nèi),這兩個(gè)加速度之間差異確實(shí)在統(tǒng)計(jì)上與零一致。Delta小于0.0000026的可信度為95%。

新的結(jié)果比之前進(jìn)行過(guò)的任何測(cè)量都要好得多。它為證明廣義相對(duì)論仍是描述引力的最佳模型提供了寶貴的、新的實(shí)驗(yàn)性證據(jù)。因此,現(xiàn)在我們或許不太需要任何新的或修改過(guò)的理論。而這一結(jié)果,剛好出現(xiàn)在天文學(xué)家首次在星系尺度上驗(yàn)證廣義相對(duì)論的不久之后

○ 自廣義相對(duì)論提出之后,就一直有少數(shù)物理學(xué)家試圖提出替代的理論。此次結(jié)果直接排除了一些版本的弦理論,以及一些版本的Brans-Dicke理論。在紅燒肉沒(méi)有出現(xiàn)以前,紅燒肉理論上有很多種做法,現(xiàn)在,我們少了幾種。

那么,廣義相對(duì)論會(huì)有失效的時(shí)候嗎?某種程度上,李莫愁希望會(huì)是那樣的,因?yàn)槟菍㈩A(yù)示著新物理學(xué)的誕生。但令人震驚又欣慰的是,譜寫于一個(gè)世紀(jì)之前的廣義相對(duì)論,成功地經(jīng)受住了所有最嚴(yán)苛的檢驗(yàn),它無(wú)疑是人類最令人難以置信的智慧瑰寶之一。


這兩個(gè)研究看起來(lái)非常不同,實(shí)際上邏輯是一樣的,每個(gè)方法每個(gè)理論都有他的局限性,但是有時(shí)候又會(huì)有他的通用性:羽毛和太陽(yáng)區(qū)別很大,細(xì)菌和人類區(qū)別也很大,但是我們也可找到他們的共同的特點(diǎn)。差異性不是絕對(duì)的,通用性也不是絕對(duì)的。牛頓搞一個(gè)載體有兩個(gè)“時(shí)間”:載體本身的design and produce,如retro, AAV...根本無(wú)法預(yù)計(jì),另外一個(gè)時(shí)間是把gene導(dǎo)入載體并做到隨時(shí)可以往細(xì)胞里面轉(zhuǎn),Lenti需要大概兩個(gè)星期,但是搞一次就可以放入冰箱,可以用幾千幾萬(wàn)個(gè)人,像雪糕一樣隨時(shí)取用.本文的團(tuán)隊(duì)非常聰明會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)1)概念驗(yàn)證用了比較容易實(shí)現(xiàn)的。2)有事沒(méi)事往熱點(diǎn)CAR-T上靠。3)這個(gè)方法就是非常簡(jiǎn)單暴力,往臨床上使用簡(jiǎn)單暴力很重要。4)爆炸點(diǎn)在于突破性的提高了同源重組效率,在基因改造,遺傳病治療,universal Cart上還是有一定價(jià)值的 5)愛(ài)因斯坦理論的驗(yàn)證充分利用了宇宙中本來(lái)就存在的天體系統(tǒng)。6)充分利用了脈沖星的特性

狗的馴化表明:狼變成狗只需要兩代。Gene Editing也表明,從概念提出到極大優(yōu)化,只需要3年,莫愁預(yù)言,3年以后,基于電轉(zhuǎn)的研究會(huì)鋪天蓋地

參考資料:

[Reprogramming human T cell function and specificity with non-viral genome targeting
T cell engineering breakthrough sidesteps need for viruses in gene-editing
Electroporation – 維基百科
Parker Institute scientists herald a cell therapy breakthrough in the lab, using next-gen CRISPR tech to engineer T cells
Virus-free CRISPR could mean faster, more precise gene editing for T-cell therapies
]https://www./articles/s41586-018-0265-1
https:///free-falling-dead-stars-show-that-a-cornerstone-of-physics-holds-up-99168
https://www./41077-einstein-general-relativity-survives-test.html
https://www./watch?v=hc3mrta7J9I


下篇文章莫愁繼續(xù)談一下天體太陽(yáng)和我們生物的關(guān)系:曬太陽(yáng)可以讓人變聰明

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和老婆一樣,太陽(yáng)一個(gè)就夠了




總之,為了讓自己更健康,莫愁建議大家別總宅在家里,出去適度接受一下陽(yáng)光的洗禮,闖蕩江湖快意恩仇,豈不快哉。當(dāng)然不要超量,記得注意防曬。


THE  END


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