[20071004]美国科学基金会评选出2007最佳科学图片[10P]

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据美国国家科学基金会官方网站9月28日报道，美国国家科学基金会（NSF）与美国科学促进会（AAAS）9月28日在《科学》杂志上公布了第5届“科学与视觉挑战”奖(Science and Engineering Visualization Challenge)的获奖作品。
　　“科学与视觉挑战”奖设立的目的是为了表彰用视觉媒体促进了解研究结果和科学现象的出色作品。评比标准包括：视觉影响、创新以及准确性。从2003年启动至今，主办单位每年都会邀请全世界的插图画家、摄影师、计算机程序师以及制图专家提交具有启发、解释和教育性质的可视作品，今年入围的200多件作品来自各大洲的23个国家。
　　美国国家科学基金会立法与公共事务办公室主任杰夫·纳斯比特（Jeff Nesbit）表示，“科学与技术上获得突破的瞬间常常被影像和文字完美地记录下来，这些艺术家和信息传播者给了更多的人相似的体验，为我们展现了蝙蝠如何飞，尼古丁如何让人上瘾。我们看看他们的作品，我们就能理解（科学研究成果）。”
　　2007年“科学与视觉挑战”奖具体分为信息化平面设计（Informational Graphics）、交互式媒介（Interactive Media）、摄影作品和非交互式媒介四个类别。获胜作品不仅有科学影响，还有艺术美感。以下是获奖的10大可视作品：



1．鼻子后面是什么？（摄影作品一等奖）
　　东区尤德夫人那打素医院的放射线学家方凯航（音译）对一位33岁甲状腺癌女患者进行CT扫描，获得了182张CT片，将这些片子合起来，组成了这样一张3D彩色图像，展现此女人漂亮的鼻窦。此图是从脑袋下面向上看到的鼻窦。通常，CT提供的合并图像都是平面的，但他采用所谓的“彩虹技术”，制成了由单一片子轮廓线所描绘的空间轮廓图，而颜色是根据鼻窦周围组织的密度来定的。

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2．爱尔兰青苔——皱波角叉菜（摄影作品一等奖）
　　这张长有羽毛似的树枝状的爱尔兰青苔（皱波角叉菜）图片是由马里兰大学学院公园分校的植物学家和分子生态学家安德里亚·奥特森制造的。奥特森从加拿大新斯科舍省海岸获得了一些爱尔兰青苔之后，将它展开，进行干燥，然后抓拍了这张漂亮的图片，展现了此植物的复杂结构。奥特森说：“如果你从海里将皱波角叉菜捞出来的话，它会自己折叠，卷成一团。”于是，她得用海洋石头给每一个小尖端施压，干燥2天，才获得此漂亮形状。
皱波角叉菜除了是大西洋海岸最常见的海藻品种之外，还是天然增稠剂和稳定剂，叫角叉菜，广泛应用于食品加工中，包括午餐肉和冰淇淋。

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3．微型金属路径（摄影作品优秀奖）
　　这不是你通常看到的一根电线故意打成的结，而是电线的艺术级显微结构，只有200微米宽。然而，美国哈佛大学亚当·西格尔及其同事将他们的发明缠在一起，证实有一个结点。弹性是将微型电路纺织在布料中的关键。为此，西格尔他们没有拉伸电线，而是将熔化的铟锡焊料加入到微型流体纯硅管中，然后让它冷却。根据焊料的成分，电线可以是固体的或弹性的，通过简单的重新加热，就可以轻易地接上任何折断。

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4．飞行蝙蝠模型（信息化平面设计一等奖）
　　大多数短鼻果蝠(Cynopterus brachyotis)都是夜晚在东南亚的丛林里飞来飞去的。然而，它们有一些重量不到50克，完成成熟，却有一种完全不同的生存方式：在风洞里飞来飞去。由于对此微小动物的飞行动力学感兴趣，布朗大学的工程师肯尼思·布鲁尔利用激光和非常高级的多镜头运动跟踪系统，当它们拍打翅膀时，来跟踪记录它们的翅膀是如何运动的，它们周围的空气是如何变动的。在此实验基础上，布朗大学和(美国)麻省理工学院的航空工程师大卫·威利斯、布朗大学计算机科学家穆克哈衣罗（Mykhaylo Kostandov）及其同事也加入了此研究中，共同制造了蝙蝠飞行的电脑模型。当观看这种运动时，蝙蝠飞行很漂亮，又复杂，威利斯说。

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5．肌肉如何工作？（信息化平面设计优秀奖）
　　来旧金山探索馆参观的观众知道，生命有4个基本特征：生命需要能量；生命共享公共原料；生命制造更多生命和生命随时间改变。2003年开放的此“生命特征”展览非常受大众欢迎，导致一路巡回展出。此视图可以了解生命是如何使用能量的，因为它解释了肌肉如何将能量变成运动的。美术设计师马克·麦戈曼、科学插图画家大卫·哥德塞尔和他们的同事使用吸引人的棒球例子来解释肌肉是如何工作的。用20万倍放大镜放大一块手肌，可以显示肌球蛋白分子从ATP中使用能量，来重复抓取长细丝的动作，以及它们彼此拖拉的情况，就像船员节节向上拉绳子似的。手上的所有肌肉纤维重复数万亿次运动，结果手中的棒球没有落到地上。

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6．物理学教育技术计划（交互式媒介一等奖）
　　诺贝尔获奖者卡尔·威曼正在找一个方法来解释他有关爱因斯坦冷凝物的研究工作，这是一种奇怪的超冷原子的集合，这些原子失去了它们的个性，成了“超原子”。他开始进行电脑模拟，但很快意识到此模型对所有物理学教学有更大的潜力，于是在美国科罗拉多州大学里发起了物理学教育技术 (PhET)计划，开始辛苦地制造电脑模型。如今，PhET网站有65个物理学模拟，可以免费下载，解释了从量子隧道到发射运动的所有事情。

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7．乳癌虚拟解剖学（交互式媒介优秀奖）
　　去看医生会很害怕和迷惑，特别是当讨论的话题是化学疗法没有根除乳癌时，更是难受不已。位于纽约的医学教育公司CCG Metamedia的凯瑟琳·托尼及其小组制造了这个交互式工具，可以帮助医生向病人解释他们癌症的解剖学和生长情况，让患者清楚明了地知道病情。此工具可以让医生选择肿瘤的大小和转移水平，展示癌症攻击部位的解剖结构，从而选择合适的治疗方案。

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8．尼古丁——烟草的生理机理（非交互式媒介一等奖）
　　吸烟者每吸一口烟，就有数万亿尼古丁分子从肺进入血液，再进入大脑中。在大脑中，它们与尼古丁受体结合，刺激释放出诱导愉快的多巴胺。但当尼古丁减少时，多巴胺的水平下降，吸烟者开始渴望抽另一根烟。随着时间的过去，大脑开始依赖它，结果是吸烟上瘾，导致每年400万人得肺气肿、肺癌、心脏病和其它与吸烟有关的疾病。此视频由布景师堂娜·邓思曼特、漫画家詹森·古来罗及他们的小组制造的。

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9．莫比乌斯带变化的揭示（非交互式媒介优秀奖）
　　曾作过著名数学家高斯助教的莫比乌斯在1858年与另一位数学家各自独立发现了单侧的曲面，其中最闻名的是"莫比乌斯带"。如果想制作这种曲面，只要取一片长方纸条，把一个短边扭转180°，然后把这边跟对边粘贴起来，就形成了一条莫比乌斯带。当用刷子油漆这个图形时，能连续不断地一次就刷遍整个曲面，且不用跨过带子的一条边沿。这听起来好像不可思议，但看过“莫比乌斯带变化”的视频后，其简单和生动的解释可以让你一目了然。此视频是由美国明尼苏达州大学的道格拉斯·N. 阿诺德和乔纳森·罗格来斯制成的，配有古典音乐，揭示了二维平面的变化和恢复，平面上增加了第三方的球，并有光线照射。当球在平面上移动和旋转时，你会发现，突然所有变化都是连贯的。

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10．暴风雨中的塔（非交互式媒介优秀奖）
　　飓风眼的中心可能是平静的，但其壁决不是这样。当美国宇航局的热带降雨测量卫星1998年在加勒比海上空的轨道上运行时，捕获到了名为“热塔”的巨大飓风眼的雷达图像，向天空伸出近18公里。当时，Bonnie飓风沿着巴哈马群岛北边向西北移动。在“暴风雨中的塔”，美国宇航局戈德达太空飞行中心的研究小组使用卫星图像和超级计算机模型，揭示了这些热塔。当飓风快速上升时，会加强风暴，当它们从暴风雨的底部卷起旋涡时，旋涡可以上升到18000米的同温层。