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 科学拒绝例行公事 失控原子对核磁共振成像影响背离以往经验

 近日，在美国俄亥俄州立大学进行的一次绝热实验中，意外的发现促使研究员进行了有别以往的探索，进而提出一种新方法来解释原子行为，产生了比以往任何一次都要清晰的核磁共振图像。 　　

    这一成果的应用性，体现在获取复杂生物分子的更精确图像，推进便携式核磁共振成像仪的诞生。更重要的是，这次背离以往经验做法的行为导致了全新科学论调的产生。

关于MRI与原子特性

　核磁共振成像（MRI）利用核磁共振原理，依据所释放的能量在物质内部不同结构环境中的差异性衰减，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，即可得知构成这一物体原子核的位置和种类，据此绘制出物体内部结构图。

　通往核磁共振成像技术的道路，一直伴随着对原子特性的探索。核磁共振中的“核”指的即是氢原子核，原子核带正电并有自旋运动，其自旋必将产生磁矩，这是核磁共振成像的数学运算基础，因此，核磁共振成像也被称为自旋成像。

　人体约70%%都是由水组成，核磁共振成像便可依赖于水中的氢原子，以非入侵性方式探测液体和固体的微观构造及相互作用，因而这是一项能用于人体内部成像的革命性医学手段。目前的核磁共振技术已能在不损伤细胞的前提下，直接探究溶液和活细胞中相对分子质量较小（20000道尔顿以下）的蛋白质、核酸以及其他分子的结构。

意外的发现

　然而，在以往对复杂物体成像时，核磁共振图片还存在着令人不满意之处———例如对人体大脑的成像。当把脑体置于磁场中时，以适当的电磁波照射，产生共振并分析所释放的电磁波，就可以得到脑体内部原子核相关情况。但当原子之间发生反方向运动时，其最终成像会被抵消，图片会表现为在细节上有所缺失。

　为应付这种情况，经常采取的手法是绝热实验，其是用绝热快速通道来控制原子或分子的布居数和相干性的原理，对原子自旋进行严格控制。但美国俄亥俄州大学化学教授菲利普·葛兰帝内提与其同事在最近一次绝热实验中，却发现原子并非完全按其意愿行动。