ο αεροσολσ σλοω χλιµατιχ ωαρµινγ? Ηαλτινγ τηε σπρεαδ οφ ΑΙ Σ. Χαν παρτιχλε πηψσιχσ χοµε βαχκ?

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ο αεροσολσ σλοω χλιµατιχ ωαρµινγ? Ηαλτινγ τηε σπρεαδ οφ ΑΙ Σ. Χαν παρτιχλε πηψσιχσ χοµε βαχκ?"

Transcript

1 ΦΕΒΡΥΑΡΨ ο αεροσολσ σλοω χλιµατιχ ωαρµινγ? Ηαλτινγ τηε σπρεαδ οφ ΑΙ Σ. Χαν παρτιχλε πηψσιχσ χοµε βαχκ? ιγιταλ φοργερψ χαν χρεατε πηοτογραπηιχ εϖιδενχε φορ εϖεντσ τηατ νεϖερ ηαππενεδ.

2 Φεβρυαρψ 1994 ςολυµε 270 Νυµβερ 2 38 Τηε Φυτυρε οφ Αµεριχαν εφενσε Πηιλιπ Μορρισον, Κοστα Τσιπισ ανδ ϑεροµε Ωιεσνερ Ασ τηε ονλψ συπερποωερ ιν α ωορλδ οφ βρυση ρε ωαρσ, τηε Υ.Σ. νεεδσ αρµεδ φορχεσ τηατ χαν βε δεπλοψεδ θυιχκλψ. Τηεψ µυστ αλσο βε ρεοργανιζεδ αχχορδινγ το µισ σιον α στρατεγψ τηατ προϖεδ ιτσελφ δυρινγ τηε Γυλφ Ωαρ. Τηε τρενδ τοωαρδ χολλεχ τιϖε σεχυριτψ ανδ τηε αβσενχε οφ α ωορλδ χλασσ φοε µεαν τηατ τηε οϖεραλλ σιζε οφ τηε αρµεδ φορχεσ χαν βε σηαρπλψ ρεδυχεδ, φρεεινγ ρεσουρχεσ φορ οτηερ πυβλιχ νεεδσ. 48 Συλφατε Αεροσολ ανδ Χλιµατιχ Χηανγε Ροβερτ ϑ. Χηαρλσον ανδ Τοµ Μ. Λ. Ωιγλεψ Χοµπουνδσ οφ συλφυρ γιϖε τηε εαρτη σ ατµοσπηερε α βυιλτ ιν τηερµοστατ. Τηεψ σχατ τερ συνλιγητ βαχκ ιντο σπαχε βεφορε ιτ χαν χοντριβυτε το γλοβαλ ωαρµινγ. Υνηαππιλψ, συλφατε αεροσολ χοµπλιχατεσ τηε προβλεµ ρατηερ τηαν σολϖινγ ιτ. ιστριβυτιον αρουνδ τηε ωορλδ ισ υνεϖεν, ανδ αεροσολ ηασ νο ε εχτ δυρινγ τηε νιγητ. Ελιµινατ ινγ συλφυρ εµισσιονσ χουλδ γρεατλψ αχχελερατε τηε ωαρµινγ βψ γρεενηουσε γασεσ. 58 Τηε Μολεχυλαρ Αρχηιτεχτσ οφ Βοδψ εσιγν Ωιλλιαµ ΜχΓιννισ ανδ Μιχηαελ Κυζιορα Τηεψ αρε α φαµιλψ οφ γενεσ, µανψ οφ ωηιχη αππεαρ ιν α βροαδ, διϖερσε αρραψ οφ σπεχιεσ τηατ ρανγεσ φροµ ψεαστ το ηυµαν βεινγσ. Μισπλαχεδ αχτιϖιτψ βψ τηεσε γενεσ χαν τυρν α ηεαλτηψ εµβρψο ιντο α µονστερ. Τηατ πηενοµενον ανδ τηε αβιλι τψ το τρανσφερ γενεσ βετωεεν σπεχιεσ προϖιδε ρεσεαρχηερσ ωιτη α ποωερφυλ ωαψ οφ βρινγινγ ιντο σηαρπ φοχυσ τηε προχεσσ βψ ωηιχη γενεσ χοντρολ δεϖελοπµεντ. 68 ΣΧΙΕΝΧΕ ΙΝ ΠΙΧΤΥΡΕΣ Ωηεν Ισ Σεεινγ Βελιεϖινγ? Ωιλλιαµ ϑ. Μιτχηελλ Γεοργε Βυση ανδ Μαργαρετ Τηατχηερ νυζζλινγ ιν α γαρδεν? Μαριλψν Μονροε εχστατιχαλλψ τακινγ Αβραηαµ Λινχολν σ αρµ? ιγιταλ µανιπυλατιον οφ πηοτογραπησ χαν προδυχε σεεµινγλψ ινχοντροϖερτιβλε εϖιδενχε οφ εϖεντσ τηατ νεϖερ ηαππενεδ. 76 Λιθυιδ Μιρρορσ Ερµαννο Φ. Βορρα Γρεατ, γλασσ τελεσχοπε µιρρορσ ηαϖε εναβλεδ αστρονοµερσ το µακε βρεατητακινγ δισχοϖεριεσ. Βυτ συχη τοολσ ηαϖε ρεαλ δραωβαχκσ. Βεψονδ α χερταιν σιζε, γραϖιτψ ωαρπσ τηεµ. Τηεψ αρε αλσο χοστλψ ανδ δι ιχυλτ το µανυφαχτυρε. Αν αλτερνατιϖε ισ α λιθυιδ λενσ οφ µερχυρψ ορ γαλλιυµ. Ωηεν σπυν, τηε µεταλ νατυραλλψ ασσυµεσ α παρα βολιχ σηαπε. Τηε χονστρυχτιον οφ τηε ϖεσσελ ανδ οτηερ χοµπονεντσ ισ ινεξπενσιϖε. 4

3 Scientific American (ISSN ), published monthly by Scientific American, Inc., 415 Madison Avenue, New York, N.Y Copyright 1994 by Scientific American, Inc. All rights reserved. No part of this issue may be reproduced by any mechanical, photographic or electronic process, or in the form of a phonographic recording, nor may it be stored in a retrieval system, transmitted or otherwise copied for public or private use without written permission of the publisher. Second-class postage paid at New York, N.Y., and at additional mailing offices. Canada Post International Publications Mail (Canadian Distribution) Sales Agreement No Canadian GST No. R Subscription rates: one year $36 (outside U.S. and possessions add $11 per year for postage). Subscription inquiries: U.S. and Canada (800) ; other (515) Postmaster: Send address changes to Scientific American, Box 3187, Harlan, Iowa Reprints available: write Reprint Department, Scientific American, Inc., 415 Madison Avenue, New York, N.Y , or fax: (212) ΑΙ Σ ανδ τηε Υσε οφ Ινϕεχτεδ ρυγσ ον Χ. εσ ϑαρλαισ ανδ Σαµυελ Ρ. Φριεδµαν Ηψποδερµιχ νεεδλεσ ανδ σψρινγεσ σερϖε ασ µαϕορ ϖεχτορσ φορ τηε ηυµαν ιµµυνο δε χιενχψ ϖιρυσ (ΗΙς) αµονγ δρυγ υσερσ. ιστριβυτιον οφ χλεαν νεεδλεσ, τρεατµεντ ανδ εδυχατιον ηαϖε βεεν φουνδ το χυρβ βεηαϖιορ τηατ σπρεαδσ τηε δεαδλψ ϖιρυσ. Ψετ, τηε αυτηορσ σαψ, πυβλιχ ο ιχιαλσ ηαϖε ηεσιτατεδ το ιµπλεµεντ συχη προγραµσ. 90 Τηε Τερρορ Βιρδσ οφ Σουτη Αµεριχα Λαρρψ Γ. Μαρσηαλλ Α τψπιχαλ σπεχιµεν στοοδ αλµοστ 10 φεετ ταλλ, ηαδ α µασσιϖε βεακ, σπορτεδ γρεατ σηρεδδινγ ταλονσ, ραν λικε α ραχεηορσε ανδ δοτεδ ον φρεση, ραω µεατ. Αβουτ 65 µιλλιον ψεαρσ αγο τηεψ περχηεδ ατοπ τηε φοοδ χηαιν ον τηε εµεργινγ χοντινεντσ οφ τηε Ατλαντιχ Βασιν. Τηεν µαµµαλιαν πρεδατορσ δισλοδγεδ τηεµ. 96 ΤΡΕΝ Σ ΙΝ ΠΗΨΣΙΧΣ Παρτιχλε Μεταπηψσιχσ ϑοην Ηοργαν, σενιορ ωριτερ Ονλψ ρεχεντλψ, πηψσιχιστσ σεεµεδ ον τηε ϖεργε οφ νδινγ α υνι εδ τηεορψ οφ αλλ οφ νατυρε σ φορχεσ. Ψετ νοω τηεψ ηαϖε ρεαχηεδ α σεριουσ ιµπασσε. Εϖεν ιφ τηε Συπερ χονδυχτινγ Συπερ Χολλιδερ ωερε το βε βυιλτ, ιτ χουλδ νοτ αχηιεϖε τηε ενεργιεσ ατ ωηιχη υνι χατιον ισ τηουγητ το οχχυρ. Τηερε ισ σχαντ ηοπε τηατ λοω ενεργψ εξπερι µεντσ ωιλλ ψιελδ προγρεσσ. Τηε λατεστ τηεοριεσ δο νοτ γενερατε τεσταβλε πρεδιχτιονσ. ΕΠΑΡΤΜΕΝΤΣ 16 Σχιενχε ανδ τηε Χιτιζεν Μαστερ γενεσ... Χλεαρ νεεδ φορ χλοτ βυστερσ... Φερτιλιτψ: τηε νεω ετηιχσ... Βψε βψε, γρεενηουσε ε εχτ?... Μορε θυαντυµ πυζζλεµεντ... Τιµε µα χηινεσ? Χαση ιν ψουρ τιχκετ... ΠΡΟ ΦΙΛΕ: Βρυχε Μ. Αλβερτσ, λαιδ βαχκ λεαδερ οφ τηε Νατιοναλ Αχαδεµψ οφ Σχιενχεσ. Σχιενχε ανδ Βυσινεσσ Ελεχτρονσ τερροριζε νεωσροοµ!... Εχοχαρσ... Ισ ηεαλτη ρεφορµ αν αγεντ οφ Βιγ Βροτηερ?... Ηερε χοµε τηε κνοωβοτσ... Τραγεδψ οφ τηε λαωνσ... ΤΗΕ ΑΝΑΛΨΤΙΧΑΛ ΕΧΟΝΟΜΙΣΤ: οεσ τηε µαρκετ αλωαψσ µακε τηε βεστ χηοιχε? Α ϖιεω φροµ τηε Χηυννελ Λεττερσ το τηε Εδιτορσ Ραισινγ τηε ςασα... Θυεστιονσ οφ ποωερ... Χρεδιτ δυε... Φερµατ. 50 ανδ 100 Ψεαρσ Αγο 1894: Πυβλιχ τελεπηονεσ... Χηολερα... Ραπιδ τρανσιτ. Τηε Αµατευρ Σχιεντιστ Ηοω το βυιλδ α τελεσχοπε µιρρορ βψ σπιννινγ α λιθυιδ. Βοοκ Ρεϖιεωσ Εψεινγ τριλοβιτεσ... Νυχλεαρ ενεργψ... Χηεµιχαλ ρεαχτιονσ. Εσσαψ : Γεραρδ Πιελ Ποπυλατιον γροωτη: δεϖελοπµεντ, νοτ ΑΙ Σ, ισ τηε ανσωερ. 5

4 ΤΗΕ ΙΛΛΥΣΤΡΑΤΙΟΝΣ ιγιταλ ιµαγε βψ ϑαχκ Ηαρρισ/ςισυαλ Λογιχ; οριγιναλ πηοτογραπη οφ Αβραηαµ Λινχολν βψ Αλεξανδερ Γαρδνερ, Βεττµανν Αρχηιϖε; οριγιναλ πηοτογραπη οφ Μαριλψν Μονροε χουρτεσψ οφ Περσοναλιτψ Πηοτοσ, Ινχ. 39 ϑ. Λανγεϖιν/Σψγµα 42 Τηοµασ Ηατωελλ/Σψγµα (λεφτ), Αρτιν/Σψγµα (ριγητ) 43 Μ. Σηανδιζ/Σψγµα (τοπ) 45 Λεσ Στονε/Σψγµα Ροβερτο Οστι ϑε ρεψ Τ. Κιεηλ ανδ Βρυχε Π. Βριεγλεβ, Νατιοναλ Χεντερ φορ Ατµοσπηεριχ Ρεσεαρχη; χολορ µανιπυλατιονσ βψ ϑασον Κ ερ 52 Ρυνκ/Σχηοενβεργερ, Γραντ Ηειλµαν Πηοτογραπηψ, Ινχ. 53 Ταδ Ανδερσον, Υνιϖερσιτψ οφ Ωασηινγτον 59 Τοµο Ναρασηιµα 60 Ωιλλιαµ ΜχΓιννισ (τοπ), Τοµο Ναρασηιµα (βοττοµ) 61 Τοµο Ναρασηιµα 64 Ωιλλιαµ ΜχΓιννισ (βοττοµ) 65 ϑαρεδ Σχηνειδµαν/ϑΣ 66 Τοµο Ναρασηιµα Οριγιναλ πηοτογραπη βψ ΑΠ/ Ωορλδ Ωιδε Πηοτοσ (λεφτ), ιµαγε φροµ Παυλ Ηιγδον/ Νεω Ψορκ Τιµεσ (χεντερ), ιµαγε φροµ Ανγελα Περκινσ (ριγητ), χολορ µανιπυλατιονσ βψ ϑαχκ Ηαρρισ/ςισυαλ Λογιχ (τοπ χεντερ, τοπ ριγητ ανδ βοττοµ) 70 Ρευτερσ/Βεττµανν (τοπ), επαρτµεντ οφ εφενσε Πηοτο (βοττοµ) 71 Οριγιναλ πηοτογραπη βψ ΝΑΣΑ; διγιταλλψ µανιπυλατεδ ϖερσιον χουρτεσψ οφ Τιµε, Ινχ., Πιχτυρε Χολλεχτιον 72 Οριγιναλ πηοτογραπη οφ Αβραηαµ Λινχολν βψ Αλεξ ανδερ Γαρδνερ, Βεττµανν Αρχηιϖε; οριγιναλ πηοτο γραπη οφ Μαριλψν Μονροε χουρτεσψ οφ Περσοναλιτψ 6 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ 1994 ΤΗΕ ΧΟςΕΡ ιµαγε ωασ χρεατεδ ιν α χοµπυτ ερ βψ βλενδινγ αν 1863 πηοτογραπη οφ Αβρα ηαµ Λινχολν ωιτη α πυβλιχιτψ σηοτ οφ Μαριλψν Μονροε µαδε ιν Βοτη ιµαγεσ ωερε σχαννεδ ανδ τηεν διγιταλλψ µανιπυλατεδ; α δεσχριπτιον οφ τηε προχεσσ αππεαρσ ον παγε 72 οφ τηε αρτιχλε Ωηεν Ισ Σεεινγ Βελιεϖινγ? βψ Ωιλλιαµ ϑ. Μιτχηελλ. Τηε αβιλιτψ το τρανσ φορµ πηοτογραπησ ιν τηισ ωαψ ηασ βρουγητ το αν ενδ τηε 150 ψεαρ περιοδ δυρινγ ωηιχη πηοτογραπηψ σεεµεδ υνασσαιλαβλε. Ανδ ιτ ηασ λεφτ υσ ωιτη τηε τασκ οφ λεαρνινγ το ϖιεω πηοτογραπησ ωιτη α νεω ωαρινεσσ. Παγε Σουρχε Παγε Σουρχε Πηοτοσ, Ινχ.; διγιταλ ιµαγεσ βψ ϑαχκ Ηαρρισ/ςισυαλ Λογιχ 73 Ιµαγε βψ Ωαδε Ηοκοδα 77 Ροβερτ ϑ. Σιχα, Υνιϖερσιτψ οφ Ωεστερν Ονταριο 78 Βορισ Σταροστα 79 Γυψ Πλαντε, Λαϖαλ Υνιϖερσιτψ 80 Βορισ Σταροστα (τοπ), Τερρψ Βψερσ, Λοχκηεεδ Χορπορα τιον (λεφτ), Γυψ Πλαντε (ριγητ) 81 Ροβερτ ϑ. Σιχα 82 Ανδρεω Λιχητενστειν/ Ιµπαχτ ςισυαλσ 83 Πετερ Ηαλεψ/Μορνινγ Νεωσ Τριβυνε, Ταχοµα, Ωαση Γυιλβερτ Γατεσ/ϑΣ 87 Ανδρεω Λιχητενστειν/ Ιµπαχτ ςισυαλσ 88 Γυιλβερτ Γατεσ/ϑΣ (λεφτ), χουρτεσψ οφ ιρεχτιε Σεχρε ταριαατ ΓΓ&Γ, Αµστερδαµ (ριγητ) Ροβερτο Οστι 92 Πατριχια ϑ. Ωψννε 93 Ροναλδ Ορενστειν/ Ανιµαλσ/Ανιµαλσ (λεφτ), Φρανχισχο Εριζε/Βρυχε Χολεµαν, Ινχ. (ριγητ) 94 Μιχηαελ Ο. Ωοοδβυρνε, Υνιϖερσιτψ οφ Χαλιφορνια, Ριϖερσιδε (βοττοµ) 95 Πατριχια ϑ. Ωψννε ϑοην Βιρδ, Συπερχονδυχτινγ Συπερ Χολλιδερ Λαβορατορψ 102 αϖιδ Σαµσ/Τεξασ Ινπριντ (τοπ), Φερµιλαβ ςισυαλ Μεδια Σερϖιχεσ (βοττοµ) 103 ΧΕΡΝ Μεδια Σερϖιχεσ (τοπ ανδ βοττοµ) 104 Φρανκ ςερονσκψ 105 Αργοννε Νατιοναλ Λαβορατορψ 116 Κατηψ Κονκλε Εσταβλισηεδ 1845 Ε ΙΤΟΡ: ϑονατηαν Πιελ ΒΟΑΡ ΟΦ Ε ΙΤΟΡΣ: Μιχηελλε Πρεσσ, Μαναγινγ Εδιτορ ; ϑοην Ρεννιε, Ασσοχιατε Εδιτορ; Τιµοτηψ Μ. Βεαρδσλεψ; Ω. Ωαψτ Γιββσ; Μαργυεριτε Ηολλο ωαψ ; ϑοην Ηοργαν, Σενιορ Ωριτερ ; Πηιλιπ Μορρι σον, Βοοκ Εδιτορ ; Χορεψ Σ. Ποωελλ; Ριχκι Λ. Ρυστ ινγ; Γαρψ Στιξ ; Παυλ Ωαλλιχη; Πηιλιπ Μ. Ψαµ ΑΡΤ: ϑοαν Σταρωοοδ, Αρτ ιρεχτορ ; Εδωαρδ Βελλ, Αρτ ιρεχτορ, Γραπηιχσ Σψστεµσ; ϑεσσιε Νατηανσ, Ασσοχιατε Αρτ ιρεχτορ; ϑοηννψ ϑοηνσον, Ασσισταντ Αρτ ιρεχτορ, Γραπηιχσ Σψστεµσ; Νισα Γελλερ, Πηο τογραπηψ Εδιτορ; Λισα Βυρνεττ, Προδυχτιον Εδιτορ ΧΟΠΨ: Μαρια Χηριστινα Κελλερ, Χοπψ Χηιεφ; Νανχψ Λ. Φρειρειχη; Μολλψ Κ. Φρανχεσ; ανιελ Χ. Σχηλενο ΠΡΟ ΥΧΤΙΟΝ: Ριχηαρδ Σασσο, ςιχε Πρεσιδεντ, Προδυχτιον; Ωιλλιαµ Σηερµαν, Προδυχτιον Μαν αγερ ; Μαναγερσ: Χαρολ Αλβερτ, Πριντ Προδυχτιον; ϑανετ Χερµακ, Θυαλιτψ Χοντρολ; Τανψα εσιλϖα, Πρεπρεσσ; Χαρολ Ηανσεν, Χοµποσιτιον; Μαδελψν Κεψεσ, Σψστεµσ; Εριχ Μαρθυαρδ, Σπεχιαλ Προϕεχτσ; Λεο ϑ. Πετρυζζι, Μανυφαχτυρινγ & Μακευπ; Αδ Τρα χ: Χαρλ Χηερεβιν ΧΙΡΧΥΛΑΤΙΟΝ: Λορραινε Λειβ Τερλεχκι, Ασσοχιατε Πυβλισηερ/Χιρχυλατιον ιρεχτορ; Κατηερινε Ροβολδ, Χιρχυλατιον Μαναγερ; ϑοαννε Γυραλνιχκ, Χιρχυλα τιον Προµοτιον Μαναγερ ; Ροσα αϖισ, Φυλ λλµεντ Μαναγερ Α ςερτισινγ: Κατε οβσον, Ασσοχιατε Πυβλιση ερ/αδϖερτισινγ ιρεχτορ. ΟΦΦΙΧΕΣ: ΝΕΩ ΨΟΡΚ: Μερψλε Λοωεντηαλ, Νεω Ψορκ Αδϖερτισινγ Μαν αγερ ; Ωιλλιαµ Βυχηαναν, Μαναγερ, Χορπορατε Αδϖερτισινγ ; Πετερ Φισχη, Ρανδψ ϑαµεσ, Ελιζα βετη Ρψαν. Μιχηελλε Λαρσεν, ιρεχτορ, Νεω Βυσι νεσσ εϖελοπµεντ. ΧΗΙΧΑΓΟ: 333 Ν. Μιχηιγαν Αϖε., Χηιχαγο, ΙΛ 60601; Πατριχκ Βαχηλερ, Αδϖερ τισινγ Μαναγερ. ΕΤΡΟΙΤ: 3000 Τοων Χεντερ, Συιτε 1435, Σουτη ελδ, ΜΙ 48075; Εδωαρδ Α. Βαρτλεψ, ετροιτ Μαναγερ. ΩΕΣΤ ΧΟΑΣΤ: 1554 Σ. Σεπυλϖεδα Βλϖδ., Συιτε 212, Λοσ Ανγελεσ, ΧΑ 90025; Λισα Κ. Χαρδεν, Αδϖερτισινγ Μαναγερ ; Τονια Ωενδτ. 235 Μοντγοµερψ Στ., Συιτε 724, Σαν Φρανχισχο, ΧΑ 94104; Λιαννε Βλοοµερ. ΧΑΝ Α Α: Φενν Χοµπανψ, Ινχ. ΑΛΛΑΣ: Γρι τη Γρουπ ΜΑΡΚΕΤΙΝΓ ΣΕΡςΙΧΕΣ: Λαυρα Σαλαντ, Μαρκετινγ ιρεχτορ; ιανε Σχηυβε, Προµοτιον Μαναγερ; Μαρψ Σαδλιερ, Ρεσεαρχη Μαναγερ ; Ετηελ. Λιττλε, Αδϖερτισινγ Χοορδινατορ ΙΝΤΕΡΝΑΤΙΟΝΑΛ: ΕΥΡΟΠΕ: Ροψ Εδωαρδσ, Ιντερ νατιοναλ Αδϖερτισινγ Μαναγερ, Λονδον; ςιϖιεννε αϖιδσον, Λινδα Καυφµαν, Ιντερµεδια Λτδ., Παρ ισ; Καριν Οη, Γρουπε Εξπανσιον, Φρανκφυρτ; Βαρτη αϖιδ Σχηωαρτζ, ιρεχτορ, Σπεχιαλ Προϕ εχτσ, Αµστερδαµ. ΣΕΟΥΛ: Βισχοµ, Ινχ. ΤΟΚΨΟ: Νικκει Ιντερνατιοναλ Λτδ.; ΣΙΝΓΑΠΟΡΕ: Ηοο Σιεω Σαι, Μαϕορ Μεδια Σινγαπορε Πτε. Λτδ. Α ΜΙΝΙΣΤΡΑΤΙΟΝ: ϑοην ϑ. Μοελινγ, ϑρ., Πυβλισηερ ; Μαριε Μ. Βεαυµοντε, Γενεραλ Μαναγερ ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ, ΙΝΧ. 415 Μαδισον Αϖενυε, Νεω Ψορκ, ΝΨ (212) ΧΗΑΙΡΜΑΝ ΑΝ ΧΗΙΕΦ ΕΞΕΧΥΤΙςΕ ΟΦΦΙΧΕΡ: ϑοην ϑ. Ηανλεψ ΧΟ ΧΗΑΙΡΜΑΝ: ρ. Πιερρε Γερχκενσ ΧΟΡΠΟΡΑΤΕ ΟΦΦΙΧΕΡΣ: Πρεσιδεντ, ϑοην ϑ. Μοελινγ, ϑρ.; Χηιεφ Φινανχιαλ Ο χερ, Ρ. ςινχεντ Βαργερ ; ςιχε Πρεσιδεντσ, Ροβερτ Λ. Βιεωεν, ϑονατηαν Πιελ ΙΡΕΧΤΟΡ, ΕΛΕΧΤΡΟΝΙΧ ΠΥΒΛΙΣΗΙΝΓ: Μαρτιν Παυλ ΧΗΑΙΡΜΑΝ ΕΜΕΡΙΤΥΣ: Γεραρδ Πιελ ΠΡΙΝΤΕ ΙΝ Υ.Σ.Α.

5 ΛΕΤΤΕΡΣ ΤΟ ΤΗΕ Ε ΙΤΟΡΣ Α Συνκεν Τρεασυρε Ιν Ραισινγ τηε ςασα [ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ, Οχτοβερ 1993], Λαρσ Ακε Κϖαρνινγ µακεσ τηε ποιντ τηατ µανψ οφ τηε ιτεµσ ον βοαρδ τηε ςασα ωερε στιλλ ινταχτ ωηεν τηε σηιπ σ ηυλλ ωασ ρε ϖεαλεδ. Ιτ ισ ιντερεστινγ τηατ τηε σαιλσ, τηουγη ωατερ δαµαγεδ, ηαδ νοτ εντιρε λψ δεχοµποσεδ. Ωηατ µατεριαλσ ωερε υσεδ το µακε τηεµ? Ωερε τηεψ προτεχτ εδ βψ τηε σαιλ λοχκερ? ϑεφφρεψ ΕΝ Ψ αυπηιν, Πα. Κϖαρνινγ σαψσ τηε ηελµσµαν στεερεδ τηε ςασα βψ τιλτινγ τηε ωηιπ στα ανδ µοϖινγ ιτ υπ ανδ δοων. Ηε ριγητλψ δε σχριβεσ τηισ πραχτιχε ασ στρανγελψ αωκ ωαρδ. Αχχορδινγ το τηε ρεφερενχεσ Ι ηαϖε σεεν, δυρινγ τηε 17τη χεντυρψ τηε ωηιπ στα ωασ υσεδ τηισ ωαψ το στεερ σηιπσ ιν νε ωεατηερ, βυτ τηε τιλλερ ωασ αλσο χοντρολλεδ βψ ταχκλεσ ατταχηεδ το τηε σιδεσ οφ τηε σηιπ. Ισ τηερε ανψ εϖι δενχε τηατ ον τηε ςασα τηε ωηιπ στα ωασ νοτ υσεδ πριµαριλψ ασ α τελλταλε φορ ινδιχατινγ τηε ποσιτιον οφ τηε τιλλερ? Ρ. Β. ΕΛΛΙΟΤΤ υβλιν, Ιρελανδ Κϖαρνινγ ρεπλιεσ: Τηε σαιλ λοχκερ ον βοαρδ τηε ςασα διδ λιττλε το προτεχτ τηε σαιλσ δυρινγ τηειρ χεντυριεσ υνδερ ωατερ, βυτ τηε χονδι τιον οφ τηε χλοτη ιµπροϖεδ τηε δεεπερ ωε ωεντ ιντο τηε φολδεδ λαψερσ. Τηε σαιλ χλοτη ωασ οφ τωο τψπεσ. Τηε ονε υσεδ ιν τηε σµαλλερ σαιλσ ωασ χλοσε τεξτυρεδ. Τηε οτηερ ωασ χοαρσερ. Τηε χονδιτιον οφ τηε βερσ ωασ σο ποορ τηατ ιτ ωασ νοτ ποσσιβλε το δετερµινε τηειρ µατερι αλ, βυτ τηε χοαρσερ χλοτη ωασ προβαβλψ ηεµπ ανδ τηε νερ ονε λινεν. Τηερε αρε νο σιγνσ τηατ βελοω τηε ηελµσµαν σ δεχκ τηε τιλλερ ηαδ βεεν ατ ταχηεδ το τηε σηιπ σ σιδεσ βψ ταχκλεσ. Ον τηε οτηερ ηανδ, τηισ ωασ τηε ςασα σ µαιδεν ϖοψαγε, ανδ συππορτινγ ταχκλεσ χουλδ εασιλψ ηαϖε βεεν ατταχηεδ λατερ ηαδ τηερε βεεν αν οππορτυνιτψ. ΑΙ Σ ανδ Ηετεροσεξυαλσ Ωαρνερ Χ. Γρεενε, αυτηορ οφ ΑΙ Σ ανδ τηε Ιµµυνε Σψστεµ [ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ, Σεπτεµβερ 1993], σηουλδ βε χοµµενδεδ φορ ηισ ρεµαρκαβλψ χλεαρ, χονχισε δεσχριπτιον οφ ϖιραλ µεχηανιχσ. Βυτ ηισ ρεφερενχε το νεω ινφεχτιονσ τηε µαϕοριτψ νοω φροµ ηετεροσεξυαλ χονταχτ ισ µισλεαδινγ. Τηε µαϕοριτψ οφ νεω ινφεχτιονσ ηαϖε αλωαψσ βεεν φροµ ηετεροσεξυαλ χονταχτ, ασ φαρ βαχκ ασ τηε ΑΙ Σ επιδεµιχ χαν βε τραχεδ. Αλτηουγη ηοµοσεξυαλσ, ηεµοπηιλιαχσ ανδ πεοπλε ωηο ινϕεχτ δρυγσ ηαϖε βορνε τηε βρυντ οφ τηε επιδεµιχ ιν ινδυστριαλ χουντριεσ, τηεψ ηαϖε αλωαψσ χονστιτυτεδ α µινορι τψ οφ τηε ωορλδ σ ΗΙς ινφεχτιονσ. Τηυσ, ΑΙ Σ ωασ, ισ ανδ ωιλλ χοντινυε το βε πριµαριλψ α ηετεροσεξυαλ δισεασε. ΡΥΣΣΕΛΛ ΜΙΛΛΣ Σαν Φρανχισχο, Χαλιφ. Οϖερδυε Χρεδιτ Σεντριεσ ανδ Σαβοτευρσ, βψ Ω. Ωαψτ Γιββσ [ Σχιενχε ανδ τηε Χιτιζεν, ΣΧΙΕΝ ΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ, Οχτοβερ 1993], ισ αν εξχελλεντ ρεϖιεω οφ νεω τυµορ τηερα πιεσ. Ι ωουλδ λικε το ποιντ ουτ, ηοωεϖερ, τηατ τηε ιδεα οφ ινσερτινγ α ηερπεσϖιρυσ γενε ιντο τυµορ χελλσ ανδ κιλλινγ τηεµ ωιτη γανχιχλοϖιρ, ωηιχη ωασ αττριβυτεδ το Κεννετη Ω. Χυλϖερ, ωασ γενερατεδ σεϖεραλ ψεαρσ εαρλιερ βψ ουρ γρουπ. Αλ τηουγη Χυλϖερ µαψ ηαϖε ηαδ τηε ιδεα ινδεπενδεντλψ, ατ λεαστ ονε οφ ηισ χολ λαβορατορσ αττενδεδ α µεετινγ ωηερε ουρ ωορκ ωασ πρεσεντεδ ιν 1990, ατ λεαστ α ψεαρ βεφορε Χυλϖερ χλαιµσ το ηαϖε ηαδ τηε ιδεα. ΞΑΝ ΡΑ Ο. ΒΡΕΑΚΕΦΙΕΛ επαρτµεντ οφ Νευρολογψ Μασσαχηυσεττσ Γενεραλ Ηοσπιταλ Βοστον, Μασσ. Ενεργετιχ Τηινκερ Λετ µε αδδ α ηιστοριχαλ νοτε το τηε ιντερεστινγ ανδ ινφορµατιϖε αρτιχλε βψ Ναραιν Γ. Ηινγορανι ανδ Καρλ Ε. Σταηλ κοπφ [ Ηιγη Ποωερ Ελεχτρονιχσ, ΣΧΙΕΝ ΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ, Νοϖεµβερ 1993]. Ιν 1967, ϖερψ εαρλψ ιν τηε ηιστορψ οφ τηψρισ τορσ, Ριχηαρδ Χασσελ (νοω ατ τηε Σταν φορδ Λινεαρ Αχχελερατορ Χεντερ) προ ποσεδ τηε τηψριστορ βασεδ µαγνετ ποω ερ συππλψ σψστεµ υσεδ βψ τηε Φερµιλαβ Μαιν Ρινγ. Ατ ιτσ πεακ χαπαχιτψ οφ 400 γιγαελεχ τρον ϖολτσ, τηατ σψστεµ χαν στορε µορε τηαν 100 µεγαϕουλεσ οφ ενεργψ ανδ ηασ α ποωερ δισσιπατιον οφ µορε τηαν 20 µεγαωαττσ α γιαντ στεπ βεψονδ τραδι τιοναλ σψνχηροτρον ποωερ συππλιεσ. Βψ υσινγ τηε υτιλιτψ γριδ φορ ενεργψ στορ αγε, Χασσελ σ σψστεµ αϖοιδεδ αλλ τηε µαιντενανχε ανδ σαφετψ προβλεµσ οφ τραδιτιοναλ σψστεµσ. Ιτ αλσο ηαδ γρεατερ οπερατιοναλ εξιβιλιτψ (ωηιχη µαδε ιτ ποσσιβλε το τυνε τηε παρτιχλε οσχιλλα τιονσ οϖερ α ωιδε ρανγε) ανδ α λεαρνινγ χαπαβιλιτψ (σο τηε ποωερ ρεγυλατιον ιµ προϖεδ φροµ πυλσε το πυλσε). Χασσελ σ µαγνι χεντ ποωερ συππλψ ωασ α γρεατ ηελπ ιν τηε ινιτιαλ οπερατιον οφ αν αχχελερατορ µορε τηαν 10 τιµεσ λαργερ τηαν ανψ οφ ιτσ πρεδεχεσσορσ. Ιτ ηασ βεεν χοπιεδ φορ αλµοστ εϖερψ σψν χηροτρον βυιλτ σινχε τηεν, σο ιτ µυστ βε δοινγ σοµετηινγ ριγητ. ΦΡΑΝΧΙΣ Τ. ΧΟΛΕ Ναπερϖιλλε, Ιλλ. Ηερε Ωε Γο Αγαιν Ι νοω σεε τηατ Φερµατ ηασ πλαψεδ τηε γρεατεστ πραχτιχαλ ϕοκε οφ αλλ τιµε ον υσ φορ 350 ψεαρσ! Βυτ εϖεν ωιτη ηισ ηαστψ ρετρεατ ατ τηε ενδ οφ Φερµατ σ Λαστ Τιµε Τριπ, βψ Ιαν Στεωαρτ [ Ματηεµατ ιχαλ Ρεχρεατιονσ, ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ, Νοϖεµβερ 1993], ηε χουλδ νοτ γετ βαχκ το τηε 17τη χεντυρψ φαστ ενουγη το ωριτε τηε προοφ ιν τηε βοοκ µαργινσ! Π.Σ. Ι ηαϖε φουνδ α τρυλψ ρεµαρκαβλε µετηοδ φορ τιµε τραϖελ, βυτ τηισ ποστ χαρδ ισ τοο σµαλλ φορ ιτσ δεσχριπτιον. ςικτορσ ΒΕΡΣΤΙΣ Αυστιν, Τεξ. Βεχαυσε οφ τηε ϖολυµε οφ µαιλ, λεττερσ το τηε εδιτορ χαννοτ βε αχκνοωλεδγεδ. Λεττερσ σελεχτεδ φορ πυβλιχατιον µαψ βε εδιτεδ φορ λενγτη ανδ χλαριτψ. ΕΡΡΑΤΑ Τηε χρεδιτσ φορ τηε Σεπτεµβερ 1993 ισ συε νεγλεχτεδ το µεντιον τηατ τηε ιλλυσ τρατιον ον παγε 69 ωασ βασεδ ιν παρτ ον ωορκ βψ Καρεν ϑαχοβσεν ανδ εννισ Γ. Οσµονδ οφ ΜχΓιλλ Υνιϖερσιτψ. Νεϖερ Γιϖε α Συχκερ αν Εϖεν Βρεακ [ Σχιενχε ανδ τηε Χιτιζεν, Οχτοβερ 1993] σηουλδ ηαϖε αττριβυτεδ τηε γαµε στρατεγψ Παϖλοϖ το αϖιδ Κραινεσ οφ υκε Υνιϖερσιτψ ανδ ςιϖιαν Κραινεσ οφ Μερεδιτη Χολλεγε, ωηο χοινεδ τηατ ναµε το ρεφερ το α χλασσ οφ λεαρνινγ ρυλεσ. 10 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ 1994

6 50 ΑΝ 100 ΨΕΑΡΣ ΑΓΟ ΦΕΒΡΥΑΡΨ 1944 Ιφ ψουρ τιρε τρεαδσ αρε ωεαρινγ τηιν ανδ ψου τηινκ σοµετηινγ σηουλδ βε δονε αβουτ ιτ, ψου αρε δεαδ ριγητ. Ανδ σοµετηινγ ισ βεινγ δονε. Σψντηετιχ τιρεσ αρε γοοδ νοω, βυτ ωιλλ βε εξχελλεντ. Αφ τερ περφορµινγ τηε αστουνδινγ µιραχλε οφ χρεατινγ ιν λιττλε µορε τηαν τωο ψεαρσ α τοταλλψ νεω χοµπλεξ ινδυστρψ αβλε το προδυχε σψντηετιχ ρυββερ ατ α ρατε φαστ ερ τηαν Αµεριχανσ ηαϖε εϖερ υσεδ τηε προδυχτ οφ ρυββερ τρεεσ, Αµεριχαν εν τερπρισε ανδ ινγενυιτψ αρε νοω βυσψ ωιτη τηε νεξτ τασκ: Τηατ οφ µακινγ σψν τηετιχσ σο γοοδ ανδ σο χηεαπ τηατ ωε σηαλλ νεϖερ ωιση το ρετυρν το Νατυρε σ ρυββερ αγαιν. Τηε αυτοµατιχ πιλοτ ηασ δεσερϖεδλψ εαρνεδ α γρεατ ρεπυτατιον φορ ιτσελφ. Βυτ τηερε ηασ αλωαψσ βεεν τηε φεελινγ τηατ ιτ ωουλδ νοτ θυιτε δο τηε ϕοβ ιν ϖερψ ρουγη ωεατηερ. Νοω Ωριγητ Φιελδ ηασ περµιττεδ τηε αννουνχεµεντ το βε µαδε οφ α νεω ελεχτρονιχαλλψ χοντρολλεδ αυτοµατιχ πιλοτ δεϖελοπεδ βψ τηε Μιν νεαπολισ Ηονεψωελλ Χοµπανψ. Τηε σεν σιτιϖιτψ οφ τηε ελεχτρονιχ µεχηανισµ ισ συχη τηατ ιτ ρετυρνσ τηε πλανε αλµοστ ιµµεδιατελψ το ιτσ χουρσε δεσπιτε χροσσ χυρρεντσ, ωινδ ϖαριατιονσ, ανδ αιρ βλαστσ φροµ εξπλοδινγ αντι αιρχραφτ σηελλσ. Τηε ρεχεντ δεχλινε ιν τηε ρατε οφ δισ χοϖερψ οφ νεω πετρολευµ ελδσ ιν τηισ χουντρψ ηασ γιϖεν ρισε το τηε θυεστιον οφ ωηατ ωε χαν δο το µεετ τηε δεµανδσ οφ αν αιρ µινδεδ ανδ αυτοµοτιϖε ποστ ωαρ αγε. Γρεατ Βριταιν, Γερµανψ, ανδ ϑα παν αρε µακινγ σψντηετιχ οιλ ανδ γασο λινε. Νοω ισ τηε τιµε το χονδυχτ α ριγορ ουσ ρεσεαρχη προγραµ σο τηατ µετηοδσ ωιλλ βε αϖαιλαβλε το συππλψ νεχεσσαρψ λιθυιδ φυελσ φροµ Αµεριχαν χοαλσ ωηεν τηε πετρολευµ συππλψ βεγινσ το φαιλ. ερ. Πατεντσ φορ οτηερ τελεπηονε αππαρα τυσ στιλλ ρεµαιν ιν φορχε; βυτ ενουγη ισ αϖαιλαβλε φορ αχτυαλ σερϖιχε. Ωιτη τωο ηανδ ινστρυµεντσ ανδ α συιταβλε χαλλ, τελεπηονε χοµµυνιχατιον µαψ βε µαιν ταινεδ, υνδερ φαϖοραβλε χονδιτιονσ, οϖερ α λινε ειγητ ορ τεν µιλεσ λονγ, νο βατ τερψ βεινγ ρεθυιρεδ. Α σολυτιον το τηε προβλεµ οφ χον νεχτινγ τηε Ευροπεαν χοντινεντ ωιτη Ενγλανδ βψ ραιλωαψ σεεµσ το βε µεετ ινγ ωιτη φαϖορ ιν Ενγλανδ. Ιτ χονσιστσ ιν τηε εσταβλισηµεντ, υνδερ ωατερ, οφ ονε ορ µορε µεταλλιχ τυβεσ χαπαβλε οφ γιϖ ινγ πασσαγε το α ραιλωαψ. Αχχορδινγ το χαλχυλατιονσ, τηε τοταλ χοστ οφ τηε τυ βυλαρ ραιλωαψ ουγητ νοτ το εξχεεδ 375 µιλλιονσ ατ α µαξιµυµ, ανδ τηε χον στρυχτιον οφ ιτ µιγητ βε ε εχτεδ ιν ϖε ψεαρσ. Ωε νοω κνοω τηατ τηε χηολερα γερµ ισ φουνδ ιν τηε ηυµαν βοδψ ονλψ ιν τηε ιντεστινεσ; τηατ ιτ ισ νοτ χοµµυνιχατεδ διρεχτλψ φροµ περσον το περσον, βυτ τηε αλϖινε εϖαχυατιονσ οφ τηε ϖιχτιµσ νδ τηειρ ωαψ, γενεραλλψ τηρουγη ωατερ, ιντο τηε βοωελσ οφ συσχεπτιβλε περσονσ, ωηο τηεν βεχοµε αδδιτιοναλ ϖιχτιµσ; τηατ τηισ γερµ νδσ α βρεεδινγ πλαχε ιν δαµπ σοιλ ανδ ιν σταγναντ ποολσ ανδ ιν ρυννινγ στρεαµσ χονταινινγ οργανιχ µαττερ; τηατ ιτ ισ θυιχκλψ δεστροψεδ βψ τηε ο χιαλ γερµιχιδεσ, βψ δρψινγ, βψ αχιδσ, ανδ βψ τεµπερατυρε βελοω 56 δε γρεεσ ορ αβοϖε 126 δεγρεεσ Φ. Ιτ ισ τηε αππλιχατιον οφ εξαχτ κνοωλεδγε τηατ ηασ χον νεδ τηε χηολερα το τηε θυαραντινε δοµινιονσ ατ Νεω Ψορκ, τηυσ πρεϖεντ ινγ ιτσ δι υσιον ιν τηε Υνιτεδ Στατεσ. Τηε νεεδ οφ τηε δαψ ισ ραπιδ τρανσιτ. Τηε ιλλυστρατιον (βελοω) σηοωσ ονε οφ τηε λαστ δεϖελοπµεντσ ιν τρυε ραπιδ τρανσιτ τηε Βοψντον Ελεχτριχ Βιχψχλε Ραιλροαδ οφ ωηιχη α λινε ισ νοω ιν προ χεσσ οφ ερεχτιον αχροσσ Λονγ Ισλανδ, φροµ Βελλπορτ το τηε Σουνδ. Τηε ιδεα οφ τηε βιχψχλε ραιλροαδ ισ το προϖιδε α σψσ τεµ οφ τρανσιτ ωηοσε σπεεδ µαψ βε φροµ σεϖεντψ ϖε το ονε ηυνδρεδ ορ µορε µιλεσ αν ηουρ. Ιν τηε ραιλροαδ ιν θυεστιον, α ναρροω χαρ ωιτη σηαρπενεδ ενδσ ισ εµπλοψεδ, ανδ ισ µουντεδ υπον τωο ωηεελσ, ονε ατ εαχη ενδ, ανδ τραϖελσ υπον α σινγλε ραιλ. Ιτ ηασ τηε εθυιλιβριυµ οφ α βιχψχλε, ανδ λικε τηε λαττερ δισποσεσ ατ ονχε οφ τηε ϖιολεντ τρανσϖερσε ωρενχηινγ στραινσ ωηιχη αφ φεχτ φουρ ωηεελεδ ϖεηιχλεσ οφ εϖερψδαψ τψπε. Ιτ ισ πεχυλιαρλψ ωελλ αδαπτεδ φορ ελεχτριχ προπυλσιον, τηε οϖερηεαδ ραιλ γιϖινγ α πλαχε φορ τηε χυρρεντ µαιν. ΦΕΒΡΥΑΡΨ 1894 Ον τηε 30τη δαψ οφ ϑανυαρψ, 1894, τηε Βελλ τελεπηονε πατεντ εξπιρεδ ανδ τηε ινϖεντιον βεχαµε τηε προπερτψ οφ τηε πυβλιχ; σο τηατ ωηοεϖερ δεσιρεσ το δο σο χαν µακε, βυψ ορ σελλ τελεπηονεσ ωιτηουτ φεαρ οφ ινφρινγινγ ον τηε ριγητσ οφ ανψ ονε. Τηισ αππλιεσ ονλψ το τηε ηανδ ινστρυµεντ νοω υσεδ ασ α ρεχειϖ 12 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ 1994 Τηε Βοψντον ελεϖατεδ βιχψχλε ραιλροαδ

7 ΣΧΙΕΝΧΕ ΑΝ ΤΗΕ ΧΙΤΙΖΕΝ Νοβελ Νοτεσ Ουρ µαν ιν Στοχκηολµ ρεπορτσ ον τηε χερεµονιεσ Ιν εαρλψ εχεµβερ τηε χιτψ οφ Στοχκ ηολµ ενϕοψσ ονλψ αβουτ σιξ ηουρσ οφ δαψλιγητ. Βυτ τηε χονχεντρατιον οφ σχιεντι χ, εχονοµιχ ανδ λιτεραρψ λυ µιναριεσ τηατ δεσχενδσ ον ιτσ χηαρµινγ 19τη χεντυρψ πρεχινχτσ το χελεβρατε τηε αωαρδινγ οφ τηε Νοβελ Πριζεσ ρενδερσ σολαρ ραδιατιον συπερ υουσ. Α πριζε ασ φαµουσ ασ τηε Νοβελ χαρ ριεσ ωιτη ιτ τηε ποωερ οφ χελεβριτψ, ωηετηερ τηε ωιννερσ λικε ιτ ορ νοτ. Εαχη λαυρεατε µυστ αδαπτ το τηε σιγνι χανχε ανδ ιµπλιχατιονσ οφ τηατ ποωερ. Ριχη αρδ ϑ. Ροβερτσ οφ Νεω Ενγλανδ Βιολαβσ, ωηο σηαρεδ α Νοβελ ωιτη Πηιλλιπ Α. Σηαρπ οφ τηε Μασσαχηυσεττσ Ινστιτυτε οφ Τεχηνολογψ φορ δισχοϖερινγ τηατ τηε γενεσ οφ ηιγηερ ανιµαλσ αρε σπλιτ ιντο αχτιϖε ανδ ιναχτιϖε παρτσ, ρεφερρεδ το ηιµσελφ ασ α πριζε ϖιργιν ανδ εξ πρεσσεδ α θυιετ ϕοψ ατ βεινγ σελεχτεδ ασ α Νοβελ ωιννερ. Βυτ ωηεν ασκεδ ιφ τηε αωαρδ γαϖε νεω ιµπετυσ το ηισ ωορκ, ηε ωασ θυιτε εµπηατιχ: Οη, νο, νο. Τηε ρεσεαρχη ισ ιτσ οων ρεωαρδ. ουγλασσ Χ. Νορτη οφ Ωασηινγτον Υνιϖερσιτψ τοοκ τηε Νοβελ ασ α παρτιχυ λαρλψ περσοναλ τριυµπη. Ηε ανδ ηισ χο ωιννερ, Ροβερτ Ω. Φογελ οφ τηε Υνιϖερ σιτψ οφ Χηιχαγο, ηαϖε φολλοωεδ αν υν τραδιτιοναλ µετηοδολογψ οφ αππλψινγ θυαντιτατιϖε µετηοδσ το εχονοµιχ ηισ τορψ. Ατ τηε πρεσσ χονφερενχε αφτερ τηε Νοβελσ ωερε αννουνχεδ, πεοπλε ασκεδ µε, οεσ τηισ πριζε ϖαλιδατε ψουρ απ προαχη? ανδ Ι τολδ τηεµ, Ψου βετ ιτ δοεσ! ηε εξχλαιµεδ, ηισ εψεσ γλοωινγ ανδ στ χλενχηεδ. ϑοσεπη Η. Ταψλορ οφ Πρινχετον Υνιϖερ σιτψ, ωηο χο δισχοϖερεδ αν υνυσυαλ βι ναρψ πυλσαρ τηατ ηασ προϖεδ το βε α ϖαλ υαβλε λαβορατορψ φορ στυδψινγ Εινστειν σ τηεορψ οφ ρελατιϖιτψ, ηασ βεεν θυιχκ το σηαρε χρεδιτ ωιτη ηισ µανψ χολλαβορα τορσ. Ηε αλσο µαδε α ποιντ οφ ινϖιτινγ ϑοχελψν Βελλ Βυρνεττ οφ Βριταιν σ Οπεν Υνιϖερσιτψ το αττενδ τηε Νοβελ φεστιϖι τιεσ. Ιν 1967, ασ ϑοχελψν Βελλ, σηε δε τεχτεδ τηε ρστ πυλσαρσ ιν χολλαβορατιον ωιτη ηερ τηεσισ αδϖισερ ατ τηε Υνιϖερσι τψ οφ Χαµβριδγε, Αντονψ Ηεωιση. Σηε διδ νοτ σηαρε ιν τηε συβσεθυεντ Νοβελ Πριζε, ηοωεϖερ α σηαρπ ρεµινδερ τηατ τηε Νοβελ Φουνδατιον σ ποωερ το ελε ϖατε αλσο χονφερσ τηε ποωερ το εξχλυδε. PRESSENS BILD AB ϑοσεπη ΤΑΨΛΟΡ ρεχειϖεσ α Νοβελ Πριζε ιν Πηψσιχσ φροµ Κινγ Χαρλ ΞςΙ Γυσταφ, αν ηον ορ ηε σηαρεδ ωιτη Ρυσσελλ Ηυλσε οφ Πρινχετον Υνιϖερσιτψ, ηισ φορµερ γραδυατε στυδεντ. Τηε περσοναλιτιεσ οφ τηε λαυρεατεσ σηοωεδ υπ στρονγλψ ιν τηειρ Νοβελ λεχ τυρεσ ασ ωελλ. Μιχηαελ Σµιτη οφ τηε Υνι ϖερσιτψ οφ Βριτιση Χολυµβια βεγαν ηισ χηεµιστρψ πριζε λεχτυρε ωιτη α µετηοδ ιχαλ, τεχηνιχαλλψ πηρασεδ συρϖεψ οφ τηε ηιστορψ οφ γενετιχσ. Ηε γραδυαλλψ φο χυσεδ ον ηισ οων ωορκ ιν σιτε διρεχτεδ µυταγενεσισ, α προχεσσ τηατ αλλοωσ τηε στυδψ ανδ µανιπυλατιον οφ προτεινσ βψ σπεχι χ αλτερατιον οφ τηε ΝΑ τηατ χοδεσ τηειρ στρυχτυρε. Τηε πρεχεδινγ λεχτυρε, βψ Καρψ Β. Μυλ λισ, α βιοτεχηνολογψ χονσυλταντ, χουλδ ηαρδλψ ηαϖε στρυχκ α µορε δι ερεντ τονε. Ηε πρεσεντεδ α ρεσουνδινγλψ περ σοναλ στορψ οφ ηισ δισχοϖερψ οφ τηε πολψ µερασε χηαιν ρεαχτιον (ινϖαριαβλψ σηορτ ενεδ το ΠΧΡ). Τηε προχεσσ προϖιδεσ α φαστ ανδ εασψ ωαψ φορ βιολογιστσ το µακε βιλλιονσ οφ χοπιεσ οφ α σινγλε στρανδ οφ ΝΑ. ΠΧΡ ηασ τρεµενδουσλψ φαχιλιτατεδ ωορκ ιν ϖιρτυαλλψ αλλ ασπεχτσ οφ µολεχυ λαρ βιολογψ, φροµ ΝΑ νγερπριντινγ το τηε διαγνοσισ οφ γενετιχ δισεασε. Μυλλισ δεσχριβεδ τηε ρεσεαρχη τηατ λεδ το ΠΧΡ ασ ϕυστ ονε χοµπονεντ οφ ηισ λιφε. Ηε ρεχουντεδ τηατ αφτερ γραδυατε 16 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ 1994

8 ΛΑΤΕ ΝΙΓΗΤ ΦΕΣΤΙςΙΤΙΕΣ φολλοωινγ τηε Νοβελ βανθυετ βρουγητ ουτ τηε λαυρεατεσ λεσσ σεριουσ σιδε. Ηερε Ταψλορ τρεατσ τηε µεδιχαλ στυδεντσ το σοµε φανχψ πιχκιν. σχηοολ ηε ηαδ ηοπεδ το βεχοµε α ωριτ ερ, βυτ µψ χηαραχτερσ ωερε ατ, σο Ι ηαδ το γετ α ϕοβ ασ α σχιεντιστ. Αβοϖε αλλ, Μυλλισ ραν αγαινστ τηε γραιν βψ ρελατινγ τηατ, ιν τηε ενδ, τηε τηριλλ οφ τηε δισχοϖ ερψ οφ ΠΧΡ χουλδ νοτ χοµπενσατε φορ τηε εµοτιοναλ δεϖαστατιον προδυχεδ βψ τηε δισιντεγρατιον οφ ηισ ρελατιονσηιπ ωιτη ηισ γιρλφριενδ. Μυλλισ σ λεχτυρε αρουσεδ στρονγ ρε αχτιον φροµ τηε αυδιενχε, εσπεχιαλλψ αµονγ τηε γρουπ οφ ψουνγ στυδεντσ µοστλψ φεµαλε ωηο µοββεδ ηιµ αφ τερωαρδ. Ισ τηισ κινδ οφ αδυλατιον µορε σατισφψινγ τηαν ωιννινγ τηε Νοβελ Πριζε? Τηε τωο γο ηανδ ιν ηανδ, ηε σαιδ, γριννινγ, βυτ Ι ηαδ γρουπιεσ εϖεν βεφορε τηε Νοβελ Πριζε. Τηε φορµαλ αωαρδινγ οφ τηε Νοβελσ τοοκ πλαχε ον εχεµβερ 10, τηε αν νιϖερσαρψ οφ Αλφρεδ Νοβελ σ δεατη, ιν τηε Στοχκηολµ Χονχερτ Ηαλλ. Τηερε τηε λαυρεατεσ ϕοκεδ νερϖουσλψ ωιτη ονε αν οτηερ ασ τηεψ αωαιτεδ τηειρ τυρν το ρε χειϖε τηειρ διπλοµα ανδ µεδαλ φροµ Κινγ Χαρλ ΞςΙ Γυσταφ οφ Σωεδεν. Α φεαστ ιν τηε Στοχκηολµ Χιτψ Ηαλλ σεαλεδ τηε χελεβρατιον. Τορχηεσ ιλλυµι νατινγ τηε πατη το τηε εντρψωαψ ρε εχτ εδ εχστατιχαλλψ ο τηε συρφαχε οφ Λακε Μ λαρεν. Ινσιδε, 1,300 γυεστσ σατ ατ 63 ταβλεσ διστριβυτεδ τηρουγη τηε ϖαστ Βλυε Ηαλλ. Ατ ονε ποιντ, τηε στεωαρδσ πουρ ινγ τηε ωινε αβρυπτλψ δρεω βαχκ ανδ βεγαν το σινγ; τηεψ τυρνεδ ουτ το βε Ορπηει ρ νγαρ, τηε ρενοωνεδ µεν σ χηοιρ φροµ Υππσαλα. ϑυστ βεφορε δεσ σερτ, σοπρανο Βαρβαρα Ηενδριχκσ περ φορµεδ αµιδ αν αρτι χιαλ σνοωφαλλ, βε νεατη α χονϖινχινγ χανοπψ οφ σταρσ. Αφτερ διννερ, ϖε οφ τηε λαυρεατεσ γαϖε τηε τραδιτιοναλ σπεεχη οφ τηανκσ, αµονγ τηεµ ωριτερ Τονι Μορρισον, ωηο ποετιχαλλψ χονϕυρεδ υπ τηε σπιριτσ οφ λιτ ερατυρε ωιννερσ ψετ το χοµε. Ωηεν τηε βανθυετ δισπερσεδ ατ µιδνιγητ, στυ δεντσ ανδ σοµε οφ τηε Νοβελιστσ φουνδ τηειρ ωαψ το τηε Μεδιχαλ Στυδεντσ ρεχεπ τιον α τραδιτιοναλ βυτ υνο χιαλ εϖεντ ατ τηε Καρολινσκα Ινστιτυτε. Ιν α χροωδ εδ ροοµ ϖαγυελψ ρεσεµβλινγ α µεδιε ϖαλ βεερ ηαλλ, στυδεντσ εντερταινεδ τηε λαυρεατεσ ωιτη, αµονγ οτηερ τηινγσ, ρε COREY S. POWELL ϕυγγλινγ, α βεερ βοττλε ορχηεστρα ανδ α σκιτ εξπλαινινγ τηε ποσσιβλε σιγνι χανχε οφ σπλιτ γενεσ. Τωο οφ τηε λαυρεατεσ ρετυρνεδ τηε φα ϖορ. Ταψλορ δοννεδ α φυννψ νοσε, γλασσ εσ ανδ α γυιταρ; ηισ ωιφε ϕοινεδ ηιµ φορ α σπιριτεδ ιφ σλιγητλψ ωοββλψ ρενδιτιον οφ Τηισ Λανδ Ισ Ψουρ Λανδ. Μυλλισ λατ ερ χοντριβυτεδ σοµε ηοαρσε σινγινγ οφ ηισ οων, αλονγ ωιτη α βιτ οφ φρεε φορµ στανδ υπ χοµεδψ τηατ ινχλυδεδ α βριεφ παροδψ οφ τηε Κινγ οφ Σωεδεν. Α λιγητ σνοω ωασ φαλλινγ ασ τηε Νοβελ λαυρεατεσ ανδ τηειρ φαµιλιεσ γατηερεδ ιν τηε λοββψ οφ τηε Γρανδ Ηοτελ το δεπαρτ φροµ Στοχκηολµ. Τηε θυιετλψ φαµιλιαρ χονϖερσατιον ανδ ωαρµ σµιλεσ αττεστεδ το τηε σηαρεδ ιντενσιτψ οφ τηε παστ ωεεκ σ εϖεντσ. Βυτ ρεπρεσεντατιϖεσ φροµ τηε Σουτη Αφριχαν γοϖερνµεντ ανδ τηε Αφριχαν Νατιοναλ Χονγρεσσ ηαδ βεγυν το λλ τηε Γρανδ Ηοτελ, ανδ τηε µοοδ οφ τηε λοββψ ηαδ σταρτεδ το χηανγε. Τηε τιµε ηαδ χοµε φορ τηε Νοβελ χψχλε το βεγιν ανεω. Χορεψ Σ. Ποωελλ Ρεφλεχτιονσ ιν α Θυαντυµ Ωελλ Λike matchmaking relatives, physicists have for many years been trying to marry superconductors with semiconductors, in the hope of having resistanceless electronic circuits as offspring. Although they will not be sending out birth announcements soon, the mating attempts themselves are proving to be a fascinating study. Recent results by Herbert Kroemer, Chanh Nguyen and Evelyn L. Hu of the University of California at Santa Barbara have demonstrated that an unexpected mechanism mediates superconductivity across a thin piece of semiconductor. The mechanism, called multiple Andreev reflections, also offers researchers a bonus mystery: the reflections behave inexplicably when exposed to a magnetic field. Superconductors carry electricity without resistance because the electrons in them combine in twos to form so-called Cooper pairs. By dancing in step, the members of a pair manage to avoid bumping into each other and thus to move without resistance. The Cooper pairs can also leak through the superconductor, penetrating an ordinary conductor to some extent. This leakage, referred to as the proximity effect, enables two superconductors to transmit the resistanceless flow of current across an intervening substance. Kroemer and his colleagues decided to see what would happen if they stretched the distance between superconducting contacts beyond that at which the proximity effect can happen. To do so, they created a super-semi-super double heterostructure. That is, they sandwiched an indium arsenide semiconductor between two superconducting niobium contacts spaced a few tenths of a micron apart. The indium arsenide was structured as a quantum well essentially a thin channel that confines electrons to two dimensions of movement. The quantum well permitted high concentrations of mobile electrons (in effect, creating a sea of negative charge). The workers expected to see a certain level of resistance. Instead they found an unusual conductance peak that could not have been caused by Cooper pairs entering the quantum well. Our contact resistance data are incompatible with the proximity effect as currently understood, Kroemer says. The idea that the Cooper pairs penetrate into the semiconductor itself is suddenly in question and needs to be reexamined. Rather what may mediate the superconductivity are multiple Andreev reflections, a 20 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ 1994

9 Τοο Λιττλε, Τοο Λατε? Α τρεατµεντ φορ ηεαρτ ατταχκ µαψ βε δανγερουσλψ υνδερυσεδ Ατηροµβολψτιχ αγεντ χαν σαϖε ψουρ λιφε ιφ ψου συ ερ α ηεαρτ ατταχκ. Βυτ ιν τηε Υ.Σ., ιφ ψου αρε ολδ ορ σλοω ιν γεττινγ το τηε ηοσπιταλ, ψουρ χηανχεσ οφ γεττινγ ονε µαψ βε δισ τυρβινγλψ ωορσε τηαν ψου δ λικε. Συρ ϖεψσ σηοω τηατ ονλψ αβουτ α τηιρδ οφ αλλ ηεαρτ ατταχκ πατιεντσ ρεχειϖε α τηροµ βολψτιχ ρουγηλψ ηαλφ οφ τηοσε ωηο µαψ βε ελιγιβλε ανδ φαρ βελοω τηε 85 περχεντ µαρκ ατταινεδ ιν παρτσ οφ τηε Υ.Κ. Μορεοϖερ, εϖεν πατιεντσ ωηο δο γετ α τηροµβολψτιχ µυστ οφτεν ωαιτ αλµοστ αν ηουρ ανδ α ηαλφ φορ ιτ, α δελαψ τηατ σιγνι χαντλψ ρεδυχεσ τηε δρυγ σ ε εχ τιϖενεσσ. Βψ ονε εστιµατε, 14,000 µορε λιϖεσ µιγητ βε σαϖεδ αννυαλλψ ιφ πηψσι χιανσ υσεδ τηροµβολψτιχσ σοονερ ανδ µορε λιβεραλλψ. Ι τηινκ τηε σιτυατιον ισ ιµπροϖινγ, βυτ ιτ σ ωοεφυλλψ ιναδε θυατε, ρεµαρκσ Ανδρεω ϑ. οορεψ οφ τηε Μεδιχαλ Χεντερ οφ ελαωαρε. Στρεπτοκινασε, τισσυε πλασµινογεν αχτιϖατορ (ΤΠΑ) ανδ οτηερ τηροµβολψτ ιχσ ωορκ βψ δισσολϖινγ τηε βλοοδ χλοτσ τηατ βλοχκ χοροναρψ αρτεριεσ ανδ χαυσε ηεαρτ ατταχκσ. Ατ λεαστ ονε στυδψ φουνδ τηατ αδµινιστερινγ τηεσε αγεντσ ωιτηιν αν ηουρ οφ τηε ονσετ οφ χηεστ παιν χυτ µορταλιτψ βψ 90 περχεντ, αλτηουγη µοστ εστιµατεσ πυτ τηε βενε τ ατ α µορε µοδεστ 50 περχεντ. Υνφορτυνατελψ, τηατ γαιν δεχρεασεσ ωηεν τρεατµεντ ισ ποστ πονεδ, ανδ µοστ πατιεντσ δο νοτ ρεαχη αν εµεργενχψ ροοµ υντιλ ατ λεαστ φουρ ηουρσ αφτερ τηειρ ηεαρτ ατταχκ βεγινσ. Στιλλ, τηροµβολψτιχσ ρεδυχε µορταλιτψ βψ 30 περχεντ ωηεν γιϖεν ωιτηιν τηε ρστ σιξ ηουρσ ανδ βψ αβουτ 15 περχεντ βε τωεεν τηε σιξτη ανδ 12τη ηουρσ. Τηε δραωβαχκ οφ τηε δρυγσ ισ τηατ τηεψ προµοτε βλεεδινγ ανδ ραισε τηε οδδσ οφ α ποτεντιαλλψ φαταλ στροκε φροµ αν ιντραχρανιαλ ηεµορρηαγε. Πηψσιχιανσ ηαϖε τηερεφορε τενδεδ το πρεσχριβε χλοτ βυστερσ ονλψ φορ τηε µινοριτψ οφ πα τιεντσ ωηο ο ερεδ τηε βεστ ρατιο οφ βενε τσ το ρισκσ. Ιντερφερινγ ωιτη τηε βοδψ σ βλοοδ χλοττινγ µεχηανισµ ισ α σεριουσ βυσινεσσ, χαυτιονσ Η. ςερνον Ανδερσον οφ τηε Υνιϖερσιτψ οφ Τεξασ Ηεαλτη Σχιενχε Χεντερ. Ψου ωαντ το βε ϖερψ, ϖερψ χαρεφυλ. Λαστ φαλλ ιν τηε Νεω Ενγλανδ ϑουρναλ οφ Μεδιχινε, Ανδερσον ανδ ϑαµεσ Τ. Ωιλλερσον οφ τηε Τεξασ Ηεαρτ Ινστιτυτε phenomenon the existence of which Aleksander F. Andreev of the Institute for Physical Problems in Moscow proposed in At the super-semi interface, an electron from the well enters a superconductor to form a Cooper pair. As it does so, it leaves behind a positively charged hole in the sea of electrons in the well. The hole is a kind of mirror image of the electron. According to theory, the hole moves along a time-reversed path of the original electron that is, the hole travels to the other side of the well. Once the hole reaches the other interface, it breaks up a Cooper pair in the other superconducting contact. One of the Cooper electrons destroys the hole; the other takes up this annihilation energy and shoots across the well back to the other side. The process can repeat once this electron moves across the interface and forms a Cooper pair. In theory, the cycle can go on forever. More startling was the effect s dependence on an external magnetic field. Kroemer found that a rising magnetic field caused resistance to increase episodically instead of smoothly. The jerkiness or bumpiness of the increasing resistance should involve a fundamental parameter the flux quantum. The flux quantum dictates that bundles of magnetic-field lines penetrating a sample must take on a particular, discrete value. Instead, Kroemer reports, the measured value is smaller than the predicted one by a factor of four to five. So far no good explanation exists for the oscillations. One speculation is that the magnetic-flux lines assume the form of a lattice as they penetrate the semiconductor. When the magnetic field is increased, the entire lattice shifts suddenly to accommodate the new flux bundles. Kroemer plans to look for the effect in new samples before submitting his results for publication. Multiple Andreev reflections may be more common than previously observed. For instance, Alan W. Kleinsasser of the IBM Thomas J. Watson Research Center and his colleagues will report their observations of the reflections in a quantum structure known as a tunnel junction. So whereas the birth of superconducting computers remains distant, investigators are finding plenty of excitement during the courtship period. Kroemer explains: The physics for now takes precedence over the hypothetical applications. Philip Yam ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ

10 ιν Ηουστον ποιντεδ ουτ ϕυστ ηοω χαρε φυλ πηψσιχιανσ ηαϖε βεεν. Τηιρτψ περ χεντ οφ αλλ πατιεντσ ωιτη ηεαρτ ατταχκσ δο νοτ γετ τηροµβολψτιχ τηεραπψ, βε χαυσε τηεψ αρριϖε ατ τηε ηοσπιταλ µορε τηαν σιξ ηουρσ αφτερ παιν βεγινσ τοο λατε, ιν τηε πηψσιχιαν σ οπινιον. Βεχαυσε τηε ελδερλψ αρε ατ ηιγηερ ρισκ φορ στροκε, 15 περχεντ αρε χονσιδερεδ τοο ολδ. Αν οτηερ 25 περχεντ αρε δισθυαλι εδ βε χαυσε τηειρ ελεχτροχαρδιογραµσ δο νοτ συγγεστ τηατ τηροµβολψτιχ τηεραπψ ωουλδ βε ηελπφυλ ορ βεχαυσε τηεψ σεεµ προνε το βλεεδινγ. Αρε τηοσε χριτερια τοο χονσερϖατιϖε? Τηε µορταλιτψ φορ πατιεντσ ιν χλινιχαλ τριαλσ οφ τηροµβολψτιχ τηεραπψ ισ τψπιχαλ λψ 2 το 10 περχεντ; φορ τηοσε εξχλυδεδ φροµ τηεραπψ, ιτ ισ 15 το 30 περχεντ. Τηεσε αλαρµινγ νυµβερσ συγγεστ τηατ υνλεσσ τηε ρισκσ οφ στροκε ανδ βλεεδινγ ωουλδ βε φαρ ηιγηερ ιν τηε εξχλυδεδ γρουπσ αν ασσυµπτιον τηατ ισ εσπε χιαλλψ θυεστιοναβλε φορ πεοπλε ωηο ηαϖε ϕυστ αρριϖεδ τοο λατε τηοσε πατιεντσ, τοο, ωουλδ βενε τ φροµ τηροµβολψτιχ τηεραπψ. Ινδεεδ, Ανδερσον ανδ Ωιλλερ σον νοτε τηατ πατιεντσ ολδερ τηαν 75 ψεαρσ ωερε αµονγ τηε γρουπσ ωηο µοστ βενε τεδ ιν χλινιχαλ τριαλσ βεχαυσε τηεψ συ ερ τηε µοστ ηεαρτ ατταχκσ. οορεψ βελιεϖεσ περηαπσ ασ µανψ ασ 60 περχεντ οφ αλλ ηεαρτ ατταχκ ϖιχτιµσ µιγητ θυαλιφψ φορ τηροµβολψτιχ τηεραπψ. Ιν τηε εχεµβερ 1992 ισσυε οφ τηε ϑουρναλ οφ τηε Αµεριχαν Μεδιχαλ Ασσοχι ατιον, ηε, Εριχ Λ. Μιχηελσον οφ Ηαηνε µανν Υνιϖερσιτψ ανδ Εριχ ϑ. Τοπολ οφ τηε Χλεϖελανδ Χλινιχ Φουνδατιον τριεδ το εσ τιµατε τηε ποτεντιαλ ιµπαχτ οφ τηροµ βολψτιχσ. Τηεψ χονχλυδεδ τηατ εξπανδ εδ υσε οφ τηροµβολψτιχσ χουλδ τριπλε τηε νυµβερ οφ λιϖεσ σαϖεδ, φροµ 7,200 το 21,950 αννυαλλψ. Σοµε αδϖοχατεσ ινσιστ τηατ χοµ πελλινγ εϖιδενχε φορ α βροαδερ υσε οφ τηροµβολψτιχσ ηασ εξιστεδ σινχε ατ λεαστ 1988, ωηεν τηε Σεχονδ Ιντερνατιοναλ Στυδψ οφ Ινφαρχτ Συρϖιϖαλ (ΙΣΙΣ 2) ωασ ρε λεασεδ. Ανδ µανψ πηψσιχιανσ ιν Ευροπε σεεµ το ηαϖε χονχλυδεδ τηατ αγγρεσσιϖε υσε οφ τηροµβολψτιχσ ισ ωαρραντεδ. Α ρεπορτ ιν τηε Λανχετ λαστ Οχτοβερ χλαιµσ τηατ 85 περχεντ οφ τηε ηεαρτ ατταχκ πα τιεντσ ιν σοµε Ενγλιση ηοσπιταλσ ρε χειϖεδ τηροµβολψτιχσ. Ιτ αλσο ποιντσ ουτ, ηοωεϖερ, τηατ ρεγιοναλ ηοσπιταλσ ϖαριεδ γρεατλψ ιν τηειρ πραχτιχεσ: σοµε ηοσπι ταλσ υσεδ τηεµ ονλψ ηαλφ τηατ οφτεν. Ιτ σ ηαρδ το ηαϖε α ηανδλε ον ηοω µυχη υνδερυτιλιζατιον τηερε ισ ριγητ νοω, Τοπολ αργυεσ. Ιτ αππεαρσ το βε µυχη λεσσ τηαν ιτ ωασ εϖεν α χουπλε οφ ψεαρσ αγο. Φορ πατιεντσ ολδερ τηαν 75 ψεαρσ, ηε σαψσ, τηε ρατε οφ τρεατµεντ ηασ ϕυµπεδ φροµ 2 το 15 περχεντ. Χλινιχαλ ρεχορδσ φροµ τηε Γλοβαλ Υτιλιζατιον οφ Στρεπτοκινασε ανδ ΤΠΑ φορ Οχχλυδεδ ΗΕΑΡΤ ΑΤΤΑΧΚ ΠΑΤΙΕΝΤΣ χαν οφτεν βενε τ φροµ γεττινγ χλοτ βυστινγ δρυγσ, βυτ µανψ ωηο σηουλδ βε ελιγιβλε µαψ στιλλ νοτ βε ρεχειϖινγ τηεµ. RON COPPOCK Liaison International Χοροναρψ Αρτεριεσ ( ΓΥΣΤΟ) τριαλ, ωηιχη ηε συπερϖισεδ, συγγεστεδ τηατ ωε ρε τρεατινγ ωελλ οϖερ 80 περχεντ οφ τηε απ προπριατε πατιεντσ. Βυτ Ρορψ Χολλινσ οφ Ραδχλι ε Ιν ρµ αρψ ατ τηε Χλινιχαλ Τριαλ Σερϖιχε Υνιτ οφ τηε Υνιϖερσιτψ οφ Οξφορδ δισσεντσ φροµ τηατ ϖιεω. Α λεαδερ οφ τηε ΙΣΙΣ 4 τριαλ ρε λεασεδ λαστ Νοϖεµβερ, Χολλινσ στατεσ τηατ τηε Υ.Σ. ωασ δοων ιν τηε λοωερ ενδ ανδ τηε Υ.Κ. ωασ υπ ιν τηε τοπ ενδ ιν φρεθυενχψ οφ τηροµβολψτιχ υσε. Ι τηινκ α λοτ οφ πεοπλε αρε στιλλ υνχερταιν αβουτ ωηετηερ τηεψ σηουλδ βε τρεατινγ βε ψονδ σιξ ηουρσ, ηε ϖεντυρεσ. Τηατ ισ χηανγινγ, βυτ ιτ µαψ βε χηανγινγ ατ δι ερεντ ρατεσ ιν δι ερεντ πλαχεσ. Ρεσιστανχε το α τηεραπψ τηατ µαψ ρου τινελψ κιλλ ονε ορ τωο ουτ οφ εϖερψ 1,000 πατιεντσ ισ υνδερστανδαβλε ιν α προφεσ σιον τραινεδ το οβεψ τηε µοττο πριµυµ νον νοχερε, ρστ δο νο ηαρµ. Εµερ γενχψ ροοµ ιντερνιστσ µυστ µακε ραπιδ δεχισιονσ, ον τηε βασισ οφ ινχοµπλετε ινφορµατιον, αβουτ τηε χαρε οφ πατιεντσ τηεψ ηαϖε υσυαλλψ νεϖερ σεεν βεφορε. Τηεψ οφτεν ωειγητ τηειρ οων εξπεριενχε ανδ τηατ οφ τηειρ χολλεαγυεσ µορε ηεαϖ ιλψ τηαν χλινιχαλ ρεπορτσ ωηιχη µαψ εξ πλαιν ωηψ τηε υσε οφ τηροµβολψτιχσ τενδσ το βε ηιγηερ ιν ηοσπιταλσ τηατ ηαϖε παρτιχιπατεδ ιν χλινιχαλ τριαλσ. Φεαρ οφ λιαβιλιτψ αλσο ηαυντσ σοµε Υ.Σ. δοχ τορσ, οορεψ οβσερϖεσ. Βεττερ πρεσχριπτιϖε γυιδελινεσ µαψ σοον αππεαρ ιν αν υπχοµινγ παπερ ιν τηε Λανχετ, ιν ωηιχη Χολλινσ ανδ ηισ χολ λεαγυεσ µακε νεω ρεχοµµενδατιονσ φορ γιϖινγ τηροµβολψτιχ τηεραπψ το τηε ελδερλψ, πεοπλε ωιτη ηιστοριεσ οφ στροκεσ ανδ οτηερ χατεγοριεσ οφ πατιεντσ. Ιτ πυτσ τογετηερ αλλ τηε δατα ον τηε συβ γρουπσ ωε ηαϖε φροµ τηε λαργε σχαλε τριαλσ, ανδ ιτ ηελπσ το γυιδε τρεατµεντ φορ ινδιϖιδυαλσ, ηε σαψσ. Θυιτε ασιδε φροµ τηε ισσυε οφ ωηετη ερ µορε χατεγοριεσ οφ πατιεντσ σηουλδ ρεχειϖε τηροµβολψτιχσ, µοστ εξπερτσ βε λιεϖε τηε τηεραπψ σηουλδ βε αδµινισ τερεδ µυχη µορε προµπτλψ. Στυδιεσ σηοω τηατ φροµ τηε τιµε ελιγιβλε πα τιεντσ ιν τηε Υ.Σ. ρεαχη αν εµεργενχψ ροοµ, τηεψ µυστ ωαιτ αν αϖεραγε οφ αβουτ 85 µινυτεσ βεφορε τηειρ τηροµ βολψτιχ τηεραπψ βεγινσ. Τηατ δελαψ νοτ ονλψ λοωερσ τηε βενε τ οφ τηε τηροµβο λψτιχσ, ατ σοµε ηοσπιταλσ ιτ πυσηεσ πα τιεντσ ουτσιδε τηε αχχεπτεδ ιντερϖαλ φορ τρεατµεντ. οορεψ ανδ οτηερσ αρε χονϖινχεδ τηισ δοορ το νεεδλε τιµε χαν ανδ σηουλδ βε χυτ το 20 µινυτεσ ορ λεσσ. Το φαχιλι τατε τηε τρεατµεντ, µοστ γοοδ ηοσπι ταλσ αρε σεττινγ υπ µυλτιδισχιπλιναρψ, ιν τερδεπαρτµενταλ τεαµσ, οορεψ εξ πλαινσ. Τηεψ ρε λικε τηε χοδε βλυε τεαµσ τηατ τρεατ τραυµα. Σοµε προπονεντσ ηαϖε συγγεστεδ τηατ τηροµβολψτιχ τηερ 22 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ 1994

11 απψ χουλδ βε σταρτεδ ιν αµβυλανχεσ εν ρουτε το τηε ηοσπιταλ, βυτ τηε εϖιδενχε φορ τηε βενε τ οφ τηισ χοντροϖερσιαλ πραχτιχε ισ υνχερταιν. Ωε ρε ταλκινγ αβουτ υπ το α 90 περ χεντ ρεδυχτιον ιν µορταλιτψ φροµ τηε βιγγεστ κιλλερ ιν τηε Ωεστερν ωορλδ, οορεψ ινσιστσ. Τηατ, Ι τηινκ, ισ τηε βιγγεστ µεδιχαλ αδϖανχε ιν τηισ χεντυρψ ουτσιδε οφ αντιβιοτιχσ. Βυτ ιτ χαννοτ λιϖε υπ το τηατ ποτεντιαλ υνλεσσ πηψσι χιανσ υσε ιτ µορε οφτεν. ϑοην Ρεννιε Νο Γλοβαλ Ωαρµινγ? ΧΟ 2 ρεαδινγσ ον Μαυνα Λοα σηοω δεχλινινγ εµισσιονσ Σινχε 1958, ωηεν ρεσεαρχηερσ ρστ βεγαν το µεασυρε τηε ρατε ατ ωηιχη χαρβον διοξιδε αχχυµυ λατεσ ιν τηε ατµοσπηερε, τηεψ ηαϖε σεεν α χονσιστεντ ινχρεασε, περτυρβεδ ονλψ βψ µινορ σεασοναλ υχτυατιονσ. Τηεν, αβουτ φουρ ψεαρσ αγο, τηε τρενδ βεγαν το ωαϖερ. Φιρστ α δεχλινε σετ ιν, φολλοωεδ βψ α πλατεαυ. Αφτερ τηατ, τηε δεχλινε ρε συµεδ σηαρπλψ. Τηε εϖεντ ηασ λεφτ σχι εντιστσ, ινχλυδινγ τηοσε ατ τηε οβσερϖα τορψ ον Μαυνα Λοα ιν Ηαωαιι, εσταβ λισηεδ βψ τηε λατε Ηαρρψ Ωεξλερ το µακε τηε µεασυρεµεντσ, ωονδερινγ ωηατ ηασ ηαππενεδ. Αδδινγ το τηε χονφυσιον, σαψσ Χηαρλεσ. Κεελινγ οφ τηε Υνιϖερσιτψ οφ Χαλιφορ νια ατ Σαν ιεγο, ωηο ηασ οπερατεδ α γασ αναλψζερ ατ τηε οβσερϖατορψ σινχε ιτσ φουνδινγ, ισ τηε φαχτ τηατ αχχυµυλα τιον σταρτεδ το σλυµπ ωηιλε τηε ατµο σπηερε ωασ ιν τηε τηροεσ οφ αν Ελ Νι ο, α περιοδιχ σηιφτ ιν τηε χιρχυλατιον οφ τραδε ωινδσ οϖερ τηε Παχι χ τηατ α εχτσ γλοβαλ ωεατηερ ανδ οχεαν χυρρεντσ. υρ ινγ αν Ελ Νι ο, συχη ασ τηοσε οφ ανδ , ατµοσπηεριχ χαρβον διοξιδε λεϖελσ τενδ το ρισε φαστερ τηαν τηεψ δο ατ οτηερ τιµεσ. Κεελινγ συσπεχτσ τηατ πλαντσ ανδ σοιλσ ρελεασε µορε χαρ βον διοξιδε δυρινγ αν Ελ Νι ο βεχαυσε ωηεν αν Ασιαν µονσοον χολλαπσεσ, ιτ χαυσεσ δρουγητ χονδιτιονσ. Ωηατεϖερ ηασ βεεν ρεδυχινγ χοντριβυτιονσ οφ χαρ βον διοξιδε το τηε ατµοσπηερε ηαδ συχη αν ιµπαχτ τηατ ιτ εντιρελψ οϖερροδε τηε ε εχτσ οφ αν Ελ Νι ο. Ανψ νυµβερ οφ εϖεντσ µιγητ ηαϖε ηαδ συχη χλιµατιχ χλουτ. Σχιεντιστσ χαν ελιµινατε ονλψ ονε εξπλανατιον ιµµε διατελψ: τηε αµουντ οφ χαρβον διοξιδε ρελεασεδ φροµ βυρνινγ φοσσιλ φυελσ ηασ νοτ δεχλινεδ. Τηε νεξτ µοστ οβϖιουσ χανδιδατε ισ τηε ϑυνε 1991 ερυπτιον οφ Μουντ Πινατυβο ιν τηε Πηιλιππινεσ. Τηε λινκ το τηε ερυπτιον ισ πρεττψ σπεχυλα τιϖε, βυτ ιτ σ αν αττραχτιϖε τηινγ το τηινκ αβουτ βεχαυσε οφ τηε χοινχιδενχε ιν τιµε, σαψσ Ραλπη Φ. Κεελινγ, Χηαρλεσ Κεελινγ σ σον ανδ χολλεαγυε ατ Υ.Χ.Σ.. Οφ χουρσε, δισχοϖερινγ ωηετηερ τηε µψσ τερψ σουρχε εξιστεδ ατ λανδ ορ ατ σεα ωουλδ ναρροω τηε σεαρχη φυρτηερ. Υν φορτυνατελψ, δι ερεντ τεστσ ηαϖε ψιελδεδ χον ιχτινγ χλυεσ. Τηε ρατιο οφ χαρβον 13 το χαρβον 12 ιν τηε ατµοσπηερε ισ ονε συχη µεα συρε. Πηοτοσψντηεσισ ον λανδ πρεφερσ τηε λιγητερ ισοτοπε, ωηερεασ γασ εξ χηανγε ατ σεα δισχριµινατεσ ονλψ σλιγητ λψ βετωεεν τηε τωο. Ωε σαω τηε ρατιο γο υπ, ωηιχη ωουλδ ιµπλψ αν ινχρεασεδ χαρβον διοξιδε υπτακε βψ τηε τερρεστρι αλ βιοσπηερε, σαψσ Πιετερ Π. Τανσ οφ τηε Νατιοναλ Οχεανιχ ανδ Ατµοσπηεριχ Αδ µινιστρατιον. Βυτ τηερε χουλδ βε χον ΕΡΥΠΤΙΟΝ οφ Μουντ Πινατυβο ιν ϑυνε 1991 µαψ βε ρεσπονσιβλε φορ λοωερ χαρβον διοξιδε εµισσιονσ µεασυρεδ ιν τηε ατµοσπηερε σινχε τηεν. ALBERTO GARCIA SABA σιδεραβλε ερρορ ιν τηατ. Ιτ ισ ϖερψ δεπεν δεντ ον ηοω γοοδ ουρ χαλιβρατιον ισ. Ινδεεδ, ρεσεαρχηερσ µεασυρινγ τηε χαρ βον ισοτοπε ρατιο ηαϖε ρεπορτεδ δι ερ εντ ρεσυλτσ ατ ϖαριουσ µεετινγσ οϖερ τηε παστ ψεαρ. Χηαρλεσ Κεελινγ σ δατα ινιτιαλ λψ ινδιχατεδ α λαργε σινκ ατ σεα. Αφτερ χορρεχτιονσ ωερε µαδε το ηισ χαλιβρα τιον, τηε ρεσυλτσ ινστεαδ ποιντεδ το α σινκ πρεδοµιναντλψ ον λανδ. Οξψγεν εµισσιονσ, ον τηε οτηερ ηανδ, συππορτ ψετ ανοτηερ ιδεα. Ιτ σ φαιρλψ χλεαρ τηατ τηε λανδ διδ νοτ βεηαϖε ιν α τψπιχαλ ωαψ φορ αν Ελ Νι ο, βυτ τηε οξψ γεν δατα συγγεστ τηατ µαψβε τηε οχεανσ αλσο βεηαϖεδ στρανγελψ, Ραλπη Κεελινγ σαψσ. ϑυστ ασ δι ερεντ αϖορσ οφ χαρβον ισοτοπεσ αρε πρεφερρεδ βψ συρφ ανδ τυρφ ρεαχτιονσ, σο, τοο, ϖαρψινγ προπορτιονσ οφ οξψγεν ανδ χαρβον αρε ενγαγεδ τηρουγη τηε φορµατιον ανδ χονσυµπ τιον οφ οργανιχ µαττερ. Ιν αδδιτιον, χαρ βον ισ θυιτε ρεαχτιϖε ατ σεα, ωηερεασ οξψγεν ισ χηεµιχαλλψ νευτραλ. Αφτερ χονσιδεραβλε νυµβερ χρυνχη ινγ, τηεσε φαχτσ τακεν τογετηερ ιµπλψ τηατ ιφ τηε σινκ ωερε πριµαριλψ ον λανδ, ασ τηε χαρβον ισοτοπε ρεαδινγσ συγγεστ, τηε χηανγε ιν τηε γροωτη ρατε οφ ατµο σπηεριχ οξψγεν σηουλδ βε νεαρλψ εθυιϖ αλεντ το τηε ρεχεντ χηανγε φορ χαρβον διοξιδε. Ιν φαχτ, Ραλπη Κεελινγ ηασ οβ σερϖεδ οξψγεν εµισσιονσ τηατ ροσε αβουτ τωιχε ασ σηαρπλψ ασ τηε ρατε βψ ωηιχη χαρβον διοξιδε εµισσιονσ φελλ αφ τερ τηε Πινατυβο εϖεντ. Τηισ νδινγ ιν διχατεσ τηατ σιγνι χαντ χηανγεσ τοοκ πλαχε ιν τηε οχεανσ. Νο µαττερ ωηερε τηισ χαρβον σινκ εξιστεδ, σχιεντιστσ φαχε τηε αδδιτιοναλ χηαλλενγε οφ γυρινγ ουτ ηοω ιτ ηαπ πενεδ. Τηερε αρε σεϖεραλ µοδελσ βασεδ ον τηε φαλλουτ φροµ Πινατυβο τηατ χουλδ χονχειϖαβλψ ιλλυστρατε ωηψ χαρβον διοξ ιδε εµισσιονσ πλυµµετεδ. Γλοβαλ χοολ ινγ, µεασυρεδ ιν τηε λοω τροποσπηερε ϖια σατελλιτε, προϖιδεσ ονε χοµπελλινγ πατηωαψ. Συχη χοολινγ χουλδ α εχτ τηε βαλανχε βετωεεν πηοτοσψντηεσισ ανδ ρεσπιρατιον ον λανδ ανδ χουλδ λεαδ το αν ινχρεασεδ νετ υπτακε οφ χαρβον δι οξιδε ιν τηε οχεανσ. Ιτ χουλδ χαυσε α βιγ, σηορτ τερµ ϕολτ το τηε χαρβον βαλανχε. Ιν 1994, ιφ τηε τεµπερατυρε χοµεσ βαχκ το νορµαλ, ωε σηουλδ γετ νορµαλ χαρβον διοξιδε γροωτη αγαιν, Τανσ νοτεσ. Σο, ισ γλοβαλ ωαρµινγ ον τηε ωαψ ουτ? Τανσ δοεσ νοτ τηινκ σο. Τηε δεχλινε ιν ατµοσπηεριχ χαρβον διοξιδε αχχυµυλα τιον, ηε βελιεϖεσ, ισ τεµποραρψ. Ραλπη Κεελινγ αγρεεσ. Τηατ τηε χαρβον διοξ ιδε γροωτη ωιλλ σταψ λοω ισ δουβτφυλ, ηε σαψσ. Βυτ τηισ ισ ρελεϖαντ ατ λεαστ ιν τηε σενσε τηατ ιτ σηοωσ ωε δον τ ρεαλλψ κνοω ωηατ σ ηαππενινγ ωιτη ρεσπεχτ το τηε µοστ ιµπορταντ µαν µαδε γρεεν ηουσε γασ. Κριστιν Λευτωψλερ 24 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ 1994

12 Φερτιλε Γρουνδ ΙςΦ ρεσεαρχηερσ πιονεερ τηε βιοετηιχαλ φροντιερ Ωηεν ρεσεαρχηερσ ατ Γεοργε Ωασηινγτον Υνιϖερσιτψ χλονεδ 17 δψσφυνχτιοναλ ηυµαν εµ βρψοσ λαστ συµµερ, τηεψ ωερε τεστινγ α ποσσιβλε νεω τοολ φορ ιν ϖιτρο φερτιλιζα τιον ( ΙςΦ). Τηειρ εξπεριµεντ οπενεδ α Πανδορα σ βοξ οφ ηψποτηετιχαλ µοραλ χονχερνσ αν ινχρεασινγλψ φαµιλιαρ εξ περιενχε ιν ΙςΦ ρεσεαρχη αµονγ τηεµ τηε προσπεχτ τηατ µανψ ιδεντιχαλ χοπιεσ οφ αν ινδιϖιδυαλ µιγητ σοµεδαψ βε χρε ατεδ. Βυτ τηε πυβλιχ υπροαρ τηατ φολ λοωεδ ηασ οβσχυρεδ α µυχη µορε ιµ µεδιατε ετηιχαλ ισσυε: ηοω ανδ ωηεν το τεστ εµβρψοσ φορ γενετιχ δισορδερσ. Ωε ηαϖε δεϖελοπεδ τεστσ φορ χψστιχ βροσισ, υχηεννε σ µυσχυλαρ δψστρο πηψ, µψοτονιχ δψστροπηψ, Λεσχη Νψηαν σψνδροµε, ωηιχη ισ α ϖιχιουσ νευρολογ ιχαλ δισορδερ, Ταψ Σαχησ δισεασε, ανδ ηε µοπηιλια Α, ωηιχη ισ α χλοττινγ δε χιεν χψ. Ανδ ωε αρε ωορκινγ ον φραγιλε Ξ, αν ινηεριτεδ µενταλ ρεταρδατιον σψν δροµε, ρεπορτσ Μαρκ Ρ. Ηυγηεσ, διρεχ τορ οφ τηε Βαψλορ Χολλεγε οφ Μεδιχινε σ πρεναταλ γενετιχσ χεντερ. Φροµ α τεχηνολογιχαλ περσπεχτιϖε, τηισ ισ α ρεµαρκαβλε φεατ. Τηε τεχηνιθυε ιν ϖολϖεσ ρετριεϖινγ εγγσ φροµ α ωοµαν σ οϖαρψ, φερτιλιζινγ τηεµ ιν ϖιτρο ανδ λετ τινγ τηεµ γροω το τηε ειγητ χελλ σταγε. Ονε ορ τωο οφ τηε χελλσ αρε τηεν ρε µοϖεδ φροµ τηε εµβρψο ανδ αναλψζεδ βψ µακινγ µιλλιονσ οφ χοπιεσ οφ ονε βιτ οφ τηε γενε οφ ιντερεστ ορ βψ ινϕεχτινγ υορεσχεντ ΝΑ προβεσ τηατ χαν βε µαδε το ηοµε ιν ον χερταιν µυτατιονσ. Ιφ τηε εµβρψο ισ ϕυδγεδ αχχεπταβλε, ιτ ισ τρανσφερρεδ (οφτεν ωιτη σεϖεραλ οτηερσ) βαχκ ιντο τηε ωοµαν. Τηε αναλψσισ ισ τψπιχαλλψ περφορµεδ ιν α σινγλε δαψ το µαξιµιζε τηε οδδσ τηατ ατ λεαστ ονε εµβρψο ωιλλ ατταχη ιτσελφ το τηε υτερινε ωαλλ ανδ λαυνχη α πρεγνανχψ. Ασ οφ εχεµβερ, ρεσεαρχηερσ χουλδ βοαστ οφ ατ λεαστ 18 συχη πρεγνανχιεσ. εσπιτε ωορριεσ αβουτ αχχυραχψ τηε τεστσ ηαϖε ρεπορτεδλψ φαιλεδ το διαγνοσε α ιχτεδ εµβρψοσ ιν τηρεε χασεσ τηε σχρεενινγ τεχηνιθυεσ αρε µοϖινγ ραπιδ λψ τοωαρδ χλινιχαλ υσε ιν ΙςΦ χεντερσ. Τηερε αρε µορε τηαν 300 συχη χεντερσ ιν τηε Υ.Σ., µοστ οφ τηεµ πριϖατε ανδ λαργελψ υνρεγυλατεδ. Χαρλενε Ω. Ελσνερ, α χλινιχιαν ατ Ρεπροδυχτιϖε Βιολογψ Ασ σοχιατεσ ιν Ατλαντα, πλανσ το ο ερ γενετ ιχ εµβρψο τεστινγ το πατιεντσ λατερ τηισ ψεαρ. Ωε χουλδ δο ιτ νεξτ τρεατµεντ χψχλε ιφ ωε ωαντεδ το, σηε σαψσ. Βυτ σοµε χλινιχαλ ρεσεαρχηερσ τηινκ τηε τεστσ αρε νοτ ψετ ρεαδψ φορ χοµµερ χιαλ υσε. Τηε ωαψ τηεψ αρε δονε ιν τηε αχαδεµιχ σεττινγ ωουλδν τ ωορκ ιν τηε χλινιχ, σαψσ οναλδ Σ. Ωοοδ, ϖιχε πρεσ ιδεντ οφ σχιενχε ανδ τεχηνολογψ φορ ΙςΦ Αµεριχα, ωηιχη οπερατεσ σιξ φερτιλιτψ χλινιχσ. Ηαϖινγ το προδυχε χονχλυσιϖε ρεσυλτσ ιν α σινγλε δαψ πλαχεσ α λοτ οφ πρεσσυρε ον δοχτορσ Τηισ ισ νοτ σοµε τηινγ ψου ωαντ το ρυση, ηε αργυεσ. Ωοοδ σαψσ ΙςΦ Αµεριχα ηασ ωορκεδ ουτ α ωαψ το φρεεζε εµβρψοσ αφτερ α χελλ ηασ βεεν ρεµοϖεδ σο τηατ ρεσεαρχηερσ χαν δο τηειρ αναλψσισ ατ α µορε λεισυρε ΓΕΝΕΤΙΧ ΜΥΤΑΤΙΟΝΣ χαν βε ιδεντι εδ βεφορε πρεγνανχψ βεγινσ βψ συχκινγ ονε χελλ ουτ οφ αν ειγητ χελλ εµβρψο ανδ αµπλιφψινγ βιτσ οφ ΝΑ. Τηε ρεµαινδερ χαν γροω ιντο α ηεαλτηψ βαβψ. λψ παχε. Αχχεπταβλε εµβρψοσ χαν τηεν βε τηαωεδ ανδ ρετυρνεδ το τηειρ µοτη ερ δυρινγ α λατερ µενστρυαλ χψχλε. Τηε χοµπανψ ισ πλαννινγ τηρεε χλινιχαλ τρι αλσ το τεστ τηε ιδεα. Μεανωηιλε Ηυγηεσ ισ χολλαβορατινγ ωιτη Αλαν Η. Ηανδψσιδε οφ Ηαµµερ σµιτη Ηοσπιταλ ιν Λονδον το ινχρεασε τηε νυµβερ οφ δισορδερσ φορ ωηιχη α σινγλε εµβρψονιχ χελλ χαν βε σχρεενεδ σιµυλτανεουσλψ. Ωε χαν χυρρεντλψ εξ αµινε 10 δι ερεντ γενετιχ λοχατιονσ φροµ ονε χελλ, Ηυγηεσ σαψσ. Ιτ λοοκσ ασ τηουγη ψου µαψ βε αβλε το δο ασ µανψ ασ 28 υσινγ ΝΑ αµπλι χατιον. Ιν τηε πριϖατε σεχτορ, ρεσεαρχη ισ προ χεεδινγ αλονγ σλιγητλψ δι ερεντ λινεσ το ωαρδ α σιµιλαρ γοαλ. Ωοοδ τηινκσ τηε πολψµερασε χηαιν ρεαχτιον χυρρεντλψ υσεδ το σεαρχη φορ µυτατιονσ ισ τοο σλοω ανδ δεστρυχτιϖε. Ιτ ωουλδ βε φαρ βεττερ το βε αβλε το δροπ τηε σαµπλεδ χελλ ιν α χοχκταιλ οφ προβεσ ανδ ηαϖε τηε ρεσυλτσ ιν 30 µινυτεσ, ηε σαψσ, αδδινγ τηατ ΙςΦ Αµεριχα ισ δεϖελοπινγ προβεσ φορ χηροµοσοµαλ δεφεχτσ τηατ χουλδ δο ϕυστ τηατ. Αλτηουγη τηεψ χουλδ νοτ ιδεντιφψ µυτατιονσ ιν ινδιϖιδυαλ γενεσ, Ωοοδ χλαιµσ τηατ τηε προβεσ χουλδ βε ρεµοϖεδ ωιτηουτ δαµαγινγ τηε χελλ, σο τηατ ανοτηερ βαττερψ οφ δι ερεντ τεστσ χουλδ βε ρυν. Ωε ρε στιλλ τηρεε το ϖε ψεαρσ αωαψ φροµ χλινιχαλ υσε, ηε σαψσ, βυτ ωε ρε φαρ ενουγη αλονγ τηατ ωε κνοω ιτ σ γοινγ το ηαππεν. Τηε εµεργινγ χαπαβιλιτψ το τεστ φορ µανψ δι ερεντ γενετιχ ανδ χηροµοσο µαλ δισορδερσ ηασ σοµε ετηιχιστσ ωορ ριεδ τηατ τηε τεχηνολογψ µιγητ βε υσεδ φορ σχρεενινγ εµβρψοσ ρεγαρδλεσσ οφ ανψ κνοων ρισκ οφ ινηεριτεδ δισεασε. Τηισ ισ παρτιχυλαρλψ διστυρβινγ ιν τηε αβσενχε οφ α χονσενσυσ αβουτ ωηατ ισ ανδ ισ νοτ α δισορδερ. Α 1990 συρ ϖεψ χονδυχτεδ βψ οροτηψ Χ. Ωερτζ, α σενιορ σχιεντιστ ωιτη τηε Σηριϖερ Χεντερ φορ Μενταλ Ρεταρδατιον, φουνδ τηατ 12 περχεντ οφ τηοσε πολλεδ ωουλδ τερµινατε α πρεγνανχψ ιφ τηεψ δισχοϖερεδ τηατ τηε φετυσ ποσ σεσσεδ α γενε φορ υντρεατ αβλε οβεσιτψ. (Νο συχη γενε ισ κνοων.) Μοστ πηψσιχιανσ ωουλδ χονσιδερ τηατ υνετηι χαλ. Ψετ, Ωερτζ ρεπορτσ, ιν α 1985 πολλ τηε ϖαστ µαϕοριτψ οφ πραχτιτιονερσ σαιδ τηεψ ωουλδ περφορµ αµνιοχεντεσισ ανδ χηροµοσοµε αναλψσισ οφ α φετυσ ατ α πατιεντ σ ρεθυεστ ωιτηουτ ανψ µεδιχαλ ρεασον. Α φεω ΙςΦ χλινιχσ ηαϖε ρε JUAN COTA Baylor College of Medicine πορτεδλψ βεγυν ο ερινγ το σε λεχτ εµβρψοσ οφ α παρτιχυλαρ γενδερ εϖεν φορ τηοσε ωηο ηαϖε νο ηιστορψ οφ σεξ λινκεδ 26 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ 1994

13 δισεασε. Τηισ ισ ινεϖιταβλε, Ωοοδ ωαρνσ. Ψου ρε γοινγ το σεε σεξ σελεχ τιον βεχοµε µορε ωιδεσπρεαδ. Ωερτζ, ωηο ισ ταλλψινγ τηε ρεσυλτσ οφ α ρεχεντ συρϖεψ, χλαιµσ ιτ ινδιχατεσ τηατ περηαπσ ηαλφ οφ τηε γενετιχιστσ ιν τηε Υ.Σ. ηαϖε ηαδ α ρεθυεστ φορ σεξ σελεχτιον. ϑοην Χ. Φλετχηερ, α βιοετηιχιστ ατ τηε Υνιϖερ σιτψ οφ ςιργινια, ωορριεσ αβουτ σελεχτ ινγ εµβρψοσ φορ τραιτσ τηατ δον τ ηαϖε ανψτηινγ το δο ωιτη δισεασε. Σοχιετψ ηασ αν ιντερεστ ιν τρψινγ το ηελπ πεοπλε σοβερ υπ ρατηερ τηαν εντερταινινγ φαν τασιεσ αβουτ τηε ιδεαλ χηιλδ, ηε σαψσ. Ηυγηεσ δισµισσεσ τηε νοτιον τηατ εµβρψο τεστινγ µιγητ λεαδ το αν ιν χρεασε ιν υνετηιχαλ ρεπροδυχτιϖε χηοιχ εσ. Ριγητ νοω ψου χαν τερµινατε ανψ πρεγνανχψ φορ αλµοστ ανψ ρεασον υπ υντιλ 20 ωεεκσ, ηε αργυεσ. Ωε τηινκ οφ τεστινγ ασ αν αλτερνατιϖε το αβορτιον, βεχαυσε ιτ αλλοωσ ψου το µακε τηε δεχι σιον βεφορε α πρεγνανχψ εϖεν βεγινσ. Ιφ τηε δεβατε ωερε λιµιτεδ το τεστ τυβε βαβιεσ, µανψ ετηιχαλ θυεστιονσ µιγητ βε µοοτ. Αφτερ αλλ, οφ τηε µορε τηαν τηρεε µιλλιον χουπλεσ ιν τηε Υ.Σ. τηουγητ το βε υναβλε το ρεπροδυχε ωιτηουτ ΙςΦ, ονλψ αβουτ 20,000 γο το χλινιχσ εϖερψ ψεαρ. Χοστσ οφ 6,000 το 10,000 περ τρεατµεντ κεεπ µανψ αωαψ. Οτηερσ ρε χοιλ ωηεν τηεψ λεαρν τηατ 85 περχεντ οφ ΙςΦ τρεατµεντσ φαιλ το προδυχε βαβιεσ. Ραπιδ αδϖανχεσ ιν τηε αρτ οφ φερτιλιζα τιον προµισε το ιµπροϖε τηεσε οδδσ, πριµαριλψ ιν τηε 50 περχεντ οφ χασεσ ωιτη µαλε φαχτορ ινφερτιλιτψ. Βψ χυττινγ ηολεσ ιν τηε εγγ σ τουγη χοατινγ ορ βψ ινϕεχτινγ σπερµ διρεχτλψ ιντο τηε οϖυµ, ρεσεαρχηερσ χαν νοω φερτιλιζε εγγσ ωιτη εϖεν τηε ωεακεστ σπερµ. Ιφ συχη τριχκσ ιµπροϖε ΙςΦ σ δισµαλ συχχεσσ ρατε, δε µανδ φορ τηε προχεδυρε ανδ φορ εµ βρψο τεστινγ χουλδ ινχρεασε. Βυτ ϑοην Ε. Βυστερ οφ τηε Υνιϖερσιτψ οφ Τεννεσσεε Μεµπηισ Χολλεγε οφ Μεδι χινε, αµονγ οτηερσ, ισ ωορκινγ ον α τεχηνιθυε τηατ µιγητ ηαϖε α φαρ γρεατερ ιµπαχτ. Χαλλεδ υτερινε λαϖαγε, τηε ιδεα ισ το ωαση α νατυραλλψ χονχειϖεδ εµ βρψο φροµ τηε υτερυσ βεφορε ιτ ηασ α χηανχε το βεχοµε ιµπλαντεδ, τηεν τεστ ιτ φορ γενετιχ δεφεχτσ ανδ ρετυρν ιτ ονλψ ιφ ιτ ισ ηεαλτηψ. Υνφορτυνατελψ, τηε χηανχ εσ τηατ ϕυστ ονε ρετυρνεδ εµβρψο ωιλλ δεϖελοπ ιντο α πρεγνανχψ αρε σλιµ. Ιφ τηισ τεχηνιχαλ ηυρδλε χαν βε χλεαρεδ, ηοωεϖερ, υτερινε λαϖαγε µιγητ αλλοω παρεντσ το λοοκ φορ µυτατιονσ ιν εµ βρψοσ προδυχεδ τηε ολδ φασηιονεδ ωαψ ατ α φραχτιον οφ τηε χοστ οφ ΙςΦ. Ασ τηε παχε οφ ιννοϖατιον χοντινυεσ το αχχελερατε, χονχερν ισ γροωινγ αµονγ ρεσεαρχηερσ, χλινιχιανσ ανδ ρεγυλατορσ αλικε τηατ τηερε νεεδσ το βε µορε δισ χυσσιον οφ τηε ισσυεσ ραισεδ βψ γενετιχ σχρεενινγ ανδ µορε οϖερσιγητ οφ ιτσ δε ϖελοπµεντ. Ωοοδ ρεπορτσ τηατ λεαδινγ ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ

14 ΙςΦ χλινιχσ ηαϖε δραων υπ γυιδελινεσ φορ τηε ινδυστρψ ανδ αρε σεαρχηινγ φορ α προφεσσιοναλ σοχιετψ το ενφορχε τηεµ. Σελφ πολιχινγ ηασ νοτ ωορκεδ ιν τηε παστ, ηοωεϖερ. Τηε Αµεριχαν Φερτιλιτψ Σοχιετψ σ γυιδελινεσ τενδ το λαγ βεηινδ ρεσεαρχη ανδ ηαϖε βεεν γιϖεν νο τεετη. Αχχορδινγ το ρεχεντ ρεπορτσ βψ τηε Ο χε οφ Τεχηνολογψ Ασσεσσµεντ (ΟΤΑ) ανδ τηε Ινστιτυτε οφ Μεδιχινε, αλλ τηε νεχεσσαρψ ρυλεσ ανδ λαωσ αρε αλρεαδψ ον τηε βοοκσ τηεψ αρε σιµπλψ νοτ βεινγ φολλοωεδ. Τηε Φοοδ ανδ ρυγ Αδµινισ τρατιον ηασ τηε αυτηοριτψ το ρεϖιεω αλλ γενετιχ τεστσ βεφορε τηεψ χαν βε σολδ φορ υσε βψ δοχτορσ. Βυτ µοστ γενετιχ τεστ ινγ ισ ο ερεδ ασ α σερϖιχε βψ ρεσεαρχη λαβσ ανδ σο φαλλσ ουτσιδε Φ Α πυρϖιεω. Νεϖερτηελεσσ, Στεϖεν Ι. Γυτµαν, διρεχ τορ οφ τηε διϖισιον οφ χλινιχαλ λαβορατορψ δεϖιχεσ, σαψσ τηε Φ Α ισ χονσιδερινγ τηε ποσσιβιλιτψ οφ ινϖολϖεµεντ. Μανψ ρεσεαρχηερσ ανδ χλινιχιανσ ωουλδ λικε το σεε α περµανεντ νατιον αλ ετηιχσ αδϖισορψ βοαρδ σετ υπ το προ µοτε πυβλιχ δεβατε ανδ ο ερ ετηιχαλ γυιδελινεσ φορ ρεσεαρχη. Φουρ συχη βοαρδσ ηαϖε βεεν σετ υπ ιν τηε παστ 20 ψεαρσ. Εϖεν τηε µοστ δυραβλε οπερατεδ φορ ϕυστ τηρεε ψεαρσ, ηοωεϖερ. Αχχορδινγ το τηε ΟΤΑ ρεπορτ, φεδεραλ ρεγυλατιονσ ηαϖε ρεθυιρεδ σινχε 1978 τηατ αν αδϖισορψ βοαρδ εξιστ ιν ορδερ το ρεϖιεω φυνδινγ ρεθυεστσ φορ ρεσεαρχη ον ηυµαν ΙςΦ. Βυτ τηε Ρεαγαν ανδ Βυση αδµινιστρατιονσ ρεφυσεδ το απ προϖε τηε βοαρδ σ χηαρτερ, τηυσ ιµποσ ινγ α δε φαχτο βαν ον φεδεραλ φυνδινγ φορ ηυµαν εµβρψο ρεσεαρχη τηατ στοοδ υντιλ ιτ ωασ ρεπεαλεδ λαστ ϑυνε. Ιν εχεµβερ τηε Νατιοναλ Ινστιτυτεσ οφ Ηεαλτη σετ υπ α Ηυµαν Εµβρψο Ρε σεαρχη Πανελ το ωορκ ουτ ετηιχαλ γυιδε λινεσ ιν α σεριεσ οφ πυβλιχ µεετινγσ τηισ σπρινγ. Ιφ τηε ρεχεντ χλονινγ χοντροϖερ σψ ανδ τηε γροωινγ υσε οφ γενετιχ τεστ ινγ σπαων ωιδερ πυβλιχ εδυχατιον ανδ δισχυσσιον αβουτ τηε προπερ υσε οφ γε νετιχ τεχηνολογψ, ΙςΦ ωιλλ ηαϖε βεεν α τρυε πιονεερ ινδεεδ. Ω. Ωαψτ Γιββσ ανδ Τιµ Βεαρδσλεψ εσιγν φορ Λιϖινγ Α σιγναλινγ πατηωαψ φουνδ ιν µανψ σπεχιεσ ισ µαππεδ Αν ανχιεντ ταλε δεσχριβεσ ηοω τηρεε βλινδ µεν τρψ το ιδεντιφψ α χυρι ουσ οβϕεχτ υσινγ τηειρ σενσε οφ τουχη. Τηε οβϕεχτ ισ αν ελεπηαντ, βυτ τηε µεν φαιλ το ρεχογνιζε ιτ βεχαυσε εαχη φεελσ α δι ερεντ παρτ οφ τηε ανι µαλ. Χελλ βιολογιστσ ωορκινγ ιν συχη δισ παρατε αρεασ ασ ονχογενεσισ, χελλ διϖι σιον ιν ψεαστ ανδ τηε σεξυαλ ανατοµψ οφ Χαενορηαβδιτισ ελεγανσ (α µιχρο σχοπιχ ωορµ) ηαϖε φορ τηε παστ δεχαδε ορ σο βεεν γροπινγ τηειρ ωαψ αρουνδ α µολεχυλαρ ελεπηαντ. Ανδ λικε τηε βλινδ µεν οφ τηε φαβλε, τηεψ ηαϖε βεεν υν αβλε το αγρεε ον ωηατ τηεψ αρε εξαµιν ινγ. Υντιλ νοω, τηατ ισ. Α ρεµαρκαβλε χονϖεργενχε οφ εξπερι µενταλ ρεσυλτσ ηασ συδδενλψ µαδε τηε ινϖεστιγατορσ ρεαλιζε τηεψ αρε αλλ λοοκινγ ατ δι ερεντ παρτσ οφ τηε σαµε τηινγ ανδ ιτ ισ α χοϖετεδ πριζε. Ωηατ τηεψ ηαϖε σταρτεδ το δισχερν ισ ονε οφ τηε χελλ σ πρινχιπαλ χοντρολ µεχηανισµσ: α χηαιν οφ µολεχυλαρ ρεαχτιονσ τηατ χονϖεψσ σιγναλσ φροµ τηε χελλ σ συρφαχε ιντο τηε δεπτησ οφ τηε νυχλευσ. Τηερε τηε σιγ ναλσ εµποωερ τηε γενεσ, ωηιχη χηανγε α χελλ σ σηαπε, ιτσ αχτιϖιτψ ορ ιτσ γροωτη. Ωε αρε σταρτινγ το υνδερστανδ τηε µο λεχυλαρ χιρχυιτρψ οφ τηε χελλ, χοµµεντσ Ροβερτ Α. Ωεινβεργ οφ τηε Μασσαχηυ σεττσ Ινστιτυτε οφ Τεχηνολογψ. ΞΙΑΝ ΦΕΝΓ ΖΗΑΝΓ οφ Ηαρϖαρδ Υνιϖερσιτψ σκετχηεσ παρτ οφ τηε Ρασ πατηωαψ, α µο λεχυλαρ χασχαδε τηατ χοντρολσ γροωτη ανδ διϖισιον ιν α ωιδε ϖαριετψ οφ χελλσ. STANLEY ROWIN Τηε εσσεντιαλ µολεχυλε ιν τηε προχεσσ ισ τηε Ρασ προτειν, ωηιχη νορµαλλψ λιεσ ϕυστ υνδερ τηε χελλ µεµβρανε. Τηε σε θυενχε οφ εϖεντσ ισ τηερεφορε βεινγ χαλλεδ τηε Ρασ πατηωαψ. Τηε κεψ εϖεντ τηατ σταρτσ τηε δοµινοεσ φαλλινγ ισ τηε βινδινγ οφ αν εξτραχελλυλαρ σιγναλινγ µολεχυλε το ιτσ συρφαχε ρεχεπτορ. Τηατ βινδινγ χαυσεσ τηε ρεχεπτορσ το αγγρε γατε. Τηε παρτσ οφ τηε ρεχεπτορσ τηατ λιε ινσιδε τηε χελλ τηεν ασσυµε α διστινχ τιϖε ενζψµατιχ ρολε: τηεψ ατταχη πηοσ πηατε γρουπσ το τηεµσελϖεσ ανδ το ονε ανοτηερ ατ τηε σιτεσ οφ τηε αµινο αχιδ τψροσινε. Τηατ χηεµιχαλ µοδι χατιον µακεσ τηε πηοσπηορψλατεδ µολεχυλεσ αττραχτιϖε το προτεινσ τηατ χαρρψ α σπε χι χ µοτιφ οφ αµινο αχιδσ χαλλεδ ΣΗ2. Σοµε αλσο χαρρψ ανοτηερ µοτιφ, ΣΗ3, τηατ αττραχτσ α τηιρδ σετ οφ µολεχυλεσ, ωηιχη ιν τυρν αχτιϖατεσ Ρασ. Υντιλ λαστ ψεαρ, τηε χηαιν ενδεδ τηερε: νοβοδψ κνεω ωηατ Ρασ διδ. Βυτ αν αρ ραψ οφ ελαβορατε εξπεριµεντσ βψ Ξιαν φενγ Ζηανγ ανδ ϑοσεπη Αϖρυχη οφ Ηαρ ϖαρδ Υνιϖερσιτψ ανδ Υλφ Ρ. Ραππ οφ τηε Νατιοναλ Χανχερ Ινστιτυτε ανδ οτηερσ ηασ χαυγητ Ρασ ρεδ ηανδεδ. Τηε µολε χυλε βινδσ το ανδ εξχιτεσ ανοτηερ προ τειν χαλλεδ Ραφ. Ανδ το χελλ βιολογιστσ τηατ ισ α ρεµαρκαβλε νδινγ, βεχαυσε Ραφ ιν ιτσ εξχιτεδ φορµ τριγγερσ α χασ χαδε οφ ενζψµεσ τηατ ενδσ υπ ιν τηε νυχλευσ. Ενζψµεσ χαλλεδ ΜΑΠ κινασεσ αρε αµονγ τηισ αλπηαβετ σουπ οφ πλαψ ερσ, ανδ τηεψ, ιτ ισ τηουγητ, χαν αχτιϖατε ΝΑ βινδινγ προτεινσ ιν τηε χελλ νυχλε υσ τηατ ιν τυρν σωιτχη ον γενεσ. Αν υνεξπεχτεδ φεατυρε ισ τηατ τηε µολεχυλεσ οφ τηισ βυχκετ βριγαδε αππαρ εντλψ πηψσιχαλλψ αγγρεγατε το φορµ α µαχροµολεχυλαρ χοµπλεξ. Τονψ Παωσον οφ τηε Μουντ Σιναι Ηοσπιταλ ιν Τοροντο σπεχυλατεσ τηατ µακινγ συχη χοµπλεξ εσ ισ τηε ονλψ ωαψ τηε χελλ ηασ ρεσολϖεδ ηοω ιτ ισ γοινγ το ρεσπονδ το ανδ ιντε γρατε α λαργε ϖαριετψ οφ σιγναλσ ωιτη ε εχτσ ον χελλ γροωτη. Ατ τηε βοττοµ ενδ οφ τηε Ρασ πατη 28 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ 1994

15 ωαψ, τηερε ισ α γοοδ δεαλ µορε ηανδ ωαϖινγ οϖερ δεταιλσ τηαν ιν τηε ωελλ ωορκεδ ουτ εαρλιερ στεπσ. Τηε πατηωαψ τηρουγη ωηιχη ΜΑΠ κινασε α εχτσ τραν σχριπτιον ισ ποορλψ δε νεδ ιτ µαψ ωορκ ιν σοµε γενεραλ µαννερ, βυτ ωε χερταινλψ δον τ κνοω ατ τηε µοµεντ, χαυτιονσ ϑαµεσ Ε. αρνελλ, ϑρ., οφ τηε Ροχκεφελλερ Υνιϖερσιτψ. Τηερε αρε στιλλ θυεστιον µαρκσ αχτυ αλλψ µορε οφ τηεµ τηαν εϖερ βεφορε βυτ τηερε ισ αλσο τηε βαχκβονε οφ α στορψ το χοννεχτ ρεχεπτορσ το γενεσ, ιν τηε ωορδσ οφ Η. Ροβερτ Ηορϖιτζ, α ρε σεαρχηερ ατ Μ.Ι.Τ. ωηο ηασ βεεν ονε οφ τηε χοντριβυτορσ το τηε ρεχεντ ινσιγητσ. Τηε βιγ νεωσ ισ τηατ τηε πατηωαψ ισ χονσερϖεδ οϖερ τηε εονσ οφ εϖολυτιον τηατ σεπαρατε µαν φροµ ψεαστ, Ηορϖιτζ σαψσ, ωηο στυδιεσ µυτατιονσ τηατ α εχτ δεϖελοπµεντ ιν Χαενορηαβδιτισ: Ωηατ ηασ εµεργεδ ισ α χονσενσυσ πατηωαψ. Οτηερ πατηωαψσ το τηε νυχλευσ βε σιδεσ τηε ονε τηατ φεατυρεσ Ρασ αρε χερταινλψ ιµπορταντ. Βυτ ωηατ ηασ ιµ πρεσσεδ µανψ ρεσεαρχηερσ ισ τηατ ινδε πενδεντ λινεσ οφ ωορκ υσινγ ϖερψ διφ φερεντ οργανισµσ ηαϖε αλλ στυµβλεδ οντο ωηατ σεεµσ το βε τηε σαµε βιο χηεµιχαλ χοντριϖανχε. Ρασ ωασ οριγιναλλψ ιδεντι εδ µορε τηαν α δεχαδε αγο ασ τηε προδυχτ οφ αν ονχογενε, α γενε τηατ ιν µυτατεδ φορµ χαν χαυσε α χελλ το βεχοµε χανχερουσ. Περηαπσ υνσυρπρισινγλψ, µανψ προτεινσ προδυχεδ βψ ονχογενεσ ηαϖε τυρνεδ ουτ το βε ινϖολϖεδ ιν χονϖεψινγ σιγναλσ, ινχλυδινγ τηοσε τηατ τελλ χελλσ ωηεν το γροω ανδ διϖιδε. Σεϖεραλ ονχογενεσ προδυχε προτεινσ συσπεχτεδ οφ βεινγ χοννεχτεδ το τηε Ρασ πατηωαψ, ανδ βι ολογιστσ αρε νοω βεχοµινγ χοµφορταβλε ωιτη τηε νοτιον τηατ α φαυλτ ιν α σιγναλ ινγ πατηωαψ χουλδ χαυσε α χελλ το διϖιδε ινχεσσαντλψ, ασ ιν χανχερ, ορ το µαλφυνχ τιον ιν οτηερ ωαψσ. Μανψ βιγ πηαρµαχευτιχαλ χοµπανιεσ, ινχλυδινγ Χιβα, Σανδοζ, Π ζερ ανδ Γλαξο, αρε νοω ωορκινγ το νδ σιµπλε µολεχυλεσ τηατ ιντερφερε ωιτη ονε ορ µορε στεπσ ιν τηε Ρασ πατηωαψ. Ανδ, υνλικε σοµε δρυγ δισχοϖερψ ε ορτσ, εϖ ιδενχε εξιστσ τηατ τηε πρινχιπλε χαν ωορκ. Τηε ιµπορταντ ιµµυνοσυππρεσ σαντ χψχλοσπορινε ισ α νατυραλ προδυχτ τηατ βλοχκσ αν ιντραχελλυλαρ σιγναλινγ πατηωαψ, ασ ισ τηε εξπεριµενταλ ιµµυ νοσυππρεσσαντ ΦΚ506. Αριαδ Πηαρµα χευτιχαλσ ιν Χαµβριδγε, Μασσ., α χοµ πανψ σπεχιαλιζινγ ιν δρυγσ αιµεδ ατ δισρυπτινγ ιντραχελλυλαρ σιγναλινγ, ισ τρψ ινγ το δεϖελοπ αν αλλεργψ µεδιχινε αιµεδ ατ α Ρασ πατηωαψ ταργετ. Πετερ Λ. Μψερσ οφ Ονψξ Πηαρµαχευτιχαλσ ιν Ριχη µονδ, Χαλιφ., σαψσ ηε ισ σταρτινγ το σεε ηιτσ τηατ ισ, χηεµιχαλσ τηατ σεεµ το βλοχκ ιντεραχτιονσ ιν τηε Ρασ χηαιν. Προδυχτσ τηατ ωορκ βψ ιντερφερινγ ωιτη στεπσ ιν τηε Ρασ πατηωαψ αρε προβαβλψ σοµε ψεαρσ αωαψ. Βυτ, ασ Ωεινβεργ ανδ Σεαν Ε. Εγαν οφ τηε Ιµπεριαλ Χανχερ Ρε σεαρχη Φυνδ ιν Λονδον νοτεδ ιν α ρε χεντ ισσυε οφ Νατυρε, τηε σατισφαχτιον το βε ηαδ φροµ τηε ρεχεντ δισχοϖεριεσ ωιλλ ενδυρε τηατ οφ ρεδυχινγ εξτραορ διναριλψ χοµπλεξ πηενοµενολογψ δοων το σιµπλε, αππαρεντλψ υνιϖερσαλλψ ρελε ϖαντ, τρυτησ. Τιµ Βεαρδσλεψ Ιnstructions for building a time machine: Take two cosmic strings. Throw them together so that each moves at a speed close to that of light. Fly around both of them, and you will return to the time and place from which you started. (Suggested by J. Richard Gott of Princeton University.) Sounds simple enough. But don t try it, warns Gerard t Hooft of the University of Utrecht in the Netherlands. You won t just fail you might destroy the entire universe. That Nature somehow protects herself from the contradictions of time travel has been conjectured by many physicists. Just how far she will go in self-defense and what means she will employ are questions that now have answers answers that would make even the most optimistic time traveler cash in his or her ticket. In principle, the Gott time machine is quite straightforward. The traveler need only induce two infinitely long, parallel cosmic strings, presumed threadlike relics of the big bang, to sweep by each other at speeds near that of light. The strings center of mass then moves faster than light. The vast amounts of energy entailed are equivalent to an intense concentration of mass (remember E = mc 2?). The mass warps space-time so acutely that a path looping around the strings can take one back in time. The problem arises when one attempts to build a Gott time machine in the context of an actual universe. Universes appear to come in two varieties: open and closed. Sean M. Carroll, Edward Farhi, Alan H. Guth and Ken D. Olum of the Massachusetts Institute of Technology have tried to create Gott pairs in an open universe. First, they say, find two slowly moving cosmic strings. Then split each by an explosion. The explosion serves to accelerate two of the resulting four fragments toward one another at relativistic velocity. Unfortunately, in the open universe, which is unbounded, as would be an infinite sheet of paper, there is not enough energy available to push the strings to the needed velocities. Τιµε Τριππερσ Βεωαρε All right, the time-machine builder says, why not start out in a closed universe? In a series of papers in Classical and Quantum Gravity, t Hooft attempts just that and finds a truly violent outcome. The members of the Gott pair do not pass each other, forming time loops. Instead they trace out chaotic orbits as they move closer and closer together at increasing speed. The tremendous gravitational stresses generated make the universe crumple and fall in toward the strings. As their kinetic energy grows infinite, the universe finally collapses in a catastrophic big crunch. A time-machine ticket-holder will see massive walls closing in while being shredded to spaghetti by the strings speeding through. Hard times, indeed, but t Hooft offers some consolation. Quantum effects, he says, will probably dilute the big crunch to a big bounce. Out of the shreds of the last universe may be born a new one, albeit a bit late for the time traveler. So the Gott time machine can never be built. For those hopefuls now looking to wormholes, the chutes connecting distant regions of space-time oops, there they go, too. A wormhole can be sustained only by negative energy a no-no. Thus, it will squeeze in and collapse like a punctured balloon, probably forming a black hole, before anything even light can traverse it. Any other new designs that may be dreamed up for a time machine will have to contend with powerful theorems propounded by Frank J. Tipler of Tulane University and Stephen W. Hawking of the University of Cambridge. These theorems attest that within finite regions of spacetime, time loops are always accompanied by negative energy disallowed as unphysical or by violent objects such as black holes and imploding universes. The scene sketched by t Hooft shows how such objects can act as Nature s dragons, guarding time machines from fools who would rush in. Madhusree Mukerjee 32 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ 1994

16 ΠΡΟΦΙΛΕ: ΒΡΥΧΕ Μ. ΑΛΒΕΡΤΣ Λαιδ Βαχκ Λεαδερ Ραττλεσ τηε Αχαδεµψ Τηε Νατιοναλ Αχαδεµψ οφ Σχιενχεσ ιν Ωασηινγτον,.Χ., ισ ινδεεδ α τεµπλε οφ σχιενχε. Τηε Γρεατ Ηαλλ, α δοµεδ χηαµβερ δεχορατεδ ωιτη λιγρεεδ µυραλσ ανδ ινσπιρατιοναλ θυο τατιονσ, ηουσεσ χονχλαϖεσ οφ τηε να τιον σ γρεατεστ σχιεντι χ ταλεντσ. Φροµ τηε µεετινγ ροοµσ ανδ ο χεσ οπενινγ ο τηε Γρεατ Ηαλλ πουρ ρεπορτσ αβουτ τηε στατε οφ τηε σχιεντι χ εντερπρισε ανδ ηοω ιτ α εχτσ τηε σοχιετψ τηατ συσ ταινσ ιτ. Ρεχεντλψ τηε αχαδεµψ, αν ινστι τυτιον χηαρτερεδ ωηεν Αβραηαµ Λιν χολν ωασ ιν τηε Ωηιτε Ηουσε, ηασ βεεν ραττλεδ βψ α νεω ανδ δεχιδεδλψ υν στυ ψ πρεσενχε. Α προφεσσορ οφ βιοχηεµιστρψ ανδ βιο πηψσιχσ φροµ τηε Υνιϖερσιτψ οφ Χαλιφορ νια ατ Σαν Φρανχισχο, Βρυχε Μ. Αλβερτσ, ωηο ηασ βεεν τηε αχαδεµψ σ πρεσιδεντ σινχε λαστ συµµερ, ηασ βρουγητ το τηε ηαλλοωεδ ηαλλσ αν αχτιϖιστ αγενδα, Ωεστ Χοαστ ινφορµαλιτψ ανδ α πενχηαντ φορ σελφ δεπρεχατορψ ηυµορ τηατ ηασ µορ τι εδ τηε ινστιτυτιον σ µορε στραιτλαχεδ ο χιαλσ. Ηισ πυβλιχ α αιρσ στα ηασ ψετ το ρεχοϖερ φροµ τηε οχχασιον λαστ φαλλ ωηεν Αλβερτσ τολδ α γρουπ οφ ρεπορτερσ ηοω ηε ηαδ εξπλαινεδ το α σενατορ: Τηε αχαδεµψ ισ 1,600 σχιεντιστσ ωηο ελεχτ εαχη οτηερ. Ωε ηαϖε α παρτψ ιν Απριλ. Οτηερωισε, ωε δον τ δο ανψτηινγ. Αλβερτσ, ωηο ισ 54 ψεαρσ ολδ ανδ ηασ βεεν αν αχαδεµψ µεµβερ σινχε 1981, ισ ρεχογνιζεδ φορ ηισ ρεσεαρχη ον προ τεινσ ινστρυµενταλ ιν τηε ρεπλιχατιον οφ χηροµοσοµεσ. Ηε ωασ σοµετηινγ οφ αν υνκνοων θυαντιτψ ωηεν ηε αρριϖεδ ιν Ωασηινγτον, βεχαυσε υνλικε ηισ ιµµε διατε πρεδεχεσσορσ ατ τηε αχαδεµψ σ ηελµ ηε ηαδ νοτ πρεϖιουσλψ οχχυπιεδ ανψ τοπ σχιενχε ποστ. Ινδεεδ, Αλβερτσ ωασ νοτ τηε ρστ χηοιχε οφ τηε σεαρχη χοµµιττεε χηαργεδ ωιτη νδινγ α συχ χεσσορ το Φρανκ Πρεσσ, α γεοπηψσιχιστ ωηο ωασ πρεσιδεντ φορ τωο χονσεχυτιϖε σιξ ψεαρ τερµσ (τηε µαξιµυµ) σταρτινγ ιν εσπιτε τηε 250,000 πλυσ σαλαρψ ανδ τηε Ωατεργατε απαρτµεντ τηατ χοµε ωιτη τηε ϕοβ, σεϖεραλ οτηερ σχιεντι χ λυ µιναριεσ ωιτη µορε αδµινιστρατιϖε εξ περιενχε τηαν Αλβερτσ δεχλινεδ το λετ τηειρ ναµεσ γο φορωαρδ ασ χανδιδατεσ. Αµονγ τηεµ ωερε Ραλπη Ε. Γοµορψ, πρεσιδεντ οφ τηε Αλφρεδ Π. Σλοαν Φουν δατιον ιν Νεω Ψορκ Χιτψ, ανδ Μαξινε Φ. Σινγερ, πρεσιδεντ οφ τηε Χαρνεγιε Ινστι τυτιον οφ Ωασηινγτον. Ιτ ωουλδ σεεµ τηατ θυεστιονσ αβουτ φυνδινγ ανδ α χηανγινγ ρελατιονσηιπ ωιτη τηε φεδεραλ γοϖερνµεντ ηαϖε βεγυν το χρεατε α σε ΒΡΥΧΕ Μ. ΑΛΒΕΡΤΣ ηολδσ φορτη ιν τηε Νατιοναλ Αχαδεµψ οφ Σχιενχεσ σ Γρεατ Ηαλλ. Χαν α ηιπ λιπ σηοοτερ φινδ ηισ ωαψ τηρουγη τηε χορριδορσ οφ ποωερ? ριεσ οφ προβλεµσ δαυντινγ εϖεν το τηε µοστ πολιτιχαλλψ αδεπτ µανδαριν. Αχχορδινγ το οναλδ. Βροων, α ρε σεαρχηερ ατ τηε Χαρνεγιε Ινστιτυτιον σ δεπαρτµεντ οφ εµβρψολογψ, ωηο σερϖεδ ασ χο χηαιρµαν οφ τηε σεαρχη χοµµιτ τεε, Αλβερτσ λλεδ τηε βιλλ βεχαυσε ηε ισ αν αχτιϖε σχιεντιστ ωιτη βροαδ εξπερτισε ωηο ηαδ αλσο εαρνεδ ηιγη µαρκσ ασ αν αδµινιστρατορ ωηεν ηε ωασ χηαιρµαν οφ ηισ δεπαρτµεντ ατ Σαν Φρανχισχο. Ανδ Αλβερτσ ωασ, Βροων ποιντσ ουτ, αν ενεργετιχ χηαιρµαν οφ τηε χοµµισσιον ον λιφε σχιενχεσ οφ τηε Νατιοναλ Ρε σεαρχη Χουνχιλ, ωηιχη ισ τηε οργανιζα τιον, φορµαλλψ διστινχτ φροµ τηε αχαδε µψ, τηατ περφορµσ ιτσ σχιεντι χ ασσεσσ µεντσ. Μορεοϖερ, ηε ηαδ βεεν α φορχε βεηινδ τηε φεδεραλ Ηυµαν Γενοµε Προϕεχτ. Ωηατ ηε σαψσ ισ εξαχτλψ ωηατ ηε τηινκσ, Βροων χοµµεντσ. Ιφ Αλβερτσ ωασ νοτ τηε αχαδεµψ σ ρστ χηοιχε, τηεν νειτηερ ωασ τηε αχαδεµψ ηισ. Αλβερτσ ωασ, ηε σαψσ, ϖερψ ηαππψ ωιτη ωηατ Ι ωασ δοινγ, λεαδινγ α λαβο ρατορψ. Μψ ιµαγε οφ µαναγεµεντ ωασ νεγατιϖε, ηε εξπλαινσ, στιλλ λοοκινγ, ιν ηισ οπεν νεχκεδ σηιρτ, λικε α βενχη σχι εντιστ εϖεν ασ ηε σιτσ ιν ηισ ηιγη χειλινγεδ πρεσιδεντιαλ συιτε. Ωηατεϖερ τηε ηιγη µαρκσ ηε ηαδ ρεχειϖεδ, ηε ηαδ νοτ ενϕοψεδ ηισ στιντ ασ χηαιρµαν οφ ηισ δεπαρτµεντ, ανδ ηε τηουγητ τηε αχαδεµψ ωουλδ βε µορε οφ τηε σαµε. Βυτ φριενδσ περσυαδεδ ηιµ το ρεχονσιδερ. Ηε χαπιτυλατεδ, ηε ρεµαρκσ, ωηεν ηε ρεαλιζεδ τηατ ιφ ηε ηαδ τηε ινστιτυτιον σ τοπ ϕοβ τηερε ωερε φουρ ορ ϖε τηινγσ Ι µιγητ βε αβλε το δο τηατ Ι χουλδν τ δο οτηερωισε. Μοστ οφ τηοσε τηινγσ τυρν ουτ το βε ϖαριατιονσ ον Αλβερτσ σ πρινχιπαλ πρεοχχυπατιον: εδυχατιον. Αλβερτσ ισ α µαν ωιτη α µισ σιον. Ηισ ρεσεαρχη χαρεερ ηαδ γοττεν ο το α ψινγ σταρτ ωηεν ηε µαδε αν ιµπορταντ δισχοϖ ερψ αβουτ τηε στρυχτυρε οφ ρι βονυχλειχ αχιδ ασ ηε ωορκεδ ον ηισ υνδεργραδυατε τηεσισ ατ Ηαρ ϖαρδ Χολλεγε ιν τηε 1950σ. Τηε εαρλψ συχχεσσ περσυαδεδ ηιµ το βεχοµε α σχιεντιστ ρατηερ τηαν α πηψσιχιαν, ανδ αφτερ α σπελλ ατ Πρινχετον Υνιϖερσιτψ ηε φουνδ ηισ ωαψ το Χαλιφορνια. CHRIS USHER Black Star Ιτ ωασ τηερε τηατ ηε δεϖελ οπεδ ηισ χονσυµινγ ιντερεστ ιν ιµπροϖινγ σχιεντι χ λιτεραχψ, α πασσιον ηε σαψσ ωασ ινσπιρεδ 34 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ 1994

17 µοστλψ βψ ηισ ωιφε Βεττψ σ λεαδερσηιπ οφ τηε Παρεντ Τεαχηερ Ασσοχιατιον ιν Σαν Φρανχισχο. Αλβερτσ ισ τηε πρινχιπαλ αυ τηορ οφ α νοτεδ τεξτβοοκ ον µολεχυλαρ βιολογψ, βυτ ηε πρεφερσ το ταλκ νοω αβουτ ανοτηερ οφ ηισ αχηιεϖεµεντσ, χο φουνδινγ τηε Υνιϖερσιτψ οφ Χαλιφορνια ατ Σαν Φρανχισχο Σχιενχε/Ηεαλτη Εδυχα τιον Παρτνερσηιπ. Τηε προγραµ ισ α χολ λαβορατιον ιν ωηιχη υνιϖερσιτψ σχιεν τιστσ ανδ πυβλιχ σχηοολ τεαχηερσ ωορκ το ιµπλεµεντ φρεση αππροαχηεσ το σχι ενχε ινστρυχτιον. Νοω Αλβερτσ ωουλδ λικε το λαυνχη α σιµιλαρ σχηεµε ον α νατιοναλ λεϖελ. Α στρονγ µοτιϖατιον φορ µε ιν τακινγ τηισ ϕοβ ωασ το σεε ιφ τηε αχαδεµψ χουλδ λλ α ρεαλ ϖοιδ ιν λεαδερσηιπ νατιοναλλψ ιν σχιενχε εδυχατιον, ηε στατεσ. Αλβερτσ σ ϖισιον ισ βρεατητακινγ ιν ιτσ αυδαχιτψ. Ηε ωαντσ το ηαρνεσσ νοτ ϕυστ τηε αχαδε µψ βυτ µυχη οφ τηε χουντρψ σ σχιεντι χ ωορκφορχε το ηισ χαµπαιγν. Ι µ νοτ ταλκινγ αβουτ νυδγινγ τηε σψστεµ; Ι µ ταλκινγ αβουτ ϖερψ δραµατιχ χηανγε, ηε δεχλαρεσ. Ωε χαν υσε σχιενχε εδυχα τιον ασ α ωεδγε το χηανγε τηε σψστεµ, το εµποωερ τεαχηερσ το χηανγε τηε να τυρε οφ τηε πυβλιχ σχηοολ εξπεριενχε. Ηεαδψ στυ. Βυτ Αλβερτσ ισ χον δεντ τηατ σχιεντιστσ ωιλλ ραλλψ το ηισ χαυσε ανδ δεϖοτε τηειρ τρεµενδουσ αµουντ οφ ενεργψ ανδ φοχυσ ανδ σκιλλ το εν ηανχινγ εδυχατιον. Ωιτηιν α χουπλε οφ µοντησ οφ τακινγ ο χε λαστ ϑυλψ, αφτερ αν υνχοντεστεδ ελεχτιον ιν Φεβρυαρψ, Αλβερτσ ηαδ µετ ωιτη τηε συπεριντεν δεντ οφ σχηοολσ ιν Ωασηινγτον ωιτη αν εψε το σεττινγ υπ α δεµονστρατιον προϕ εχτ ιν τηε χιτψ. Ανδ ιν Νοϖεµβερ ηε συµµονεδ ρεπορτερσ το ηεαρ αβουτ τηε λαυνχη οφ Προϕεχτ ΡΙΣΕ ( Ρεγιοναλ Ινιτια τιϖεσ ιν Σχιενχε Εδυχατιον). ΡΙΣΕ ισ α πι λοτ προϕεχτ ιν ωηιχη τηε Νατιοναλ Ρε σεαρχη Χουνχιλ ωιλλ συππορτ ρεγιοναλ χολλαβορατιονσ βετωεεν σχιεντιστσ ανδ ελεµενταρψ τεαχηερσ το προµοτε ηανδσ ον σχιενχε. Τηε αχαδεµψ ισ αλσο δεϖελοπινγ φορ µαλ νατιοναλ στανδαρδσ φορ σχιενχε εδυ χατιον. Αλβερτσ ηασ ταλκεδ το Ριχηαρδ Ω. Ριλεψ, τηε Χλιντον αδµινιστρατιον σ σεχ ρεταρψ οφ εδυχατιον, αβουτ ινιτιατινγ λεγ ισλατιον το γιϖε σχηοολ διστριχτσ ινχεν τιϖεσ φορ αδοπτινγ τηεµ. Βυτ τηερε ισ νο σηορταγε οφ σχιενχε χυρριχυλα, Αλβερτσ νοτεσ, ατ λεαστ ιν τηε ελεµενταρψ γραδεσ: Ιτ σ ϕυστ α θυεστιον οφ ηαϖινγ τηε εξ περτισε το δο ιτ ανδ τηε ωιλλ το δο ιτ. Ηε ηοπεσ το περσυαδε βιοτεχηνολογψ χοµπανιεσ, ιν παρτιχυλαρ, το φολλοω τηε λεαδ οφ οτηερ ινδυστριεσ βψ προϖιδινγ χηαλλενγε γραντσ φορ σχηοολσ ανδ δισ τριχτσ τηατ αδοπτ νεω αππροαχηεσ. Ι µ νοτ γοινγ το ηαϖε ανψ προβλεµ νδινγ ενουγη σχιεντιστσ ανδ δοχτορσ, Αλβερτσ ασσερτσ. Στιλλ, ηε αχκνοωλεδγεσ τηατ νοτ εϖερψονε ισ χυτ ουτ φορ τεαχη ινγ παρτνερσηιπσ. Τηερε αρε σοµε σχι εντιστσ ωηο αλιενατε µε, ηε χονχεδεσ. Ανδ Αλβερτσ σαψσ ηε ισ αωαρε οφ τηε δανγερσ οφ λεττινγ ωελλ µεανινγ ρε σεαρχηερσ λοοσε το λεχτυρε τεαχηερσ ορ στυδεντσ αβουτ σχιεντι χ σπεχιαλιτιεσ. Ηε ρεχαλλσ α σοιλ σχιεντιστ ωηο ινσιστεδ τηερε ωερε ειγητ φαχτσ εϖερψονε σηουλδ κνοω αβουτ σοιλ σχιενχε. Ωελλ, Αλ βερτσ χηορτλεσ, Ι διδν τ κνοω τηεµ µψ σελφ, ανδ Ι µ πρεσιδεντ οφ τηε αχαδεµψ! Τηε ϕεστ ισ τψπιχαλ οφ Αλβερτσ σ στψλε. Ηε ισ αλσο φαµουσ φορ βεινγ αβσεντ µινδεδ ιν τρυε προφεσσοριαλ τραδιτιον. Ηε ονχε σταρτλεδ ηισ στα βψ ωονδερινγ ουτ λουδ ηοω ηε ωασ γοινγ το ρυν τηε αχαδεµψ ωηεν ηε ισ τοο δισοργανιζεδ το νδ ηισ γλασσεσ. Ον ανοτηερ οχχα σιον ηε µαναγεδ το λοχκ ηιµσελφ ινσιδε ηισ ο χε ανδ ηαδ το βε ρεσχυεδ. Ωηετηερ συχη ενδεαρινγ φοιβλεσ ωιλλ σερϖε ηιµ ωελλ ιν α ηοστιλε χονγρεσσιον αλ ηεαρινγ ροοµ ισ α θυεστιον ψετ το βε ανσωερεδ. εσπιτε ηισ ρελαξεδ αττιτυδε, Αλβερτσ δοεσ νοτ πυλλ µανψ πυνχηεσ. Τηε αχαδ εµψ ανδ τηε ρεσεαρχη χουνχιλ, τογετηερ ωιτη τηε αχαδεµψ σ σιστερ ινστιτυτιονσ, τηε Νατιοναλ Αχαδεµψ οφ Ενγινεερινγ ανδ τηε Ινστιτυτε οφ Μεδιχινε, εµπλοψ µορε τηαν 1,000 πολιχψ αναλψστσ ιν Ωασηινγτον. Ιτ σ γροων το βε ϖερψ λαργε, ωηιχη ισ α προβλεµ, Αλβερτσ στατεσ βλυντλψ. Ιν δοινγ σο, ηε εχηοεσ ρυµορσ τηατ τηε αχαδεµψ µαψ ηαϖε το λοσε λαργε νυµβερσ οφ στα. Βυτ Αλβερτσ ωιλλ νοτ χον ρµ συγγεστιονσ τηατ χυτσ οφ µορε τηαν 20 περχεντ οϖερ τηε νεξτ ϖε ψεαρσ αρε ιν προσπεχτ. Λικε ανψ ινστιτυτιοναλ λεαδερ, Αλβερτσ µυστ αδδρεσσ τηε προβλεµ οφ ρεϖενυεσ. Αλτηουγη Πρεσσ βυιλτ υπ τηε αχαδεµψ σ ενδοωµεντ συβσταντιαλλψ δυρινγ ηισ 12 ψεαρσ ιν ο χε, ιτ ισ στιλλ, ατ 120 µιλλιον, σµαλλ φορ αν οργανιζατιον οφ τηε αχαδε µψ σ σιζε, Αλβερτσ ποιντσ ουτ. Τηε εν δοωµεντ ισ ιµπορταντ βεχαυσε ονλψ βψ υσινγ ιτσ οων φυνδσ χαν τηε αχαδεµψ ινιτιατε στυδιεσ ιν αρεασ ωηερε τηε γοϖ ερνµεντ µαψ νοτ ωαντ το ηεαρ αδϖιχε (τηε αχαδεµψ ωασ φουνδεδ το συππλψ αδϖιχε το τηε γοϖερνµεντ, βυτ δεµανδ φορ στυδιεσ ισ δοων). Τηε χοµπλεξ προ δυχεδ µορε τηαν 200 ρεπορτσ λαστ ψεαρ, µοστ, τηουγη νοτ αλλ, χοµµισσιονεδ βψ φεδεραλ δεπαρτµεντσ ανδ αγενχιεσ. Ον ανοτηερ φροντ, τηε νεω πρεσιδεντ ηασ αλσο τακεν αχτιον ιν ηισ ρστ σιξ µοντησ το αδδρεσσ χονχερνσ αβουτ τηε ιµπαρτιαλιτψ ανδ ινδεπενδενχε οφ τηε ρεσεαρχη χουνχιλ σ στυδιεσ. Βεχαυσε τηε ρεπορτσ αρε ινδεπενδεντλψ προδυχεδ, γοϖερνµεντ αγενχιεσ λικε το ηαϖε τηε αχαδεµψ σ βλεσσινγ. Βυτ αχαδεµψ µεµβερσ ηαϖε χοµπλαινεδ, Αλβερτσ χον δεσ, τηατ ρεσεαρχη χουνχιλ στα ηαϖε σοµετιµεσ αλλοωεδ γοϖερνµεντ ο χιαλσ το ιν υενχε ρεπορτσ, ωηιχη ρυνσ χουντερ το τηε ρυλεσ οφ τηε αχαδεµψ. Α χονγρεσσιοναλ σουρχε γιϖεσ τηε εξ αµπλε οφ α ρεσεαρχη χουνχιλ στυδψ οφ τηε Εαρτη Οβσερϖινγ Σψστεµ, α φεδεραλ σατελλιτε ρεµοτε σενσινγ προγραµ. Χριτι χισµσ οφ τηε σψστεµ ιν α ρεσεαρχη χουν χιλ στυδψ ωερε µυτεδ αφτερ γοϖερνµεντ ο χιαλσ ωηο σαω πρεπυβλιχατιον δραφτσ οβϕεχτεδ. Στυδιεσ φορ τηε Χοαστ Γυαρδ ανδ τηε επαρτµεντ οφ τηε Ναϖψ ανδ στυδιεσ ον αγριχυλτυραλ πολιχψ αρε αλσο σαιδ το ηαϖε βεεν ιν υενχεδ τηρουγη χοζψ ρελατιονσ ωιτη εξτερναλ παρτιεσ. Αλβερτσ ηασ υνδερτακεν αν εξτεν σιϖε ρεϖιεω οφ τηε προποσαλ ρεϖιεω προ χεσσ το στρενγτηεν ηιγη λεϖελ δελιβερα τιονσ αβουτ τηε ρατιοναλεσ φορ στυδιεσ ανδ το υνδερσχορε τηε ρεσπονσιβιλιτιεσ οφ ρεσεαρχη χουνχιλ ο χιαλσ. Φιναλλψ, ηε ηασ ιναυγυρατεδ ε ορτσ το µακε τηε ρε σεαρχη χουνχιλ µορε χολλεγιαλ ανδ ε χιεντ βψ βρεακινγ δοων ινστιτυτιοναλ βαρριερσ τηατ πρεϖεντ πεοπλε φροµ ωορκ ινγ ωιτη ονε ανοτηερ. Ιν ηισ ρολε ασ α στατεσµαν οφ σχιενχε, Αλβερτσ εξπουνδσ ον α τηεµε ινιτιατεδ βψ Πρεσσ: τηατ σχιεντιστσ µυστ ρεαλιζε τηατ τηειρ δεµανδσ φορ µορε φυνδσ µαψ ηαϖε µαδε τηεµ ϖυλνεραβλε ον Χαπιτολ Ηιλλ το αχχυσατιονσ οφ σελ ση νεσσ. Το δεαλ ωιτη τηε προβλεµ, Αλβερτσ ισ τρψινγ το βυιλδ βριδγεσ ωιτη µεµ βερσ οφ Χονγρεσσ ανδ τηειρ στα σ. Ηε ηασ αλσο χονσυλτεδ ωιτη τηε Ωηιτε Ηουσε ον ιτσ ρεχεντλψ αννουνχεδ πλαν φορ α Νατιοναλ Σχιενχε ανδ Τεχηνολογψ Χουνχιλ, τηε αδµινιστρατιον σ ινιτιατιϖε το γετ α ρµερ γριπ ον φεδεραλλψ συπ πορτεδ ρεσεαρχη. Ωε ηαϖε το βε µορε αδεπτ ατ δισποσινγ στυδεντσ το α ωιδερ ρανγε οφ σχιεντι χ χαρεερσ, Αλβερτσ σαψσ. Οτηερωισε, ωε σηουλδ νοτ βε τραινινγ τηε νυµβερ οφ Πη.. σ ιν πηψσιχσ ανδ χηεµιστρψ τηατ ωε αρε τυρνινγ ουτ. Α µαϕορ χηαλλενγε, ηε οβσερϖεσ, ισ το ρεµοϖε τηε βαρριερσ τηατ πρεϖεντ πεο πλε ωιτη σχιεντι χ σκιλλσ ινχλυδινγ υν εµπλοψεδ δεφενσε ωορκερσ φροµ εν τερινγ νεω ελδσ, συχη ασ τεαχηινγ, τηε τοπιχ τηατ µοστ οφ Αλβερτσ σ τηουγητσ χοµε βαχκ το. Ωε ηαϖε γοτ το τρψ, ατ λεαστ, το µακε ιτ αν αττραχτιϖε πατηωαψ, ηε δεχλαρεσ. Ονε αππροαχη ηε φαϖορσ ισ τηε δεϖελοπµεντ οφ σπεχι χ χουρσεσ φορ τεαχηινγ σχιενχε πεδαγογψ. Αλβερτσ ισ σψµπατηετιχ το τηε βυρ δενσ οφ τεαχηινγ. Ηε ηασ α δαυγητερ ωηο τεαχηεσ σχιενχε, ανδ λικε µανψ οφ ηερ χολλεαγυεσ σηε ηασ το βυψ συππλιεσ φορ χλασσεσ ουτ οφ ηερ οων σαλαρψ. Ωε ϖε µαδε τεαχηινγ α προφεσσιον ιν ωηιχη ιτ ισ ιµποσσιβλε το δο ωελλ υνλεσσ ψου ρε σοµε κινδ οφ µαρτψρ, ηε σαψσ. Ιφ ηε γετσ ηισ ωαψ, τηατ τρενδ χουλδ σταρτ το χηανγε. Εδυχατορσ, ασ ωελλ ασ ρε σεαρχηερσ, µιγητ ψετ βε βενε χιαριεσ οφ τηε νεω ιρρεϖερενχε ιν τηε σανχτυαρψ οφ σχιενχε. Τιµ Βεαρδσλεψ ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ

18 Τηε Φυτυρε οφ Αµεριχαν εφενσε U.S. forces were shaped for conflict with a superpower. The emerging multilateral world calls for a smaller, more flexible and far less expensive military βψ Πηιλιπ Μορρισον, Κοστα Τσιπισ ανδ ϑεροµε Ωιεσνερ Ιν Οχτοβερ 1981 Πρεσιδεντ Ροναλδ Ρεαγαν αννουνχεδ τηε βεγιννινγ οφ τηε βιγγεστ µιλιταρψ βυιλδυπ εϖερ υνδερτακεν βψ α νατιον ιν πεαχετιµε. Οϖερ τηε νεξτ δεχαδε τηε Υ.Σ. σπεντ µορε τηαν 3 τριλλιον (τηρεε θυαρτερσ οφ τηε χυρρεντ νατιοναλ δεβτ) ον ιτσ µιλι ταρψ. Φυλλψ 60 περχεντ οφ τηοσε χοστσ ωερε δεϖοτεδ το χουντερινγ τηε τηρεατ οφ χοµµυνισµ. Τηατ τρεµενδουσ εξ πενδιτυρε µαρκεδ τηε χυλµινατιον οφ τηε 50 ψεαρ χοµπετιτιον ωιτη τηε Σοϖιετ ΠΗΙΛΙΠ ΜΟΡΡΙΣΟΝ, ΚΟΣΤΑ ΤΣΙΠΙΣ ανδ ϑερομε ΩΙΕΣΝΕΡ ηαϖε βεεν λονγ στανδ ινγ αδϖοχατεσ οφ αρµσ χοντρολ. Μορρισον ισ αν εµεριτυσ προφεσσορ οφ πηψσιχσ ατ τηε Μασσαχηυσεττσ Ινστιτυτε οφ Τεχηνολο γψ. Ηε ηασ σποκεν ανδ ωριττεν ον µιλι ταρψ στρατεγψ ανδ νυχλεαρ δισαρµαµεντ εϖερ σινχε ηε χοµπλετεδ φουρ ωαρτιµε ψεαρσ ωορκινγ ον τηε Αµεριχαν ατοµιχ βοµβ προϕεχτ. Τσιπισ ισ τηε διρεχτορ οφ τηε Προγραµ ιν Σχιενχε ανδ Τεχηνολογψ φορ Ιντερνατιοναλ Σεχυριτψ ατ Μ.Ι.Τ. Ηισ βαχκγρουνδ λιεσ ιν εξπεριµενταλ παρτιχλε πηψσιχσ; ηε ηασ αλσο ωριττεν εξτενσιϖελψ ον τηε πηψσιχσ ανδ τεχηνολογψ οφ νυχλε αρ ωεαπονσ ανδ νυχλεαρ ωαρ. Ωιεσνερ ισ πρεσιδεντ εµεριτυσ οφ Μ.Ι.Τ. Ηε ηασ σερϖεδ ασ σχιενχε αδϖισερ το πρεσιδεντσ ϑοην Φ. Κεννεδψ ανδ Λψνδον Β. ϑοηνσον. Ωιεσνερ ηελπεδ το εσταβλιση τηε Αρµσ Χοντρολ ανδ ισαρµαµεντ Αγενχψ ανδ πλαψεδ α πιϖοταλ ρολε ιν αχηιεϖινγ α παρ τιαλ νυχλεαρ τεστ βαν τρεατψ ανδ ιν λιµιτ ινγ τηε δεπλοψµεντ οφ αντιβαλλιστιχ µισ σιλε σψστεµσ. Υνιον, α περιοδ δυρινγ ωηιχη εσχαλα τιον ον ονε σιδε προϖοκεδ ρεχιπροχαλ µοϖεσ ον τηε οτηερ, εϖεν αφτερ βοτη να τιονσ ηαδ λονγ πασσεδ τηε ποιντ οφ βοτη µυτυαλ ιντιµιδατιον ανδ οϖερκιλλ. Ωηεν τηε Σοϖιετ Υνιον ιµπλοδεδ ιν 1991, τηε Υ.Σ. ωασ στιλλ σπενδινγ µορε τηαν 300 βιλλιον α ψεαρ φορ α µιλιταρψ τηατ ινχλυδεδ 530 σηιπσ, 16 αχτιϖε αρµψ διϖισιονσ, µορε τηαν 3,000 πλανεσ ανδ µορε τηαν 25,000 νυχλεαρ ωαρηεαδσ. Συχη µασσιϖε φορχεσ πλαχε αν υναχχεπτ αβλε βυρδεν ον τηε Αµεριχαν εχονοµψ ανδ σαδδλε τηε νατιον ωιτη α µιλιταρψ βυιλτ αρουνδ αν υνρεαλιστιχ σχεναριο οφ ϖαστ γλοβαλ χον ιχτ. Αµεριχαν φορχεσ τηερεφορε ρεθυιρε προµπτ ρεδυχτιον ανδ ρεφορµ. Πρυδενχε ιµπλιεσ τηατ συχη χηανγεσ ιν Υ.Σ. φορχεσ χαννοτ βε τοο συδδεν, νορ σηουλδ τηεψ γο βεψονδ τηε ποσσιβιλι τψ οφ ρεϖερσαλ. Νεϖερτηελεσσ, ϕυδιχιουσ Αµεριχαν µιλιταρψ χυτβαχκσ χουλδ σαϖε ηαλφ α τριλλιον δολλαρσ βψ τηε ενδ οφ τηε 1990σ. Τηατ µονεψ χουλδ βε φαρ µορε προδυχτιϖελψ ταργετεδ τοωαρδ ρεβυιλδ ινγ ινφραστρυχτυρε, εξπανδινγ ηεαλτη χαρε, υπγραδινγ εδυχατιον ορ οτηερωισε ιµπροϖινγ τηε νατιον σ εχονοµιχ ανδ σοχιαλ ωελλ βεινγ. Συχη ρεδυχτιονσ σηουλδ νοτ βε σεϖερε ενουγη το τηρεατεν τηε αβιλιτψ οφ τηε Υ.Σ. το µαινταιν α στρονγ νυχλεαρ δετερ ρεντ ορ το ελδ χονϖεντιοναλ φορχεσ λαργε ενουγη το πρεϖαιλ αγαινστ ανψ φοε τηε νατιον µιγητ πλαυσιβλψ φαχε ιν τηε νεαρ φυτυρε. Ατ τηε σαµε τιµε, τηε νατιον µυστ χοντινυε αλονγ νεω πατησ το εν χουραγε τηε ϕυστ ρεσολυτιον οφ ιντερνα τιοναλ χον ιχτσ τηρουγη µυλτιλατεραλ σε χυριτψ αρρανγεµεντσ. Ιν 1990 Πρεσιδεντ Γεοργε Βυση µαδε τεντατιϖε µοϖεσ ιν τηε διρεχτιον οφ στρεαµλινινγ τηε εξχεσσιϖε Υ.Σ. µιλιταρψ χαπαβιλιτψ. Τηε Πενταγον πρεσεντεδ α ϖε ψεαρ πλαν το χρεατε α δοωνσιζεδ βασε φορχε 25 περχεντ σµαλλερ τηαν τηε ονε τηατ εξιστεδ ατ τηε ενδ οφ τηε Ρεαγαν ψεαρσ. εσπιτε µυχη ταλκ αβουτ αδδιτιοναλ µιλιταρψ χυτσ υνδερ τηε αδ µινιστρατιον οφ Πρεσιδεντ Βιλλ Χλιντον, σιµιλαρ τηινκινγ αππεαρσ σο φαρ το γυιδε Υ.Σ. πολιχψ. Τηατ αππροαχη ισ υνσατισφαχτορψ φορ τωο ρεασονσ. Φιρστ, τηε προποσεδ φορχεσ αρε ιν µανψ ωαψσ ασ οϖερσιζεδ ασ τηεψ ωουλδ βε ιφ τηεψ ωερε στιλλ στρυχτυρεδ αρουνδ χονταινµεντ οφ τηε Σοϖιετ Υνιον, α ποωερφυλ αδϖερσαρψ τηατ νο λονγερ εξ ιστσ. Σεχονδ, τηε πλανσ δο νοτ ψετ φυλλψ αδδρεσσ τηε νεεδ φορ ρεστρυχτυρινγ ουρ µιλιταρψ το ρε εχτ τηε χηανγεδ ωορλδ. Τηε 1990 τωο ωαρ στρατεγψ ρεµαινσ: τηε Υ.Σ. νεεδσ το ρεταιν τηε χαπαβιλιτψ το φιγητ τωο µαϕορ ρεγιοναλ ωαρσ ατ τηε σαµε τιµε ωιτηουτ σιγνι χαντ αιδ φροµ αλλιεσ. Τηατ στρατεγψ σεεµσ µορε α ϕυσ τι χατιον φορ α λαργε Αµεριχαν µιλιταρψ τηαν α πλαυσιβλε σχεναριο φορ φυτυρε χον ιχτσ. Ωε εξπεχτ το σεε τηε τωο ωαρ γυιδελινε φαδε θυιετλψ αωαψ υνδερ τηε Χλιντον αδµινιστρατιον. Το αρριϖε ατ αν αδεθυατε ψετ αφφορδ αβλε σχαλε φορ Αµεριχα σ αρµεδ φορχεσ, ωε αττεµπτεδ το ανσωερ τωο βασιχ θυεσ τιονσ: Ωηο αρε ουρ µοστ προβαβλε αδ 38 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ 1994

19 ΓΥΛΦ ΩΑΡ βρουγητ τογετηερ α ρεµαρκαβλε ιντερνατιοναλ χοαλι τιον δεδιχατεδ το νευτραλιζινγ Ιραθ σ µιλιταρψ οχχυπατιον οφ Κυωαιτ. Συχη µυλτιλατεραλ χολλαβορατιον ισ λικελψ το βεχοµε µορε χοµµον ιν τηε ποστ χολδ ωαρ ωορλδ. Τηε Υ.Σ. χαν νοω δραστιχαλλψ χυτ ιτσ µιλιταρψ σπενδινγ ψετ ρεµαιν στρονγ ενουγη το φαχε δοων ανψ λικελψ αγγρεσσορ. ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ

20 εχλαρεδ Νυχλεαρ Νατιονσ U.S.: 9,860 warheads, including 2,370 on intercontinental ballistic missiles (ICBMs). START II will reduce the total number to 3,500 by the year Former Soviet Union: 10,920 warheads, including 6,630 on ICBMs, located in Russia, Ukraine, Belarus and Kazakhstan. START II will limit the total to 3,000 by the year U.K.: Approximately 300 warheads, none of them on ICBMs. France: 426 warheads, 18 of them on ICBMs. China: About 270 warheads, roughly 100 of them on ICBMs. ϖερσαριεσ ιν τηε νεξτ τωο δεχαδεσ ανδ βεψονδ, ανδ ωηατ µισσιονσ ανδ φυνχ τιονσ δο ωε εξπεχτ ουρ µιλιταρψ το περ φορµ ιν τηατ τιµε? υρινγ τηε ηειγητ οφ τηε χολδ ωαρ, ποτεντιαλ ενεµιεσ πριµαριλψ τηε Σοϖιετ Υνιον, Εαστερν Ευροπε ανδ Χηινα ιν χλυδεδ σοµε ηιγηλψ ινδυστριαλ χουντριεσ τηατ ωιελδεδ νυχλεαρ ωεαπονσ. Τηοσε νατιονσ χονταινεδ αβουτ 1.5 βιλλιον πεοπλε, αβουτ ονε τηιρδ οφ τηε ωορλδ σ ποπυλατιον; τηεψ χουλδ χολλεχτιϖελψ ελδ αρµιεσ σεϖεν µιλλιον στρονγ. Ιν χον τραστ, τηε νατιονσ τηατ µιγητ χονχειϖ αβλψ χονφροντ τηε Υ.Σ. ιν τηε φορεσεε αβλε φυτυρε (Ιραν, Ιραθ, Νορτη Κορεα ανδ Λιβψα) αλλ λαχκ στρονγ ινδυστριαλ βασεσ. Τογετηερ τηεσε ηοστιλε χουντριεσ ηαϖε α ποπυλατιον οφ ϕυστ 110 µιλλιον, φροµ ωηιχη τηεψ δραω αρµιεσ τοταλινγ νο µορε τηαν τωο µιλλιον µεν ανδ ωοµ εν. Εϖεν αφτερ α συβσταντιαλ ρεδυχτιον ιν Αµεριχαν φορχεσ, τηε Υ.Σ. ανδ ιτσ αλ λιεσ ωουλδ ουτσπενδ τηε ρεστ οφ τηε ωορλδ ιν δεφενσε. Λαργε σχαλε αγγρεσσιον αγαινστ Χεν τραλ Ευροπε ισ α φαδινγ ϖισιον. Ιφ τηε ηυγε, ποωερφυλ ανδ µιλιταριλψ ηονεδ Σο ϖιετ Υνιον διδ νοτ αττεµπτ ιτ, ιτσ ιµ ποϖερισηεδ, φραγµεντεδ συχχεσσορσ, µανψ οφ ωηιχη αρε σεεκινγ αιδ φροµ τηε Ωεστ, συρελψ ωιλλ νοτ. Ρεγιοναλ χον ιχτσ ιν Εαστερν Ευροπε ορ τηε φορµερ Σοϖιετ στατεσ µιγητ µακε νεχεσσαρψ ιντερνα τιοναλ πεαχεκεεπινγ µισσιονσ, βυτ τηεψ ωουλδ νοτ οχχασιον α φρονταλ ασσαυλτ βψ Αµεριχαν φορχεσ. Ιν τηε ποστ χολδ ωαρ ωορλδ, ιτ σεεµσ εθυαλλψ υνλικελψ τηατ Αµεριχαν αρµιεσ ωιλλ βε σεντ το γητ ιν Ασια αγαινστ Χηινα ορ Ινδια. Τηε Υ.Σ. χερ ταινλψ ωιλλ νοτ βε ωαρρινγ αγαινστ οτηερ χουντριεσ ιν Νορτη ορ Σουτη Αµεριχα. Τηε µοστ δεµανδινγ µιλιταρψ τασκσ τηε Υ.Σ. µιγητ πλαυσιβλψ φαχε ιν τηε νεξτ δεχαδε ορ τωο ωουλδ βε χουντερ ινγ αγγρεσσιον ιν τηε Μιδδλε Εαστ ορ ον τηε Κορεαν Πενινσυλα. Χονγρεσσµαν Λεσ Ασπιν οφ Ωισχονσιν, λατερ τηε Υ.Σ. σεχρε ταρψ οφ δεφενσε, σελεχτεδ Ιραθ ασ αν εξ αµπλε οφ τηε µιγητιεστ µιλιταρψ φορχε τηε Υ.Σ. ισ λικελψ το φαχε ιν τηε νεαρ φυ τυρε. Ιτ ισ α γοοδ χηοιχε. Νονε οφ τηε οτηερ πλαυσιβλε Υ.Σ. οππονεντσ αρε α µατχη φορ τηε λανδ ανδ αιρ χαπαβιλιτιεσ Ιραθ ηαδ ωηεν ιτ ινϖαδεδ Κυωαιτ ιν Εϖεν Ιραν, ωηοσε ποπυλατιον ισ νεαρλψ τηρεε τιµεσ τηατ οφ Ιραθ, ηασ νο συχη µιλιταρψ ασσετσ τοδαψ. Παστ χον ιχτσ ο ερ ανοτηερ ωαψ το χαλ ιβρατε Αµεριχα σ φυτυρε µιλιταρψ νεεδσ. Ατ πρεσεντ, τηε Υ.Σ. υσεσ αβουτ 50 αιρ χραφτ το µονιτορ Ιραθ, ανδ µαψβε τωιχε ασ µανψ πλανεσ (νοτ αλλ οφ τηεµ φροµ τηε Υ.Σ.) µονιτορ τηε αιρσπαχε οϖερ Βοσνια. υρινγ Οπερατιον εσερτ Στορµ, νεαρλψ 1,700 αιρχραφτ οφ αλλ τψπεσ εω 100,000 σορτιεσ ιν 45 δαψσ. Τηε Υ.Σ. υσεδ α τοταλ οφ αβουτ 1,000 πλανεσ δυρ ινγ βοτη τηε ςιετναµ ανδ Κορεαν ωαρσ. Ηυµανιταριαν ασσιστανχε ανδ πεαχε κεεπινγ ε ορτσ ιν Βανγλαδεση, Λεβανον ανδ Σοµαλια ηαϖε ενγαγεδ µαινλψ Μα ρινε Εξπεδιτιοναρψ Υνιτσ χονταινινγ υπ το α τοταλ οφ 20,000 µεν ανδ ωοµεν. υρινγ τηε νεξτ 10 ορ 20 ψεαρσ, τηε Υ.Σ. ισ φαρ µορε λικελψ το νδ ιτσελφ εν γαγεδ ιν µυλτινατιοναλ ηυµανιταριαν, πεαχεκεεπινγ ανδ χουντερτερρορισµ αχ τιϖιτιεσ τηαν ιν α µαϕορ αρµεδ χον ιχτ ωιτηουτ αλλιεσ. Τηε Υ.Σ. σηουλδ πρεπαρε το χοντριβυτε το φυτυρε χοµµον σεχυρι τψ φορχεσ ασσεµβλεδ βψ τηε Υνιτεδ Να τιονσ ορ οτηερ γρουπινγσ οφ νατιονσ φορ οπερατιονσ συχη ασ τηε Γυλφ Ωαρ ορ Σο µαλια. Φορ τηατ ρεσπονσιβιλιτψ, ουρ χουν τρψ ωιλλ νεεδ τηε µεανσ το κεεπ σεα λανεσ οπεν ανδ το ιµποσε βλοχκαδεσ ασ παρτ οφ χολλεχτιϖε σανχτιονσ αγαινστ να τιονσ τηατ ηαϖε τακεν υπ αρµσ. Ωε νοτε τηατ ανψ φορχε ποωερφυλ ενουγη το πρε ϖαιλ ιν α λαργε σχαλε βαττλε ωιλλ βε µορε τηαν συ χιεντ φορ ιντερνατιοναλ πολιχ ινγ µισσιονσ. Ιν δεϖελοπινγ ουρ προποσαλ, ωε ηαϖε τριεδ το λοοκ βεψονδ τηε πρεσεντ διϖι σιον οφ Υ.Σ. φορχεσ αλονγ σερϖιχε λινεσ. Α χοµπλεξ µιλιταρψ εσταβλισηµεντ σεεµσ µορε αµεναβλε το τιµελψ ανδ λογιχαλ ρεστρυχτυρινγ ωηεν ιτ ισ δε νεδ βψ µισ σιον ρατηερ τηαν αλονγ σερϖιχε λινεσ. Ωε ηαϖε γρουπεδ ουρ ρεχοµµενδατιονσ αρουνδ τηε σιξ διστινχτ φυνχτιονσ οφ τηε Αµεριχαν µιλιταρψ: νυχλεαρ δετερρενχε, αιρ λανδ βαττλε, χοντρολ οφ τηε σεασ, λανδ σεα οπερατιονσ, ιντελλιγενχε γατηερινγ, ανδ ρεσεαρχη ανδ δεϖελοπµεντ. Αµεριχα σ λονγ εξπεριενχε ωιτη ϕοιντ οπερατιονσ ο ερσ α βλυεπριντ φορ συχη α ρεϖισεδ µιλιταρψ στρυχτυρε. Φορ εξαµπλε, ιν τηε 1970σ τηε Υ.Σ. δεϖελοπεδ αν αιρ λανδ βαττλε δοχτρινε φορ τηε δεφενσε οφ Ευροπε. υρινγ τηε Γυλφ Ωαρ, τηε Υ.Σ. ε εχτιϖελψ χοµβινεδ ιτσ λανδ, αιρ, ναϖαλ ανδ σπαχε βορνε ωεαπονσ ανδ σψστεµσ. Τηε συχχεσσ οφ τηατ ϖεντυρε συγγεστσ τηατ ιτ µαψ βε το Αµεριχα σ αδϖανταγε το ρεοργανιζε ιτσ φορχεσ υνδερ σιξ χοµ µανδσ χορρεσπονδινγ το τηε φυνχτιονσ ωε ηαϖε δεσχριβεδ. Ονε οφ τηε µοστ δραµατιχ ανδ ωελχοµε ρεσυλτσ οφ τηε ενδ οφ τηε χολδ ωαρ ισ τηε ϖιρτυαλ δισ αππεαρανχε οφ τηε ποσσιβιλιτψ οφ νυχλεαρ χον ιχτ ωιτη τηε φορµερ Σοϖιετ στατεσ. Ασ λονγ ασ νυχλεαρ ωεαπονσ χοντινυε το εξιστ, ηοωεϖερ, τηεψ ποσε α ρισκ το Υ.Σ. ανδ ωορλδ σεχυριτψ. Ωε σετ ασ α χλεαρ ρεθυιρεµεντ τηατ τηε Υ.Σ. πρεσερϖε υνθυεστιονεδ δετερρενχε αγαινστ ανψ νυχλεαρ τηρεατ. Νυχλεαρ ωαρ βετωεεν τωο νατιονσ τηατ ποσσεσσ συβσταντιαλ νυχλεαρ αρσεναλσ ωιλλ αλµοστ συρελψ ρε συλτ ιν µιρρορ δεϖαστατιον οφ βοτη χοµ βαταντσ. Α φεω ηυνδρεδ ορ α φεω δοζεν ασσυρεδλψ δελιϖεραβλε νυχλεαρ ωεαπονσ ωιλλ ενσυρε σψµµετριχαλ οβλιτερατιον οφ βασεσ, χιτιεσ ανδ ινδυστρψ εϖεν ιν λαργε χουντριεσ συχη ασ Ρυσσια ορ τηε Υ.Σ. 40 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ 1994

21 Προβαβλε Νυχλεαρ Νατιονσ Israel is believed to have 50 to 100 nearly ready warheads. India has 20 to 50 unassembled warheads. Pakistan may have up to 10 unassembled warheads, possibly of foreign design. ALSO PLAUSIBLE South Africa says it will dismantle its six Hiroshima-type bombs. North Korea is reported to be in the final stages of warhead fabrication. Iraq was well along in development of warheads before the Gulf War. Libya and Syria and perhaps Iran and Algeria have long been interested in acquiring nuclear weapons. Germany, Italy, Japan and Switzerland could produce nuclear weapons within a year of deciding to do so. Argentina, Brazil and Sweden have abandoned their nuclear weapons programs. Συχη µοδεστ νυχλεαρ ηολδινγσ τηερε φορε χαν συ χε το δισσυαδε αν αγγρεσ σορ φροµ α νυχλεαρ ατταχκ. Βυτ συπερ ποωερ νυχλεαρ φορχεσ λονγ αγο γρεω βε ψονδ τηατ σιζε. Ιν 1990 τηε Υ.Σ. ηελδ µορε τηαν 12,000 στρατεγιχ νυχλεαρ ωαρηεαδσ. Τηε Σοϖιετ Υνιον ηαδ 11,000. Υνδερ τηε Στρατεγιχ Αρµσ Ρεδυχτιον Τρεατψ (ΣΤΑΡΤ), σιγνεδ βψ τηε τωο νατιονσ ιν 1991, τηε Υ.Σ. ρεδυχεδ ιτσ αρσεναλ το 8,500 ανδ τηε Υ.Σ.Σ.Ρ. το 6,000. Ιν ϑυνε 1992 Βυση ανδ Πρεσιδεντ Βορισ Ψελτσιν αγρεεδ το αδδιτιοναλ νυχλεαρ αρµσ χυτσ: βψ τηε ψεαρ 2003 τηε Υ.Σ. ωουλδ ηαϖε 3,500 ωαρηεαδσ ανδ Ρυσσια 3,000. Ατ τηατ τιµε, Χηινα, Φρανχε ανδ Βριταιν ωιλλ, ωε εξπεχτ, ηολδ α φεω ηυνδρεδ νυχλεαρ ωεαπονσ απιεχε. Τηε νεωερ υνδεχλαρεδ νυχλεαρ ποωερσ µαψ χολλεχτιϖελψ ποσ σεσσ αν αδδιτιοναλ 200 ορ σο ωαρηεαδσ. Ωε ρεχοµµενδ ινστεαδ τηατ βψ τηε ψεαρ 2000 τηε Υ.Σ. ποσσεσσ α δετερρεντ φορχε οφ αππροξιµατελψ 800 ασσυρεδλψ δελιϖεραβλε ωαρηεαδσ. Πρεσεντ Υ.Σ. νυ χλεαρ φορχεσ ωιελδ συχη ιµµενσε δε στρυχτιϖε ποωερ τηατ εϖεν αφτερ δραστιχ χυτβαχκσ, τηε χουντρψ ωιλλ βε αβλε ε εχ τιϖελψ το φαχε δοων τηρεατσ φροµ ανψ πρεσεντ ορ ιµµινεντ νυχλεαρ νατιον. Αµεριχαν ηολδινγσ οφ νυχλεαρ ωαρηεαδσ σηουλδ βε χυτ φυρτηερ ασ τηε νατιον στριϖεσ το βρινγ αβουτ α νυχλεαρ φρεε ωορλδ. Ωε ωουλδ αδϖοχατε εϖεν φαστερ ρεδυχτιονσ ιν νυχλεαρ αρµσ βυτ φορ ουρ αωαρενεσσ τηατ µορε προφουνδ χηανγε ωιλλ χοµε ονλψ σλοωλψ ασ λονγ ασ χαυ τιον γυιδεσ νατιοναλ λεαδερσ. Ταχτιχαλ νυχλεαρ ωεαπονσ υσυαλλψ σµαλλ ψιελδ ωεαπονσ µεαντ φορ υσε αγαινστ ενγαγεδ φορχεσ ον τηε βαττλε ελδ ορ αγαινστ αιρ ελδσ, βασεσ ανδ φορ ωαρδ τρανσπορτ σεεµ το βε οφ λιττλε µιλιταρψ υσε. Ιν Σεπτεµβερ 1991 Βυση ωισελψ ορδερεδ τηε ελιµινατιον οφ αλλ σεα βασεδ ταχτιχαλ νυκεσ βυτ σπαρεδ α φεω ηυνδρεδ βοµβσ λοχατεδ ον σοµε χαρριερ αιρχραφτ. Τηισ λινγερινγ αβιλιτψ το ινιτιατε νυχλεαρ ατταχκ ον νοννυχλεαρ στατεσ ισ ιντολεραβλε ανδ δανγερουσ; τηε χοµπλετε ενδ οφ αλλ σηιπβοαρδ νυχλεαρ ωεαπονσ βψ τηε ψεαρ 2000 ισ α ωισερ στανχε. Ωε αλσο ρεχοµµενδ ελιµινατ ινγ τηε νεαρλψ 1,000 Υ.Σ. ταχτιχαλ νυχλε αρ ωεαπονσ δεπλοψεδ ον αιρχραφτ ιν ωεστερν Ευροπε, ρστ βψ νεγοτιατινγ ωιτη Βριταιν ανδ Φρανχε το ενδ τηειρ δε πλοψµεντ οφ συχη ωεαπονσ. Τηατ ινιτια τιϖε χουλδ σετ α σπλενδιδ τονε φορ τηε 1995 Ρεϖιεω Χονφερενχε ον τηε Νυχλε αρ Νον Προλιφερατιον Τρεατψ. Νυχλεαρ ωεαπονσ δεϖελοπµεντ, τεστ ινγ ανδ µανυφαχτυρε αρε υννεχεσσαρψ ανδ ιν φαχτ αρε ενδινγ, βοτη ιν τηε Υ.Σ. ανδ ιν Ρυσσια. Χλιντον ηασ ινιτιατεδ διπ λοµατιχ ε ορτσ αιµεδ ατ α φορµαλ βαν οφ νυχλεαρ τεστινγ. Τηε 8 βιλλιον ουρ νατιον σπενδσ αννυαλλψ ατ σοµε 16 σπεχιαλιζεδ πλαντσ δεδιχατεδ το τηε προ δυχτιον οφ Υ.Σ. νυχλεαρ ωεαπονσ χαν νοω βε δεϖοτεδ εντιρελψ το τηε δισασ σεµβλψ, σαφε στοραγε ανδ εϖεντυαλ δισ ποσαλ οφ νυχλεαρ χορεσ ανδ φορ τηε χλεανυπ οφ ραδιοαχτιϖε πολλυτιον λεφτ ιν α δοζεν στατεσ. Τηε βιγγεστ νυχλεαρ τηρεατ το τηε σε χυριτψ οφ τηε Υ.Σ. ανδ το τηε ρεστ οφ τηε ωορλδ νοω χοµεσ φροµ τηε προλιφερα τιον οφ νυχλεαρ ωεαπονσ ανδ ρελατεδ τεχηνολογψ. Αττεµπτσ το χοµβατ προλιφ ερατιον ονλψ βψ στανχηινγ τηε οω οφ µατεριαλσ, εθυιπµεντ ανδ κνοω ηοω χαννοτ πρεϖεντ τηε αππεαρανχε οφ νεω νυχλεαρ ποωερσ. Εϖεν τηε µοστ τηορ ουγη σψστεµσ φορ σαφεγυαρδινγ νυχλεαρ κνοωλεδγε εϖεντυαλλψ λεακ. Το ρεδυχε τηε ρισκ οφ προλιφερατιον, τηε νατιονσ οφ τηε ωορλδ µυστ λοωερ τηε δεµανδ φορ, ασ ωελλ ασ τηε συππλψ οφ, νυχλεαρ ωεαπονσ. Ωιδερ ιντερνατιον αλ σηαρινγ οφ εχονοµιχ προγρεσσ ανδ πολιτιχαλ δεχισιον µακινγ χουλδ ηελπ εασε τενσιονσ βετωεεν νατιονσ ανδ λεσσεν τηε δεµανδ φορ νυχλεαρ πρεστιγε ορ προτεχτιον. Χρυχιαλ τηουγη τηε νυχλεαρ χυτ βαχκσ ωιλλ βε, µοστ οφ τηε ε ορτ ατ µιλιταρψ ρεστρυχτυρινγ ωιλλ ιν ϖολϖε χονϖεντιοναλ φορχεσ, ωηιχη αχ χουντ φορ 80 περχεντ οφ τηε Υ.Σ. δεφενσε βυδγετ. Ωε τυρν ουρ αττεντιον ρστ το τηε πορτιον οφ τηε µιλιταρψ δεδιχατεδ το αιρ λανδ βαττλε: γρουνδ φορχεσ ανδ τηε αιρχραφτ τηατ βοτη πρεχεδε ανδ συππορτ τηοσε φορχεσ ιν βαττλε. Τηε στρενγτη οφ αν αρµψ ισ οφτεν µεασυρεδ ιν τερµσ οφ διϖισιονσ οφ τροοπσ. Α διϖισιον ισ τηε στανδαρδ υνιτ λαργε ενουγη το ινχλυδε αλλ τηε ελεµεντσ οφ γρουνδ ωαρ: ινφαν τρψ, αρµορεδ ϖεηιχλεσ, αρτιλλερψ, αντιαιρ χραφτ ανδ ενγινεερσ. υρινγ ωαρτιµε, α Υ.Σ. Αρµψ διϖισιον χονταινσ αβουτ 17,000 µεν ανδ ωοµεν. Τηε πρεσεντ βασε φορχε πλαν αντιχι πατεσ ονλψ α µοδεστ ρεδυχτιον ιν Αµερ ιχαν γρουνδ φορχεσ, φροµ τηε 16 αρµψ ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ

22 ΗΟΣΤΙΛΕ ΝΑΤΙΟΝΣ στιλλ αβουνδ, βυτ τηεψ πρεσεντ µορε λοχαλιζεδ χηαλλενγεσ τηαν διδ τηε Σοϖιετ Υνιον ορ Χηινα. Ιραθ (λεφτ) ηασ ρεπεατεδλψ δεφιεδ τηε Υνιτεδ Νατιονσ ανδ ισ αττεµπτινγ το ρεβυιλδ ιτσ φορχεσ. Νορτη Κορεα χοντινυεσ το πυρ συε νυχλεαρ ωεαπονσ. Ιν Λιβψα (χεντερ), α ρεπρεσσιϖε ρεγιµε σπονσορσ τερρορισµ. Ανδ Ιραν σ βρανδ οφ Ισλαµιχ φυνδαµεν ταλισµ (ριγητ) µαψ τηρεατεν Μιδδλε Εαστ ερν νατιονσ, ινχλυδινγ Υ.Σ. αλλιεσ. διϖισιονσ τηατ εξιστεδ ιν 1991 το 12 δι ϖισιονσ βψ Ωε σεε νο προδυχτιϖε υσε φορ συχη εξτενσιϖε στανδινγ γρουνδ φορχεσ. Ονλψ Χηινα, Ινδια, Ρυσσια, ςιετ ναµ ανδ Νορτη Κορεα ηαϖε βιγγερ αρµιεσ, ανδ τηεψ λαχκ Αµεριχα σ µοδ ερν εθυιπµεντ ανδ ρστ ρατε αιρ ανδ σεα συππορτ. Μορεοϖερ, τηε Υ.Σ. επαρτ µεντ οφ εφενσε (ανδ σοµε δεφενσε αναλψστσ) χοντινυε το χαλχυλατε Αµερι χαν νεεδσ ον τηε ασσυµπτιον τηατ ωε ωιλλ βε γητινγ αλονε. Βυτ Αµεριχα ηασ φουγητ ωιτη αλλιεσ ιν τηε παστ ανδ αλ µοστ χερταινλψ ωιλλ δο σο ιν τηε φυτυρε. Τηε µασσιϖε, µοδερν φορχεσ οφ ωεστ ερν Ευροπε ανδ ϑαπαν αρε φαρ µορε λικε λψ το γητ βεσιδε τηοσε οφ τηε Υ.Σ. τηαν αγαινστ τηεµ. Νεϖερτηελεσσ, τηερε ισ τηε ρεµοτε ποσσιβιλιτψ τηατ ονε νατιον ωιτη µοδερν φορχεσ µιγητ χηανγε φροµ αλλψ το αδϖερσαρψ. Υ.Σ. χονϖεντιοναλ φορχεσ τηατ εθυαλ βυτ δο νοτ εξχεεδ τηε οϖερ αλλ στρενγτη οφ ανψ τωο οφ τηε νατιον σ στρονγ αλλιεσ σεεµ α ρεασοναβλε σταν δαρδ ιν α ωορλδ µοϖινγ τοωαρδ χοµ µον σεχυριτψ. Τηατ γαυγε λεαδσ υσ το συγγεστ τηατ βψ τηε ψεαρ 2000 τηε Υ.Σ. σηουλδ κεεπ τηε εθυιϖαλεντ οφ αβουτ ϖε αχτιϖε αρµψ διϖισιον εθυιϖαλεντσ, ινχλυδινγ ηεαϖψ αρµορ, αιρβορνε, ηελιχοπτερ βορνε ανδ λιγητ ινφαντρψ υνιτσ. Τηισ εξιβλε, µο βιλε φορχε ωουλδ ρεταιν α χορε οφ αλµοστ τωο φυλλ αρµορεδ διϖισιονσ. Τηε αρµψ ωουλδ χοµπρισε αβουτ 180,000 φυλλ τιµε µεµβερσ, αυγµεντεδ βψ σιγνι χαντ αρµψ ρεσερϖεσ. Ηοω µανψ µοδερν µαιν βαττλε τανκσ ουγητ τηε Υ.Σ. το ποσσεσσ ασ τηε δεχαδε ενδσ? Γερµαν πρεπαρατιονσ φορ τηειρ δεφενσε αγαινστ τηε Ρεδ Αρµψ (ανδ νοω ιτσ στιλλ υνφορµεδ συχχεσσορσ) ιν Χεντραλ Ευροπε ο ερ α γυιδε το αππρο πριατε Αµεριχαν τανκ στρενγτη. Γερ µανψ δεπλοψσ αλµοστ 4,000 τοπ οφ τηε λινε τανκσ, ωηιχη αρε ασ γοοδ ορ βεττερ τηαν τηε νεστ Αµεριχαν τανκσ. Φρανχε ανδ τηε Υ.Κ., τωο οφ Γερµανψ σ ΝΑΤΟ παρτνερσ, ηαϖε ανοτηερ 2,500 γοοδ µοδερν τανκσ βετωεεν τηεµ. Τηε Υ.Σ. Αρµψ ηασ πλαχεδ 6,500 οφ ιτσ µοστ αδ ϖανχεδ τανκσ ιν Ευροπε. Βεχαυσε οφ γεογραπηιχ, εχονοµιχ ανδ ηιστοριχαλ φαχτορσ, ηοωεϖερ, Υ.Σ. ιντερ εστσ εξτενδ βεψονδ Ευροπε. Ωε τηερε φορε νεεδ το χονσιδερ τηε τανκσ ανδ οτηερ αρµορεδ φορχεσ ελσεωηερε αρουνδ τηε ωορλδ. Ιν τηε Μιδδλε Εαστ, Ιραθ ηαδ τηε µοστ εξτενσιϖε αρραψ οφ υπ το δατε τανκσ βεφορε τηε Γυλφ Ωαρ δραµατιχαλλψ ρεδυχεδ ιτσ ινταχτ ωεαπονρψ. Τοδαψ τηε στρονγεστ Μιδδλε Εαστερν τανκ φορχεσ αρε τηοσε οφ Ισραελ (µορε τηαν 3,000 µαιν βαττλε τανκσ) ανδ οφ Σψρια (χλοσε το 4,000 τανκσ, µανψ οφ τηεµ οφ ολδερ δεσιγν). Ιραν ηασ φεωερ τηαν 500 τανκσ, ϕυστ ονε τεντη οφ τηε πρε ωαρ Ιραθι φορχε. Χηινα ηασ α φορχε οφ 8,000 τανκσ, ανδ Ινδια ηολδσ αβουτ 3,000 ολδερ τανκσ. Βοτη χουντριεσ ηαϖε συβσταντιαλ αρµιεσ ανδ ϖαστ τερριτοριεσ, βυτ ιτ ισ ηιγηλψ υν λικελψ τηατ ειτηερ ωιλλ ενγαγε Αµεριχαν γρουνδ φορχεσ ιν τηε νεξτ δεχαδε ορ τωο. Ασιδε φροµ α φεω Αµεριχαν αλλιεσ ( Γερµανψ, Φρανχε, τηε Υ.Κ. ανδ ποσσι βλψ Ισραελ ανδ Σουτη Κορεα), νο χουντρψ νοω ποσσεσσεσ α τανκ φορχε τηατ χουλδ µατχη 500 οφ τηε νεωερ Υ.Σ. τανκσ. Ιν Ευροπε, Γερµανψ ισ ωελλ πρεπαρεδ φορ λανδ δεφενσε. Ωε προποσε τηατ, ιν αδδιτιον, τηε Υ.Σ. σηουλδ δεπλοψ αβουτ 1,200 οφ ιτσ βεστ ηεαϖψ τανκσ ιν Ευροπε. Ηαλφ οφ τηοσε τανκσ χουλδ βε κεπτ ιν στοραγε, τηε οτηερ ηαλφ ον αχτιϖε δυτψ. Ανοτηερ 800 Υ.Σ. τανκσ σηουλδ βε µαιν ταινεδ φορ ραπιδ δεπλοψµεντ ιν ανψ βατ τλεσ τηατ µιγητ ερυπτ ιν οτηερ τηεατερσ αρουνδ τηε ωορλδ. Αµεριχα σ ποωερφυλ χοµβατ ηελιχοπτερσ ωιλλ ρεµαιν αν ιµ πορταντ αντιαρµορ ωεαπονσ σψστεµ τηατ ενηανχεσ τηε ε χαχψ οφ τηε νατιον σ τανκσ. Α ρεδυχτιον ιν ταχτιχαλ αιρ στρενγτη σηουλδ αχχοµπανψ τηε δεεπ χυτ ιν γρουνδ φορχεσ. Τηε Βυση βασε φορχε πλαν προϖιδεδ 56 χοµβατ σθυαδρονσ οφ γητ ερ ανδ γρουνδ ατταχκ, ξεδ ωινγ αιρ χραφτ ιν 1993, ωηιχη αδδσ υπ το νεαρλψ 1,200 πριµαρψ αιρπλανεσ; σπαρεσ, τραιν ινγ χραφτ ανδ τηε λικε νεαρλψ δουβλε τηατ νυµβερ. Ωε ρεχοµµενδ α διµινυτιον οφ ταχτιχαλ αιρ στρενγτη, ρουγηλψ ιν προ πορτιον το τηε χυτσ ιν γρουνδ φορχεσ, το αβουτ ονε τηιρδ τηε 1993 νυµβερ. Τηε ρεχον γυρεδ αεριαλ φορχεσ ωιλλ χονσιστ οφ 18 σθυαδρονσ αρµεδ ωιτη τηε νεωεστ αιρχραφτ τψπεσ: τηε Φ 117 Στεαλτη γητ ερσ, Φ 15σ ανδ Φ 16σ Αµεριχα σ τοπ οφ τηε λινε γητερσ ανδ τηε στυρδψ Α 10 γρουνδ ατταχκ αιρπλανε. Μαρινε ανδ ναϖψ αϖιατιον υνιτσ ωιλλ αυγµεντ τηισ τοταλ. Χοντρολ οφ τηε σεασ ηασ λονγ βεεν α χεντραλ φυνχτιον οφ Αµεριχαν αρµεδ φορχεσ; τηισ ηιστοριχαλ εµ πηασισ ισ συρε το χοντινυε. Συχη χαπα βιλιτψ ωιλλ συππορτ βοτη Αµεριχαν ανδ µυλτιλατεραλ ιντερϖεντιονσ ιν οϖερσεασ χρισεσ οφ ανψ κινδ. Αµονγ τηε αρµεδ σερϖιχεσ, τηε Υ.Σ. Ναϖψ νοω ρεχειϖεσ τηε λαργεστ σηαρε οφ τηε µιλιταρψ βυδγετ. Αιρχραφτ χαρριερσ αχχουντ φορ α ηεφτψ πορτιον οφ τηατ εξπενδιτυρε. Τηε ε παρτµεντ οφ εφενσε στιλλ ιντενδσ το µαινταιν αν αµαζινγ 12 χαρριερ βαττλε γρουπσ ιν 1995, εϖεν τηουγη Σοϖιετ να ϖαλ φορχεσ αρε νο λονγερ α τηρεατ. Υ.Σ. Ναϖψ ατταχκ χαρριερσ αρε τηε βιγ γεστ, µοστ χοστλψ, χοµπλεξ ωαρσηιπσ εϖερ ινϖεντεδ. Α σηιπ οφ τηε νυχλεαρ ποωερεδ Νιµιτζ χλασσ στρετχηεσ 1,000 φεετ λονγ. Ιτ χαρριεσ ιτσ χρεω οφ 5,000 µεν ανδ ωοµεν ανψωηερε ιν τηε ωορλδ ατ α χρυισινγ σπεεδ οφ 35 µιλεσ περ ηουρ. Ονε Νιµιτζ χλασσ χαρριερ χαν τρανσπορτ το ανψ χοαστ αν αεριαλ στρικε φορχε χοµ παραβλε το τηε εντιρε αιρ ποωερ οφ χουν τριεσ συχη ασ Χαναδα, ενµαρκ ορ Ιραν. Ναϖψ χαρριερσ µακε ιτ ποσσιβλε το προϕεχτ Αµεριχαν αιρ ποωερ α φεω ηυν 42 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ 1994

23 δρεδ µιλεσ ινλανδ, α χονσιδεραβλε αδ ϖανταγε ωηεν τηερε αρε νο φριενδλψ αιρ βασεσ ονσηορε. Τηε χαρριερσ αλσο ρεταιν αν ολδ φυνχτιον: το σηοω τηε αγ σπεχ ταχυλαρλψ, γιϖινγ ωαρνινγ οφ ιµπενδινγ Υ.Σ. ηοστιλε αχτιον ανδ τακινγ χοντρολ οφ στραιτσ ανδ πορτσ φροµ τηε σεα. Ιν τηε ωορλδ ωε ηοπε το εντερ, τηερε ισ νο γρεατ ρεασον φορ τηε Υ.Σ. το αχτ σο δετερµινεδλψ αλονε. Ιφ Αµεριχανσ χαν αχχεπτ α µορε χοοπερατιϖε ϖιεω οφ σεχυ ριτψ, τηισ χουντρψ ωιλλ νοτ νεεδ σο µυχη ποωερ αγαινστ δισταντ στατεσ. Φιϖε αχτιϖε χαρριερσ σεεµ πλεντψ; τηεψ ωουλδ ρεµαιν αν υνµατχηεδ φορχε φορ τηε προϕεχτιον οφ Αµεριχαν ποωερ. Τωο χαρριερσ µιγητ νορµαλλψ βε δεϖοτεδ το νονϖιολεντ µισ σιονσ, φορ ινστανχε, το ρεσχυε, ρελιεφ συππλψ ανδ εϖαχυατιον δυτιεσ, χαρριεδ ουτ υνδερ ιντερνατιοναλ σπονσορσηιπ ορ εϖεν υνιλατεραλλψ. Τηε ναϖψ µιγητ βενε τ φροµ βυιλδινγ σεϖεραλ σµαλλερ χαρρι ερσ ασ χηεαπερ, µορε ϖερσατιλε ρεπλαχε µεντσ φορ τηε χυρρεντ βεηεµοτησ. Ωηιλε ατ σεα, εαχη χαρριερ χυρρεντλψ ρεχειϖεσ συππορτ φροµ σιξ ωαρσηιπσ. Ασ τηε νυµβερ οφ χαρριερσ δωινδλεσ, σο ωουλδ τηισ συππορτ. Τωελϖε αντιαιρ ανδ αντισηιπ µισσιλε χρυισερσ, αλονγ ωιτη 18 οφ τηε µοστ υπ το δατε αντισυβµαρινε σηιπσ, ωουλδ φυρνιση αµπλε συρφαχε εσ χορτσ φορ τηε ρεµαινινγ χαρριερσ. Τωο νυχλεαρ ποωερεδ ατταχκ συβµαρινεσ φορ εαχη βαττλε γρουπ ωουλδ αδδ υνδερσεα προτεχτιον. Τηε 1992 ρεπορτ οφ τηε σεχρεταρψ οφ δεφενσε χαλλσ φορ 145 χοµβατ σηιπσ ιν Ωε ρεχοµµενδ ινστεαδ α στι δραωδοων ιν τηε ναϖψ χοµπαραβλε ιν µαγνιτυδε το τηατ ωε φουνδ ρεασοναβλε φορ τηε αρµψ. Ονχε αγαιν, ωε βασε ουρ ρεχοµµενδατιον ον τηε πρινχιπλε τηατ τηε Υ.Σ. µιλιταρψ ρεσουρχεσ χοντριβυτινγ το τηε χολλεχτιϖε σεχυριτψ οφ ουρ αλλιεσ σηουλδ χονστιτυτε α φορχε σεχονδ το νονε βυτ νο γρεατερ τηαν ανψ οτηερ τωο χοµβινεδ. Τηατ πρινχιπλε αλλοωσ φορ α γενερουσ Υ.Σ. εετ χονταινινγ µορε τηαν 30 δεστροψερσ ανδ φριγατεσ, οϖερ ανδ αβοϖε τηε 18 ασσιγνεδ το τηε χαρρι ερ βαττλε γρουπσ. Τηε τοταλ Υ.Σ. συρφαχε ναϖαλ στρενγτη (12 χρυισερσ, 50 δεστροψ ερσ ανδ φριγατεσ ανδ ϖε βιγ χαρριερσ) ωουλδ χοντινυε το βε τηε βιγγεστ ναϖαλ φορχε ατ σεα. Ναϖαλ αιρ στρενγτη µιγητ βε κεπτ ατ α λεϖελ σοµεωηατ ηιγηερ τηαν τηε νυµ βερ οφ αιρχραφτ τηατ χαν βε δελιϖερεδ βψ τηε ρεδυχεδ εετ οφ χαρριερσ. Συχη αιρ πλανεσ χαν οπερατε φροµ ρυνωαψσ ον λανδ ιν αδδιτιον το τηοσε ατ σεα. Τηε πρεσεντ 620 αχτιϖε χαρριερ βορνε ναϖαλ γητερσ, βοµβερσ ανδ ατταχκ αιρχραφτ χαν βε παρεδ το αβουτ 210 πλανεσ. Λανδ βασεδ, λονγ ρανγε µαριτιµε πατρολ αιρ χραφτ χαν περφορµ α ωιδε ϖαριετψ οφ συρϖειλλανχε τασκσ ον τηε ηιγη σεασ. Ιν α ωορλδ φυλλ οφ συρπρισεσ, ωε ρεχοµµενδ ρεταινινγ νεαρλψ τηε φυλλ πρεσεντ νυµ βερ οφ τηεσε χραφτ. Αβουτ 250 Οριον Π 3 τυρβοπροπ πατρολ αιρπλανεσ χαν συρϖεψ τηε µοστ ιµπορταντ οχεαν αρεασ ιν χον ϕυνχτιον ωιτη τηε αιρχραφτ χαπαβλε οφ περφορµινγ τηε σαµε µισσιονσ τηατ βε λονγ το Αµεριχαν µαριτιµε αλλιεσ. Τηε Υ.Σ. Μαρινεσ, βψ οριγιν ανδ βψ τραδιτιον, οπερατε ατ τηε ιντερφαχε βε τωεεν σεα ανδ λανδ. Τηεψ αρε τηε µοστ ϖερσατιλε χοµπονεντ οφ τηε Αµεριχαν αρµεδ φορχεσ. Ονε Μαρινε Εξπεδιτιον αρψ Υνιτ νυµβερσ αβουτ 2,500 µεν ανδ ωοµεν, αλονγ ωιτη 10 τανκσ ανδ αρ τιλλερψ βαττεριεσ, ηαλφ α δοζεν ϖερτιχαλ τακεο ατταχκ αιρχραφτ ανδ 30 ηελιχοπ τερσ ανδ τηειρ χρεωσ. Τηε µαρινεσ νοω ηαϖε α δοζεν ορ µορε ηελιχοπτερ χαρρι ερσ τηατ αρε αβλε το λανδ αν εξπεδιτιον αρψ υνιτ ανδ ιτσ αρµορ ον ανψ βεαχη. εχλινεσ ιν Μιλιταρψ Τηρεατσ το τηε Υ.Σ. Πlummeting world military expenditures offer an opportunity for commensurate cuts in U.S. defense spending (top). Some changes seen here reflect shifts in the value of currencies and a reclassification of former Warsaw Pact nations into the rest of the world category. Our projection assumes that by the year 2000 the U.S. and its allies will account for 60 percent of world military spending, a higher percentage than in American military cutbacks will be steep but no more so than during postwar transitions earlier in this century (bottom) * DOLLARS (BILLIONS) *projected, including authors proposal U.S. U.S. ALLIES SOVIET BLOC FORMER SOVIET ALL OTHERS AND CHINA UNION AND CHINA WORLDWIDE ANNUAL EXPENDITURES AUTHORS GOAL U.S. ANNUAL EXPENDITURES KOREAN WAR VIETNAM WAR BUILDUP IN 1980S WORLD WAR II DOLLARS (BILLIONS) SOURCE: International Institute for Strategic Studies ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ

24 Τηεσε υνιτσ αλλοω τηε εξιβλε, σπεεδψ, σµαλλ σχαλε ρεσπονσε τηατ ισ λικελψ το βε νεχεσσαρψ φορ φυτυρε µισσιονσ, ωηετηερ σεντ αχροσσ α βεαχη φορ αν ιντερϖεν τιοναρψ ατταχκ ορ φορ λεσσ βελλιγερεντ µισσιονσ, συχη ασ τηε Υ.Σ. εντρψ ιντο Σοµαλια. Τηε υνιθυε χαπαβιλιτιεσ οφ τηε µα ρινεσ σεεµ χρυχιαλ το πρεσερϖε. Εϖεν ιφ φορχιβλε εντρψ οντο φορειγν σοιλ βεχοµεσ ασ ραρε ασ ιτ σηουλδ, µανψ ηυµανιταρι αν ανδ πεαχεκεεπινγ µισσιονσ ωιλλ χον τινυε το δεµανδ θυιχκ αχτιον, οφτεν τηρουγη ιναδεθυατε σεαπορτσ. Βυτ τηε εξιστινγ µαρινε φορχεσ χουλδ βε συβ σταντιαλλψ τριµµεδ. Ωε προποσε τηατ τηε Υ.Σ. συσταιν α δοζεν διστινχτ εξπεδιτιον αρψ υνιτσ, ωηιχη ωουλδ βε γρουπεδ ασ νεεδεδ. Τηισ χηανγε ωουλδ βρινγ αβουτ αν οϖερδυε ρεδυχτιον ιν µαρινε φορχεσ φροµ αλµοστ 200,000 περσονσ το ονε αυγµεντεδ διϖισιον ανδ ιτσ αιρ συππορτ, ορ αβουτ 50,000 περσονσ. Τηε µαρινεσ ωουλδ ρεταιν αβουτ 25 οφ τηε πρεσεντ 65 αµπηιβιουσ ωαρφαρε σηιπσ, µαινλψ τηε νεωερ ονεσ. Τηε τριµµεδ µαρινε φορχεσ ωουλδ ρεχειϖε αιρ συππορτ χοµπαραβλε το τηατ οφ ονε οφ τηε πρεσεντ Μαρινε Αιρ Ωινγσ: 150 ξεδ ωινγ χοµβατ αιρχραφτ ( ινχλυδινγ 40 οφ τηε υνιθυε ϖερτιχαλ τακεο Ηαρρι ερσ) ανδ α σιµιλαρ νυµβερ οφ γυνσηιπσ ανδ τρανσπορτ ηελιχοπτερσ. Τωο ϖερψ ιµπορταντ χοµπονεντσ οφ τηε Υ.Σ. µιλιταρψ ιντελλιγενχε ανδ µιλι ταρψ Ρ& λιε ουτσιδε τηε βουνδαριεσ οφ ειτηερ χονϖεντιοναλ ορ νυχλεαρ φορχ εσ. Ωε ενϖισιον τηεσε τωο σεχτορσ εϖεν τυαλλψ φαλλινγ υνδερ τηειρ οων, σεπαρατε χοµµανδσ. Ονλψ σοµε οφ τηειρ φυνχ τιονσ χαν βε ρεδυχεδ ιν προπορτιον ωιτη τηε δεεπ χυτσ ουτλινεδ σο φαρ. Τηε Υ.Σ. µοστλψ κεεπσ σεχρετ τηε χοστσ οφ ιτσ ινφορµατιον γατηερινγ, ινχλυδινγ τηατ χονδυχτεδ φροµ σπψ σατελλιτεσ. εφενσε αναλψστσ ηαϖε µαδε ινφορµαλ εστιµατεσ, ηοωεϖερ, ωηιχη αρε βεχοµινγ ινχρεασ ινγλψ χρεδιβλε. Ωε υσε τηοσε εστιµατεσ ιν ουρ προποσαλ. Τηε λαργεστ σινγλε ινφορµατιον γατη ερινγ ιτεµ ιν τηε Υ.Σ. δεφενσε βυδγετ ( 11 βιλλιον ιν 1990 δολλαρσ) παψσ φορ δεχεντραλιζεδ ταχτιχαλ ιντελλιγενχε: ρε χονναισσανχε αιρχραφτ, ραδιο µονιτορινγ Τhe military reorganization outlined in this article would maintain U.S. security while leading to enormous cost reductions. A breakdown of our proposal (below, right) shows the size and cost of the restructured forces for the Α Στρατεγψ φορ Υ.Σ. Αρµσ Ρεδυχτιονσ year The base force plan developed under President George Bush still reflects the Pentagon s spending goals through Our approach would save $670 billion in current dollars by the end of the decade (below, left). 300 NONNUCLEAR FORCES AIR-LAND BATTLE 5 ACTIVE ARMY DIVISIONS 5 RESERVE ARMY DIVISIONS ANNUAL MILITARY EXPENDITURES (BILLIONS OF CURRENT DOLLARS) PROPOSED FORCES FOR THE YEAR ACTIVE AIRCRAFT 400 RESERVE AIRCRAFT 10 SHIPS AND 20 PREPOSITIONED SEALIFT FORCES LAND-SEA INTERFACE 1 ACTIVE MARINE DIVISION 1 RESERVE MARINE DIVISION 150 AIRCRAFT AND 30 ASSAULT SHIPS 500 AIRLIFT PLANES SEA CONTROL 5 CARRIER GROUPS 47 CRUISERS, FRIGATES AND DESTROYERS 15 MINE WARFARE SHIPS 40 ATTACK SUBMARINES 260 PATROL AIRCRAFT 50 AUXILIARY SHIPS NUCLEAR DETERRENCE 800 WARHEADS INTELLIGENCE AND SPACE RESEARCH, DEVELOPMENT AND TESTING BASE FORCE PLAN AUTHORS PROPOSAL COST (BILLIONS OF CURRENT DOLLARS) 44 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ 1994

25 ανδ α δοζεν ορ µορε οτηερ αχτιϖιτιεσ τηατ δελιϖερ σηορτ τερµ βαττλε ελδ ινφορ µατιον το χοµβατ φορχεσ ωηερεϖερ τηεψ αρε. Ρεδυχτιονσ ιν τηε σιζε οφ Αµεριχα σ αρµεδ φορχεσ δεχρεασε τηε νεεδ φορ συχη ιντελλιγενχε. Τηεσε αχτιϖιτιεσ χαν βε παρεδ το 3.5 βιλλιον, α σοµεωηατ σµαλλερ χυτ τηαν τηοσε ωε συγγεστ ιν τηε χοµβατ φορχεσ τηεµσελϖεσ. Αµεριχα σ διϖερσε µιλιταρψ σατελλιτεσ ανδ ιτσ σιγναλ δεχρψπτινγ οργανιζατιον, τηε Νατιοναλ Σεχυριτψ Αγενχψ, προϖιδε α ϖαλυαβλε στρεαµ οφ ηαρδ ινφορµατιον ον γλοβαλ α αιρσ. Ωε ωουλδ ρεταιν τηισ υσε φυλ οω νεαρλψ ιν φυλλ ατ 9 βιλλιον περ ψεαρ, α σλιγητ δροπ φροµ τηε χυρρεντ 11 βιλλιον. Τηε Χεντραλ Ιντελλιγενχε Αγεν χψ εστιµατεδ το χοστ 3 βιλλιον α ψεαρ, αβουτ ονε τεντη οφ τηε ιντελλιγενχε το ταλ χαν συσταιν α 50 περχεντ φυνδινγ χυτ, ιν παρτ το χυρταιλ χοϖερτ οπερατιονσ οφ δυβιουσ ϖαλυε αλλ οϖερ τηε γλοβε. Τηε τοταλ χοστσ οφ ιντελλιγενχε χαν δεχλινε φροµ τηε συρµισεδ 1992 συµ οφ 29 βιλ λιον το 18 βιλλιον ιν χυρρεντ δολλαρσ βψ τηε ψεαρ Τηε Υ.Σ. σηουλδ σεριουσ λψ χονσιδερ σηαρινγ συβσταντιαλ χηυνκσ οφ τηε χοστσ ανδ ρεσυλτσ οφ ιτσ ιντελλι γενχε αχτιϖιτιεσ ωιτη Αµεριχαν αλλιεσ ανδ ωιτη τηε Υ.Ν. Ρεσεαρχη ανδ δεϖελοπµεντ οφ νεω νυχλεαρ ανδ χονϖεντιοναλ ωεαπονσ ηασ προϖιδεδ τηε Αµεριχαν µιλιταρψ ωιτη αν υνσυρπασσεδ τεχηνολογιχαλ εδγε ον τηε βαττλε ελδ ανδ α ρεδουβταβλε δετερ ρενχε το νυχλεαρ αγγρεσσιον φροµ αφαρ. Ιν σχαλ 1993 ωεαπονσ ρεσεαρχη, ατ σλιγητλψ µορε τηαν 42 βιλλιον, τοοκ 59 περχεντ οφ αλλ φεδεραλ Ρ& φυνδσ φορ τηε ψεαρ. Οφ τηατ τοταλ, νεαρλψ 38 βιλ λιον ωασ σπεντ ον τηε δεϖελοπµεντ, τεστινγ ανδ εϖαλυατιον οφ νεω ωεαπονσ. Φορτψ ψεαρσ οφ συχη ινϖεστµεντσ ηαϖε παιδ ο. Ιν µανψ χασεσ, Υ.Σ. αρµσ αρε νοω τεχηνολογιχαλλψ συπεριορ το τηοσε τηατ αν οππονεντ χουλδ δεπλοψ εϖεν α δεχαδε φροµ νοω. Μορεοϖερ, δεφενσε Ρ& σπενδινγ ιν τηε φορµερ Σοϖιετ Υνιον ηασ πλυµµετεδ σινχε ιτσ δισσολυ τιον ιν Τηε ραχε το σταψ αηεαδ χαν νοω σλοω δοων. Εϖεν ατ 15 βιλλιον α ψεαρ, τηε Υ.Σ. ωουλδ σπενδ νεαρλψ 10 τιµεσ ασ µυχη ον µιλιταρψ Ρ& ασ Γερµανψ ανδ ϑαπαν χοµβινεδ. Κεψ σαϖινγσ ωιλλ ρεσυλτ φροµ χανχελινγ φυρτηερ ωορκ ον ινεσσεντιαλ προϕεχτσ συχη ασ τιλτ ροτορ αιρχραφτ ανδ νεω ατταχκ συβµαρινεσ ανδ φροµ ενδ ινγ οτηερ βιγ Ρ& προγραµσ αιµεδ ατ τηε νονεξιστεντ Σοϖιετ τηρεατ. Συχη σαϖ ινγσ ωιλλ αλλοω φυλλ φυνδινγ φορ τηε χοµ µυνιχατιονσ, ελεχτρονιχ χουντερµεα συρεσ ανδ συρϖειλλανχε ανδ ατταχκ σψσ τεµσ νεεδεδ το σαφεγυαρδ τηε θυαλιτατιϖε συπεριοριτψ οφ µανψ Αµεριχαν ωεαπονσ σψστεµσ. Βασιχ ανδ αππλιεδ, δυαλ υσε µιλιταρψ ρεσεαρχη χαν σταψ ατ τηε πρεσεντ 4 βιλλιον α ψεαρ ωηιλε λεαϖινγ αµπλε ΣΟΜΑΛΙΑ ΜΙΣΣΙΟΝ ηεραλδσ τηε ιντερνατιοναλ ηυµανιταριαν αχτιονσ τηατ µαψ βε χοµε αν ινχρεασινγλψ ιµπορταντ φυνχτιον οφ τηε Υ.Σ. µιλιταρψ ιν τηε φυτυρε. εσπιτε σοµε µισστεπσ, τηε µισσιον βρουγητ φοοδ ανδ συππλιεσ το α δεϖαστατεδ ποπυλατιον. φυνδσ φορ πρεσερϖινγ τηε δεφενσε τεχη νολογψ βασε ανδ φορ πρεσσινγ φορωαρδ ωιτη αδϖανχεδ τεχηνολογψ προγραµσ. Ρεχεντ Αµεριχαν µιλιταρψ ενγαγε µεντσ ο ερ α γλιµπσε οφ α φυ τυρε δε νεδ νοτ βψ µασσιϖε πρεπαρατιονσ φορ α συπερποωερ ωαρ βυτ βψ α ϖερσατιλε µιξ οφ φορχεσ συιτεδ το α ωορλδ ιν τρανσιτιον. Τελεϖισιον ηασ βρουγητ τηε Αµεριχαν πυβλιχ ϖιϖιδ ιµ αγεσ οφ αιρ δελιϖεριεσ το βεσιεγεδ τοωνσ ιν Βοσνια, ηελιχοπτερσ ροχκετινγ στρονγ ποιντσ ιν Μογαδισηυ ανδ Ιραθι ραδαρ σιτεσ κνοχκεδ ουτ βψ µισσιλεσ φροµ Αµεριχαν σηιπσ σπεεδινγ ατ σεα φαρ αωαψ. Ωηατ τηοσε ποωερφυλ βυτ πιεχε µεαλ ιµαγεσ χαννοτ σηοω ισ ηοω πρε ποστερουσλψ δισπροπορτιονατε Υ.Σ. µιλι ταρψ φορχεσ ηαϖε βεχοµε ιν χοµπαρισον ωιτη τηε χηαλλενγεσ τηεψ φαχε. Τηε µιλιταρψ ρεστρυχτυρινγ τηατ ωε προποσε αττεµπτσ το ρεσπονδ ρεαλιστι χαλλψ το τηε ηιστοριχαλ χηανγεσ ιν τηε γεοπολιτιχαλ µαπ τηατ ηαϖε τακεν πλαχε ιν τηε παστ φεω ψεαρσ. Ιτ ισ α χαυτιουσ πλαν τηατ αντιχιπατεσ α ωελχοµε εµ βραχε οφ τηε νοτιον οφ πεαχε τηρουγη χοοπερατιον ωηιλε ρεµαινινγ αλερτ το νεω ρισκσ οφ ωαρ. Τηε ρεδυχεδ φορχεσ ωε αδϖοχατε σηουλδ βε αδεθυατε το υν δερτακε σιξ το ειγητ σιµυλτανεουσ Σο µαλια λικε οπερατιονσ ορ το µουντ α φορχε σοµεωηατ λαργερ τηαν τηε Αµερι χαν χοµπονεντ οφ εσερτ Στορµ. Βψ τηε ψεαρ 2000 Υ.Σ. φορχεσ ωουλδ ρεµαιν µορε χαπαβλε ανδ µορε ϖερσατιλε τηαν ανψ οτηερ ιν τηε ωορλδ, ατ α χοστ οφ 164 βιλλιον περ ψεαρ ιν χυρρεντ δολλαρσ, α 60 περχεντ ρεδυχτιον φροµ ρεαλ εξ πενδιτυρεσ ιν Συχη χυτβαχκσ ωιλλ πλαχε α δε νιτε, τηουγη λοχαλιζεδ, βυρδεν ον τηε Αµερι χαν εχονοµψ; ινδεεδ, τηε αππρεηεν σιον οφ τηατ στρεσσ ηασ σλοωεδ τηε ιν εϖιταβλε ρεδυχτιον ιν µιλιταρψ σπενδινγ. Βυτ τηε Υ.Σ. ηασ ωεατηερεδ σιµιλαρ τραν σιτιονσ ιν τηε παστ. Μορεοϖερ, εαχη βιλ λιον δολλαρσ οφ µιλιταρψ σαϖινγσ, ιφ σπεντ ιν τηε χιϖιλιαν εχονοµψ, χαν χρεατε µορε τηαν τωιχε ασ µανψ ϕοβσ ασ τηοσε λοστ ιν τηε ωεαπονσ ινδυστρψ. Αµεριχαν λεαδερσηιπ ωιλλ βε ϖιταλ ιν βρινγινγ αβουτ α µορε πεαχεφυλ, λεσσ µιλιταριζεδ ωορλδ. Ατ τηε βεγιννινγ οφ τηε 1990σ, νατιονσ σθυανδερεδ νεαρλψ α τριλλιον δολλαρσ α ψεαρ ιν µιλιταρψ προ γραµσ ωορλδωιδε. Ιν τηε νεαρ φυτυρε, ωε ηοπε µυχη οφ τηε ρεσουρχεσ σο µισ διρεχτεδ χαν βε υσεδ το ταχκλε ενϖιρον µενταλ ανδ ηυµαν προβλεµσ ιν τηε Υ.Σ. ανδ αρουνδ τηε γλοβε. ΦΥΡΤΗΕΡ ΡΕΑ ΙΝΓ ΧΥΤΤΙΝΓ ΧΟΝςΕΝΤΙΟΝΑΛ ΦΟΡΧΕΣ: ΑΝ ΑΝΑΛΨΣΙΣ ΟΦ ΤΗΕ ΟΦΦΙΧΙΑΛ ΜΑΝ ΑΤΕ, ΣΤΑΤΙΣΤΙΧΣ ΑΝ ΠΡΟΠΟΣΑΛΣ ΙΝ ΤΗΕ ΝΑΤΟ ΩΤΟ ΤΑΛΚΣ ΟΝ ΡΕ ΥΧΙΝΓ ΧΟΝ ςεντιοναλ ΦΟΡΧΕΣ ΙΝ ΕΥΡΟΠΕ. Εαστ Ωεστ Χονϖεντιοναλ Φορχε Στυδψ. Ινστι τυτε φορ εφενσε ανδ ισαρµαµεντ Στυδιεσ, ϑυλψ ΕΧΙΣΙΟΝΣ ΦΟΡ ΕΦΕΝΣΕ: ΠΡΟΣΠΕΧΤΣ ΦΟΡ Α ΝΕΩ ΟΡ ΕΡ. Ωιλλιαµ Ω. Καυφµανν ανδ ϑοην Στεινβρυνερ. Βροοκινγσ Ινστι τυτιον, ΕΦΕΝΣΕ ΧΥΤΣ ΑΝ ΧΟΟΠΕΡΑΤΙςΕ ΣΕΧΥ ΡΙΤΨ ΙΝ ΤΗΕ ΠΟΣΤ ΧΟΛ ΩΑΡ ΩΟΡΛ. Ρανδαλλ Φορσβεργ ιν Βοστον Ρεϖιεω, ςολ. 17, Νοσ. 3 4, παγεσ 5 9; Μαψ/ϑυλψ 1992 (ρεπριντεδ βψ τηε Ινστιτυτε φορ εφενσε ανδ ισαρµαµεντ Στυδιεσ). ΦΑΧΙΝΓ ΡΕΑΛΙΤΨ: ΤΗΕ ΦΥΤΥΡΕ ΟΦ ΤΗΕ Υ.Σ. ΝΥΧΛΕΑΡ ΩΕΑΠΟΝΣ ΧΟΜΠΛΕΞ. Εδιτεδ βψ Πετερ Γραψ. Τιδεσ Φουνδατιον, ΤΗΕ ΜΙΛΙΤΑΡΨ ΒΑΛΑΝΧΕ Χολ. Ανδρεω υνχαν ετ αλ. Ιντερνατιοναλ Ιν στιτυτε φορ Στρατεγιχ Στυδιεσ, ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ

26 Συλφατε Αεροσολ ανδ Χλιµατιχ Χηανγε Industrial emissions of sulfur form particles that may be reflecting solar radiation back into space, thereby masking the greenhouse effect over some parts of the earth βψ Ροβερτ ϑ. Χηαρλσον ανδ Τοµ Μ. Λ. Ωιγλεψ Τηε γρεενηουσε ε εχτ ισ α γεο πηψσιχαλ φαχτ οφ λιφε. Ατµοσπηεριχ γασεσ συχη ασ χαρβον διοξιδε ανδ µετηανε τραπ ανδ ηολδ ηεατ, εναβλινγ τηε εαρτη σ βιοτα το συρϖιϖε. Συχη γασεσ ωαρµ τηε συρφαχε οφ τηισ πλανετ βψ αβουτ 33 δεγρεεσ Χελσιυσ, φροµ βελοω φρεεζινγ το α χυρρεντ αϖεραγε οφ αβουτ 17 δεγρεεσ Χ. Μοδελσ ανδ αναλψσεσ οφ γλοβαλ ωαρµινγ γενεραλλψ αγρεε τηατ µοστ οφ τηε λονγ λιϖεδ γασεσ τηατ ηυ µαν εχονοµιχ αχτιϖιτψ αδδσ το τηε ατ µοσπηερε µακε τηε εαρτη ωαρµερ τηαν ιτ ωουλδ οτηερωισε βε. Ψετ δισχρεπαν χιεσ βετωεεν τηεορψ ανδ οβσερϖατιον περσιστ. Τηε πρεδιχτεδ ωαρµινγ βασεδ ον ρεχεντ ινχρεασεσ ιν χονχεντρατιονσ οφ γρεενηουσε γασεσ ισ σλιγητλψ µορε τηαν τηε οβσερϖεδ ωαρµινγ οφ τηε ατ µοσπηερε. Ιν αδδιτιον, τηε ωαρµινγ τρενδ ιν Νορτη Αµεριχα δοεσ νοτ απ πεαρ το φολλοω τηε γλοβαλ παττερν. Ωηατ µιγητ αχχουντ φορ τηεσε ανδ οτηερ δε ϖιατιονσ οφ φαχτ φροµ τηεορψ? Τηε ανσωερ ισ ιρονιχ. Ιν αλλ προβαβιλι τψ, αεροσολσ πριµαριλψ χοµποσεδ οφ συλ φατεσ, τηεµσελϖεσ τηε ρεσυλτ οφ χοµµερ χιαλ αχτιϖιτψ, ενηανχε τηε αβιλιτψ οφ τηε ατµοσπηερε το ρε εχτ συνλιγητ βαχκ ιντο σπαχε βεφορε ιτ χαν ρεαχη τηε πλανετ σ συρφαχε ανδ παρτιχιπατε ιν τηε ωαρµινγ προχεσσ. Τηε συλφατε παρτιχλεσ, αβουτ 0.1 το ονε µιχρον ιν διαµετερ, αρε παρ τιχυλαρλψ χονχεντρατεδ οϖερ τηε ινδυσ τριαλ αρεασ οφ τηε Νορτηερν Ηεµισπηερε. Τηειρ ρολεσ ασ χοντριβυτορσ το αχιδ ραιν, ασ ιρριταντσ ανδ ασ οβσχυρερσ οφ συχη σπλενδιδ ϖιστασ ασ τηε Γρανδ Χανψον ηαϖε βεεν κνοων φορ ψεαρσ. Βυτ τηειρ χαπαχιτψ το χοολ βψ σχαττερινγ συνλιγητ ηασ βεχοµε α ρεχογνιζεδ φορχε ιν χλι µατιχ χηανγε ονλψ ρεχεντλψ. Χλεαρλψ, βοτη τηε χοολινγ ε εχτσ οφ αεροσολσ ανδ τηε ωαρµινγ χαυσεδ βψ γρεενηουσε γασεσ µυστ βε τακεν ιντο αχχουντ ιφ ωε αρε το ατταιν αχχυρατε χλιµατε µοδελσ ανδ εφ φεχτιϖε ινδυστριαλ πολιχιεσ. Ιν τηεορψ, ινδυστριαλ αεροσολσ αρε νοτ τηε ονλψ παρτιχλεσ τηατ χαν χοντριβυτε το χοολινγ. Σεϖεραλ κινδσ οφ αεροσολσ εξιστ 1. The main source of sulfur dioxide is industry. Marine phytoplankton also contributes sulfur in the form of dimethyl sulfide, which reacts with chemicals in the air to form sulfur dioxide. Precipitation and the circulation of air remove about half the sulfur dioxide. 2. In the clear-sky process the sulfur dioxide forms sulfate aerosol directly via chemical reactions with compounds in the atmosphere. 3. In the cloud process the sulfur dioxide is oxidized by hydrogen peroxide in cloud droplets. Sulfuric acid in solution forms. The droplets evaporate, leaving behind sulfate particles. GREENHOUSE EFFECT CLOUD DROPLETS ΣΥΛΦΥΡ ΦΡΟΜ ΙΝ ΥΣΤΡΨ ανδ, το α λεσσ ερ εξτεντ, πηψτοπλανκτον εξερτσ µανψ ενϖιρονµενταλ ινφλυενχεσ. Ιτ χοολσ τηε εαρτη βψ φορµινγ µινυτε παρτιχλεσ τηατ σχαττερ συνλιγητ βαχκ ιντο σπαχε, οφφσετ τινγ τηε γρεενηουσε εφφεχτ ιν παρτ. Συλ φατε χοµπουνδσ αλσο ηελπ το χαυσε ηαζι νεσσ, αχιδ ραιν ανδ οζονε δεπλετιον. 48 PHYTOPLANKTON

27 4. Residing mostly in the lower troposphere, sulfate aerosol directly cools the earth by reflecting sunlight. The particles may also act as seeds for cloud condensation and increase the reflectivity, or albedo, of clouds. 5. When injected into the stratosphere by large volcanic eruptions, the sulfate compounds can help destroy the ozone layer. 6. The sulfate particles acidify rainwater, damaging lakes and plant life. ULTRAVIOLET RADIATION OZONE DEPLETION 5 INCREASED CLOUD REFLECTIVITY SULFATE HAZE 4 3 EVAPORATING DROPLET 2 SULFUR DIOXIDE INDUSTRIAL EMISSIONS 1 WASHOUT BY RAIN 6 DAMAGE BY ACID RAIN

28 ΧΛΙΜΑΤΙΧ ΦΟΡΧΙΝΓ βψ ηυµαν αχτιϖιτψ ισ εϖιδεντ ιν χαλχυλα τιονσ οφ γλοβαλ ηεατ γαιν δυρινγ τηε Νορτηερν συµµερ. Εϖερψ ϑυλψ γρεενηουσε γασεσ ωαρµ τηε εαρτη βψ αβουτ 2.2 ωαττσ περ σθυαρε µετερ (λεφτ); τηε εφφεχτ ισ µοστ προνουνχεδ οϖερ τηε ωαρµ αρεασ οφ τηε συβτροπιχσ. Ωηεν τηε χοολινγ βψ συλφατε αεροσολ ισ ινχλυδεδ, ηοωεϖερ, τηε φορχινγ δροπσ το αβουτ 1.7 ωαττσ περ σθυαρε µετερ (ριγητ). Ιν φαχτ, τηε χοολινγ δοµινατεσ οϖερ ινδυστριαλ ρεγιονσ ιν τηε Νορτηερν Ηεµισπηερε. νατυραλλψ. Τηεψ δο νοτ, ηοωεϖερ, σεεµ το βε µαϕορ φαχτορσ χαυσινγ χηανγε. Νατυραλ αεροσολσ µοστλψ χοντινενταλ δυστ, σεα σαλτ ανδ µαρινε συλφατε χοµ πουνδσ ηαϖε προβαβλψ ρεµαινεδ ρουγηλψ χονσταντ ιν τηειρ χονχεντρα τιον, διστριβυτιον ανδ προπερτιεσ φορ ατ λεαστ α χεντυρψ. Τηυσ, τηεψ ωουλδ νοτ ηαϖε χοντριβυτεδ το ανψ οβσερϖαβλε αλ τερατιονσ ιν χλιµατε. ςολχανιχ αεροσολσ ηαϖε προβαβλψ νοτ αδδεδ το λονγ τερµ ε εχτσ. Τηε χοολινγ τρενδσ πρεχιπιτατεδ βψ τηε γιγαντιχ ερυπτιονσ οφ Ταµβορα ιν 1815, Κρακατοα ιν 1883 ανδ Πινα τυβο ιν 1991 λαστεδ ονλψ α φεω ψεαρσ. 50 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ 1994 Ιν σταρκ χοντραστ, µαν µαδε αεροσολ χοµπουνδσ ιν τηε ατµοσπηερε ηαϖε ιν χρεασεδ δραµατιχαλλψ, πριµαριλψ δυρινγ τηε χουρσε οφ ινδυστριαλιζατιον ανδ µοστ ραπιδλψ σινχε αβουτ Οφ αλλ τηε παρτιχυλατε πολλυταντσ ηυµανσ χρε ατε, χλιµατολογιστσ ηαϖε τηυσ φαρ φο χυσεδ µυχη οφ τηειρ αττεντιον ον συλ φατε χοµπουνδσ. Τηατ ισ βεχαυσε α λαργε βοδψ οφ δατα, γατηερεδ ιν στυδιεσ οφ αχιδ ραιν, µακεσ συλφατεσ τηε βεστ υνδερστοοδ αεροσολ. Οτηερ αεροσολ συβ στανχεσ σοοτ φροµ οιλ χοµβυστιον, σοιλ δυστ φροµ δεσερτι χατιον ανδ σµοκε φροµ σλαση ανδ βυρν αγριχυλτυρε µαψ ΡΟΒΕΡΤ ϑ. ΧΗΑΡΛΣΟΝ ανδ ΤΟΜ Μ. Λ. ΩΙΓΛΕΨ ηαϖε χοµβινεδ τηειρ ρεσπεχτιϖε εξπερ τισε ιν ατµοσπηεριχ χηεµιστρψ ανδ τηε ιντερπρετατιον οφ τεµπερατυρε ρεχορδσ το στυδψ ηοω συλφατε αεροσολ α εχτσ τηε εαρτη. Χηαρλσον ισ προφεσσορ οφ ατµοσπηεριχ σχιενχεσ ατ τηε Υνιϖερσιτψ οφ Ωασηινγτον, ωηερε ηε ρεχειϖεδ ηισ Πη.. Ηε εαρνεδ Β.Σ. ανδ Μ.Σ. δε γρεεσ ιν χηεµιστρψ ατ Στανφορδ Υνιϖερσιτψ. Ηε ηολδσ σιξ πατεντσ ον ινστρυµεντσ φορ ατ µοσπηεριχ µεασυρεµεντσ ανδ ηασ σερϖεδ ον νυµερουσ χοµµιττεεσ οφ τηε Νατιοναλ Αχαδεµψ οφ Σχιενχεσ. Ωιγλεψ, τηε φορµερ διρεχτορ οφ τηε Χλιµατιχ Ρεσεαρχη Υνιτ ατ τηε Υνιϖερσιτψ οφ Εαστ Ανγλια ιν Νορωιχη, Ενγλανδ, νοω ηεαδσ τηε Οφφιχε φορ Ιντερδισχιπλιναρψ Εαρτη Στυδιεσ ατ τηε Υνιϖερσιτψ Χορπορατιον φορ Ατµοσπηεριχ Ρεσεαρχη ( ΥΧΑΡ) ιν Βουλ δερ, Χολο. Ηε ρεχειϖεδ ηισ Πη.. φροµ τηε Υνιϖερσιτψ οφ Αδελαιδε ιν Αυστραλια. ηαϖε αν ιµπαχτ αππροαχηινγ τηε µαγ νιτυδε οφ τηατ χαυσεδ βψ ινδυστριαλ συλ φυρ. Λιµιτεδ ρεσεαρχη νδινγσ, ηοωεϖ ερ, ρενδερ τηε υνχερταιντιεσ ιν χαλχυλατ ινγ τηοσε ε εχτσ µυχη γρεατερ. Ασ ονε µιγητ εξπεχτ φορ χοµπλεξ σψστεµσ συχη ασ τηε χλιµατε, δετερµιν ινγ τηε αµουντ οφ χοολινγ βψ συλφατε αεροσολ ισ νοτ α στραιγητφορωαρδ τασκ. Μανψ ϖαριαβλεσ χοµπλιχατε τηε ε ορτ αµονγ τηεµ, τηε αµουντ οφ συλφυρ ιν τηε ατµοσπηερε, ιτσ διστριβυτιον οϖερ τηε γλοβε, τηε µεχηανισµ οφ αεροσολ φορµατιον, τηε δεγρεε οφ ρε εχτιϖιτψ οφ τηε παρτιχλεσ ανδ τηειρ ε εχτ ον χλουδσ. Αν αχχυρατε πρεδιχτιον αλσο δεπενδσ ον µακινγ χορρεχτ ασσυµπτιονσ. Σοµε εαρλψ στυδιεσ εξπλορινγ τηε ρολε οφ αερο σολσ ον χλιµατε διδ νοτ δο σο. Φορ εξ αµπλε, ονε χοµµον ανδ υνσυβσταντι ατεδ συπποσιτιον ωασ τηατ µοστ οφ τηε ηαζε ουτσιδε χιτιεσ ωασ α νατυραλ βαχκ γρουνδ αεροσολ. Ανοτηερ εαρλψ, ιµπλιχιτ ασσυµπτιον ωασ τηατ προχεσσεσ ατ τηε εαρτη σ συρ φαχε µακε µοστ αεροσολ παρτιχλεσ. Βυτ τηατ χονχλυσιον ισ ϖαλιδ φορ ονλψ τωο κινδσ οφ αεροσολσ: τηοσε ιντροδυχεδ ιντο

29 AVERAGE HEAT GAIN, JULY 1993 (WATTS PER SQUARE METER) τηε ατµοσπηερε βψ ωινδ (συχη ασ σεα σαλτ ανδ σοιλ δυστ) ανδ τηοσε αρισινγ δι ρεχτλψ φροµ χοµβυστιον ( φορ εξαµπλε, ινδυστριαλ σµοκε ορ σµοκε παρτιχλεσ φροµ φορεστ ανδ γρασσ ρεσ). Στυδιεσ δυρινγ τηε παστ δεχαδε ινδιχατε τηατ µοστ συλφατε αεροσολ οριγινατεσ φροµ χηεµιχαλ ρεαχτιονσ οφ συλφυρ γασεσ δισ χηαργεδ ιντο τηε αιρ. Τηεσε ρεαχτιονσ τακε πλαχε ιν τηε τροποσπηερε, τηατ παρτ οφ τηε ατµοσπηερε εξτενδινγ φροµ τηε συρφαχε οφ τηε εαρτη το αν αλτιτυδε οφ αβουτ 10 κιλοµετερσ. Το χαλχυλατε τηε ινχρεασεσ οφ συλφυρ ιν τηε τροποσπηερε, χλιµατολογιστσ ρελψ ον ινδυστριαλ εµισσιον ρατεσ. Τηεσε ρατεσ αχτ ασ εξχελλεντ γυιδεσ φορ εστιµατινγ χηανγεσ ιν τηε αϖεραγε χονχεντρατιον οφ ατµοσπηεριχ συλφατε αεροσολ οϖερ τιµε. Συλφυρ γασεσ ανδ τηε συλφατε τηεψ µακε λαστ ονλψ α φεω δαψσ ιν τηε τροπο σπηερε, σο τηατ τηε αϖεραγε χονχεντρα τιον ιν τηε ατµοσπηερε ισ διρεχτλψ προ πορτιοναλ το τηε προδυχτ οφ τηε εµισσιον ρατε ανδ τηε λιφετιµε οφ τηε συβστανχεσ. Χονσεθυεντλψ, τηε πριµαρψ εφφεχτσ µυστ µιρρορ τηε γεογραπηιχ διστριβυ τιον οφ τηε σουρχεσ οφ συλφυρ. Μορε τηαν τωο τηιρδσ οφ τηε τροπο σπηερε σ συππλψ οφ συλφυρ γασεσ, µοστλψ εµιττεδ ιν τηε φορµ οφ συλφυρ διοξιδε (ΣΟ 2 ), ισ µαν µαδε. Αβουτ 90 περχεντ οφ τηατ αµουντ αρισεσ ιν τηε Νορτηερν Ηεµισπηερε. Τηερε ηυµαν αχτιϖιτψ ιν ϕεχτσ αβουτ ϖε τιµεσ τηε αµουντ οφ συλφυρ γασεσ εµιττεδ νατυραλλψ. Ιν τηε Σουτηερν Ηεµισπηερε, µαν µαδε εµισ σιονσ χυρρεντλψ εθυαλ ονλψ αβουτ ονε τηιρδ οφ νατυραλ εµισσιονσ. Τηε µαιν νατυραλ χαρριερ οφ ρεαχτιϖε συλφυρ ισ δι µετηψλ συλ δε ((ΧΗ 3 ) 2 Σ ), ορ ΜΣ, ωηιχη οριγινατεσ φροµ µαρινε πηψτοπλανκτον. Ιν τηε αβσενχε οφ αντηροπογενιχ σουρχ εσ, ΜΣ ισ τηουγητ το βε τηε δοµιναντ σουρχε οφ συβµιχρον παρτιχλεσ. Α σµαλλ αµουντ οφ συλφυρ (ασ ηψδρογεν συλ δε ορ συλφυρ διοξιδε, ορ βοτη) χοµεσ φροµ ϖολχανοεσ ανδ φροµ σωαµπσ ανδ βογσ. Τηε συλφυρ διοξιδε γενεραλλψ ρεµαινσ ιν τηε ηεµισπηερε ιν ωηιχη ιτ ωασ προ δυχεδ. Τηε τηερµαλ ανδ χηεµιχαλ µιξ ινγ οφ τηε τωο ηαλϖεσ οφ τηε εαρτη σ ατ µοσπηερε ρεθυιρεσ αβουτ α ψεαρ φαρ λονγερ τηαν τηε αϖεραγε λιφετιµε οφ συλ φυρ διοξιδε ορ τηε συλφατε αεροσολ ιτ προδυχεσ. Αλτηουγη τηε ηεµισπηερεσ αρε εσσεντιαλλψ δεχουπλεδ ρεγιονσ ασ φαρ ασ αεροσολ διστριβυτιονσ αρε χονχερνεδ, τηε αεροσολσ ιν τηε Νορτηερν Ηεµι σπηερε µαψ νονετηελεσσ ιν υενχε τηε χλιµατε ωορλδωιδε, ϕυστ ασ ρεγιοναλ χλουδ χοϖερ χοντρολσ τηε αϖεραγε αλβε δο, ορ ρε εχτιϖιτψ, οφ τηε εαρτη. Αβουτ ηαλφ τηε αµουντ οφ συλφυρ γασ εσ ισ λοστ διρεχτλψ φροµ τηε ατµοσπηερε; ιτ ισ ειτηερ ωασηεδ ουτ βψ ραιν ορ ρεαχτσ χηεµιχαλλψ ωιτη πλαντσ, σοιλ ορ σεαωα τερ. Τηε ρεµαινδερ γοεσ ον το οξιδιζε ωιτη χοµπουνδσ ιν τηε τροποσπηερε ανδ ηενχε το προδυχε αεροσολ παρτιχλεσ. Ινδεεδ, αλµοστ αλλ τψπεσ οφ συλφυρ χον ταινινγ γασεσ αρε χηεµιχαλλψ ρεαχτιϖε ιν τηε πρεσενχε οφ οξιδιζινγ αγεντσ. Τηε µοστ ιµπορταντ συχη αγεντ ισ τηε ηψ δροξψλ ( ΟΗ) ραδιχαλ. Τηε ρεαχτιονσ τηατ χρεατε συλφατε αεροσολ χαν λοοσελψ βε διϖιδεδ ιντο χλεαρ σκψ ανδ ιν χλουδ προ χεσσεσ. Ιν χλεαρ σκψ προχεσσεσ, συλφυρ διοξιδε ανδ ΜΣ ιν τηε πρεσενχε οφ ωα τερ ϖαπορ ρεαχτ ϖια α χοµπλεξ σεριεσ οφ στεπσ το προδυχε γασεουσ συλφυριχ αχιδ (Η 2 ΣΟ 4 ). Τηε χοµπουνδ φορµσ παρτι ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ

30 χλεσ α φραχτιον οφ α µιχρον ιν σιζε. Ιτ δοεσ σο βψ χονδενσινγ ον εξιστινγ παρ τιχλεσ ορ βψ ιντεραχτινγ ωιτη ωατερ ϖα πορ ορ οτηερ συλφυριχ αχιδ µολεχυλεσ. Τηισ τρανσφορµατιον ισ χαλλεδ γασ το παρτιχλε χονϖερσιον. Τηε συλφυριχ αχιδ τηεν ρεαχτσ ωιτη µινυτε θυαντιτιεσ οφ αµµονια το φορµ ϖαρψινγ ηψδρατεδ φορµσ οφ αµµονιυµ συλφατε ((ΝΗ 4 ) 2 ΣΟ 4 ) σαλτσ. Ιν αδδιτιον, ΜΣ χαν ρεαχτ το φορµ ανοτηερ χονδενσαβλε σπεχιεσ, µετηανε συλφονιχ αχιδ (ΧΗ 3 ΣΟ 3 Η), ορ ΜΣΑ. Αλτηουγη ΜΣΑ ισ αν ιµπορταντ ατ µοσπηεριχ χονστιτυεντ ανδ τραχερ χοµ πουνδ (ιτ ηασ βεεν µεασυρεδ ιν φοσσιλ φορµ ιν ιχε χορεσ), τηε λατεστ ρεσεαρχη ινδιχατεσ τηατ ιτσ αεροσολ ηασ ονλψ α σµαλλ ιµπαχτ. Συλφατε αεροσολ ισ αλσο προδυχεδ ιν χλουδσ. Τηισ πατηωαψ βεγινσ ωηεν συλ φυρ διοξιδε δισσολϖεσ ιντο εξιστινγ χλουδ δροπλετσ. Τηερε ιτ µαψ βε οξιδιζεδ βψ τηε σµαλλ χονχεντρατιονσ οφ αθυεουσ ηψδρογεν περοξιδε (Η 2 Ο 2 ) τηατ φορµ ωηεν τωο ηψδροξψλ µολεχυλεσ χοµβινε. Τηε οξιδατιον ρεαχτιον τηεν φορµσ συλ φυριχ αχιδ ανδ ιτσ αµµονιυµ σαλτσ ιν σολυτιον. Ιν τηε δροπλετ τηε αχιδ συλφατε εξιστσ ασ α στρονγλψ ηψδρατεδ φορµ, ιν ωηιχη ωατερ µολεχυλεσ αρε βονδεδ το τηε συλφατε. Εϖαπορατιον ρεµοϖεσ σοµε οφ τηε µοιστυρε. Βεχαυσε τηε συλφατεσ χλινγ το ωατερ, τηε προδυχτ οφ εϖαπορα τιον ισ α ηιγηλψ χονχεντρατεδ συλφατε σο λυτιον. Τηε ρεσυλτ ισ α συβµιχρον αερο σολ δροπλετ τηατ ισ χηεµιχαλλψ ινδιστιν γυισηαβλε φροµ τηε αεροσολ προδυχεδ βψ γασ το παρτιχλε χονϖερσιον. Τηε στρονγ χηεµιχαλ α νιτψ τηατ συλ φυριχ αχιδ ανδ ιτσ αµµονιυµ σαλτσ ηαϖε φορ ωατερ ισ ηιγηλψ σιγνι χαντ ιν τερµσ οφ τηε αεροσολ σ αβιλιτψ το σχαττερ λιγητ. Ωηεν τηε τινψ σολυτιον δροπλετσ µιξ ωιτη ηυµιδ αιρ (συχη ασ οϖερ µοιστ λανδ ορ οχεανσ), τηεψ αβσορβ µοιστυρε ανδ γροω. Λαργερ παρτιχλεσ σχαττερ µορε ϖισ Συλφυρ, Αχιδ Ραιν ανδ τηε Οζονε Λαψερ ΒΡΟΝΖΕ ΜΕΜΟΡΙΑΛ ιν Γεττψσβυργ Νατιοναλ Μιλιταρψ Παρκ σηοωσ δισχολορινγ βψ αχιδ ραιν. 52 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ 1994 Σulfur compounds in the air do more than just cool the earth. Investigators have known for many years that sulfur contributes to the acidity of rainwater and to the depletion of ozone in the stratosphere. Acid rain comes about in large part because of the oxidation of sulfur dioxide in the atmosphere. The oxidation process forms sulfuric acid, which creates aerosol particles. In the troposphere, these submicron-size particles attract water. Hence, they can act as nuclei for cloud condensation when the relative humidity exceeds 100 percent. The cloud droplets incorporate the acidic ingredient, which will be deposited on the earth s surface as rain or snow. Industrial acidity can spread over perhaps 1,000 kilometers (about 600 miles) from its source before the particles precipitate out. Sulfate particles help to deplete ozone when they reside in the stratosphere, that part of the atmosphere above the troposphere. Deposited there primarily by enormous volcanic eruptions, the sulfur particles can provide surfaces on which ozone-destroying compounds act [see Polar Stratospheric Clouds and Ozone Depletion, by Owen B. Toon and Richard P. Turco; SCIENTIFIC AMERICAN, June 1991]. Ironically, the effects of ozone depletion in the stratosphere are countered to some degree by sulfate aerosol in the lower atmosphere. The aerosol there reduces the amount of solar ultraviolet radiation that reaches the ground and offsets some of the increases expected from stratospheric ozone loss (but of course only in those areas where sulfate particles abound). ιβλε λιγητ, τηυσ εξπλαινινγ τηε ινχρεασε ιν ηαζε ωηεν ηυµιδιτψ ισ ηιγη. Ατ α ρελ ατιϖε ηυµιδιτψ οφ 80 περχεντ (τηε γλοβαλ αϖεραγε ϖαλυε φορ αιρ νεαρ τηε γρουνδ), α γιϖεν αµουντ οφ συλφατε προδυχεσ αβουτ τωιχε ασ µυχη αππαρεντ ηαζινεσσ ασ ιτ δοεσ δυρινγ α λοω ηυµιδιτψ δαψ. Ονχε φορµεδ τηρουγη χηεµιχαλ ρεαχ τιονσ, τηε συλφατε παρτιχλεσ ιν τηε τροπο σπηερε χαν χοολ τηε χλιµατε ιν τωο ωαψσ: ειτηερ διρεχτλψ, υνδερ χλεαρ σκιεσ, βψ ρε εχτινγ αωαψ σοµε ινχοµινγ σολαρ ραδιατιον, ορ ινδιρεχτλψ, βψ ινχρεασινγ τηε ρε εχτιϖιτψ οφ χλουδσ. Ιν τηε διρεχτ, ορ χλεαρ σκψ, ε εχτ τηε συλφατε αεροσολ παρτιχλεσ σχαττερ συν λιγητ ουτ οφ τηε ατµοσπηερε ανδ ιντο σπαχε; ασ α ρεσυλτ, λεσσ σολαρ ραδιατιον ρεαχηεσ τηε γρουνδ. Τηερε αρε τωο ωαψσ το εστιµατε τηε φραχτιον οφ ινχοµινγ ενεργψ λοστ το σπαχε. Ονε τεχηνιθυε ισ το χονδυχτ δεταιλεδ οπτιχαλ χαλχυλατιονσ βασεδ ον παρτιχλε σιζεσ ανδ ρεφραχτιϖε ινδιχεσ. Αν αλτερνατιϖε ανδ χυρρεντλψ µορε ρελιαβλε αππροξιµατιον ισ σιµπλψ το µακε υσε οφ τηε οβσερϖεδ χορρελα τιον βετωεεν τηε αµουντ οφ αεροσολ ιν τηε ατµοσπηερε ανδ τηε ενεργψ λοσσ χαυσεδ βψ σχαττερινγ [σεε βοξ ον παγε 57 ]. Τηεσε αναλψσεσ ινδιχατε τηατ ατ το δαψ σ λεϖελσ µαν µαδε συλφατε σχαττερσ αβουτ 3 περχεντ οφ τηε διρεχτ σολαρ βεαµ. Αβουτ 15 το 20 περχεντ οφ τηισ αµουντ γοεσ βαχκ ιντο σπαχε, φορ α το ταλ λοσσ οφ αβουτ 0.5 περχεντ. Τηε αϖερ αγε ρεδυχτιον οφ συνλιγητ, ηοωεϖερ, ισ αχτυαλλψ αβουτ ηαλφ τηισ αµουντ, βε χαυσε χλουδσ χοϖερ αβουτ ηαλφ τηε εαρτη ατ ανψ γιϖεν τιµε. Ον τηε γρουνδ, τηε δεπριϖατιον οφ συνλιγητ ισ χαλχυλατεδ το βε ρουγηλψ αβουτ 0.2 το 0.3 περχεντ. Ισ τηισ λοσσ ατ αλλ σιγνι χαντ? Τηε σολαρ ραδιατιον ρεαχηινγ τηε λαψερ οφ συλφατε ηαζε νεαρ τηε γρουνδ αµουντσ το ρουγηλψ 200 ωαττσ περ σθυαρε µετερ, σο τηε ιµπλιεδ λοσσ αµουντσ το αβουτ 0.4 το 0.6 ωαττ περ σθυαρε µετερ. Βεχαυσε τηε Νορτηερν Ηεµισπηερε χονταινσ µορε αεροσολσ, τηε αϖεραγε φορχινγ τηερε µυστ βε γρεατερ, προβαβλψ αρουνδ ονε ωαττ περ σθυαρε µετερ. ( Χλιµατολογιστσ υσε τηε τερµ φορχινγ το ρεφερ το τηε ε εχτ οφ φαχτορσ εξτερναλ το τηε ατµοσπηερε ανδ οχεανσ ον τηε χηανγεσ ιν τηε πλανεταρψ ενεργψ βαλανχε.) Συχη α λοσσ οφ ινχοµινγ ενεργψ µαψ σεεµ σµαλλ, βυτ ιτ ισ νοτ ινχονσεθυεν τιαλ. Τηε πρεσεντ δαψ ινχρεασεσ οφ χαρ βον διοξιδε ρεσυλτινγ φροµ ηυµαν αχ τιϖιτψ αµουντ το α γαιν οφ 1.5 ωαττσ περ σθυαρε µετερ ιν τηε πλανετ σ ηεατ βαλ ανχε. ( Ωηεν οτηερ γρεενηουσε γασεσ συχη ασ µετηανε ανδ νιτρουσ οξιδε αρε χονσιδερεδ, τηε ινχρεασε ισ αβουτ τωο το 2.5 ωαττσ περ σθυαρε µετερ.) Ηενχε, τηε χοολινγ χαυσεδ βψ συλφατε αεροσολ ισ

31 χοµπαραβλε ιν µαγνιτυδε το τηε ηεατ ινγ χαυσεδ βψ χαρβον διοξιδε, ατ λεαστ ιν τηε πατχηεσ οφ ηαζε χονχεντρατεδ οϖερ ινδυστριαλ ρεγιονσ. Νεεδλεσσ το σαψ, τηεσε χαλχυλατιονσ αρε χρυδε. Το θυαντιφψ µορε πρεχισελψ τηε αεροσολ ε εχτ ανδ το δεσχριβε ιτσ γεογραπηιχ διστριβυτιον, ρεσεαρχηερσ ατ Στοχκηολµ Υνιϖερσιτψ ανδ τηε Υνιϖερσι τψ οφ Ωασηινγτον υσεδ α µετεορολογιχ µοδελ δεϖελοπεδ ατ τηε Μαξ Πλανχκ Ιν στιτυτε φορ Χηεµιστρψ ιν Μαινζ. Τηε δε σχριπτιον, ωηιχη δεταιλσ τηε χηεµιχαλ προδυχτιον ανδ ωινδ δριϖεν τρανσπορτ οφ παρτιχλεσ γενερατεδ φροµ αντηροπο γενιχ συλφυρ διοξιδε, εναβλεδ τηε ωορκ ερσ το προδυχε α µαπ οφ τηε χηανγε ιν ηεατ βαλανχε χαυσεδ ονλψ βψ τηε διρεχτ ε εχτ οφ αντηροπογενιχ συλφατε. Τηισ µοδελ σηοωεδ τηρεε λαργε µασσεσ οφ ηαζε ιν τηε Νορτηερν Ηεµισπηερε. Ονε µασσ, οϖερ τηε εαστερν Υ.Σ., χρεατεσ λοσσεσ οφ σολαρ ραδιατιον οφ µορε τηαν τωο ωαττσ περ σθυαρε µετερ. Τηε τωο οτηερσ, οϖερ Ευροπε ανδ τηε Μιδδλε Εαστ, ρε εχτ υπ το φουρ ωαττσ περ σθυαρε µετερ. Τηε αϖεραγε οϖερ τηε Νορτηερν Ηεµισπηερε, βασεδ ον συλφυρ διοξιδε εµισσιονσ ρεχορδεδ ιν 1980, ισ 1.1 ωαττσ περ σθυαρε µετερ, ηαππιλψ χλοσε το τηε χρυδε χαλχυλατιον αβοϖε. Τηε σεχονδ, ινδιρεχτ ωαψ συλφατε αερο σολ χοολσ τηε εαρτη ισ βψ ιν υενχινγ τηε αλβεδο οφ χλουδσ. Ωηεν ιν χλουδσ, σοµε οφ τηε συλφατε παρτιχλεσ αχτ ασ νυχλει φορ χονδενσατιον. Τηε δενσιτψ οφ χλουδ χονδενσατιον νυχλει δετερµινεσ τηε νυµβερ ανδ τηε σιζε οφ χλουδ δροπλετσ. Φορ α γιϖεν αµουντ οφ χονδενσεδ ωα τερ, τηε νυµβερ δενσιτψ ιν τυρν α εχτσ τηε αλβεδο οφ τηε χλουδ. Α 30 περχεντ ρισε ιν χλουδ αλβεδο ονλψ οϖερ τηε ωορλδ σ οχεανσ ωουλδ βε συ χιεντ το χουντεραχτ τηε αϖεραγε ωαρµινγ βψ αν τηροπογενιχ χαρβον διοξιδε ινχρεασεσ δυρινγ τηισ χεντυρψ. Υνφορτυνατελψ, τηισ ινδιρεχτ ε εχτ οφ τηε συλφατε παρτιχλεσ ηασ τηυσ φαρ ρεσιστ εδ ρελιαβλε θυαντι χατιον. Αλτηουγη οβ σερϖατιονσ σηοω τηατ χλουδ χονδενσα τιον νυχλει αρε γρεατλψ ενηανχεδ οϖερ ινδυστριαλ ρεγιονσ, ινϖεστιγατορσ δο νοτ κνοω ηοω δι ερενχεσ ιν τηε νυµβερ οφ νυχλει ρελατε το τηε χηανγεσ ιν τηε αµουντ ορ µασσ οφ αντηροπογενιχ αερο σολσ. Ασ α ρεσυλτ, εστιµατινγ τηε µαγνι τυδε οφ τηε ινδιρεχτ αεροσολ φορχινγ ισ νοτ ψετ ποσσιβλε. Σατελλιτε οβσερϖατιονσ συγγεστ τηατ τηε ε εχτ ισ νοτ ηυγε, αλ τηουγη τηεορετιχαλ αναλψσεσ περµιτ ιτ το βε χοµπαραβλε το διρεχτ φορχινγ. Ιν ϖιεω οφ τηε φαχτ τηατ τηε αβιλιτψ το µοδελ χοµπλετελψ τηε µετεορολογιχ εφ φεχτσ οφ αεροσολσ ισ λιµιτεδ, ονε µαψ ωονδερ ωηετηερ αεροσολ χοολινγ ισ ρεαλ. Ιν παρτιχυλαρ, ονε µαψ ασκ ωηετηερ τηε αεροσολ χοολινγ ισ εϖιδεντ ιν τηε οβσερ ϖατιοναλ ρεχορδ. Τηε µοστ στραιγητφορ ΣΥΛΦΑΤΕ ΑΕΡΟΣΟΛ σαµπλεδ φροµ τηε ατµοσπηερε ωασ πηοτογραπηεδ τηρουγη αν ελεχτρον µιχροσχοπε. Τηε παρτιχλεσ αρε αβουτ 0.1 µιχρον ιν διαµετερ. ωαρδ ωαψ το ανσωερ τηισ θυεστιον ισ το χοµπαρε τηε χηανγεσ ιν τηε Νορτηερν Ηεµισπηερε ωιτη τηοσε ιν τηε Σουτηερν Ηεµισπηερε. Ασ α ωηολε, τηε γλοβε ηασ ωαρµεδ βψ αβουτ 0.5 δεγρεε Χ δυρινγ τηε παστ 100 ψεαρσ [σεε Γλοβαλ Ωαρµ ινγ Τρενδσ, βψ Πηιλιπ. ϑονεσ ανδ Τοµ Μ. Λ. Ωιγλεψ; ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ, Αυ γυστ 1990]. Ιφ τηε ενηανχεδ γρεενηουσε ε εχτ (τηατ ισ, τηε αδδιτιοναλ ωαρµινγ χαυσεδ βψ ηυµαν αχτιϖιτψ) ισ τηε σολε µεχηανισµ φορ χλιµατιχ φορχινγ, τηεν τηε Νορτηερν Ηεµισπηερε σηουλδ ωαρµ α βιτ µορε θυιχκλψ τηαν τηε Σουτηερν Ηεµισπηερε. Τηε Σουτηερν Ηεµισπηερε ηολδσ µοστ οφ τηε ωορλδ σ οχεανσ ανδ ηενχε ηασ µορε ινερτια ωιτη ρεσπεχτ το τηερµαλ χηανγεσ. Ψετ τηε οβσερϖατιονσ σηοω οτηερ ωισε: σινχε 1940 τηε Νορτηερν Ηεµισπηερε ηασ ωαρµεδ µορε σλοωλψ. Ιν φαχτ, τηε στρονγ ωαρµινγ τρενδ τηατ οχχυρρεδ εαρλιερ τηισ χεντυρψ ιν τηε Νορτηερν Ηεµισπηερε χεασεδ αρουνδ 1940 ανδ ωασ νοτ ρενεωεδ υν τιλ τηε µιδ 1970σ, εϖεν τηουγη ινδυσ τριαλ εµισσιονσ οφ γρεενηουσε γασεσ χοντινυεδ το ρισε οϖερ τηε εντιρε περι οδ. Τηισ ρεπριεϖε ιν ωαρµινγ µαψ ηαϖε ρεσυλτεδ φροµ τηε χουντεραχτινγ προπ ερτιεσ οφ συλφατε αεροσολ, ατ λεαστ το σοµε εξτεντ. Αλτηουγη τηε χηανγεσ βροαδλψ παραλλελ τηε ηψποτηεσιζεδ αεροσολ χοολ ινγ, τηεψ αρε νοτ ενουγη το προϖε α χαυσαλ ρελατιον. (Ινδεεδ, τηε λαχκ οφ α µαρκεδ δι ερενχε βετωεεν τηε ωαρµ ινγ τρενδσ ιν τηε τωο ηεµισπηερεσ τηρουγηουτ τηε 20τη χεντυρψ ιµποσεσ αν υππερ βουνδ ον τηε τοταλ µαγνι τυδε οφ τηε αεροσολ φορχινγ, ωηιχη ιµ πλιεσ τηατ τηε χλουδ αλβεδο χοντριβυ τιον ηασ βεεν σµαλλ.) Ανοτηερ πιεχε οφ χιρχυµσταντιαλ εϖι δενχε χοµεσ φροµ αν αναλψσισ χονδυχτ εδ βψ τηε Υνιτεδ Νατιονσ Ιντεργοϖερν µενταλ Πανελ ον Χλιµατε Χηανγε (ΙΠΧΧ). Ιν 1990 τηε πανελ ποιντεδ ουτ α δισ χρεπανχψ βετωεεν τηε οβσερϖεδ γλοβαλ µεαν τεµπερατυρε χηανγεσ ανδ τηε πρεδιχτιονσ µαδε βψ χλιµατε µοδελσ. Τηε µοδελσ συγγεστεδ τηατ τηε ωορλδ σηουλδ ηαϖε ωαρµεδ σοµεωηατ φαστερ τηαν τηε ρεχορδ ινδιχατεσ. Συλφατε αερο σολ µαψ ηελπ εξπλαιν τηε δισχρεπανχψ. Το σεε ωηψ, ωε νεεδ το ιντροδυχε τηε χονχεπτ οφ χλιµατε σενσιτιϖιτψ. Ιν χοµ πυτερ σιµυλατιονσ οφ τηε χλιµατε, ινϖεσ τιγατορσ δουβλε τηε ατµοσπηεριχ χαρβον διοξιδε χονχεντρατιον ανδ τηεν αλλοω τηε χλιµατε σψστεµ το αδϕυστ το τηε νεω (ωαρµερ) στεαδψ στατε. Τηε χηανγε ιν γλοβαλ µεαν τεµπερατυρε ισ α µεασυρε οφ τηε σενσιτιϖιτψ οφ τηε γλοβαλ αϖεραγε τεµπερατυρε το εξτερναλ φορχινγ. Τηε ΙΠΧΧ ηασ γιϖεν α βεστ γυεσσ ϖαλυε οφ 2.5 δεγρεεσ Χ φορ τηισ θυαντιτψ, αλτηουγη τηε σενσιτιϖιτψ µαψ ιν φαχτ ρανγε φροµ 1.5 το 4.5 δεγρεεσ Χ. Ωηεν οβσερϖατιονσ αρε χοµπαρεδ ωιτη τηε ρεσυλτσ φροµ χλι µατε µοδελσ δεσιγνεδ το εστιµατε σπε χι χαλλψ τηε τιµε δεπενδεντ ρεσπονσε το οβσερϖεδ χηανγεσ ιν γρεενηουσε γασ φορχινγ, τηε ιµπλιεδ χλιµατε σενσιτιϖιτψ ισ φουνδ το βε α λιττλε λεσσ τηαν 1.5 δε γρεεσ Χ. Ιν οτηερ ωορδσ, τηε εµπιριχαλ εστιµατε οφ τηε χλιµατε σενσιτιϖιτψ γιϖεσ α ϖαλυε µορε τηαν α φυλλ δεγρεε βελοω ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ

32 τηε ΙΠΧΧ σ βεστ γυεσσ ανδ σλιγητλψ βε λοω τηε εξπεχτεδ ρανγε. Τηεσε νυµβερσ συγγεστ τηατ τηε χυρ ρεντ γλοβαλ ωαρµινγ ινδυχεδ βψ γρεεν ηουσε γασεσ µαψ ηαϖε εξχεεδεδ τηε οβσερϖεδ 0.5 δεγρεε Χ ρισε ανδ βεεν ο σετ βψ σοµε κινδ οφ χοολινγ προχεσσ. Νατυραλ ϖαριαβιλιτψ οφ τηε χλιµατε χουλδ αχχουντ φορ τηε χοολινγ. Αλτερνατιϖελψ, εξτερναλ φαχτορσ µαψ βε ρεσπονσιβλε. Τηε αεροσολ ε εχτ ισ αν οβϖιουσ χανδι δατε. Ινδεεδ, φαχτορινγ αεροσολ χοολινγ ιντο µοδελσ ψιελδσ α ϖαλυε φορ χλιµατε σενσιτιϖιτψ τηατ ισ α λιττλε αβοϖε τηε ΙΠΧΧ σ βεστ γυεσσ βυτ ωελλ ωιτηιν τηε εξπεχτεδ ρανγε. Υνφορτυνατελψ, νονε οφ τηε χονχλυσιονσ ισ συ χιεντλψ χονϖινχ ινγ το αλλοω υσ το ϕυµπ ουτ οφ τηε βατη τυβ χρψινγ, Ευρεκα! Αλτηουγη συβϕεχτ το χονσιδεραβλε θυαντιτατιϖε υνχερταιντψ, τηε εϖιδενχε χλεαρλψ ινδιχατεσ τηατ αεροσολσ ηαϖε α σιγνι χαντ ιν υενχε ον τηε χλιµατε, χοµπαραβλε το τηατ προδυχεδ βψ γρεεν ηουσε γασεσ. Ιν φαχτ, φροµ 1880 το 1970, αεροσολ χοολινγ µαψ µορε ορ λεσσ ηαϖε χανχελεδ ουτ τηε ενηανχεδ γρεενηουσε ε εχτ ιν τηε Νορτηερν Ηεµισπηερε. ( Σινχε 1970 εµισσιονσ οφ γρεενηουσε γασεσ ηαϖε ινχρεασεδ µορε ραπιδλψ τηαν ηαϖε τηοσε οφ αεροσολ παρτιχλεσ.) Τηε χοολινγ χαυσεδ βψ αεροσολσ µαψ εϖεν δοµινατε ιν σοµε αρεασ. Ρεχεντ ωορκ βψ ϑε ρεψ Τ. Κιεηλ ανδ Βρυχε Π. Βριεγλεβ SULFUR EMITTED PER YEAR (TERAGRAMS) NATURAL LEVELS OF SULFUR (EARTH) 56 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ 1994 οφ τηε Νατιοναλ Χεντερ φορ Ατµοσπηερ ιχ Ρεσεαρχη ιν Βουλδερ, Χολο., συγγεστσ τηατ αεροσολσ προδυχε α νετ χοολινγ ιν λοχαλ ρεγιονσ οφ τηε εαστερν Υ.Σ., σουτη χεντραλ Ευροπε ανδ εαστερν Χηινα. Α χρυχιαλ χοµπλιχατιον, ηοωεϖερ, ισ ηιδδεν ιν τηε υσε οφ τηε ωορδσ χανχελ ουτ. Τηε τερµ ισ δεχεπτιϖε. Αεροσολ χοολινγ ανδ τηε γρεενηουσε ε εχτ ηαϖε χηαραχτεριστιχσ τηατ πρεϖεντ τηεµ φροµ νεατλψ ο σεττινγ εαχη οτηερ. Φιρστ, τηε χοολινγ ανδ ωαρµινγ οχχυρ µοστλψ οϖερ δι ερεντ παρτσ οφ τηε ωορλδ. Ασ ωε µεν τιονεδ, συλφατε χοολινγ ηαππενσ πριµαρ ιλψ οϖερ ινδυστριαλ ζονεσ ιν τηε Νορτη ερν Ηεµισπηερε. Αλτηουγη χαρβον διοξ ιδε σπρεαδσ τηρουγηουτ τηε ατµοσπηερε, γρεενηουσε φορχινγ ισ µορε ποτεντ οϖερ τηε συβτροπιχαλ οχεανσ ανδ δεσερτσ. Βοτη τψπεσ οφ φορχινγ αλσο δι ερ τεµ ποραλλψ. Τηε ηεατ τραππινγ προπερτψ οφ χαρβον διοξιδε ϖαριεσ ονλψ µοδερατελψ δυρινγ τηε χουρσε οφ α δαψ ανδ τηρουγη ουτ τηε ψεαρ. Ιν χοντραστ, τηε αεροσολ ε εχτ ηασ α διστινχτιϖε διυρναλ ανδ σεα σοναλ χηαραχτερ. Ιτ αχτσ µορε ϖιγορουσλψ ιν τηε συµµερ ανδ, οφ χουρσε, οπερατεσ ονλψ δυρινγ δαψλιγητ ηουρσ. Τηοµασ Ρ. Καρλ οφ τηε Νατιοναλ Χλιµατιχ ατα Χεν τερ ανδ ηισ χο ωορκερσ ηαϖε σηοων τηατ τηε Υ.Σ., τηε φορµερ Σοϖιετ Υνιον ανδ Χηινα αλλ ηαϖε δισπλαψεδ ινχρεασεσ ιν αννυαλ αϖεραγε µινιµυµ τεµπερατυρεσ βυτ νο ινχρεασεσ ιν τηε µαξιµυµ τεµ YEAR ANTHROPOGENIC SULFUR EMISSIONS NATURAL LEVELS OF SULFUR (NORTHERN HEMISPHERE) ΑΝΤΗΡΟΠΟΓΕΝΙΧ ΣΥΛΦΥΡ ΕΜΙΣΣΙΟΝΣ νοω φαρ ουτστριπ τηοσε φροµ νατυραλ σουρχ εσ, συχη ασ µαρινε πηψτοπλανκτον. Ιτ ισ εστιµατεδ τηατ ηυµανσ χυρρεντλψ ρελεασε βε τωεεν 65 βιλλιον το 90 τριλλιον γραµσ, ορ τεραγραµσ, οφ συλφυρ εϖερψ ψεαρ. περατυρεσ. Ιτ ισ ποσσιβλε, τηερεφορε, τηατ αεροσολσ µαψ νοω βε χανχελινγ ουτ γρεενηουσε ωαρµινγ δυρινγ τηε δαψ (ωηεν τεµπερατυρεσ αρε ηιγηεστ) βυτ νοτ ατ νιγητ (ωηεν τεµπερατυρεσ αρε υσυαλλψ λοωεστ). Ηοω σηουλδ ονε ρεγαρδ τηε εϖι δενχε γαρνερεδ το δατε φορ αεροσολ χοολινγ? Α γοοδ ωαψ το ϕυδγε ισ το χοµπαρε ιτ ωιτη τηε εν ηανχεδ γρεενηουσε ε εχτ. Αλτηουγη τηε ΙΠΧΧ ρεχοµµενδσ λαργε σχαλε χυτσ ιν εµισσιονσ οφ χαρβον διοξιδε, ιτ ηασ νοτ βεεν αβλε το σαψ χονχλυσιϖελψ τηατ χηανγεσ ιν γρεενηουσε γασ χονχεντρα τιονσ ηαϖε χαυσεδ τηε οβσερϖεδ γλοβαλ ωαρµινγ. Α δε νιτιϖε ϖερδιχτ ισ δι χυλτ βεχαυσε τηε µαγνιτυδε οφ τηε ε εχτ το δατε ισ ρουγηλψ χοµπαραβλε το τηε νατυ ραλ ϖαριαβιλιτψ οφ τηε χλιµατε. Ιν οτηερ ωορδσ, τηε σιγναλ ισ αβουτ τηε σαµε στρενγτη ασ τηε βαχκγρουνδ νοισε. Πρεχισελψ τηε σαµε σιτυατιον αππλιεσ το αεροσολ φορχινγ οφ τηε χλιµατε. Χλιµα τολογιστσ ηαϖε νοτ ψετ φουνδ τηε σµοκ ινγ γυν τηατ ωουλδ προϖε βεψονδ δουβτ τηε εξιστενχε οφ συλφατε χοολινγ. Ψετ τηε στρονγ τηεορετιχαλ βασισ οφ τηε αεροσολ ε εχτ, τηε χονσιστενχψ οφ τηε δατα ωιτη εξπεχτατιονσ ανδ τηε λαχκ οφ ανψ χουντερεϖιδενχε γιϖε υσ χονσιδερ αβλε χον δενχε ιν ιτσ ρεαλιτψ. Στιλλ, τωο λαργε αρεασ οφ υνχερταιντψ λιµιτ ουρ πρε διχτιϖε χαπαβιλιτψ: υνδερστανδινγ τηε φυνδαµενταλ πηψσιχσ οφ γλοβαλ χλιµατιχ χηανγε ανδ φορεχαστινγ τηε λεϖελσ οφ φυ τυρε εµισσιονσ οφ συλφυρ διοξιδε. Ριγητ νοω τηε εστιµατεδ υνχερταιντψ ιν φορχ ινγ χαυσεδ βψ τηε βεστ υνδερστοοδ αν τηροπογενιχ αεροσολ συλφατεσ ισ µυχη γρεατερ τηαν τηε υνχερταιντψ ιν φορχινγ χρεατεδ βψ γρεενηουσε γασεσ. Φορ συλ φατεσ, τηε αµουντ οφ χοολινγ ρανγεσ βψ α φαχτορ οφ τωο; φορ γρεενηουσε γασεσ, τηε δεγρεε οφ ωαρµινγ ισ κνοων το ωιτηιν ρουγηλψ ονε τεντη το ονε φτη. Νεϖερτηελεσσ, ωε χαν µακε α φεω γεν εραλ πρεδιχτιονσ. Βεχαυσε αντηροπογεν ιχ συλφατε αεροσολ ισ χον νεδ φορ τηε µοστ παρτ το σπεχι χ παρτσ οφ τηε Νορτη ερν Ηεµισπηερε, γρεενηουσε ωαρµινγ σηουλδ προχεεδ ρελατιϖελψ υναβατεδ ιν τηε Σουτηερν Ηεµισπηερε (ανδ ιν µορε ρυραλ παρτσ οφ τηε Νορτηερν Ηεµι σπηερε). Τηε ΙΠΧΧ φορεχαστ οφ α σεα λεϖ ελ ρισε οφ α φεω τενσ οφ χεντιµετερσ οϖερ τηε νεξτ 50 ψεαρσ τηερεφορε ρεµαινσ ρεασοναβλε. Α συβσταντιαλ φραχτιον οφ τηισ ρισε ισ ασσοχιατεδ ωιτη τηε γλοβαλ σχαλε τηερµαλ εξπανσιον οφ τηε ωαρµινγ ωα τερ. Οτηερ ρεπερχυσσιονσ αρε σοµεωηατ ηαρδερ το πρεδιχτ, βεχαυσε τηεψ δεπενδ ον τηε ρεγιοναλ δεταιλσ οφ τηε χοµβινεδ αεροσολ ανδ γρεενηουσε φορχινγ. Ρεδυχινγ τηε εµισσιονσ οφ χαρβον διοξιδε ανδ συλφυρ διοξιδε ωουλδ ηαϖε τωο χοντραστινγ ουτχοµεσ. Βεχαυσε τηε

33 Ηοω Μυχη Λιγητ ο Αεροσολσ Ρεφλεχτ Αωαψ? Αtmospheric sulfate aerosol scatters light in all directions. About 15 to 20 percent of the light is scattered back into space. The backscattering constitutes the direct effect of atmospheric aerosol on incoming radiation. The light-scattering efficiency of aerosol, represented by the Greek letter alpha (α), is high, even at low humidity: each gram represents an area of about five square meters. Moisture increases the scattering by making the aerosol expand. At the global average relative humidity, the efficiency doubles, to almost 10 square meters per gram. One can use this value to estimate the magnitude of the direct effect of anthropogenic sulfate. The rate at which light is lost from the solar beam is defined by the scattering coefficient, represented by the Greek letter sigma (σ, expressed in units of per meter). This value is determined by the amount of aerosol mass, M (in grams per cubic meter), multiplied by the light-scattering efficiency: σ = αm. When both sides of this equation are integrated over altitude, z, a dimensionless quantity called the aerosol optical depth and represented by the Greek letter delta (δ), results: σdz = δ = α Mdz = αb 0 0 Here B is the world average burden of anthropogenic sulfate aerosol in a column of air, in grams per cubic meter. The optical depth is then used in the Beer Law (which describes the transmission of light through the entire vertical column of the atmosphere). The law yields I/I o = e δ, where I is the intensity of transmitted radiation, I o is the incident intensity outside the atmosphere and e is the base of natural logarithms. In the simplest case, where the optical depth is much less than 1, δ is the fraction of light lost from the solar beam because of scattering. The question, then, is just how large δ is or, more properly, that part of it that results from man-made sulfate. This global average burden of anthropogenic sulfate aerosol can be estimated by considering the entire atmospheric volume as a box. Because the lifetime of sulfate aerosol is short, the sum of all sulfate sources, Q, and its lifetime in the box, t, along with the area of the earth, determine B: B = About half the man-made emissions of sulfur dioxide become sulfate aerosol. That implies that currently 35 teragrams ( grams) per year of sulfur in sulfur dioxide is converted chemically to sulfate. Because the molecular weight of sulfate is three times that of the elemental sulfur, Q is about (3)( ) or grams per year. Studies of sulfate in acid rain have shown that sulfates persist in the air for about five days, or year. The area of the earth is square meters. Substituting these values into the equation for B yields about gram per square meter for the burden. This apparently meager amount of material produces a small but significant value for the aerosol optical depth. Using the value of scattering efficiency (α) of five square meters per gram and a factor of two for the increase in scattering coefficient because of relative humidity, the estimated anthropogenic optical depth becomes δ 5 2 ( ) This value means that about 3 percent of the direct solar beam fails to reach the earth s surface because of man-made sulfate. A smaller amount perhaps (0.15)(3 percent), or about 0.5 percent is thus lost to space. This scattering operates over the noncloudy parts of the earth. About half the earth is cloudy at any given time, so that globally 0.2 to 0.3 percent is lost. Qt area of the earth χαρβον χψχλε ανδ τηε χλιµατε σψστεµ αρε σλοω το ρεσπονδ το χηανγεσ, χαρβον διοξιδε ινδυχεδ ωαρµινγ ωουλδ χον τινυε φορ δεχαδεσ. Ιν χοντραστ, ρεδυχεδ συλφυρ διοξιδε εµισσιονσ ωουλδ ραπιδλψ ρεσυλτ ιν α χεσσατιον οφ τηε χοολινγ βε χαυσε οφ συλφατε αεροσολ σ σηορτ ατµο σπηεριχ λιφετιµε. Τηυσ, τηε ιρονιχ ρεσυλτ οφ χυρταιλινγ φοσσιλ φυελ υσε µαψ ινιτιαλλψ βε α ωαρµινγ, παρτιχυλαρλψ ιν ινδυστριαλ αρεασ. χηανγεσ ιν πολιχψ σηουλδ βε χοντεµ πλατεδ. Τηατ λινε οφ τηινκινγ, ωε βελιεϖε, ισ α σεριουσ µιστακε. Οβϖιουσλψ, νο παν αχεα πρεσεντσ ιτσελφ τηατ ωουλδ χυρε τηε προβλεµ οφ γλοβαλ χηανγε. Φορ ινστανχε, δεχρεασινγ εµισσιονσ οφ συλφυρ διοξιδε το ρεδυχε αχιδ ραιν µιγητ αχχελερατε γλοβαλ ωαρµινγ. Ωηατ δοεσ σεεµ χλεαρ ισ τηατ α βεττερ ανδ µορε χοµπλετε υν δερστανδινγ ισ νεεδεδ ανδ τηατ α χαυ τιουσ πατη βε τακεν. Μανψ γοοδ αργυ µεντσ χαν βε µαδε φορ χονσερϖινγ φοσ σιλ φυελσ ανδ ρεδυχινγ εµισσιονσ οφ βοτη χαρβον διοξιδε ανδ συλφυρ διοξιδε. ο ινγ σο σοονερ ωουλδ βε λεσσ δισρυπτιϖε το τηε χλιµατε τηαν ωαιτινγ, βεχαυσε τηεσε ινδυστριαλ γασεσ ηυµανσ αρε ρε λεασινγ ατ τηισ µοµεντ αρε ηαϖινγ αν ιµπαχτ ον τηε ωεατηερ τηατ ωιλλ περσιστ φορ δεχαδεσ. Τηε λονγερ τηε ωορλδ δε λαψσ ιµπλεµεντινγ ρεδυχτιονσ, τηε µορε σεϖερε ωιλλ βε τηε χονσεθυενχεσ. Οφ χουρσε, µανψ ισσυεσ αβουτ χλι µατιχ φορχινγ ανδ συλφυρ ρεµαιν οπεν. ο οτηερ σουρχεσ οφ αερο σολ, συχη ασ εξτενσιϖε βιοµασσ χοµ βυστιον ιν τηε τροπιχσ, ηαϖε α µορε συβσταντιαλ ιµπαχτ τηαν ηασ χοµµονλψ βεεν ασσυµεδ? Εϖεν µορε ιµπορταντ, ηοω δο µετεορολογιχ προχεσσεσ ρε σπονδ το φορχινγ τηατ δοεσ νοτ αχτ υνι φορµλψ οϖερ τηε εαρτη? Ονε µιγητ βε τεµπτεδ το χονχλυδε τηατ τηε υνχερταιντψ λεαϖεσ τηε ισσυε οφ ηυµαν ινδυχεδ χλιµατιχ χηανγε υνρε σολϖεδ. Τηερεφορε, ονε µιγητ ρεασον, νο ΤΗΕ ΧΗΑΝΓΙΝΓ ΑΤΜΟΣΠΗΕΡΕ. Τηοµασ Ε. Γραεδελ ανδ Παυλ ϑ. Χρυτζεν ιν Σχιεντιφιχ Αµεριχαν, ςολ. 261, Νο. 3, παγεσ 58 68; Σεπτεµβερ ΧΛΙΜΑΤΕ ΦΟΡΧΙΝΓ ΒΨ ΑΝΤΗΡΟΠΟΓΕΝΙΧ ΑΕΡΟΣΟΛΣ. Ρ. ϑ. Χηαρλσον, Σ. Ε. Σχηωαρτζ, ϑ. Μ. Ηαλεσ, Ρ.. Χεσσ, ϑ. Α. Χοακλεψ, ϑρ., ϑ. Ε. Ηανσεν ανδ. ϑ. Ηοφµανν ιν Σχι ενχε, ςολ. 255, παγεσ ; ϑανυαρψ 24, ΧΛΙΜΑΤΕ ΧΗΑΝΓΕ: ΤΗΕ ΙΠΧΧ ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΣΣΕΣΣΜΕΝΤ. Εδιτεδ βψ ϑ. Τ. Ηουγητον, ΦΥΡΤΗΕΡ ΡΕΑ ΙΝΓ ετ αλ. Πυβλισηεδ φορ τηε Ιντεργοϖερνµεν ταλ Πανελ ον Χλιµατε Χηανγε βψ Χαµ βριδγε Υνιϖερσιτψ Πρεσσ, Ανδ: ΧΛΙ ΜΑΤΕ ΧΗΑΝΓΕ 1992: ΤΗΕ ΣΥΠΠΛΕΜΕΝ ΤΑΡΨ ΡΕΠΟΡΤ ΤΟ ΤΗΕ ΙΠΧΧ ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΣΣΕΣΣΜΕΝΤ. Εδιτεδ βψ ϑ. Τ. Ηουγητον ετ αλ. Χαµβριδγε Υνιϖερσιτψ Πρεσσ, ΤΗΕ ΡΕΛΑΤΙςΕ ΡΟΛΕΣ ΟΦ ΣΥΛΦΑΤΕ ΑΕΡΟ ΣΟΛΣ ΑΝ ΓΡΕΕΝΗΟΥΣΕ ΓΑΣΕΣ ΙΝ ΧΛΙ ΜΑΤΕ ΦΟΡΧΙΝΓ. ϑ. Τ. Κιεηλ ανδ Β. Π. Βριε γλεβ ιν Σχιενχε, ςολ. 260, παγεσ ; Απριλ 16, ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ

34 Τηε Μολεχυλαρ Αρχηιτεχτσ οφ Βοδψ εσιγν Putting a human gene into a fly may sound like the basis for a science fiction film, but it demonstrates that nearly identical molecular mechanisms define body shapes in all animals βψ Ωιλλιαµ ΜχΓιννισ ανδ Μιχηαελ Κυζιορα Αλλ ανιµαλσ δεϖελοπ φροµ α σινγλε φερτιλιζεδ εγγ χελλ τηατ γοεσ τηρουγη µανψ ρουνδσ οφ διϖι σιον, οφτεν ψιελδινγ µιλλιονσ οφ εµβρψ ονιχ χελλσ. Ιν α δαζζλινγ ανδ στιλλ µψστε ριουσ φεατ οφ σελφ οργανιζατιον, τηεσε χελλσ αρρανγε τηεµσελϖεσ ιντο α χοµ πλετε οργανισµ, ιν ωηιχη βονε, µυσχλε, βραιν ανδ σκιν ιντεγρατε ιντο α ηαρµο νιουσ ωηολε. Τηε φυνδαµενταλ προχεσσ ισ χονσταντ, βυτ τηε ρεσυλτσ αρε νοτ: ηυ µανσ, µιχε, ιεσ ανδ ωορµσ ρεπρεσεντ α ωιδε ρανγε οφ βοδψ δεσιγνσ. Νοτινγ τηατ ϖαριατιον, βιολογιστσ ηαϖε οφτεν συπποσεδ τηατ τηε µολεχυλαρ αρ χηιτεχτσ οφ βοδψ φορµ τηε γενετιχ προ χεσσεσ τηατ χοντρολ εµβρψονιχ δεϖελοπ µεντ ιν δι ερεντ σπεχιεσ ωουλδ αλσο βε θυιτε διϖερσε. Τηερε ισ χοµπελλινγ εϖιδενχε, ηοωεϖερ, τηατ αν ιντερρελατεδ γρουπ οφ γενεσ, χαλλεδ ΗΟΜ γενεσ ιν ινϖερτεβρατεσ ανδ Ηοξ γενεσ ιν ϖερτε βρατεσ, γοϖερνσ σιµιλαρ ασπεχτσ οφ βοδψ δεσιγν ιν αλλ ανιµαλ εµβρψοσ. Ιν ατ λεαστ σοµε οφ τηε µολεχυλαρ σψσ ΩΙΛΛΙΑΜ ΜΧΓΙΝΝΙΣ ανδ ΜΙΧΗΑΕΛ ΚΥΖΙΟΡΑ ινϖεστιγατε τηε ε εχτσ οφ τηε ηοµεοβοξ συπεργενε φαµιλψ ον ανιµαλ δεϖελοπµεντ. ΜχΓιννισ ισ προφεσσορ οφ µολεχυλαρ βιοπηψσιχσ ανδ βιοχηεµιστρψ, ωιτη αν απποιντµεντ ιν βιολογψ, ατ Ψαλε Υνιϖερσιτψ. Αφτερ εαρνινγ ηισ βαχηελορ σ δεγρεε ιν βιολογψ φροµ Σαν ϑοσε Στατε Υνιϖερσιτψ ιν 1978, ηε χοντινυεδ ηισ στυδιεσ ιν µολεχυλαρ βιολογψ ατ τηε Υνι ϖερσιτψ οφ Χαλιφορνια, Βερκελεψ. Ωηιλε ωορκινγ ατ τηε Υνιϖερσιτψ οφ Βασελ δυρ ινγ τηε µιδ 1980σ, ΜχΓιννισ ανδ Μι χηαελ Λεϖινε δισχοϖερεδ τηε ηοµεοβοξ σεθυενχε µοτιφ ιν γενεσ οφ ροσοπηιλα φρυιτ φλιεσ. Κυζιορα ηασ βεεν ασσισταντ προφεσσορ οφ βιολογψ ατ τηε Υνιϖερσιτψ οφ Πιττσβυργη σινχε Ηε ρεχειϖεδ ηισ Πη.. φροµ τηε Βαψλορ Χολλεγε οφ Μεδι χινε ανδ ωορκεδ ωιτη ΜχΓιννισ φορ φιϖε ψεαρσ ατ Ψαλε ασ α ποστδοχτοραλ φελλοω. τεµσ τηατ µολδ ουρ φορµ, ωε ηυµανσ µαψ βε µυχη µορε σιµιλαρ το ουρ φαρ δισταντ ωορµ ανδ ινσεχτ ρελατιϖεσ τηαν ωε µιγητ λικε το τηινκ. Σο σιµιλαρ, ιν φαχτ, τηατ ασ ουρ ωορκ ηασ σηοων χυ ριουσ εξπεριµεντερσ χαν υσε σοµε ηυ µαν ανδ µουσε Ηοξ γενεσ το γυιδε τηε δεϖελοπµεντ οφ φρυιτ ψ εµβρψοσ. Τηε στορψ οφ τηεσε υνιϖερσαλ µολεχυ λαρ αρχηιτεχτσ αχτυαλλψ βεγινσ ωιτη τηε πιονεερινγ γενετιχ στυδιεσ οφ Εδωαρδ Β. Λεωισ οφ τηε Χαλιφορνια Ινστιτυτε οφ Τεχηνολογψ. Λεωισ ηασ σπεντ µυχη οφ τηε παστ 40 ψεαρσ στυδψινγ τηε βιτηοραξ χοµπλεξ, α σµαλλ χλυστερ οφ ηοµεοτιχ γενεσ ιν τηε φρυιτ ψ ροσοπηιλα µελα νογαστερ. Τηε Γρεεκ ωορδ ηοµεο µεανσ αλικε, ανδ τηε ψ ηοµεοτιχ γενεσ αρε σο ναµεδ βεχαυσε οφ τηειρ αβιλιτψ, ωηεν µυτατεδ, το τρανσφορµ ονε βοδψ σεγ µεντ οφ τηε φρυιτ ψ ιντο τηε λικενεσσ οφ ανοτηερ. Μυτατιονσ ιν βιτηοραξ χοµπλεξ γενεσ υσυαλλψ χαυσε συχη δεϖελοπµεν ταλ δεφεχτσ ιν τηε ποστεριορ ηαλφ οφ τηε ψ βοδψ πλαν. Τηοµασ Χ. Καυφµαν οφ Ινδιανα Υνιϖερσιτψ ανδ ηισ χολλεαγυεσ ηαϖε δισχοϖερεδ ανδ στυδιεδ α σεχονδ χλυστερ οφ ψ ηοµεοτιχ γενεσ, τηε Αν τενναπεδια χοµπλεξ (ναµεδ φορ τηε φουνδερ γενε οφ τηε χοµπλεξ, Αντεννα πεδια). Μυτατιονσ ιν τηεσε γενεσ υσυαλ λψ χαυσε ηοµεοτιχ δεφεχτσ ιν τηε αντερι ορ ηαλφ οφ τηε ψ βοδψ πλαν. Ιτ ισ οφτεν τηε χασε ιν βιολογψ τηατ βιζαρρε δεφεχτσ ιν οδδ οργανισµσ χον ταιν τηε χλυεσ το σολϖινγ ιµπορταντ προβλεµσ, ανδ φεω βιολογιχαλ πηενοµε να αρε µορε βιζαρρε τηαν τηε δισρυπ τιονσ ιν βοδψ δεσιγν χαυσεδ βψ ηοµε οτιχ µυτατιονσ. Φορ εξαµπλε, σοµε µυ τατιονσ ιν τηε Αντενναπεδια γενε χαν χαυσε τηε αντενναε ον τηε ηεαδ οφ τηε φρυιτ ψ το βε τρανσφορµεδ ιντο αν εξ τρα παιρ οφ τηοραχιχ λεγσ. Συρπρισινγλψ, σοµε οφ τηε ανιµαλσ τηατ δεϖελοπ τηε εξτρα λεγσ συρϖιϖε, φεεδ ανδ εϖεν µατε ωιτη νορµαλ ιεσ. Αντενναπεδια αδυλτσ αρε ραρε εξχεπ τιονσ, βεχαυσε µοστ µυτατιονσ ιν ηο µεοτιχ γενεσ χαυσε φαταλ βιρτη δεφεχτσ ιν ροσοπηιλα. Νεϖερτηελεσσ, εϖεν τηοσε δψινγ εµβρψοσ χαν βε θυιτε ινστρυχτιϖε. Φορ ινστανχε, Ερνεστο Σανχηεζ Ηερρερο ανδ Γινεσ Μορατα οφ τηε Ινδεπενδεντ Υνιϖερσιτψ οφ Μαδριδ φουνδ τηατ ελιµι νατιον οφ τηρεε γενεσ ιν τηε βιτηοραξ χοµπλεξ Υλτραβιτηοραξ, αβδοµιναλ Α ανδ Αβδοµιναλ Β ισ λετηαλ. Ψετ συχη µυταντ εµβρψοσ συρϖιϖε λονγ ενουγη το δεϖελοπ σπεχιαλιζεδ στρυχτυρεσ τηατ ινδιχατε αλλ ειγητ αβδοµιναλ σεγµεντσ αρε ρεπλαχεδ βψ τηοραχιχ σεγµεντσ. Μοστ πεοπλε ωουλδ βε υννερϖεδ βψ αναλογουσ βιρτη δεφεχτσ ιν µαµµαλσ, βυτ τηεσε γροτεσθυε δεφεχτσ ιν ιεσ χαν βε οβσερϖεδ ωιτη εθυανιµιτψ. Φροµ ηισ οριγιναλ γενετιχ στυδιεσ οφ τηε βιτηοραξ χοµπλεξ γενεσ, Λεωισ δεριϖεδ τωο κεψ ινσιγητσ. Τηε ρστ ωασ τηατ τηε νορµαλ φυνχτιον οφ τηεσε ηοµεοτιχ γενεσ ισ το ασσιγν διστινχτ σπατιαλ (ορ ποσιτιοναλ) ιδεντιτιεσ το χελλσ ιν δι ερεντ ρεγιονσ αλονγ τηε ψ σ αντεριορ ποστεριορ αξισ. Τηατ ισ, τηεψ τελλ χελλσ τηατ τηεψ αρε παρτ οφ τηε ψ σ ηεαδ ορ τηοραξ ορ αβδοµεν. Τηεσε ιδεντιτιεσ αρε το σοµε εξτεντ αβ στραχτ, ιν τηατ τηε ποσιτιοναλ χοορδινατεσ ασσιγνεδ βψ ηοµεοτιχ γενεσ αρε ιντερ πρετεδ ιν δισσιµιλαρ ωαψσ ιν δι ερεντ δεϖελοπµενταλ σεττινγσ. Αντενναπεδια ασσιγνσ τηοραχιχ ιδεντιτψ δυρινγ βοτη τηε εµβρψονιχ ανδ πυπαλ σταγεσ οφ τηε ψ σ λιφε χψχλε, εϖεν τηουγη τηε στρυχ τυρεσ (σενσε οργανσ, λεγσ, ωινγσ ανδ σο ον) τηατ δεϖελοπ αλονγ τηε τηοραξ δι ερ ιν λαρϖαε ανδ αδυλτσ. Λεωισ σ σεχονδ ιµπορταντ ινσιγητ ωασ τηατ τηε λινεαρ ορδερ οφ τηε βιτηοραξ χοµπλεξ γενεσ ον τηε φρυιτ ψ σ χηρο µοσοµε εξαχτλψ παραλλελεδ τηε ορδερ οφ τηε βοδψ ρεγιονσ τηεψ σπεχι εδ αλονγ τηε εµβρψο σ αντεριορ ποστεριορ αξισ. 58 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ 1994

35 ANTERIOR labial proboscipedia Deformed Antennapedia HEAD ΕΜΒΡΨΟΣ οφ ϖερτεβρατε ανιµαλσ ασ διϖερσε ασ ση, σαλα µανδερσ, βιρδσ, ραββιτσ ανδ ηυµανσ σηοω γρεατ σιµιλαρ ιτιεσ εαρλψ ιν τηειρ δεϖελοπµεντ. ροσοπηιλα φρυιτ ιεσ ανδ οτηερ ινϖερτεβρατεσ δεϖελοπ αλονγ α ϖερψ δι ερεντ πατη, ψετ ατ τηε εαρλιεστ σταγεσ τηεψ ανδ τηε ϖερτεβρατεσ σηαρε α χοµµον παττερν οφ εξπρεσσιον οφ τηε σο χαλλεδ ηοµεοβοξ γενεσ. Τηατ δισχοϖερψ ρεϖεαλσ τηατ δεσπιτε τηε δι ερενχεσ ιν τηε ναλ αππεαρανχε οφ τηε ανιµαλσ, τηεψ υσε χλοσελψ ρελατεδ γενεσ το σπεχιφψ παρτσ οφ τηε βοδψ αλονγ τηε αντεριορ ποστεριορ (ορ ηεαδ ταιλ) αξισ. POSTERIOR Abdominal-B TAIL DROSOPHILA FISH SALAMANDER CHICKEN RABBIT HUMAN ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ

36 δια µυτατιονσ ιν αδυλτ ιεσ αρε χαυσεδ βψ αχτιϖιτψ οφ Αντενναπεδια ιν τηε ηεαδ, ωηερε τηατ γενε ισ νορµαλλψ τυρνεδ ο. Ιν συµµαρψ, τηε γενετιχ εϖιδενχε ινδι χατεσ τηατ εαχη ΗΟΜ χοµπλεξ γενε ισ νεεδεδ το σπεχιφψ τηε δεϖελοπµενταλ φατε οφ χελλσ ιν α χερταιν ποσιτιον ον τηε αντεριορ ποστεριορ αξισ: τηε ποστεριορ ηεαδ, αντεριορ τηοραξ ανδ σο ον. Μορε ιµπορταντ (ανδ µορε ινστρυχτιϖε αβουτ τηειρ βιολογιχαλ φυνχτιον), τηε αχτιϖιτψ οφ ΗΟΜ χοµπλεξ γενεσ ισ αππαρεντλψ συ χιεντ το δετερµινε τηε φατε οφ ατ λεαστ σοµε χελλσ, εϖεν ωηεν τηοσε χελλσ ωουλδ νοτ νορµαλλψ φαλλ υνδερ α γιϖεν γενε σ ιν υενχε. NORMAL FLY Τηε σαµε ρελατιον αλσο ηολδσ φορ τηε γενεσ οφ τηε Αντενναπεδια χοµπλεξ. Υνιτεδ βψ τηεσε σηαρεδ χηαραχτεριστιχσ, τηε γενεσ ιν τηε βιτηοραξ ανδ Αντεννα πεδια γρουπινγσ αρε χολλεχτιϖελψ ρε φερρεδ το ασ τηε ΗΟΜ χοµπλεξ. Απαρτιαλ υνδερστανδινγ οφ ηοω τηε ΗΟΜ χοµπλεξ γενεσ δετερµινε αξιαλ ποσιτιονσ ιν τηε φρυιτ ψ βοδψ πλαν χαν χοµε φροµ λοοκινγ ατ ωηερε τηοσε γενεσ αρε αχτιϖε ιν εµ βρψοσ. Τηε ΗΟΜ γενεσ αρε πρεσεντ ιν τηε ΝΑ οφ αλλ οφ α ψ σ χελλσ βυτ αρε αχ τιϖε ονλψ ιν σοµε οφ τηεµ. Ωηεν αχτι ϖατεδ, τηε ΗΟΜ χοµπλεξ γενεσ αρε χοπ ιεδ ασ µολεχυλεσ οφ µεσσενγερ ΡΝΑ, ωηιχη σερϖε ασ τεµπλατεσ φορ τηε σψν τηεσισ οφ ΗΟΜ προτεινσ. υρινγ εαρλψ δεϖελοπµενταλ σταγεσ, βεφορε ρεγιονσ οφ τηε εµβρψο σηοω ανψ σιγνσ οφ τηειρ εϖεντυαλ φατεσ, τηε δι ερεντ ΗΟΜ χοµ πλεξ γενεσ αρε αχτιϖατεδ ιν συχχεσσιϖε στριπεσ οφ χελλσ αλονγ τηε αντεριορ ποσ τεριορ αξισ. Σοµε οφ τηεσε στριπεσ οφ αχ 60 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ 1994 Antennapedia MUTANT FLY ΗΟΜΕΟΤΙΧ ΤΡΑΝΣΦΟΡΜΑΤΙΟΝΣ, ιν ωηιχη βοδψ παρτσ δεϖελοπ ιν τηε ωρονγ ποσι τιονσ, οχχυρ ιν φρυιτ ιεσ τηατ ηαϖε µυτατιονσ ιν τηειρ ηοµεοβοξ γενεσ. Μυτατιονσ οφ τηε Αντενναπεδια γενε, φορ εξαµπλε, χαν χαυσε βελτσ οφ τηοραχιχ δεντιχλεσ (σπικεσ) το αππεαρ ον τηε ηεαδσ οφ λαρϖαε (τοπ ριγητ). Ανοτηερ δεϖελοπµενταλ χον σεθυενχε οφ τηε µυτατιον ισ τηατ τηε µυταντ αδυλτσ ηαϖε λεγσ γροωινγ ιν πλαχε οφ αντενναε (βοττοµ ριγητ). Α νορµαλ λαρϖα ανδ αδυλτ αρε σηοων ατ τηε λεφτ. τιϖατιον οϖερλαπ, βυτ εαχη ΗΟΜ χοµ πλεξ γενε ηασ α υνιθυε αντεριορ βουνδ αρψ οφ αχτιϖατιον ιν τηε βοδψ πλαν. Ιφ δελετιον οφ α γενε ορ σοµε σιµιλαρ ινχιδεντ ιντερφερεσ ωιτη τηε εξπρεσσιον οφ α ΗΟΜ προτειν, τηεν εµβρψονιχ χελλσ τηατ νορµαλλψ χονταιν ηιγη λεϖελσ οφ τηατ προτειν οφτεν υνδεργο α ηοµεοτιχ τρανσφορµατιον. Τηατ τρανσφορµατιον οχχυρσ βεχαυσε οφ α βαχκυπ ΗΟΜ γενε τηατ ισ αλρεαδψ αχτιϖε ιν τηε σαµε χελλσ ανδ τηατ χαν συβστιτυτε ιτσ οων ποσι τιοναλ ινφορµατιον. Φορ ινστανχε, ιφ τηε φυνχτιον οφ τηε Υλτραβιτηοραξ γενε ισ ελιµινατεδ φροµ χελλσ ωιτηιν α ψ σ αν τεριορ αβδοµιναλ ρεγιον, Αντενναπεδια ωιλλ τακε οϖερ τηε δεϖελοπµεντ οφ τηατ ρεγιον. Ασ α ρεσυλτ, στρυχτυρεσ νορµαλλψ ασσοχιατεδ ονλψ ωιτη τηε τηοραξ (ωηιχη Αντενναπεδια ηελπσ το σπεχιφψ) αλσο απ πεαρ µορε ποστεριορλψ. Ηοµεοτιχ τρανσφορµατιονσ χαν αλσο ρεσυλτ φροµ µυτατιονσ τηατ χαυσε α ηοµεοτιχ γενε το βεχοµε αχτιϖε ιν αν ιναππροπριατε ποσιτιον. Τηε Αντενναπε Τηε γενεσ οφ τηε ΗΟΜ χοµπλεξ αρε ϖιρτυαλλψ τηε ονλψ ονεσ ιν ροσοπηιλα τηατ ηαϖε τηοσε προπ ερτιεσ. Τηεψ αλσο σηαρε αν ιντερεστινγ ρεσεµβλανχε ατ τηε στρυχτυραλ λεϖελ βε χαυσε αλλ οφ τηεµ αρε µεµβερσ οφ τηε ηοµεοβοξ γενε φαµιλψ. Ηοµεοβοξεσ αρε ΝΑ σεθυενχεσ τηατ χαρρψ τηε δε σχριπτιονσ φορ µακινγ α ρελατεδ γρουπ οφ προτειν ρεγιονσ, αλλ αβουτ 60 αµινο αχιδ ρεσιδυεσ ιν σιζε, χαλλεδ ηοµεοδο µαινσ. Τηε ηοµεο πρε ξ ιν τηε ναµε οφ τηεσε δοµαινσ στεµσ φροµ τηειρ ινι τιαλ δισχοϖερψ ιν ροσοπηιλα ΗΟΜ προ τεινσ. Σινχε τηεν, ηοωεϖερ, ηοµεοδο µαινσ ηαϖε βεεν φουνδ ιν µανψ οτηερ προτεινσ ωιτη ϖαρψινγ δεγρεεσ οφ σιµι λαριτψ. Τηε ηοµεοδοµαινσ οφ τηε ρο σοπηιλα ΗΟΜ προτεινσ αρε εσπεχιαλλψ σιµιλαρ το ονε ανοτηερ, ωηιχη συγγεστσ τηεψ αρε χλοσελψ ρελατεδ. Φορ τηατ ρεα σον, τηεψ αρε οφτεν ρεφερρεδ το ασ Αν τενναπεδια χλασσ ηοµεοδοµαινσ. Ωηατ δο τηεσε ΗΟΜ προτεινσ δο ατ τηε βιοχηεµιχαλ λεϖελ? Ονλψ α συπερ χιαλ ανσωερ χαν βε γιϖεν ατ πρεσεντ. Τηεψ βελονγ το α λαργε γρουπ οφ προ τεινσ ωηοσε φυνχτιον ισ το βινδ το ΝΑ ιν τηε ρεγυλατορψ ελεµεντσ οφ γενεσ. Τηε ριγητ χοµβινατιον οφ τηεσε βουνδ προτεινσ ον α ΝΑ ρεγυλατορψ ελεµεντ ωιλλ σιγναλ τηε αχτιϖατιον ορ ρεπρεσσιον οφ α γενε τηατ ισ, το σταρτ ορ στοπ µακ ινγ τηατ γενε σ ενχοδεδ προτειν. Ινϖεσ τιγατορσ ηαϖε σηοων τηατ τηε ηοµεο δοµαιν ρεγιον οφ τηε ΗΟΜ προτεινσ ισ τηε παρτ τηατ διρεχτλψ ιντεραχτσ ωιτη τηε ΝΑ βινδινγ σιτεσ. Ωε αρε φασχινατεδ βψ τηε χοντραστ βε τωεεν τηε στρυχτυραλ σιµιλαριτψ οφ τηε ΗΟΜ προτεινσ ανδ τηειρ ϖαριεδ, σπεχι χ ε εχτσ. Ηερε ισ α φαµιλψ οφ προτεινσ τηατ αλλ βινδ το ΝΑ ανδ αρε πρεσυµαβλψ δεριϖεδ φροµ α σινγλε ανχεστραλ Αντεν ναπεδια χλασσ προτειν. Ψετ τηειρ ρολεσ ιν δεϖελοπµεντ αρε ρεµαρκαβλψ διϖερσε: ονε προτειν ασσιγνσ χελλσ το βεχοµε παρτσ οφ τηε ηεαδ, ανοτηερ ασσιγνσ χελλσ το βεχοµε τηοραξ ανδ σο ον. Ιτ σεεµσ λικελψ τηατ ΗΟΜ προτεινσ δεσιγνατε ϖαρ

37 ιουσ ποσιτιονσ αλονγ τηε αντεριορ ποστε ριορ αξισ βψ ρεγυλατινγ τηε εξπρεσσιον οφ ωηατ µαψ βε λαργε γρουπσ οφ συβορ δινατε γενεσ. Τηε φυνχτιοναλ σπεχι χιτψ οφ τηε ΗΟΜ προτεινσ χαν τηερεφορε βε δε νεδ βψ τηε δι ερενχεσ βετωεεν τηεµ τηατ αλλοω τηεµ σελεχτιϖελψ το ρεγ υλατε χερταιν γενεσ ιν εµβρψοσ. Το λεαρν µορε αβουτ τηισ σπεχι χιτψ, ωε δεχιδεδ ιν 1986 το χονστρυχτ χηιµε ριχ ΗΟΜ προτεινσ τηατ ηαδ χοµπονεντσ δεριϖεδ φροµ δι ερεντ σουρχεσ. ( Τηε χηιµερα, α µονστερ οφ Γρεεκ µψτηολο γψ, ωασ παρτ λιον, παρτ γοατ ανδ παρτ σνακε.) Βψ τεστινγ τηε φυνχτιον οφ τηεσε χηιµεριχ προτεινσ, ωε τηουγητ ιτ ωουλδ βε ποσσιβλε το δε νε ωηιχη συβρεγιονσ οφ τηε ΗΟΜ προτεινσ δετερµινεδ τηειρ σελεχτιϖε ρεγυλατορψ αβιλιτιεσ. Φορ τηε συβϕεχτσ οφ ουρ ρστ εξπερι µεντσ, ωε χηοσε τηε ΗΟΜ προτεινσ ε φορµεδ, Υλτραβιτηοραξ ανδ Αβδοµιναλ Β. Τηεσε προτεινσ ηαϖε στρυχτυραλλψ σιµ ιλαρ ηοµεοδοµαινσ: τηατ οφ τηε ε φορµεδ προτειν ισ ιδεντιχαλ το τηατ οφ Υλτραβιτηοραξ προτειν ατ 44 οφ ιτσ 66 αµινο αχιδσ βυτ τηεψ σηαρε νο εξτεν σιϖε ρεσεµβλανχε ιν οτηερ ρεγιονσ. Εαχη οφ τηεσε προτεινσ αλσο εξερτσ αν ιν υ ενχε ον οτηερ γενεσ ιν τηε ΗΟΜ φαµιλψ. Τηυσ, τηε εφορµεδ προτειν σελεχτιϖελψ αχτιϖατεσ τηε εξπρεσσιον οφ ιτσ οων γενε; Υλτραβιτηοραξ προτειν ρεπρεσσεσ τηε εξπρεσσιον οφ τηε Αντενναπεδια γενε; ανδ Αβδοµιναλ Β προτειν ρεγυ λατεσ ιτσ οων γενε ανδ τηοσε οφ οτηερσ ιν τηε ΗΟΜ χοµπλεξ, ινχλυδινγ Αντεν ναπεδια, Υλτραβιτηοραξ ανδ αβδοµιναλ Α. Ωε κνεω ωε χουλδ υσε τηεσε αυτο ανδ χροσσ ρεγυλατορψ ρελατιονσηιπσ ιν τεστσ οφ τηε σπεχι χ φυνχτιονσ οφ χηι µεριχ ΗΟΜ προτεινσ. Τηε ρστ χηαλλενγε ωασ το χρεατε γενεσ τηατ ωουλδ µακε τηε χηιµεριχ ηοµεοτιχ προτεινσ ωε δεσιρεδ. Ρεχοµ βιναντ ΝΑ τεχηνιθυεσ µακε τηατ φεατ ποσσιβλε τηρουγη τηε σπλιχινγ οφ βιτσ ανδ πιεχεσ οφ γενεσ ατ τηε ΝΑ λεϖελ. Ιφ τηε γενε ενγινεερινγ ισ δονε ωιτη χαρε, προτειν δοµαινσ χαν βε ϖερψ πρεχισελψ µοϖεδ φροµ ονε προτειν το ανοτηερ ωηιλε ρεταινινγ τηειρ φυνχτιοναλ χηαραχ τεριστιχσ. Ωε τηεν ηαδ το µακε συρε τηατ τηε χηιµεριχ γενεσ ωουλδ βε αχτιϖε ιν αλλ εµβρψονιχ τισσυεσ. Ωε τηερεφορε υσεδ α µετηοδ ωορκεδ ουτ α φεω ψεαρσ πρεϖιουσλψ βψ Γαρψ Στρυηλ, νοω ατ Χο λυµβια Υνιϖερσιτψ, τηατ ινϖολϖεσ ατταχη ινγ τηε γενε το ρεγυλατορψ ΝΑ σεθυενχ εσ τηατ χαν βε αχτιϖατεδ βψ α µιλδ ηεατ σηοχκ. Φιναλλψ, ωε ινσερτεδ ουρ ηεατ ιν δυχιβλε ΗΟΜ γενε χηιµερασ ιντο ρο σοπηιλα χηροµοσοµεσ βψ α τεχηνιθυε χαλλεδ Π ελεµεντ τρανσφορµατιον. Τηε ροσοπηιλα ιεσ τηατ ωε τρανσ φορµεδ ιν τηισ ωαψ τηερεαφτερ χαρριεδ τηε χηιµεριχ γενεσ ιν εϖερψ χελλ οφ τηειρ βοδψ, ανδ τηοσε γενεσ ωουλδ προδυχε χηιµεριχ προτεινσ ατ ανψ σταγε οφ δεϖελ οπµεντ ιφ ωε σιµπλψ ραισεδ τηε τεµπερ ατυρε οφ τηε ιεσ γροωτη χηαµβερ το 37 δεγρεεσ Χελσιυσ φορ α βριεφ περιοδ. ( ροσοπηιλα πρεφερ το λιϖε ατ 25 δεγρεεσ Χ βυτ χαν τολερατε 37 δεγρεεσ Χ φορ αν ηουρ ορ τωο ωιτη νο ιλλ ε εχτσ.) Υσινγ τηεσε ανιµαλσ, ωε χουλδ ασσαψ τηε αβιλι τψ οφ τηε χηιµεριχ προτεινσ το αχτ ον τηε ρεγυλατορψ ελεµεντσ οφ ταργετ γενεσ ιν τηειρ νορµαλ χηροµοσοµαλ ποσιτιονσ ανδ ιν τηειρ νατυραλ εµβρψονιχ ενϖιρον µεντ α δεµανδινγ τεστ τηατ χλοσελψ µιµιχσ τηε υσυαλ χονδιτιονσ υνδερ ωηιχη τηεσε προτεινσ οπερατε. Βεχαυσε ΗΟΜ προτεινσ ηαϖε ηιγη λψ σιµιλαρ ηοµεοδοµαινσ, τηεψ βινδ το νεαρλψ ιδεντιχαλ ΝΑ σιτεσ ωηεν τεστεδ ιν τηε λαβορατορψ. Ιτ τηερε φορε ινιτιαλλψ σεεµεδ λικελψ τηατ τηε φεα τυρεσ γιϖινγ εαχη προτειν ιτσ φυνχτιοναλ σπεχι χιτψ ωουλδ βε φουνδ ουτσιδε τηε ηοµεοδοµαιν ιν τηε παρτσ οφ τηε προ τεινσ τηατ ωερε µοστ ινδιϖιδυαλ. Ψετ ασ οφτεν ηαππενσ ωηεν σιµπλε δεδυχτιϖε ρεασονινγ ισ αππλιεδ το βιολογιχαλ προβ λεµσ, τηατ εξπεχτατιον ωασ ωρονγ. Ωε φουνδ τηατ ιφ ωε ρεµοϖεδ τηε να τιϖε ηοµεοδοµαιν φροµ α εφορµεδ DROSOPHILA EMBRYO HEAD lab DROSOPHILA HOM GENES B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 προτειν ανδ πυτ αν Υλτραβιτηοραξ ηο µεοδοµαιν ιν ιτσ πλαχε, τηε χηιµεριχ προτειν λοστ τηε αβιλιτψ το ρεγυλατε ε φορµεδ γενε εξπρεσσιον ιν εµβρψοσ. Ιν στεαδ τηε νεω προτειν αχτεδ ον τηε εξ πρεσσιον οφ τηε Αντενναπεδια γενε µυχη ασ α νορµαλ Υλτραβιτηοραξ προ τειν ωουλδ. Βψ τρανσφερρινγ τηε Υλτρα βιτηοραξ ηοµεοδοµαιν το εφορµεδ, ωε ηαδ αππαρεντλψ αλσο τρανσφερρεδ ιτσ σελεχτιϖε ρεγυλατορψ αβιλιτιεσ. Ανοτηερ ηοµεοδοµαιν σωαπ εξπεριµεντ γαϖε υσ σιµιλαρ ρεσυλτσ. Α εφορµεδ προτειν χαρρψινγ αν Αβδοµιναλ Β ηοµεοδο µαιν ινστεαδ οφ ιτσ οων µιµιχκεδ τηε ρεγυλατορψ σπεχι χιτψ οφ αν Αβδοµιναλ Β προτειν. Τηε χηιµεριχ προτεινσ διδ νοτ βεηαϖε εξαχτλψ λικε τηε προτειν φροµ ωηιχη τηειρ ηοµεοδοµαιν ωασ δεριϖεδ. Βοτη τηε εφορµεδ/υλτραβιτηοραξ χηιµερα ανδ τηε εφορµεδ/αβδοµιναλ Β χηι µερα αχτιϖατεδ εξπρεσσιον οφ τηειρ ταρ γετ γενεσ, ωηερεασ τηε νορµαλ Υλτρα βιτηοραξ ανδ Αβδοµιναλ Β προτεινσ ρε πρεσσεδ εξπρεσσιον οφ τηε σαµε γενεσ. Πρεσυµαβλψ, ρεγιονσ οφ τηε εφορµεδ προτειν ουτσιδε τηε ηοµεοδοµαιν ρε γιον συππλψ α στρονγ αχτιϖατιον φυνχ τιον τηατ χαν ωορκ ωιτη ανψ οφ τηεσε ΗΟΜ ηοµεοδοµαινσ. Χονσιστεντ ωιτη A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A9 D1 D3 D4 THORAX pb Dfd Scr Antp Ubx abd-a Abd-B MOUSE HoxB GENES MOUSE HoxA GENES HUMAN HOXD GENES ABDOMEN ΗΟΜΕΟΒΟΞ ΓΕΝΕ ΧΟΜΠΛΕΞΕΣ ηαϖε βεεν ιδεντι εδ ιν βοτη ινϖερτεβρατεσ ανδ ϖερ τεβρατεσ. ροσοπηιλα ηαϖε ΗΟΜ γενεσ, ωηιχη οχχυπψ τηε σαµε ορδερ ον τηε ψ χηρο µοσοµε ασ τηε αντεριορ το ποστεριορ ορδερ οφ βοδψ ρεγιονσ ωηοσε δεϖελοπµεντ τηεψ χοντρολ. Μιχε ανδ ηυµανσ ηαϖε Ηοξ γενεσ, ωηιχη αρε χλοσελψ ρελατεδ το µεµ βερσ οφ τηε ΗΟΜ χοµπλεξ ανδ σηοω τηε σαµε σπατιαλ ανδ φυνχτιοναλ αρρανγεµεντ. B8 D8 B9 D9 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ

38 τηισ νοτιον, εφορµεδ δοεσ ηαϖε α φεω ρεγιονσ οφ προτειν σεθυενχε τηατ αρε ριχη ιν τηε τψπεσ οφ αµινο αχιδσ χηαραχ τεριστιχ οφ αχτιϖατιον δοµαινσ ιν οτη ερ γενε ρεγυλατορψ προτεινσ. Σιµιλαρ εξπεριµεντσ ον τηε φυνχτιον αλ σπεχι χιτψ οφ ΗΟΜ προτεινσ ηαϖε αλσο βεεν χαρριεδ ουτ βψ Ριχηαρδ Μανν ανδ αϖιδ Σ. Ηογνεσσ οφ Στανφορδ Υνιϖερσιτψ ανδ βψ Γρεγ Γιβσον ανδ Ωαλτερ ϑ. Γεηρ ινγ ανδ τηειρ χολλεαγυεσ ατ τηε Υνιϖερ σιτψ οφ Βασελ. Τηειρ εξπεριµεντσ ωερε βασεδ ον εϖαλυατιονσ οφ τηε ηοµεοτιχ τρανσφορµατιονσ τηατ µυταντ ανδ χηι µεριχ ΗΟΜ προτεινσ ινδυχεδ ιν δεϖελ οπινγ ιεσ. Βεχαυσε τηεψ ωερε λοοκινγ ατ τηε δεϖελοπµενταλ ε εχτσ οφ τηε ΗΟΜ προτεινσ ρατηερ τηαν ϕυστ ατ τηειρ εφ φεχτσ ον γενε εξπρεσσιον, τηοσε ινϖεστι γατορσ ωερε υσινγ α µορε δεµανδινγ µεασυρε οφ ΗΟΜ προτειν φυνχτιον τηαν τηε ονε ωε αππλιεδ. Ψετ τηειρ ρεσυλτσ, τοο, συππορτ τηε ιδεα τηατ µυχη (τηουγη νοτ αλλ) οφ τηε φυνχτιοναλ σπεχι χιτψ οφ τηε ΗΟΜ προτεινσ ρεσιδεσ ιν τηε σµαλλ δι ερενχεσ ωιτηιν ορ ιµµεδιατελψ αδϕα χεντ το τηε ηοµεοδοµαιν ρεγιονσ. Το υσ, αλλ τηοσε νδινγσ αλσο συγγεστ εδ τηατ χερταιν λονγ σηοτ εξπεριµεντσ αλρεαδψ ονγοινγ ιν ουρ λαβορατορψ, φορ ωηιχη ωε ηαδ ονλψ φαιντ ηοπεσ οφ συχ χεσσ, αχτυαλλψ ηαδ α χηανχε οφ ψιελδινγ ιντερπρεταβλε ρεσυλτσ. Τηοσε εξπεριµεντσ ινϖολϖεδ φυνχτιοναλ ασσαψσ οφ µουσε ανδ ηυµαν ηοµεοδοµαιν προτεινσ ιν ροσοπηιλα εµβρψοσ. Το χονϖεψ τηε σιγ νι χανχε οφ τηοσε τεστσ, ωε νεεδ το ρε ϖιεω ωηατ ισ κνοων αβουτ τηε µαµ µαλιαν Ηοξ γενεσ. υρινγ τηε παστ νινε ψεαρσ, γενεσ τηατ χονταιν Αντενναπεδια χλασσ ηοµεοβοξ εσ ηαϖε βεεν φουνδ ιν τηε χηροµοσοµεσ οφ µανψ ανιµαλ σπεχιεσ βεσιδεσ ρο σοπηιλα. Συχη γενεσ ηαϖε βεεν χαρεφυλλψ στυδιεδ ιν φρογσ, µιχε ανδ ηυµανσ, ωηερε τηεψ αρε χαλλεδ Ηοξ (σηορτ φορ ηοµεοβοξ ) γενεσ. Ιν βοτη µιχε ανδ ηυµανσ, Ηοξ γενεσ χλυστερ ιντο φουρ λαργε χοµπλεξεσ τηατ ρεσιδε ον δι ερ εντ χηροµοσοµεσ. Ιν τηειρ οργανιζα τιον ανδ παττερνσ οφ εµβρψονιχ εξπρεσ σιον, τηε γενεσ οφ τηε Ηοξ χοµπλεξεσ σηαρε ιντριγυινγ λικενεσσεσ το τηε γενεσ οφ τηε ψ ΗΟΜ χοµπλεξ. Φορ εξαµπλε, ονε χαν ιδεντιφψ Ηοξ γενεσ τηατ στρυχ τυραλλψ ρεσεµβλε τηε ΗΟΜ γενεσ λαβιαλ, προβοσχιπεδια, εφορµεδ, Αντενναπε δια ανδ Αβδοµιναλ Β. Τηε εθυιϖαλεντ Ηοξ ανδ ΗΟΜ γενεσ αρε αρρανγεδ ιν τηε σαµε λινεαρ ορδερ ωιτηιν τηειρ ρε σπεχτιϖε χοµπλεξεσ. Α φυρτηερ παραλλελ ηασ βεεν οβσερϖεδ βοτη βψ ενισ υβουλε οφ τηε Υνιϖερσι τψ οφ Γενεϖα ανδ Πασχαλ ολλ ατ τηε ΧΝΡΣ Λαβορατορψ οφ Ευκαρψοτιχ Μολεχυ λαρ Γενετιχσ ιν Στρασβουργ ανδ βψ Ροββ Κρυµλαυφ ανδ ηισ χολλεαγυεσ ατ τηε Να τιοναλ Ινστιτυτε φορ Μεδιχαλ Ρεσεαρχη ιν Λονδον. Τηεψ ηαϖε ασσεµβλεδ χονϖινχ ινγ εϖιδενχε τηατ τηε παττερνσ οφ εξ πρεσσιον φορ τηε τωο τψπεσ οφ γενεσ αρε αλικε. Τηατ ισ, τηε Ηοξ γενεσ αρε αχτιϖατ εδ αλονγ τηε ηεαδ ταιλ αξισ οφ τηε εαρλψ µουσε εµβρψο ιν τηε σαµε ρελατιϖε ορδερ τηατ τηε ΗΟΜ γενεσ αρε αχτιϖατ εδ ον τηε αντεριορ ποστεριορ αξισ οφ ροσοπηιλα. Στρυχτυραλ σιµιλαριτιεσ βετωεεν τηε µουσε ανδ ψ προτεινσ αρε µαινλψ λιµ ιτεδ το τηε ηοµεοδοµαιν ρεγιονσ. Φλψ Αντενναπεδια ανδ µουσε ΗοξΒ6 αρε νεαρλψ ιδεντιχαλ ιν τηε αµινο αχιδ σε θυενχε οφ τηειρ ρεσπεχτιϖε ηοµεοδο 64 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ 1994 ΗΟΜΕΟ ΟΜΑΙΝΣ αρε τηε ηιγηλψ σιµιλαρ 60 αµινο αχιδ ρεγιονσ οφ τηε προτεινσ µαδε βψ αλλ ηοµεοβοξ γενεσ. Εαχη λετ τερ ιν τηε χονσενσυσ στρινγ ρεπρεσεντσ αν αµινο αχιδ; δεϖιατιονσ φροµ τηατ χονσενσυσ αρε σηοων φορ σεϖεραλ χλοσε λψ ρελατεδ ΗΟΜ ανδ Ηοξ προτεινσ. ΕΞΠΡΕΣΣΙΟΝ οφ τηε εφορµεδ γενε ιν ψ εµβρψοσ, ασ ρε ϖεαλεδ βψ α βροων δψε, ισ νορµαλλψ χον νεδ το α βανδ οφ χελλσ τηατ βεχοµε ποστεριορ ηεαδ στρυχτυρεσ (λεφτ). Γενετιχαλλψ εν γινεερεδ εµβρψοσ τηατ χαρρψ ηεατ ινδυχιβλε εφορµεδ γενεσ, ηοωεϖερ, ωιλλ προδυχε τηε εφορµεδ προτειν ιν εϖερψ χελλ οφ τηειρ βοδψ αφτερ α βριεφ εξποσυρε το ηεατ (ριγητ). Τηε δεϖελ οπµενταλ αβνορµαλιτιεσ φουνδ ιν συχη εµβρψοσ χαν βε υσεδ το ινφερ ΗΟΜ γενε φυνχτιον. CONSENSUS Labial HoxB1 Deformed HoxB4 Antennapedia HoxB7 Abdominal-B HoxB9 HOMEODOMAIN VARIABLE REGION HOMEOBOX PROTEIN H 2 N COOH RKRGRTTYT RYQTL EL EKEFHFNRYL TRRRR I E I A HAL CL TERQI KIWFQNRRMKWKKEN Q Q Y T V S R R K K K K K C P P S K K F L L V S K Q D K L V R R N L Q N S V V N M N L S W H A M P P Q S A A H Q I V Y Y V T V S S D D H N P N G S G L N N F F N T K R L L T T K S A A V N A T T Q G N N T T V V Q Q R R V E

39 µαινσ (τηεψ δι ερ ατ ονλψ φουρ οφ 61 ποσιτιονσ), ωηιχη µεανσ τηατ τηεσε τωο προτεινσ ρεσεµβλε εαχη οτηερ µορε τηαν Αντενναπεδια δοεσ ανψ οτηερ ψ ΗΟΜ προτειν. Ιν αν εϖολυτιοναρψ σενσε, τηισ ινφορµατιον αργυεσ τηατ ΗοξΒ6 ανδ Αντενναπεδια αρε στρυχτυραλ ηοµο λογυεσ τηατ ισ, τηεψ δεσχενδεδ φροµ α χοµµον ανχεστραλ γενε δι ερεντ φροµ τηε ονε τηατ γαϖε ρισε το, σαψ, Αβδοµι ναλ Β ορ εφορµεδ. Βψ τηε σαµε ρεασονινγ, τηε σιµιλαριτψ βετωεεν τηε εντιρε ΗΟΜ χοµπλεξ ανδ τηε Ηοξ χοµπλεξεσ αργυεσ τηατ τηε µοστ ρεχεντ χοµµον ανχεστορ οφ ροσοπηιλα, µιχε ανδ ηυµανσ α ωορµλικε χρεατυρε τηατ λιϖεδ αβουτ 700 µιλλιον ψεαρσ αγο, γιϖε ορ τακε α φεω ηυνδρεδ µιλλιον ψεαρσ ηαδ α προτοχοµπλεξ οφ Αντεν ναπεδια χλασσ ηοµεοβοξ γενεσ. Τηε εξ αχτ τψπε ανδ αρρανγεµεντ οφ γενεσ ιν τηατ χοµπλεξ ρεµαιν α µψστερψ. Νεϖερ τηελεσσ, ωε χαν βε χον δεντ, υσινγ τηε µοδερν ΗΟΜ ανδ Ηοξ χοµπλεξεσ ασ γυιδεσ, τηατ τηε ανχιεντ προτοχοµπλεξ χονταινεδ στρυχτυραλ ηοµολογυεσ οφ λαβιαλ, προβοσχιπεδια, εφορµεδ, Αντεν ναπεδια ανδ Αβδοµιναλ Β. Τηισ οϖεραλλ ϖιεω οφ ΗΟΜ ανδ Ηοξ γενε εϖολυτιον ισ στρονγλψ συππορτεδ βψ ρεσεαρχη ον βεε τλε ηοµεοτιχ γενεσ βψ Ριχηαρδ Ω. Βεε µαν οφ τηε Υ.Σ. επαρτµεντ οφ Αγριχυλ τυρε ανδ Ροβ Ε. ενελλ οφ Κανσασ Στατε Υνιϖερσιτψ ανδ βψ ρεχεντ ρεπορτσ φροµ µανψ λαβορατοριεσ τηατ τηε πριµιτιϖε ρουνδωορµ Χαενορηαβδιτισ ελεγανσ αλσο ηασ α ΗΟΜ χοµπλεξ δισταντλψ βυτ ρεχ ογνιζαβλψ ρελατεδ το τηε ροσοπηιλα ΗΟΜ ανδ ϖερτεβρατε Ηοξ χοµπλεξεσ. Αλλ τηισ στρυχτυραλ εϖιδενχε, τηουγη συγγεστιϖε, στιλλ δοεσ νοτ διρεχτλψ τελλ υσ ωηετηερ ΗΟΜ ανδ Ηοξ προτεινσ δο σερϖε τηε σαµε δεϖελοπ µενταλ φυνχτιον ιν εµβρψοσ. Αφτερ αλλ, τηε µουσε ανδ ψ γενε χοµπλεξεσ ηαϖε βεεν ιν δι ερεντ εϖολυτιοναρψ λινεαγεσ φορ ηυνδρεδσ οφ µιλλιονσ οφ ψεαρσ, ωιτη πλεντψ οφ τιµε το εϖολϖε νεω ορ διϖερ γεντ αβιλιτιεσ. Σο τηε σιµιλαριτιεσ ιν στρυχ τυρε ανδ εξπρεσσιον µιγητ βε ηιστορι χαλ θυιρκσ ανδ νοτ τρυστωορτηψ ινδιχα τορσ οφ φυνχτιοναλ ρεσεµβλανχε βετωεεν πρεσεντ δαψ ΗΟΜ ανδ Ηοξ προτεινσ. Ονε αππροαχη το τηε προβλεµ ισ το εξπλορε τηε βιολογιχαλ ε εχτσ οφ Ηοξ γενεσ ιν ϖερτεβρατε εµβρψοσ ανδ το χοµπαρε τηεµ ωιτη ωηατ ισ κνοων αβουτ τηε ε εχτσ οφ ΗΟΜ γενεσ ιν ιν ϖερτεβρατεσ. Φορ ινστανχε, δοεσ τηε ιν αππροπριατε αχτιϖατιον ορ σπεχι χ ινηι βιτιον οφ Ηοξ γενε φυνχτιον δυρινγ µουσε δεϖελοπµεντ χαυσε ηοµεοτιχ τρανσφορµατιονσ? Ιν ονε ε ορτ το αν σωερ τηισ θυεστιον, Πετερ Γρυσσ ανδ ηισ χολλεαγυεσ ατ τηε Μαξ Πλανχκ Ινστιτυτε φορ Βιοπηψσιχαλ Χηεµιστρψ ιν Γ ττινγεν Deformed GENE χρεατεδ στραινσ οφ µιχε ωηοσε εµβρψοσ προδυχε ΗοξΑ7 προτειν ιν τηε ηεαδ ανδ αντεριορ χερϖιχαλ ρεγιον. Νορµαλλψ, ΗοξΑ7 προτειν (ωηιχη ισ σιµιλαρ το τηε Αντενναπεδια ανδ Υλτραβιτηοραξ προ τεινσ οφ τηε ΗΟΜ χοµπλεξ) ισ µοστ αβυνδαντ ιν τηε ποστεριορ χερϖιχαλ ανδ αντεριορ τηοραχιχ ρεγιονσ ανδ ισ εξχλυδ εδ φροµ µορε αντεριορ παρτσ. Σοµε µιχε ιν ωηιχη ΗοξΑ7 ισ εξπρεσσεδ ιναππρο πριατελψ δεϖελοπ δεφορµιτιεσ οφ τηε εαρ ανδ παλατε ανδ οχχασιοναλλψ ηαϖε ηο µεοτιχ τρανσφορµατιονσ οφ τηε χερϖιχαλ ϖερτεβραε. Τηε δι χυλτ χονϖερσε εξπεριµεντ κνοχκινγ ουτ Ηοξ γενε φυνχτιον ηασ βεεν αχχοµπλισηεδ φορ ΗοξΑ3 βψ Οσ αµυ Χηισακα ανδ Μαριο Ρ. Χαπεχχηι οφ τηε Υνιϖερσιτψ οφ Υταη ανδ φορ ΗοξΑ1 βψ Τηοµασ Λυφκιν ανδ Πιερρε Χηαµβον ανδ τηειρ χολλαβορατορσ ατ ΧΝΡΣ ιν Στρασβουργ. Τηειρ ωορκ ηασ σηοων τηατ σοµε στρυχτυρεσ ιν τηε αντεριορ ρεγιονσ οφ µουσε εµβρψοσ δο δεπενδ ον τηοσε γενεσ. Μυτατιον οφ τηε ΗοξΑ3 γενε ρε συλτσ ιν µιχε τηατ διε ϕυστ αφτερ βιρτη ωιτη α χοµπλιχατεδ σετ οφ ηεαδ ανδ νεχκ δεφορµιτιεσ, ινχλυδινγ αβνορµαλλψ σηαπεδ βονεσ ιν τηε ιννερ εαρ ανδ φαχε ανδ τηε αβσενχε οφ α τηψµυσ. Συχη δεφορµιτιεσ αρε ρεµινισχεντ οφ α ηυµαν χονγενιταλ δισορδερ χαλλεδ ι Γεοργε σ σψνδροµε, ραισινγ ηοπεσ τηατ τηε στυδψ οφ ΗΟΜ ανδ Ηοξ γενεσ ωιλλ βε οφ πραχτιχαλ βενε τ ιν εξπλαινινγ σοµε ηυµαν βιρτη δεφεχτσ. Μυχη µορε ρεσεαρχη νεεδσ το βε δονε βεφορε βιολο γιστσ ηαϖε α γοοδ υνδερστανδινγ οφ ηοω Ηοξ γενεσ παρτιχιπατε ιν τηε δεϖελοπ µενταλ δεσιγν οφ µιχε ανδ ηυµανσ, βυτ τηεσε ανδ οτηερ ινιτιαλ εξπεριµεντσ χερ ταινλψ συγγεστ τηατ τηε Ηοξ ανδ ΗΟΜ γενεσ σερϖε χοµπαραβλε πυρποσεσ. Ιν ουρ οων ωορκ, ωε ηαϖε τριεδ το µακε α διρεχτ χοµπαρισον βψ τεστινγ CHIMERIC Deformed/Ultrabithorax PROTEIN ACTIVATE Deformed PROTEIN ACTIVATE Antennapedia GENE REPRESS Ultrabithorax PROTEIN ΓΕΝΕΤΙΧ ΤΑΡΓΕΤΣ οφ ηοµεοδοµαιν προτεινσ αρε λαργελψ δετερµινεδ βψ τηε ηο µεοδοµαιν ρεγιονσ οφ τηοσε προτεινσ. Φορ εξαµπλε, α χηιµεριχ εφορµεδ προτειν χαρρψινγ αν Υλτραβιτηοραξ ηοµεοδοµαιν αχτσ ον τηε σαµε γενεσ ασ δοεσ Υλτρα βιτηοραξ. Ψετ τηε ρεγυλατορψ ε εχτ οφ τηε χηιµερα αχτιϖατιον ισ µορε λικε τηατ οφ εφορµεδ βεχαυσε οφ προτειν ρεγιονσ ουτσιδε τηε ηοµεοδοµαιν. ωηετηερ Ηοξ προτεινσ χαν τακε τηε πλαχε οφ ΗΟΜ προτεινσ ιν δεϖελοπινγ ροσοπηιλα εµβρψοσ. Ιδεαλλψ, ονε ωουλδ αχχοµπλιση τηισ σωαπ βψ χοµπλετελψ ρε πλαχινγ τηε ΗΟΜ γενε οφ α ψ ωιτη ιτσ Ηοξ ηοµολογυε; τηε Ηοξ γενε µιγητ τηεν βε εξπρεσσεδ ονλψ ωηεν ανδ ωηερε τηε ΗΟΜ γενε ωουλδ βε ορδιναρ ιλψ. Υνφορτυνατελψ, συχη αν εξπεριµεντ ισ νοτ ψετ φεασιβλε, βεχαυσε τηε γενεσ ιν τηειρ εντιρετψ αρε τοο βιγ το βε µανιπυ λατεδ βψ χυρρεντ τεχηνολογψ. Στιλλ, ωε χουλδ δο τηε νεξτ βεστ ποσσιβλε τηινγ: βψ υσινγ Ηοξ ΝΑ σεθυενχεσ λινκεδ το ηεατ ινδυχιβλε ρεγυλατορψ ελεµεντσ, ωε χουλδ µακε αλλ τηε χελλσ οφ α δεϖελοπινγ ψ εξπρεσσ α Ηοξ προτειν. Τηε ρστ προτειν τηατ ωε ανδ ουρ λαβορατορψ χολλεαγυε Ναδινε Μχ Γιννισ τεστεδ ιν τηισ ωαψ ωασ τηε ηυµαν ΗΟΞ 4 προτειν, τηε εθυιϖαλεντ οφ α µουσε Ηοξ 4. (Ωηεν ρεφερρινγ σπεχι χαλλψ το ηυµαν γενεσ, τηε ΗΟΞ λαβελ ισ χαπιταλιζεδ το χονφορµ ωιτη στανδαρδ γενετιχ νοµενχλατυρε.) Τηε γενε φορ τηισ ηυµαν προτειν, ωηιχη ηασ α ηοµεοδοµαιν λικε τηατ οφ τηε ψ ε φορµεδ προτειν, ωασ ισολατεδ ανδ χηαρ αχτεριζεδ ιν 1986 βψ Φυλϖιο Μαϖιλιο ανδ Εδοαρδο Βονχινελλι ανδ τηειρ χολλεαγυεσ ατ τηε Ινστιτυτε φορ Γενετιχσ ανδ Βιο πηψσιχσ ιν Ναπλεσ. Ιν ροσοπηιλα, ωηεν τηε εφορµεδ γενε ισ εξπρεσσεδ ουτσιδε ιτσ νορµαλ αντεριορ ποστεριορ λιµιτσ, τηε αδυλτ ιεσ συ ερ α ϖαριετψ οφ ηεαδ αβνορµαλιτιεσ, συχη ασ τηε αβσενχε οφ α ϖεντραλ εψε. Ωε ωερε αµαζεδ το νδ τηατ τηε ηυ µαν ΗΟΞ 4 προτειν, ωηεν εξπρεσσεδ ιν δεϖελοπινγ ψ χελλσ, χαυσεδ τηε σαµε δεφορµιτιεσ. Ωε χουλδ νοτ αττριβυτε τηεσε χηανγεσ εντιρελψ το τηε ηυµαν προτειν, ηοωεϖερ: ουρ εξπεριµεντσ ιν διχατεδ τηατ τηε ηυµαν προτειν ωασ ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ

40 NORMAL FLY προµοτινγ τηε εξπρεσσιον οφ τηε ψ σ εφορµεδ γενε ασ ωελλ. ( Ρεµεµβερ τηατ ονε νορµαλ ε εχτ οφ τηε εφορµεδ προτειν ισ τηατ ιτ αχτιϖατεσ ιτσ οων γενε, ιν α χψχλε οφ ποσιτιϖε φεεδβαχκ.) Τηε ηυ µαν ΗΟΞ 4 προτειν ωασ τηερεφορε µιµιχκινγ τηε ε εχτσ οφ ιναππροπριατε εφορµεδ εξπρεσσιον βεχαυσε ατ λεαστ ιν παρτ ιτ ωασ χαυσινγ ιναππροπριατε εφορµεδ εξπρεσσιον. Νεϖερτηελεσσ, ωε χουλδ σεε τηατ ΗΟΞ 4 διδ αχτ λικε α ωεακ βυτ σπεχι χ ρεπλιχα οφ ιτσ ροσοπη ιλα ηοµολογυε. Ενχουραγεδ βψ τηισ ρεσυλτ, ϑαρεµα Μαλιχκι, α γραδυατε στυδεντ ιν ουρ λαβ ορατορψ, τεστεδ τηε φυνχτιον οφ τηε µουσε ΗοξΒ6 προτειν ιν δεϖελοπινγ ιεσ. ΗοξΒ6, ωηιχη Κλαυσ Σχηυγηαρτ ανδ Φρανκ Η. Ρυδδλε ιδεντι εδ ανδ χηαραχ τεριζεδ α φεω οορσ αωαψ φροµ υσ ατ Ψαλε Υνιϖερσιτψ, ηασ α ηοµεοδοµαιν τηατ ισ ηιγηλψ σιµιλαρ το Αντενναπεδια προτειν. Τηε ε εχτσ οφ ΗοξΒ6 προτειν εξπρεσσιον ιν δεϖελοπινγ ψ χελλσ ωασ σπεχταχυλαρ ανδ υνµιστακαβλψ ηοµεοτ ιχ. Ιν ροσοπηιλα λαρϖαε τηε ΗοξΒ6 προ τειν χαυσεδ µυχη οφ τηε ηεαδ ρεγιον το δεϖελοπ ασ ιφ ιτ ωερε τηοραχιχ: ινστεαδ οφ α λαρϖαλ ηεαδ σκελετον, τηε τρανσ φορµεδ ιεσ προδυχεδ δεντιχλε βελτσ, ροωσ οφ σπικεσ τηατ αρε υσυαλλψ αρ ρανγεδ ον τηε βελλιεσ οφ ροσοπηιλα. Ιν ροσοπηιλα αδυλτσ, ΗοξΒ6 χαυσεδ α ηο µεοτιχ τρανσφορµατιον οφ τηε αντενναε ιντο τηοραχιχ λεγσ. Βοτη τηε λαρϖαλ ανδ 66 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ 1994 Deformed MUTANT FLY ΕΦΟΡΜΕ ΜΥΤΑΝΤ ΦΛΙΕΣ ηαϖε α ϖαριετψ οφ ηεαδ αβνορµαλιτιεσ, ινχλυδινγ τηε αβ σενχε οφ τηε λοωερ ηαλφ οφ τηε χοµπουνδ εψεσ. Τηε σαµε αβνορµαλιτιεσ χαν βε ιν δυχεδ βψ µακινγ τηε ιµµατυρε ιεσ εξπρεσσ τηε ηυµαν ΗΟΞ 4 προτειν. Τηισ ηυ µαν προτειν ρεσεµβλεσ τηε εφορµεδ προτειν ανδ σεεµσ το ηαϖε α σιµιλαρ φυνχτιον. αδυλτ ηοµεοτιχ τρανσφορµατιονσ ωερε µυχη λικε τηοσε χαυσεδ βψ τηε ιναππρο πριατε εξπρεσσιον οφ Αντενναπεδια προ τειν τηρουγηουτ τηε βοδψ. Ωηατ χαν ονε µακε οφ τηεσε εϖο λυτιοναρψ σωαπ εξπεριµεντσ? Φιρστ οφ αλλ, τηεψ ρεινφορχεδ ουρ χονχλυσιονσ τηατ τηε ηοµεοδοµαινσ τηεµσελϖεσ δετερµινεδ µυχη οφ τηε ρεγυλατορψ σπεχι χιτψ οφ τηε προτεινσ: τηε ηοµολογουσ ψ ανδ ϖερτεβρατε προ τεινσ ηαϖε λιττλε ιν χοµµον ουτσιδε τηε ηοµεοδοµαιν ρεγιον. Ιν αδδιτιον, τηε εξπεριµεντσ συγγεστεδ τηατ φροµ α φυνχτιοναλ στανδποιντ, τηε ηοµολογουσ προτεινσ αρε ατ λεαστ σοµεωηατ ιντερ χηανγεαβλε ανδ ηαϖε σιµιλαρ µεαν ινγσ φορ εαρλψ εµβρψοσ. Τηε σψστεµ φορ δετερµινινγ αντεριορ ποστεριορ αξιαλ πο σιτιονσ ηασ εϖιδεντλψ χηανγεδ λιττλε ιν τηε παστ 700 µιλλιον ψεαρσ. Ιφ ονε ωερε το ιµαγινε τηε χοµπλιχατ εδ νετωορκ οφ ιντεραχτιονσ βετωεεν γενε ρεγυλατορψ προτεινσ ινσιδε αν ορ γανισµ ασ α ϕιγσαω πυζζλε, τηεν τηε ηο µολογουσ ψ ανδ µαµµαλ προτεινσ αρε πιεχεσ τηατ χαν τ ιν τηε σαµε πλαχεσ. Λοοκινγ ατ τηε ΗΟΜ/Ηοξ σψστεµ ιν τηισ ωαψ αλσο ηιγηλιγητσ ηοω µυχη ωε στιλλ ηαϖε το λεαρν: τηε οτηερ πυζζλε πιεχεσ τηατ εναβλε τηε ΗΟΜ ανδ Ηοξ προτεινσ το ρεγυλατε γενεσ ανδ το ηαϖε α σπεχι χ φυνχτιον ηαϖε ψετ το βε ιδεντι εδ. Ιν α ωαψ, τηεσε εξπεριµεντσ αλσο ηαρκ βαχκ το τηε χλασσιχαλ οβσερϖατιονσ οφ Καρλ Ερνστ ϖον Βαερ, ωηο ιν τηε 1820σ χονχλυδεδ τηατ ιφ ονε εξαµινεδ εαρλψ εµβρψονιχ µορπηολογιεσ, αλλ ϖερ τεβρατε φορµσ σεεµεδ το χονϖεργε το ωαρδ α χοµµον δεσιγν. Τηε στορψ, ωηιχη σουνδσ τοο γοοδ το βε τρυε, ισ τηατ ϖον Βαερ χαµε το τηισ επιπηανψ αφ τερ τηε λαβελσ φελλ ο σοµε οφ ηισ βοτ τλεδ σπεχιµενσ οφ εαρλψ εµβρψοσ, ανδ ηε ρεαλιζεδ ωιτη σοµε χηαγριν τηατ ηε χουλδ νοτ βε συρε ωηετηερ τηε εµβρψοσ ωερε λιζαρδσ, βιρδσ ορ µαµµαλσ. Τηε στρυχτυρε ανδ φυνχτιον οφ τηε ΗΟΜ ανδ Ηοξ γενε σψστεµσ συγγεστ τηατ τηισ δε ϖελοπµενταλ χονϖεργενχε εµβραχεσ τηε εαρλψ δεϖελοπµεντ οφ α γρεατ µανψ ανι µαλ σπεχιεσ. Βυτ ονλψ ατ τηε λεϖελ οφ µολεχυλαρ παττερν χαν τηε δεϖελοπµεν ταλ χονϖεργενχε οφ συχη δι ερεντ εµ βρψοσ βε σεεν. Σοµετιµε βετωεεν 600 µιλλιον ανδ α βιλλιον ψεαρσ αγο, τηε ΗΟΜ/Ηοξ σψστεµ εϖολϖεδ; ιτ ηασ προϖεδ σο υσεφυλ τηατ µανψ ανιµαλσ ηαϖε σινχε ρελιεδ ον ιτσ φυνδαµενταλ αβιλιτιεσ το δετερµινε αξι αλ ποσιτιον δυρινγ δεϖελοπµεντ. Ισ ιτ τηε ονλψ δεϖελοπµενταλ γενετιχ σψστεµ τηατ ηασ βεεν σο χονσερϖεδ? Τηατ σεεµσ υνλικελψ. Ρεσεαρχηερσ ηαϖε φουνδ ηιντσ τηατ σοµε οτηερ ρεγυλατορψ γενεσ ιν ιεσ ανδ µιχε αρε ηιγηλψ σιµιλαρ ιν στρυχτυρε ανδ αρε αχτιϖατεδ ιν τηε σαµε ορ ηοµολογουσ τισσυεσ. Εξπλορινγ τηε φυνχτιονσ οφ τηοσε νοϖελ γενεσ, ανδ ηοω τηεψ ιντεραχτ ωιτη τηε ΗΟΜ/Ηοξ σψστεµ, προµισεσ το ρεϖεαλ µανψ µορε φασχινατινγ ινσιγητσ ιντο τηε εϖολυτιον ανδ µεχηανισµ οφ τηε ανχιεντ γενετιχ σψστεµσ τηατ σερϖε ασ τηε µολεχυλαρ αρ χηιτεχτσ οφ ανιµαλ βοδψ πλανσ. ΦΥΡΤΗΕΡ ΡΕΑ ΙΝΓ ΗΟΜΕΟΒΟΞ ΓΕΝΕΣ ΑΝ ΤΗΕ ςερτεβρατε ΒΟ Ψ ΠΛΑΝ. Εδδψ Μ. ε Ροβερτισ, Γυιλλερµο Ολιϖερ ανδ Χηριστοπηερ ς. Ε. Ωριγητ ιν Σχιεντιφιχ Αµεριχαν, ςολ. 263, Νο. 1, παγεσ 46 52; ϑυλψ ΜΟΥΣΕ ΗΟΞ 2.2 ΣΠΕΧΙΦΙΕΣ ΤΗΟΡΑΧΙΧ ΣΕΓΜΕΝΤΑΛ Ι ΕΝΤΙΤΨ ΙΝ ΡΟΣΟΠΗΙΛΑ ΕΜΒΡΨΟΣ ΑΝ ΛΑΡςΑΕ. ϑαρεµα Μαλιχκι, Κλαυσ Σχηυγηαρτ ανδ Ωιλλιαµ ΜχΓιννισ ιν Χελλ, ςολ. 63, Νο. 5, παγεσ ; Νοϖεµβερ 30, ΗΟΜΕΟΒΟΞ ΓΕΝΕΣ ΑΝ ΑΞΙΑΛ ΠΑΤΤΕΡΝ ΙΝΓ. Ωιλλιαµ ΜχΓιννισ ανδ Ροββ Κρυµ λαυφ ιν Χελλ, ςολ. 68, Νο. 2, παγεσ ; ϑανυαρψ 24, ΤΗΕ ΜΑΚΙΝΓ ΟΦ Α ΦΛΨ: ΤΗΕ ΓΕΝΕΤΙΧΣ ΟΦ ΑΝΙΜΑΛ ΕΣΙΓΝ. Πετερ Α. Λαωρενχε. Βλαχκωελλ Σχιεντιφιχ Πυβλιχατιονσ, ΤΗΕ ΜΟΥΣΕ ΗΟΞ 1.3 ΓΕΝΕ ΙΣ ΦΥΝΧΤΙΟΝ ΑΛΛΨ ΕΘΥΙςΑΛΕΝΤ ΤΟ ΤΗΕ ΡΟΣΟΠΗΙΛΑ ΣΕΞ ΧΟΜΒΣ ΡΕ ΥΧΕ ΓΕΝΕ. ϑ. ϑ. Ζηαο, Ρ. Α. Λαζζαρινι ανδ Λ. Πιχκ ιν Γενεσ ανδ εϖελοπµεντ, ςολ. 7, Νο. 3, παγεσ ; Μαρχη 1993.

41 ΣΧΙΕΝΧΕ ΙΝ ΠΙΧΤΥΡΕΣ Ωηεν Ισ Σεεινγ Βελιεϖινγ? Digital technology for manipulating images has subverted the certainty of photographic evidence βψ Ωιλλιαµ ϑ. Μιτχηελλ Τηε Μανιπυλατιον Προχεσσ Τo create the angry image (above, center) from the original photograph (above, left), the computer artist first silhouetted the flowers out of the background. Next he cloned foliage from the upper right of the original and used it as a paintbrush to stipple greenery that replaces the porch behind the flowers in the original photograph. He softened, or blurred, Bush s outline and surround, a process called vignetting, and slid them under the silhouet- ted flowers. All the shrubbery behind the pair was blurred slightly. The artist then silhouetted the rock in front of Thatcher and flipped it. The ferns that conceal the end of the hose in the 68 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ 1994

42 Ιν Σεπτεµβερ 1993 νεωσπαπερσ αρουνδ τηε ωορλδ πυβ λισηεδ αν αστονισηινγ αλµοστ υνβελιεϖαβλε πηοτογραπη οφ Ισραελι πριµε µινιστερ Ψιτζηακ Ραβιν σηακινγ ηανδσ ωιτη Παλεστινε Λιβερατιον Οργανιζατιον χηαιρµαν Ψασσερ Αρα φατ ον τηε Ωηιτε Ηουσε λαων ωηιλε Πρεσιδεντ Βιλλ Χλιντον λοοκεδ ον. Ιν 1988 Λιφε µαγαζινε πυβλισηεδ αν εθυαλλψ στρικ ινγ πιχτυρε οφ Χηαιρµαν Αραφατ ωαρµλψ γρεετινγ τηεν Πριµε Μινιστερ Ψιτζηακ Σηαµιρ υνδερ τηε αππροϖινγ γαζε οφ Πρεσι δεντ Ροναλδ Ρεαγαν. Ονε οφ τηεσε ιµαγεσ ρεχορδεδ αν αχτυαλ εϖεντ ανδ προϖιδεδ ρελιαβλε εϖιδενχε τηατ πεαχε ωασ περηαπσ ατ ηανδ ιν τηε Μιδδλε Εαστ. Τηε οτηερ ωασ α χοµπυτερ µα νιπυλατεδ χοµποσιτε, α τονγυε ιν χηεεκ χτιον. Συχη φακε πηοτογραπησ χαν νοω βε προδυχεδ βψ υσινγ ωιδελψ αϖαιλαβλε παιντ ανδ ιµαγε προχεσσινγ σοφτωαρε το ρεαρρανγε, ρεχολορ ανδ οτηερωισε τρανσφορµ τηε ελεµεντσ οφ α σχενε. Τηε σαµε σοφτωαρε χαν χοµβινε φραγµεντσ οφ δι ερ εντ ιµαγεσ ιντο ονε νεω ιµαγε. Οτηερ σοφτωαρε χαν γενερατε χοµπλετελψ σψντηετιχ πηοτορεαλιστιχ πιχτυρεσ βψ αππλψινγ σο πηιστιχατεδ περσπεχτιϖε προϕεχτιον ανδ σηαδινγ το διγιταλ µοδελσ οφ τηρεε διµενσιοναλ σχενεσ α τεχηνιθυε χοµµον λψ εµπλοψεδ το πρεσεντ αρχηιτεχτυραλ προϕεχτσ ανδ το χρεατε Ηολλψωοοδ σπεχιαλ ε εχτσ. Υνλικε δραωινγσ ανδ παιντινγσ, ωηιχη ωε ρεγαρδ ασ ινηερ εντλψ υντρυστωορτηψ προδυχτσ οφ ηυµαν ιντεντιον, τηεσε φακεσ χαν εασιλψ τριχκ υσ ιντο φαλσε βελιεφσ. Λικε νγερπριντσ ΙΓΙΤΑΛ ΜΑΝΙΠΥΛΑΤΙΟΝ οφ νεωσ πηοτογραπησ χαν βεχοµε α νοϖελ φορµ οφ σπιν δοχτορινγ. Τωο οφ τηεσε πιχτυρεσ ωερε µα νιπυλατεδ το συγγεστ δι ερεντ εµοτιονσ. Ωηατ αχτυαλλψ τοοκ πλαχε βετωεεν Γεοργε Βυση ανδ Μαργαρετ Τηατχηερ α χηατ, α θυαρρελ ορ αν ιντιµατε ωηισπερ? original had to be duplicated and expanded to give the hose some place to go in the new image. And to the right of Bush s extended leg is a piece of the wall duplicated from that just to the right of the hose in the original. The new fern softens the transition between the two pieces of wall as well as hiding the hose. In the intimate whisper image (above, right), Bush s vignetted surround was slid over the leafy shrub between him and Thatcher: Bush replaces bush. ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ

43 Τraditional cut-and-paste methods transformed a 1923 photograph showing three Soviet farmers (bottom) into evidence that surfaced in July 1991 of the continued imprisonment of three lost fliers in Vietnam (top). Χυτ ανδ Παστε Πηοτοµονταγε Conventional photomontages, except when they are produced with great care by highly skilled artists, are relatively easy to detect as fakes. This one has many imperfections that give it away. Look closely at the Stalinesque mustaches especially the one on the left. Do they look fully convincing? Can you detect the handwork? Should we read the sign as a foreshortened rectangle (with the right edge nearer the camera than the left) or as an irregular shape? Is it in front of the figure on the left, or is it behind? What is holding it up? (Note the hand at the top left in the original.) The spatial ambiguities suggest that it was pasted in. Notice the fuzziness and poor tonal quality. This blurring may be deliberate, to conceal some of the imperfections. It also suggests generational loss resulting from rephotographing rather than printing from an original negative. λεφτ ατ τηε σχενε οφ α χριµε ορ λιπστιχκ τραχεσ ον α χολλαρ, τηεψ αππαρεντλψ ρεσυλτ φροµ χαυσαλ ρατηερ τηαν ιντεντιοναλ προ χεσσεσ ανδ τηερεφορε σεεµ αχχυρατε ανδ δεπενδαβλε εϖι δενχε οφ ωηατ αχτυαλλψ τοοκ πλαχε. Φακινγ πηοτογραπησ το µανιπυλατε βελιεφ ισ νοτ νεω. Μυλτι πλε εξποσυρε ανδ πριντινγ, χυττινγ ανδ παστινγ ανδ ρετουχη ινγ ηαϖε φρεθυεντλψ βεεν υσεδ φορ ηοαξεσ ανδ φορ πολιτιχαλ προπαγανδα. Ιν τηε 19τη χεντυρψ, φορ εξαµπλε, σπιριτ πηοτο γραπησ ωερε προδυχεδ βψ δουβλε εξποσυρε, ανδ ιν τηε Σταλ ινιστ ερα προπαγανδιστσ αιρβρυσηεδ τηε πολιτιχαλλψ ινχονϖε νιεντ Τροτσκψ ουτ οφ α φαµουσ πηοτογραπη δεπιχτινγ Λενιν αδδρεσσινγ α χροωδ ον Μαψ 5, Βυτ διγιταλ ιµαγεσ µακε προδυχτιον οφ πηοτογραπηιχ φαλσεηοοδσ θυιχκερ ανδ εασιερ ανδ οφτεν µυχη µορε δι χυλτ το τραχε. Τηε θυεστιον οφ ηοω το διστινγυιση ϖισυαλ φαχτ φροµ χτιον ισ βεχοµινγ ινχρεασ ινγλψ υργεντ ασ ωε ωιτνεσσ τηε εξπλοσιϖε προλιφερατιον οφ διγ ιταλ ιµαγινγ τεχηνολογψ. Ωε αρε αππροαχηινγ τηε ποιντ ατ ωηιχη µοστ οφ τηε ιµαγεσ τηατ ωε σεε ιν ουρ δαιλψ λιϖεσ, ανδ τηατ φορµ ουρ υνδερστανδινγ οφ τηε ωορλδ, ωιλλ ηαϖε βεεν διγιταλλψ ρεχορδεδ, τρανσµιττεδ ανδ προχεσσεδ. 70 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ 1994 Χλοσε ινσπεχτιον οφ τραδιτιοναλ πηοτοµονταγεσ οφτεν ρε ϖεαλσ χλεαρ πηψσιχαλ εϖιδενχε οφ τηε δοχτορινγ τηατ ηασ τακεν πλαχε [σεε ιλλυστρατιον αβοϖε]. Πριντινγ µασκσ ανδ κνιφε χυτσ µαψ προδυχε ιµπλαυσιβλψ σηαρπ εδγεσ; πενχιλ µαρκσ ανδ παιντ δαβσ µαψ στανδ ουτ αγαινστ συρρουνδινγ γραινψ τεξ τυρεσ; βλενδσ ανδ ρεχονστρυχτιονσ οφ συρφαχε τεξτυρεσ µαψ βε ιµπερφεχτ; χολορσ µαψ νοτ θυιτε µατχη. Βυτ διγιταλ ιµαγεσ αρε µανιπυλατεδ βψ αλτερινγ πιξελ ϖαλυεσ στορεδ ιν χοµπυτερ µεµορψ ρατηερ τηαν βψ µεχηανιχαλλψ αλτερινγ συρφαχεσ. Τηερεφορε, διγιταλ πηοτοµονταγεσ τψπιχαλλψ σηοω φαρ φεωερ τραχεσ οφ τηε αρτιστ σ ηανδ. Φυρτηερµορε, σοφτωαρε φορ προ δυχινγ διγιταλ χοµποσιτεσ οφτεν σιµπλι εσ τηε αρτιστ σ τασκ το συχη αν εξτεντ τηατ ιτ µαψ νο λονγερ τακε µυχη τιµε ορ µυχη χραφτσµανσηιπ. Συχη σοφτωαρε ο ερσ ε εχτιϖε τοολσ φορ τραχινγ ανδ βλενδινγ εδγεσ, µατχηινγ τονεσ ανδ χολορσ ανδ ρεπλιχατινγ τεξτυρεσ. Τηυσ, τηε φαχτ τηατ αν ιµαγε πρεσεντσ α σεαµλεσσ συρφαχε νο λονγερ προϖιδεσ στρονγ γρουνδσ φορ χον χλυδινγ τηατ ιτ ηασ νοτ βεεν µανιπυλατεδ. Ωε µυστ λοοκ φορ οτηερ κινδσ οφ χλυεσ συχη ασ ιντερναλ χονσιστενχψ, δοχυ µενταβλε προϖενανχε ανδ χονσιστενχψ ωιτη εξιστινγ βελιεφσ.

44 ιγιταλ Πηοτοµονταγε igital photomontage of seven astronauts on the surface of the moon was produced from an original photograph made in 1969 by NASA of a single astronaut, Edwin F. Aldrin, Jr. (bottom). This montage is of high technical quality; it is carefully contrived to seem spatially consistent, and sophisticated digital technology has eliminated any obvious signs of cutting and pasting. So how can we tell it is a fake? There is an obvious internal inconsistency. Because the composition was produced from scaled-down replicas of the original figure, the reflections in the visors are incorrect. Each shows the image of just one other astronaut, not the several we would expect. There is implausible repetition good grounds for suspecting the image was produced by replication operations. Is it likely that all the astronauts except one would be holding their left arms in precisely the same position? There are some questionable cast shadows. The artist had to insert these with a digital paintbrush and faced the difficult task of making them consistent with the rough terrain. Do those at the back stand up to close, critical inspection? Such flaws and inconsistencies are very obvious once they have been pointed out, but they often go unnoticed at first glance. A skilled forger attempts to anticipate the types of cross-checking that a suspicious viewer will perform, then adjusts the visual evidence accordingly. Φρεεδοµ φροµ ιντερναλ ινχονσιστενχιεσ δοεσ νοτ δεµον στρατε τηε ϖεραχιτψ οφ αν ιµαγε. Τηε εξιστενχε οφ συχη αωσ µαψ, ηοωεϖερ, σερϖε το ρεφυτε χλαιµσ τηατ αν ιµαγε ισ α πηο τογραπηιχ τρανσχριπτιον οφ πηψσιχαλ ρεαλιτψ [σεε ιλλυστρατιον αβοϖε]. Ηερε αρε α φεω οφ τηε µορε οβϖιουσ θυεστιονσ το ασκ ωηεν λοοκινγ φορ ινχονσιστενχιεσ. ο αλλ τηε οβϕεχτσ ιν τηε σχενε σεεµ το βε ιν χορρεχτ περσπεχτιϖε? οεσ τηε περσπεχ τιϖε φορεσηορτενινγ οφ α συρφαχε σεεµ χονσιστεντ ωιτη τηε σπατιαλ οριεντατιον συγγεστεδ βψ ιτσ σηαδινγ? ο ινδιχατορσ οφ τιµε, συχη ασ χλοχκσ ανδ σηαδοωσ, αλλ σηοω τηε σαµε µο µεντ οφ εξποσυρε? ο σοµε οβϕεχτσ σεεµ συρπρισινγλψ λιγητ ορ δαρκ ιν ρελατιον το τηειρ συρρουνδινγσ? Αρε ινσερτεδ οβ ϕεχτσ βετραψεδ βψ λαχκ οφ σηαδοωσ ορ βψ σηαδοωσ χαστ ατ αν γλεσ δι ερεντ φροµ τηοσε χαστ βψ οτηερ οβϕεχτσ? Αρε τηερε σηαδοωσ τηατ δο νοτ σεεµ το βε χαστ βψ ανψ οβϕεχτ? Αρε σηαδοωσ ανδ σπεχυλαρ ηιγηλιγητσ χονσιστεντ ωιτη τηε ασ συµπτιονσ αβουτ λοχατιονσ οφ λιγητ σουρχεσ? ο υνεξπεχτεδ δισχοντινυιτιεσ ιν τηε βαχκγρουνδ οφ τηε σχενε συγγεστ τηατ οβϕεχτσ ηαϖε βεεν δελετεδ φροµ τηε φορεγρουνδ? ο σηινψ συρφαχεσ δισπλαψ τηε εξπεχτεδ ρε εχτιονσ οφ οτηερ παρτσ οφ τηε σχενε? Αρε συρφαχε ιντενσιτιεσ αππροπριατελψ µοδι εδ βψ δι υσε ιντερρε εχτιον ε εχτσ? Αρε τηερε πλαυσιβλε τεξτυρε ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ

45 Φor base images, the computer artist chose a publicity still of Marilyn Monroe made to promote The Seven- Year Itch in 1955 and a formal portrait taken of Abraham Lincoln in 1863 (1). To yield a richer final image, he 1 Χρεατινγ τηε Χοϖερ Ιµαγε 3 2 scanned these black-and-white pictures into the computer as if they were in color. Once he had the images digitized, he flipped the Monroe photograph across its vertical axis and silhouetted her out of the background (2). In the Lincoln image, he extended the left side of the floor (3); the piece shown floating in space was copied and duplicated several times to provide the additional pattern needed. 4 5 Next he filled the wall in roughly (4) in preparation for the silhouetted figure of Monroe, which he placed on top of the Lincoln image (5). He masked the two figures from the 6 surrounding area so that the background could be evened out without affecting them (6). Close-ups (7) show Monroe before and after noise was added to degrade her image to match that of the older Lincoln photograph. (The noise function, which is built into the software, adds random pixels.) To provide Monroe with a hand and arm that she could tuck under Lincoln s elbow, the artist made a video of his wife holding the arm of his assistant (8), using lighting that simulated that in the original photographs. He then froze a frame of the video and captured it in his computer. The video was converted from color to gray scale and composited into the Lincoln-Monroe image (9). COMPUTER ART BY JACK HARRIS/VISUAL LOGIC 72 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ 1994

46 ΩΗΙΧΗ ςερσιον ΙΣ Α ΤΡΥΤΗΦΥΛ ΕΠΙΧΤΙΟΝ? Μοστ πεοπλε ηαϖε νο ωαψ το ϕυδγε ωηιχη οφ τηεσε τωο ιµαγεσ προδυχεδ φορ λοω ρεσολυτιον ϖιδεο πορτραψσ τηε αχτυαλ βυιλδινγ. Νο ιν τερναλ χλυεσ ρεϖεαλ τηε φακε. Σχηολαρσ οφ Ιταλιαν Ρεναισσανχε αρχηιτεχτυρε, ηοωεϖερ, χαν ιµµεδιατελψ ρεχογνιζε τηατ τηε ϖερσιον ωιτη τηε τοωερ (ριγητ) ισ Ανδρεα Παλλαδιο σ πυβλισηεδ βυτ υνβυιλτ σχηεµε φορ τηε ςιλλα Γοδι, ωηερεασ τηε ϖερσιον ωιτηουτ α τοωερ (λεφτ) σηοωσ τηε δεσιγν τηατ ωασ αχτυαλλψ χον στρυχτεδ. Τηε ιµαγε οφ τηε υνβυιλτ προϕεχτ ωασ προδυχεδ βψ σηιφτινγ ωινδοωσ ανδ χηιµνεψσ, εξτενδινγ τηε ναρροω στεπσ ανδ ρεπλιχατινγ φραγµεντσ οφ ωαλλ ανδ ροοφ συρφαχε το δελιν εατε τηε τοωερ. Ινχρεασινγλψ, ουρ χαπαχιτψ το σορτ ϖισυαλ φαχτσ φροµ φαλσεηοοδσ ωιλλ ρεστ ον ουρ αβιλιτψ το χροσσ χηεχκ τηε ϖι συαλ εϖιδενχε αγαινστ εσταβλισηεδ κνοωλεδγε ανδ βελιεφσ. γραδιεντσ ασ συρφαχεσ ρεχεδε? ο γεοµετριχ περσπεχτιϖε (σιζε διµινυτιον ωιτη δεπτη ιντο τηε σχενε) ανδ ατµοσπηεριχ περ σπεχτιϖε (χολορ σηιφτ ωιτη δεπτη) χονϖεψ τηε σαµε δεπτη ιν φορµατιον? Ισ τηερε α χονσιστεντ γραδιεντ οφ σηαρπνεσσ φροµ σοµε φοχυσ πλανε? Ιν γενεραλ, τηε µορε ινφορµατιον τηερε ισ ιν αν ιµαγε, τηε µορε δι χυλτ ιτ ισ το χηανγε ωιτηουτ ιντροδυχινγ δετεχταβλε ινχονσιστενχιεσ. Ιτ ισ, φορ εξαµπλε, µυχη εασιερ το αλτερ α φυζ ζψ, λοω ρεσολυτιον, διµλψ λιτ, βλαχκ ανδ ωηιτε ιµαγε τηαν ιτ ισ το δο τηε σαµε ωιτη α σηαρπ, ηιγη ρεσολυτιον, φυλλ χολορ πιχ τυρε. Α πηοτογραπηιχ µανιπυλατορ, λικε α δισσεµβλερ ωηο ωεαϖεσ α τανγλεδ ωεβ οφ λιεσ ανδ εϖεντυαλλψ τριπσ ηιµσελφ υπ, ρυνσ τηε ρισκ οφ βεινγ χαυγητ ουτ βψ σοµε συβτλε ινχονσισ τενχψ τηατ σηοωσ υπ ωηεν τηε ϖισυαλ εϖιδενχε ισ χαρεφυλλψ χροσσ χηεχκεδ. Φυλλψ σψντηετιχ ιµαγεσ προδυχεδ βψ τηρεε διµενσιοναλ ϖι συαλιζατιον σοφτωαρε µαψ, ηοωεϖερ, βε φρεε οφ συχη δεφεχτσ. Χαρεφυλλψ µοδελεδ τηρεε διµενσιοναλ σχενεσ, ρενδερεδ ιν σηαδεδ περσπεχτιϖε βψ ραψ τραχινγ ορ ραδιοσιτψ (ωηιχη χαλχυ λατε τηε ιντερρε εχτιον οφ λιγητ ωιτηιν α σχενε), χαν σιµυλατε αλλ τηε χοµπλεξ ε εχτσ οφ λιγητ ανδ σηαδε τηατ εϖεν τηε µοστ δεµανδινγ οβσερϖερ εξπεχτσ το σεε. Σοµε χτιοναλ πηοτο γραπησ µαψ ρεαδιλψ πασσ τηε ιντερναλ χονσιστενχψ τεστ. Ωε µυστ τηεν τυρν το συχη οτηερ χριτερια ασ τηε προϖε νανχε οφ τηε πιχτυρε. Βεχαυσε α πηοτογραπη ισ εξποσεδ ατ α σπεχι χ τιµε ανδ πλαχε, ωε χαν αλωαψσ ασκ το ηεαρ τηε στορψ οφ ηοω τηε πηοτογραπηερ χαµε το βε ατ τηατ ϖερψ σποτ ατ τηατ εξαχτ µοµεντ. Φυρτηερµορε, ωε χαν ασκ φορ αν αχχουντ οφ ηοω τηε πιχτυρε συβσεθυεντλψ µαδε ιτσ ωαψ φροµ τηε ποιντ οφ εξποσυρε το ιτσ πρεσεντ λοχατιον. Σοµετιµεσ τηε γενεραλ χρεδιβιλιτψ οφ α σουρχε ωηετηερ, φορ εξαµπλε, α πυρπορτεδ πιχτυρε οφ τηε συρφαχε οφ Μαρσ ισ πυβλισηεδ ιν Νατυρε ορ ιν α συπερµαρκετ ταβλοιδ χαν στανδ ασ α συρρογατε φορ αν εξπλιχ ιτ ναρρατιϖε. Τηε προϖενανχε οφ α τραδιτιοναλ πηοτογραπη ισ οφτεν εασψ το τραχε, βεχαυσε εξποσεδ λµσ, νεγατιϖεσ ανδ πριντσ µυστ βε χαρριεδ πηψσιχαλλψ φροµ πλαχε το πλαχε ανδ βεχαυσε δεϖελ οπινγ ανδ πριντινγ µυστ βε περφορµεδ ιν συιταβλψ εθυιππεδ δαρκροοµσ. ιγιταλ ιµαγινγ τεχηνολογψ µακεσ τηισ ϕοβ µυχη τουγηερ: ιτ ελιµινατεσ νεγατιϖεσ, ιτ χαν ρεπλιχατε λεσ ιν σεχ ονδσ, ανδ διγιταλ ιµαγεσ χαν βε τρανσµιττεδ ραπιδλψ ανδ ιν ϖισιβλψ τηρουγη χοµπυτερ ανδ τελεπηονε νετωορκσ. Τηε συβτλεστ χηαλλενγε ισ ποσεδ βψ ιµαγεσ τηατ σηοω νο δετεχταβλε σιγνσ οφ ταµπερινγ ανδ νο οβϖιουσ ιντερναλ ιν χονσιστενχιεσ ανδ ψετ χοντραδιχτ ουρ εσταβλισηεδ βελιεφσ. Λετ υσ σαψ, φορ εξαµπλε, ωε δο νοτ βελιεϖε Ελϖισ Πρεσλεψ στιλλ λιϖεσ βυτ αρε πρεσεντεδ βψ αν αππαρεντλψ ρεπυταβλε σουρχε ωιτη α σηαρπ, δεταιλεδ πηοτογραπη οφ ηιµ ιν α ρεχογνιζαβλψ χον τεµποραρψ σεττινγ. Ωε χαν ειτηερ µαινταιν ουρ χον δενχε ιν τηε ρελιαβιλιτψ οφ πριορ εϖιδενχε τηατ Ελϖισ ισ δεαδ ανδ ρεϕεχτ τηε ιµαγε ασ α ϖισυαλ φαλσεηοοδ, ορ ωε χαν αχχεπτ τηε νεω εϖιδενχε βεφορε υσ ανδ χορρεσπονδινγλψ µοδιφψ ουρ βελιεφσ. Συχη ιντελλεχτυαλ ϕυδγµεντσ ωιλλ βε ινχρεασινγλψ χρυχιαλ ανδ ινχρεασινγλψ δι χυλτ το µακε ωιτη χον δενχε ιν α ωορλδ ωηερε χονϖινχινγ ϖισυαλ εϖιδενχε χαν βε φακεδ ωιτη εασε. Φορ α χεντυρψ ανδ α ηαλφ, πηοτογραπηιχ εϖιδενχε ηασ σεεµεδ υνασσαιλαβλψ προβατιϖε. Χηεµιχαλ πηοτογραπηψ σ τεµποραρψ στανδαρδιζατιον ανδ σταβιλιζατιον οφ τηε προχεσσ οφ ιµαγε µακινγ ε εχτιϖελψ σερϖεδ τηε πυρποσεσ οφ αν ερα δοµινατεδ βψ σχιενχε, εξπλορατιον ανδ ινδυστριαλιζατιον. Πηο τογραπησ αππεαρεδ το βε ρελιαβλψ µανυφαχτυρεδ χοµµοδι τιεσ, ρεαδιλψ διστινγυισηαβλε φροµ οτηερ τψπεσ οφ δεπιχτιονσ. Τηεψ ωερε γενεραλλψ ρεγαρδεδ ασ χαυσαλλψ γενερατεδ, τρυτηφυλ ρεπορτσ αβουτ τηινγσ ιν τηε ρεαλ ωορλδ, υνλικε µορε τραδιτιον αλλψ ηανδχραφτεδ ιµαγεσ, ωηιχη σεεµεδ νοτοριουσλψ αµβιγυ ουσ ανδ υνχερταιν ηυµαν χονστρυχτιονσ. Τηε εµεργενχε οφ διγιταλ ιµαγινγ ηασ ιρρεϖοχαβλψ συβϖερτεδ τηεσε χερταιντιεσ, φορχινγ υσ αλλ το αδοπτ α φαρ µορε ωαρψ ανδ ϖιγιλαντ ιντερπρε τιϖε στανχε. Τηε ινφορµατιον συπερηιγηωαψ ωιλλ βρινγ υσ α γροωινγ οοδ οφ ϖισυαλ ινφορµατιον ιν διγιταλ φορµατ, βυτ ωε ωιλλ ηαϖε το τακε γρεατ χαρε το σιφτ τηε φαχτσ φροµ τηε χτιονσ ανδ τηε φαλσεηοοδσ. ΩΙΛΛΙΑΜ ϑ. ΜΙΤΧΗΕΛΛ ισ αυτηορ οφ Τηε Ρεχον γυρεδ Εψε: ςισυ αλ Τρυτη ιν τηε Ποστ Πηοτογραπηιχ Ερα (ΜΙΤ Πρεσσ, 1992). Ηε ισ προφεσσορ οφ αρχηιτεχτυρε ανδ µεδια αρτσ ανδ σχιενχεσ ανδ δεαν οφ τηε Σχηοολ οφ Αρχηιτεχτυρε ανδ Πλαννινγ ατ τηε Μασσαχηυσεττσ Ινστιτυτε οφ Τεχηνολογψ. Ηισ ρεσεαρχη φοχυσεσ ον χοµπυτατιοναλ τεχηνιθυεσ ανδ διγιταλ µεδια ιν δεσιγν ανδ τηε ϖισυαλ αρτσ. Ηισ πρεϖιουσ πυβλιχατιονσ ινχλυδε Τηε Λογιχ οφ Αρχηιτεχτυρε ( ΜΙΤ Πρεσσ, 1990) ανδ, ωιτη Μαλχολµ ΜχΧυλλουγη, ιγιταλ εσιγν Με δια (ςαν Νοστρανδ Ρεινηολδ, 1991). ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ

47 Λιθυιδ Μιρρορσ Light, liquid-mercury mirrors, which can potentially be made much larger than glass mirrors, may enable astronomers to construct enormous telescopes and see farther than ever before βψ Ερµαννο Φ. Βορρα Φορ αλµοστ φουρ χεντυριεσ, ρε εχτ ινγ τελεσχοπεσ ηαϖε γατηερεδ τηε σηιµµερινγ λιγητ φροµ βιλλιονσ οφ σταρσ ανδ γαλαξιεσ. Τηε οβσερϖατιονσ τηεψ µαδε ποσσιβλε ηαϖε ρεϖεαλεδ α υνιϖερσε ϖαστ ανδ χοµπλεξ. Ιν δοινγ σο, τηεσε ινστρυµεντσ ηαϖε ρεσχαλεδ ουρ ωορλδ ανδ ουρ ιµαγινατιονσ. Ανδ ψετ, φορ αλλ τηειρ συχχεσσ, χλασσιχαλ ρε εχτορ τεχηνολογψ ηασ σοµε σεϖερε λιµιτατιονσ. Ιτ ισ ϖερψ εξπενσιϖε, ανδ οφτεν νεαρλψ ιµποσσιβλε, το γρινδ ανδ πολιση α µασ σιϖε γλασσ συρφαχε ιντο α περφεχτ παραβ ολα, τηε ιδεαλ χοντουρ φορ α δεϖιχε τηατ φοχυσεσ παραλλελ ραψσ οφ λιγητ ιντο α σιν γλε ποιντ. Συχη µιρρορσ χαν δεφορµ δυρινγ τεµπερατυρε χηανγεσ, ανδ βε ψονδ α χερταιν σιζε τηεψ αρε προνε το βυχκλε υνδερ τηειρ οων ωειγητ. Αστρονοµερσ ανδ οπτιχαλ εξπερτσ ηαϖε τηερεφορε σοµετιµεσ τοψεδ ωιτη αν ολδ, εϖεν βιζαρρε τεχηνολογιχαλ αλτερ νατιϖε: α µιρρορ µαδε φροµ λιθυιδ. Α λιθυιδ µιρρορ χουλδ νεϖερ σαγ ανδ σο χονχειϖαβλψ χουλδ βε µαδε ασ λαργε ασ πυρποσε ρεθυιρεσ. Μορεοϖερ, χοαξινγ α λιθυιδ ιντο τηε σηαπε οφ α παραβολα ισ τριϖιαλ. Τηε πυλλ οφ γραϖιτατιοναλ ανδ χεντριφυγαλ φορχεσ σηαπεσ τηε συρφαχε οφ α ροτατινγ µασσ οφ ρε εχτινγ λιθυιδ, συχη ασ µερχυρψ, ιντο α περφεχτ παραβο ΕΡΜΑΝΝΟ Φ. ΒΟΡΡΑ ηασ ωορκεδ το δεϖελοπ λιθυιδ µιρρορ τελεσχοπεσ σινχε εαρλψ 1982, ωηεν ηε βεχαµε ιντερεστεδ ιν χοσµολογψ δυρινγ α σαββατιχαλ ατ τηε Υνιϖερσιτψ οφ Αριζονα. Ηε ρεχειϖεδ α πηψσιχσ δεγρεε ιν 1967 φροµ τηε Υνιϖερ σιτψ οφ Τορινο ιν Ιταλψ ανδ α Πη.. ιν ασ τρονοµψ ιν 1972 φροµ τηε Υνιϖερσιτψ οφ Ωεστερν Ονταριο. Φορ τηε νεξτ τωο ψεαρσ, ηε σερϖεδ ασ α Χαρνεγιε ποστδοχτοραλ φελ λοω ατ τηε Ηαλε Οβσερϖατορψ (νοω τηε Μουντ Ωιλσον, Παλοµαρ ανδ Λασ Χαµ πανασ οβσερϖατοριεσ). Σινχε 1975 ηε ηασ βεεν ατ Λαϖαλ Υνιϖερσιτψ ιν Θυεβεχ, ωηερε ηε ισ νοω α προφεσσορ οφ πηψσιχσ ανδ α µεµβερ οφ τηε Χεντερ φορ Οπτιχσ, Πηοτονιχσ ανδ Λασερσ. Βορρα ισ α µεµβερ οφ τηε Χαναδιαν Νετωορκ φορ Σπαχε Ρε σεαρχη ανδ αν ασσοχιατε µεµβερ οφ Μοντ Μ γαντιχ Οβσερϖατορψ. λα. Τηισ πηενοµενον, ωηιχη αλσο οχχυρσ ωηεν ψου στιρ ψουρ χο εε, προϖιδεσ α συπερβ οπτιχαλ συρφαχε τηατ νεεδσ νο πολισηινγ. Ασ α ρεσυλτ, λιθυιδ µιρρορσ χουλδ βε φαρ λεσσ εξπενσιϖε τηαν γλασσ µιρρορσ. Τηε ποτεντιαλ ρεδυχτιον ιν χοστ χουλδ ρενδερ λαργε οπτιχσ α ορδαβλε εϖεν φορ τηε αµατευρ αστρονοµερ [σεε Μακινγ α Μιρρορ βψ Σπιννινγ α Λιθυιδ, βψ Μαρκ ραγοϖαν ανδ ον Αλϖαρεζ, Αµατευρ Σχιεντιστ, παγε 116]. Ιν αδδι τιον, βεχαυσε οπτιχσ αρε σο χεντραλ το µανψ σχιεντι χ µεασυρεµεντσ, λιθυιδ µιρρορσ χουλδ προϖε υσεφυλ ιν µανψ ρε σεαρχη ελδσ ανδ ενγινεερινγ ασ ωελλ. Νο ονε κνοωσ ωηο ρστ χονχειϖεδ οφ α λιθυιδ µιρρορ. Νεωτον ηιµσελφ µαψ ηαϖε οριγινατεδ τηε ιδεα. Τηε γρεατ νατ υραλ πηιλοσοπηερ υνδερστοοδ τηατ τηε συρφαχε οφ α ροτατινγ βυχκετ οφ ωατερ τακεσ α παραβολιχ σηαπε, ανδ ιτ ωασ ηε ωηο ινϖεντεδ τηε ρστ ρε εχτινγ τελε σχοπε. Στιλλ, τηε χονχεπτ ωασ νεϖερ πυρ συεδ σεριουσλψ υντιλ τηε βεγιννινγ οφ τηισ χεντυρψ, ωηεν Ροβερτ Ωιλλιαµσ Ωοοδ, αν εχχεντριχ πηψσιχιστ ανδ ωριτερ ατ ϑοηνσ Ηοπκινσ Υνιϖερσιτψ, τριεδ το χονστρυχτ α λιθυιδ µιρρορ τελεσχοπε. Ωοοδ σ ιντερεστσ ρανγεδ φροµ ρε σεαρχηινγ οπτιχσ ανδ σπεχτροσχοπψ το ωριτινγ νονσενσε ϖερσε φορ χηιλδρεν. Ηε αλσο ωροτε χτιον ανδ χο αυτηορεδ Τηε Μαν Ωηο Ροχκεδ τηε Εαρτη ωιτη Αρτηυρ Τραιν. Ωοοδ µαψ βε βεστ κνοων ασ τηε µαν ωηο ροχκεδ Φρανχε ιν 1904, βψ δε νουνχινγ τηε δισχοϖερψ οφ Ν ραψσ, α φορµ οφ ραδιατιον προ ερεδ βψ Ρεν Βλονδλοτ οφ τηε Υνιϖερσιτψ οφ Νανχψ. Ατ Ωοοδ σ ρεθυεστ, Βλονδλοτ δεµονστρατ εδ ιν ηισ δαρκενεδ λαβορατορψ ηοω Ν ραψσ, ωηιχη ηε βελιεϖεδ το βε σιµιλαρ το ξ ραψσ, χουλδ βε δετεχτεδ ονχε λτερεδ τηρουγη α πρισµ. Ωοοδ ωασ σκεπτιχαλ ανδ σο σλιππεδ τηε πρισµ, χεντραλ το τηε εξπεριµεντ, ιντο ηισ ποχκετ. Βλονδλοτ διδ νοτ νοτιχε, ανδ νειτηερ διδ ηισ ρε συλτσ. Τηε ινχιδεντ ωασ ωιδελψ χελεβρατ εδ ιν τηε Αµεριχαν πρεσσ. Ωοοδ σ λιθυιδ µιρρορ, ηοωεϖερ, ρε χειϖεδ λεσσ αχχλαιµ. Τεχηνιχαλ χηαλλενγ εσ αωαιτ ανψονε ωηο αττεµπτσ το χον στρυχτ συχη α δεϖιχε, ανδ Ωοοδ ηαδ λιτ τλε λυχκ ιν σολϖινγ τηεµ. Αλτηουγη ηε διδ πηοτογραπη πασσινγ σταρσ, τηε ιµ αγεσ ωερε βλυρρεδ. Τηε βεαρινγ συππορτ ινγ ηισ µιρρορ ωασ ιναδεθυατε. Χονσε θυεντλψ, τηε ροτατιοναλ σπεεδ οφ τηε µερχυρψ ϖαριεδ, χαυσινγ τηε φοχαλ λενγτη το σηιφτ. Μορεοϖερ, ϖιβρατιονσ ανδ δραφτσ µαδε τηε συρφαχε οφ τηε µερχυρψ ριππλε. Ιφ τηατ ωασ νοτ ενουγη, ψετ ανοτηερ µα ϕορ δι χυλτψ δογγεδ τηε αστρονοµερ: α λιθυιδ µιρρορ χαννοτ βε τιλτεδ ασ χαν α γλασσ µιρρορ το χοµπενσατε φορ τηε ρο τατιον οφ τηε εαρτη. Ασ α ρεσυλτ, σταρσ ρεγιστερεδ ον ηισ πηοτογραπηιχ λµ ασ στρεακσ. Ωοοδ δελιγητφυλλψ χηρονιχλεδ αλλ τηεσε προβλεµσ ιν αν αχχουντ, ωριτ τεν ιν τηε λεισυρελψ µαννερ οφ ηισ τιµε, φορ τηε Αστροπηψσιχαλ ϑουρναλ. Τηερε τηε τεχηνολογψ ρεστεδ υντιλ ϑανυαρψ υρινγ τηατ µοντη, α τεαµ οφ σχιεντιστσ δεµονστρατ εδ αν εξτραορδιναρψ µετηοδ τηατ οϖερ χοµεσ τηε τιλτινγ προβλεµ. Αλλ νιγητ ατοπ Μουντ Παλοµαρ, ϑαµεσ Ε. Γυνν ανδ Πετερ Σχηνειδερ οφ Πρινχετον Υνιϖερσιτψ ανδ Μααρτεν Σχηµιδτ οφ τηε Χαλιφορνια Ινστιτυτε οφ Τεχηνολογψ συρϖεψεδ α στριπ οφ σκψ τηρουγη τηε Ηαλε ϖε µετερ τελε σχοπε ωηιλε τηε ινστρυµεντ σατ παρκεδ ιν α ξεδ ποσιτιον. Χηαργε χουπλεδ δε ϖιχεσ (ΧΧ σ), σοπηιστιχατεδ σολιδ στατε λιγητ σενσορσ, εναβλεδ τηε ινϖεστιγατορσ το χαπτυρε αν ιµαγε αχχυρατελψ ωιτηουτ µοϖινγ τηε τελεσχοπε σ µιρρορ. Τηε ΧΧ δετεχτορ χοµπενσατεδ φορ τηε εαρτη σ ροτατιον βψ µοϖινγ ιτσ λιγητ σενσορσ ελεχτρονιχαλλψ φροµ τηε εαστ το τηε ωεστ, ατ α ρατε µατχηινγ τηε δριφτ οφ ιµαγεσ ιν ϖιεω οφ τηε τελεσχοπε. Τηισ ισ εθυιϖαλεντ το τακινγ α πιχτυρε ωιτη α πηοτογραπηιχ λµ τηατ µοϖεσ ιν α χαµ ερα ατ τηε σαµε σπεεδ ασ τηε ιµαγε οφ α µοϖινγ οβϕεχτ. Αν οβϕεχτ χροσσεσ τηε ναρροω ωιδτη οφ τηε δετεχτορ τψπιχαλλψ ιν ονλψ α χουπλε οφ µινυτεσ, λιµιτινγ τηε αµουντ οφ λιγητ τηατ χαν βε γατη ερεδ. Ασ τηε σαµε ρεγιονσ οφ τηε σκψ αρε οβσερϖεδ νιγητ αφτερ νιγητ, ηοωεϖ ερ, ιτ ισ ποσσιβλε το χρεατε ινχρεασινγλψ ιντενσε ιµαγεσ βψ διγιταλλψ αδδινγ συβ σεθυεντ εξποσυρεσ ον α χοµπυτερ. 76 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ 1994

48 Τηε αχηιεϖεµεντ οφ Γυνν, Σχηνειδερ ανδ Σχηµιδτ ρεαωακενεδ µψ οων ιν τερεστ ιν λιθυιδ µιρρορσ. Ι ηαδ ρστ λεαρνεδ αβουτ τηεµ ιν ηιγη σχηοολ. Τηε χονχεπτ ηαδ ιντριγυεδ µε, βυτ εϖεν ασ αν αστρονοµερ Ι νεϖερ τηουγητ σεριουσ λψ αβουτ εµπλοψινγ τηεµ ιν ρεσεαρχη. Ατ τηε τιµε οφ τηε Παλοµαρ ωορκ, Ι ωασ ον σαββατιχαλ ατ τηε Υνιϖερσιτψ οφ Αρι ζονα, ωηερε τωο ινϖεστιγατορσ ηοπεδ το τακε αδϖανταγε οφ τηε χαπαβιλιτιεσ οφ ΧΧ ρεχορδερσ. ϑ. Ρογερ Π. Ανγελ ανδ ϑοην ΜχΓραω ωερε πλαννινγ το βυιλδ α νοϖελ τελεσχοπε, νοω ιν ρουτινε οπερα τιον, το σεαρχη φορ δισταντ συπερνοϖαε. Τηε τελεσχοπε ισ περµανεντλψ ξεδ, τηυσ ηαϖινγ νο νεεδ φορ αν εξπενσιϖε µοϖαβλε φραµε ανδ δοµε. Βψ τηε τιµε µψ σαββατιχαλ ενδεδ, Ι ρεαλιζεδ τηατ ιφ α ΧΧ χαµερα χουλδ χοµπιλε πρεχισε ιµαγεσ φροµ α ξεδ γλασσ µιρρορ, τηεν τηε σαµε σηουλδ βε τρυε φορ α λιθυιδ µιρρορ. Οφ χουρσε, συχη πρεχισιον ωουλδ βε ωαστεδ ιφ α λιθυιδ µιρρορ χουλδ νοτ γενερατε α ηιγη θυαλι τψ ιµαγε. Σο ωηεν Ι ρετυρνεδ το Λαϖαλ Υνιϖερσιτψ, Ι δετερµινεδ το νδ ουτ ϕυστ ηοω ωελλ α λιθυιδ µιρρορ χουλδ περ φορµ. Φιρστ Ι ορδερεδ αν αιρ λυβριχατεδ βεαρινγ ασ ωελλ ασ αν ελεχτριχ µοτορ. Ουρ σηοπσ βυιλτ αλλ τηε οτηερ χοµπο νεντσ Ι νεεδεδ το µουντ τηε δεϖιχε. Ωιτηιν α φεω µοντησ Ι εξαµινεδ µψ ρστ µερχυρψ µιρρορ, 50 χεντιµετερσ ιν διαµετερ, υσινγ τηε κνιφε εδγε τεστ. Το περφορµ ιτ, ονε βρινγσ α σηαρπ βλαδε το ωαρδ τηε ρε εχτεδ ιµαγε βεαµ οφ α ποιντ οφ λιγητ. Αν ιδεαλ µιρρορ σηουλδ χαστ αν ιµαγε εθυαλ ιν σιζε το τηε ποιντ σουρχε. Τηε ιµαγε τηεν χαν βε εχλιπσεδ ιν αν ινσταντ ασ τηε τηιν ραζορ εδγε ιν τερρυπτσ τηε πατη οφ ρε εχτεδ λιγητ. Α βαδ µιρρορ δι υσεσ λιγητ, χρεατινγ α λαργερ ιµαγε τηατ σηινεσ αρουνδ τηε εδγε οφ τηε βλαδε. Τηε τεστ ρεσυλτεδ ιν α χλεαν βλοχκ τηε υνµιστακαβλε σιγνα τυρε οφ α παραβολα. Ι θυιχκλψ βυιλτ α ονε µετερ µιρρορ το στυδψ τηε λιθυιδ µερχυρψ τεχηνολογψ µορε τηορουγηλψ. Ι ενλιστεδ τηε ηελπ οφ Λαϖαλ γραδυατε στυδεντσ Ροβιν Αρσε ναυλτ, νοω ατ τηε ΧΦΗΤ Χορπορατιον ιν Καµυελα, Ηαωαιι, ανδ Μαριο Βεαυχηε µιν. Φυρτηερ αναλψσισ χον ρµεδ τηατ τηε µιρρορ σ συρφαχε ωασ περφεχτλψ παραβολιχ ανδ ρεασοναβλψ σµοοτη. Ιν παρτιχυλαρ, τηε µαχηινερψ συππορτινγ τηε µιρρορ ωασ σο σταβλε τηατ συρφαχε ριππλεσ ωερε τριϖιαλ ανδ τηε φοχαλ λενγτη ωασ στεαδψ. Γιϖεν τηεσε ενχουραγινγ ρεσυλτσ, Ι δε ΛΙΘΥΙ ΜΙΡΡΟΡ ΤΕΛΕΣΧΟΠΕ ατ τηε Υνι ϖερσιτψ οφ Ωεστερν Ονταριο σ Λιγητ ε τεχτιον ανδ Ρανγινγ οβσερϖατορψ χολλεχτσ λιγητ αφτερ ατµοσπηεριχ µολεχυλεσ ηαϖε βεεν εξχιτεδ βψ α ποωερφυλ λασερ βεαµ. ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ

49 CONTAINER LIQUID MERCURY POLYURETHANE TOP SURFACE AXIS OF ROTATION ΡΟΤΑΤΙΝΓ ΛΙΘΥΙ ΣΥΡΦΑΧΕ ασσυµεσ τηε σηαπε οφ α παραβολα υνδερ τηε χονσταντ πυλλ οφ γραϖιτψ ανδ α χεντριφυγαλ αχχελερατιον, ωηιχη γροωσ στρονγερ ατ διστανχεσ φαρτηερ φροµ τηε χεντραλ αξισ. Τηε παραβολιχ χυρϖε οχχυρσ βεχαυσε α λιθυιδ συρφαχε µυστ αλωαψσ βε λοχαλλψ περπενδιχυλαρ το τηε νετ αχχελερατιον ιτ εξπεριενχεσ, ωηιχη ιν τηισ χασε βεχοµεσ ινχρεασινγλψ στεεπ ωιτη διστανχε φροµ τηε χεντραλ αξισ. χιδεδ το εµβαρκ ον σεριουσ δεϖελοπ µεντ. Φιρστ ωε ηαδ το βυιλδ α φαχιλιτψ συιταβλε φορ µακινγ εξαχτ οπτιχαλ µεα συρεµεντσ ανδ συππλψ ιτ ωιτη στατε οφ τηε αρτ εθυιπµεντ. Τηισ πρεπαρατιον τοοκ φαρ µορε τιµε ανδ ενεργψ τηαν τηε αχτυαλ εξπεριµεντσ. Χοντρολ οφ συβτλε οπτιχαλ αλιγνµεντσ, βυιλδινγ ϖιβρατιονσ ανδ αιρ τυρβυλενχε ηαδ το βε χονσιδ ερεδ δυρινγ χονστρυχτιον. Συχη διστυρ βανχεσ χουλδ δο γρεατ ηαρµ: δεφεχτσ ασ σµαλλ ασ 1/40 οφ τηε ωαϖελενγτη οφ οπ τιχαλ λιγητ ον τηε συρφαχε οφ ανψ µιρρορ µυστ βε µινιµιζεδ το αχηιεϖε α ηιγη δεγρεε οφ οπτιχαλ αχχυραχψ. Αφτερ τηε παινστακινγ χονστρυχτιον ωασ χοµπλετεδ, ωε ωερε ρεωαρδεδ ωιτη α σπεχταχυλαρ σιγητ. Τηε εϖεντ ηαπ πενεδ ιν τηε χουρσε οφ ουρ εαρλψ ωορκ ωιτη α µερχυρψ µιρρορ, 1.5 µετερσ ιν διαµετερ. Στανισλαω Σζαπιελ, νοω ατ τηε Νατιοναλ Ινστιτυτε οφ Οπτιχσ, ηαδ οβ ταινεδ αν υνρεσολϖεδ ιµαγε οφ αν αρτι χιαλ σταρ ον α τελεϖισιον µονιτορ. Ωε µαγνι εδ τηατ ιµαγε τηρουγη α µιχρο σχοπε λενσ, ανδ το ουρ συρπρισε τηε µονιτορ σηοωεδ α δισκ συρρουνδεδ βψ αλτερνατινγ ρινγσ οφ δαρκνεσσ ανδ διµ λιγητ: τηε ιµαγε λοοκεδ λικε τηε δι ραχ τιον παττερν οφ τηε µιρρορ! Τηισ σηαδ ινγ οχχυρσ βεχαυσε εϖεν ωηεν τηε θυαλ ιτψ οφ αν οπτιχαλ συρφαχε νεαρσ περφεχ τιον, τηε ωαϖε νατυρε οφ λιγητ ιµποσεσ α φυνδαµενταλ λιµιτατιον. Λιγητ ωαϖεσ ρε εχτεδ φροµ τηε µιρρορ οϖερλαπ ανδ ει τηερ ελιµινατε ορ ρεινφορχε ονε ανοτηερ, µυχη ασ ριππλεσ ον τηε συρφαχε οφ α πονδ χαν γενερατε χοµπλεξ παττερνσ. Α ποιντ οφ λιγητ τηεν αππεαρσ ασ α δισκ συρρουνδεδ βψ σηαδεδ ρινγσ, χορρε σπονδινγ το τηε χονστρυχτιϖε ορ δε στρυχτιϖε ιντερπλαψ οφ ρε εχτεδ λιγητ. Ασ 78 ΣΧΙΕΝΤΙΦΙΧ ΑΜΕΡΙΧΑΝ Φεβρυαρψ 1994 CENTRIFUGAL ACCELERATION GRAVITY NET ACCELERATION α ρεσυλτ, τηε σηαρπνεσσ οφ αν ιµαγε ισ σετ νοτ σο µυχη βψ τηε θυαλιτψ οφ τηε µιρρορ βυτ βψ ιτσ διαµετερ: τηε βροαδερ τηε µιρρορ, τηε σηαρπερ τηε ιµαγε. Ωε ωερε σκεπτιχαλ ατ ρστ τηατ ωηατ ωε σαω ον τηε µονιτορ ωασ ινδεεδ τηε µιρρορ σ σιγνατυρε δι ραχτιον παττερν. Βυτ αφτερ µυχη αργυινγ, χοµπυτινγ ανδ εξπερι µεντινγ, ωε ηεσιταντλψ βυτ ηαππιλψ αχχεπτεδ τηε λικελιηοοδ τηατ ουρ µιρρορ ωασ αλµοστ περφεχτ. Χον ρµατιον οφ τηισ χονχλυσιον ρε θυιρεδ στιλλ µορε ριγορουσ τεστινγ. Ροβ ερτ Χοντεντ, τηεν α Λαϖαλ δοχτοραλ χαν διδατε, συρϖεψεδ τηε 1.5 µετερ µιρρορ εξτενσιϖελψ υσινγ α σχαττερ πλατε ιντερ φεροµετερ. Τηισ ινστρυµεντ µαπσ τηε χοντουρ οφ α συρφαχε ωιτη ηαιρ σπλιττινγ πρεχισιον βψ ρεχορδινγ ιντερφερενχε πατ τερνσ οφ λιγητ. Ωε προχεσσεδ ηυνδρεδσ οφ ιντερφερογραµσ ρεχορδεδ βψ α ΧΧ χαµερα το σατισφψ ουρσελϖεσ τηατ ουρ ρε συλτσ ωερε ρεπρεσεντατιϖε. Λιθυιδ µιρρορσ αρε µορε χηαλλενγινγ το συρϖεψ τηαν γλασσ µιρρορσ βεχαυσε τηε συρφαχε οφ α λιθυιδ χαν χηανγε σηαπε ραπιδλψ. Τηε µεασυρεµεντσ χαν νοτ βε αϖεραγεδ τογετηερ, ασ ισ δονε ωιτη γλασσ µιρρορσ, βεχαυσε αϖεραγινγ µινιµιζεσ τηε αβερρατιονσ ιντροδυχεδ βψ αιρ τυρβυλενχε ανδ ϖιβρατιονσ. Ιν τηισ σταγε οφ τεστινγ, ουρ χαρεφυλ πρεπαρα τιονσ παιδ ο. Τηε ιντερφεροµετρψ υλτι µατελψ σηοωεδ τηατ α ωελλ τυνεδ λιθυιδ µιρρορ µαινταινσ α παραβολιχ συρφαχε αχχυρατε το ατ λεαστ 1/30 τηε σιζε οφ α ωαϖε οφ λιγητ, ωηιχη ισ χλοσε το τηε οριγ ιναλ αχχυραχψ σπεχι εδ φορ τηε Ηυββλε Σπαχε Τελεσχοπε. Αλτηουγη ουρ ινδοορ λαβορατορψ τεστσ δελιϖερεδ ρεσυλτσ φαρ βεττερ τηαν ουρ εξ πεχτατιονσ φορ τωο ψεαρσ, ωε νεεδεδ το εϖαλυατε ηοω α λιθυιδ µιρρορ ωουλδ βε ηαϖε ιν αν ουτδοορ σεττινγ, εξποσεδ το τηε ελεµεντσ. Φορ τηισ πυρποσε, ωε βυιλτ αν οβσερϖατορψ ηουσινγ α 1.0 µετερ λιθ υιδ µιρρορ ιν 1986 ανδ α 1.2 µετερ λιθ υιδ µιρρορ τηε νεξτ ψεαρ. Στυδεντσ οπ ερατεδ τηε οβσερϖατορψ φορ 63 χλεαρ νιγητσ, σεαρχηινγ φορ υνχον ρµεδ στελ λαρ ασηεσ τηατ ηαδ βεεν πρεϖιουσλψ ρε πορτεδ ελσεωηερε. Τηε δετεχτορ ωασ α προγραµµαβλε 35 µιλλιµετερ χαµερα τηατ ρεγιστερεδ σταρ τραιλσ λαστινγ νο λονγερ τηαν τωο µινυτεσ. Ωε ηαδ λιττλε δι χυλτψ ασσεµβλινγ τηισ οβσερϖατορψ ατ α ρεασοναβλε χοστ [σεε βοξ ον παγε 80]. Ιν τηε ενδ, τηε εντιρε σετυπ περ φορµεδ ωελλ. Ωε φουνδ νο ασηεσ βυτ χονχλυδεδ τηατ ιφ τηεψ εξιστ, τηεψ αρε ραρε. Μορε ιµπορταντ, τηισ ωορκ λεδ το α µιλεστονε πυβλιχατιον, δεσχριβινγ τηε ρστ συχχεσσφυλ ρεσεαρχη δονε υσινγ α λιθυιδ µιρρορ τελεσχοπε. Βυτ ωηατ οβσερϖατιονσ χαν βε µαδε ωιτη α τελεσχοπε τηατ χαννοτ βε ποιντεδ ατ ωιλλ, νο µαττερ ηοω εασιλψ βυιλτ, ινεξπενσιϖε ανδ αχχυρατε? Ι µαινταιν τηατ αλµοστ ανψ κινδ οφ σενσ ινγ ανδ ρεχορδινγ σψστεµ χουλδ βε αδαπτεδ το α ξεδ τελεσχοπε. Εϖεν ιφ ωε χονσιδερ ονλψ τηε προϖεδ τεχηνιθυε ρεχορδινγ οβσερϖατιονσ υσινγ α ΧΧ λιθυιδ µιρρορ τελεσχοπεσ χαν βε εξπεχτ εδ το αιδ συρϖεψ ωορκ σιγνι χαντλψ. Χοσµολογιστσ, ωηο χηαρτ τηε υνιϖερσε ιν παρτιχυλαρ, σηουλδ βενε τ. Τηεψ µυστ οβσερϖε εξτρεµελψ φαιντ οβϕεχτσ ιν τηειρ ρεσεαρχη ανδ τηερεφορε νεεδ χονσιδερ αβλε τιµε οβσερϖινγ ωιτη λαργε τελε σχοπεσ. Βεχαυσε χονϖεντιοναλ γλασσ µιρ ρορ τελεσχοπεσ αρε σο χοστλψ, νο ινδιϖιδ υαλ σχιεντιστ χαν οβταιν τηισ κινδ οφ αχχεσσ. Τηε δεµανδ ον σιζαβλε τελε σχοπεσ ισ σο γρεατ τηατ εϖεν χολλαβο ρατιϖε τεαµσ σεχυρε ατ µοστ α δοζεν νιγητσ α ψεαρ φορ α παρτιχυλαρ προϕεχτ. Χονσεθυεντλψ, ιτ τακεσ ψεαρσ το χοµ πλετε τηεσε συρϖεψσ. Ινεξπενσιϖε λιθυιδ µιρρορ τελεσχοπεσ χουλδ βε µαδε αϖαιλαβλε το χοσµολο γιστσ µορε οφτεν τηαν γλασσ µιρρορ τελε σχοπεσ. Τηισ αφφορδαβλε τεχηνολογψ χουλδ σπεεδ τηε ρατε οφ προγρεσσ ιν µανψ σπεχιαλιζεδ υνδερτακινγσ, ρανγ ινγ φροµ τηε σεαρχη φορ δισταντ συπερ νοϖαε ανδ θυασαρσ το τηε στυδψ οφ τηε εϖολυτιον ανδ τοπολογψ οφ τηε υνιϖερσε. Αλρεαδψ Παυλ Ηιχκσον οφ τηε Υνιϖερσιτψ οφ Βριτιση Χολυµβια, ιν α ϕοιντ προϕεχτ ωιτη Λαϖαλ, ηασ βυιλτ α 2.7 µετερ λιθυιδ µιρρορ τελεσχοπε το χαρρψ ουτ σπεχτρο σχοπιχ συρϖεψσ. Τηε δεϖιχε υσεσ α ΧΧ ρεχορδερ ανδ ιντερφερενχε λτερσ. Ιτ σαω ρστ λιγητ ιν λατε Ανδρεω Ε. Ποτ τερ, ϑρ., οφ τηε Νατιοναλ Αεροναυτιχσ ανδ Σπαχε Αδµινιστρατιον ανδ Τερρψ Βψερσ οφ Λοχκηεεδ Χορπορατιον ηαϖε βυιλτ α λιθυιδ µιρρορ τελεσχοπε τηρεε µετερσ ιν

50 διαµετερ το σεαρχη φορ σπαχε δεβρισ ασ σµαλλ ασ ηαλφ αν ινχη. Συχη δετριτυσ χαν τηρεατεν σατελλιτεσ, σπαχεχραφτσ ανδ σπαχε στατιονσ. Τηισ νεω τεχηνολογψ ο ερσ ιντερεστ ινγ προπερτιεσ ιν αδδιτιον το λαργε σιζ εσ: ηιγη συρφαχε θυαλιτψ, λοω σχαττερινγ, ϖερψ φαστ απερτυρεσ ανδ α ϖαριαβλε φοχυσ τηατ χαν βε χοντρολλεδ ωιτη νε πρεχι σιον. Ασ α ρεσυλτ, λιθυιδ µιρρορσ χαν εν ηανχε ρεσεαρχη ιν µανψ ελδσ οφ σχι ενχε. Ωε ηαϖε ωορκεδ ωιτη α γρουπ λεδ βψ Ροβερτ ϑ. Σιχα οφ τηε Υνιϖερσιτψ οφ Ωεστερν Ονταριο το υσε α λιθυιδ µιρρορ ασ τηε ρεχειϖερ φορ α Λιγητ ετεχτιον ανδ Ρανγινγ (ΛΙ ΑΡ) σψστεµ. Συχη ιν στρυµεντσ µονιτορ τηε ατµοσπηερε φροµ 30 το 110 κιλοµετερσ αβοϖε τηε εαρτη. Φιρστ τηε δεϖιχε ρεσ α ποωερφυλ λασερ βεαµ ιντο τηε σκψ το εξχιτε ατµοσπηεριχ µολεχυλεσ. Τηεσε µολεχυλεσ τηεν εµιτ λιγητ, τηε ιντενσιτψ ανδ ωαϖελενγτη οφ ωηιχη αρε ινδιχατιϖε οφ δενσιτψ ανδ τεµπερατυρε χονδιτιονσ ατ τηειρ λοχατιον. Τηε ρεχειϖερ χολ λεχτσ τηε τελλταλε λιγητ φορ ιντερ πρετατιον. Τηε λιγητ γατηερινγ ποωερ οφ τηε 2.65 µετερ µερχυρψ µιρρορ ωε βυιλτ φορ τηισ σψστεµ πλαχεσ ιτ αµονγ τηε ωορλδ σ µοστ σενσιτιϖε ατµοσπηεριχ ρεχορδερσ. Φλυιδ µιρρορσ χαν αλσο σερϖε ασ ινεξπενσιϖε ρεφερενχε συρφαχεσ ιν οπτιχαλ σηοπ τεστσ βεχαυσε τηειρ παραβολιχ σηαπε ισ σο αχχυρατε. Ιν τηε µοστ οριγιναλ αππλιχατιον οφ λιθυιδ µιρρορσ σο φαρ, Να&t