Author: Marie - 1ban.news

科学

噪声中的秩序:频率梳在散射光中找到自己的镜子

频率梳是物理学中最有秩序的物体之一:它是一台激光器,其光谱是一架频率完全等距的”梯子”,精度足以充当光学标尺,约翰·霍尔(John Hall)和特奥多尔·亨施(Theodor Hansch)正是凭借它分享了2005年诺贝尔物理学奖。大多数频率梳需要近乎完美的谐振腔或精心锁模的激光器。渥太华大学的一个团队如今却从相反的原料出发造出了一台。他们的装置依靠瑞利散射,也就是光在玻璃内部随机密度涨落上的微弱反射,工程师们通常要耗费整个职业生涯去抑制这种效应。在他们的设计中,这种无序并不与频率梳对抗,它就是频率梳的第二面镜子。 这项研究由Da-Peng Zhou、Gerard Tatel、Yuan Wang、Paul S. Westbrook、Liang Chen和Xiaoyi Bao共同完成,8月4日发表在《自然·通讯》(Nature Communications)上,是随机克尔光学频率梳的首次演示,作者在论文中把它描述为随机激光器在光谱合成上的对应物。随机激光器由V·S·列托霍夫(V. S. Letokhov)于1966年提出,它用无序介质中的多重散射取代传统激光器的两面镜子。渥太华团队的装置在频域上做了类似的事,把”经由无序的反馈”这一概念用于频率梳的产生。 少了一面镜子的谐振腔 传统克尔频率梳的工作原理,是把连续波激光困在一个微小的环形谐振腔中,借克尔非线性通过四波混频把一个频率变成许多频率。谐振腔必须几乎无损耗,品质因数要超过一百万,光才能在其中循环足够长的时间,让新频率的级联逐渐建立起来。渥太华的装置几乎完全放弃了这一要求。 这里的谐振腔是半开放的。一端是光纤布拉格光栅,一种刻在光纤里的窄带反射器;另一端完全没有镜子,只有一段1 km长的光纤,其瑞利散射经紫外曝光处理后,比标准单模光纤增强了约13 dB。一台波长为1550 nm的脉冲泵浦激光器以150 kHz的重复频率向光纤发送10至60 ns的脉冲,峰值功率约5 W。 其中的机理很微妙。脉冲传播时,调制不稳定性,也就是让强光在光纤中碎裂的同一种非线性过程,会在新频率上自发产生微弱的边带。这些光中有一小部分会被光纤的随机密度涨落向后散射。光纤布拉格光栅滤出这部分散射光并把它反射回光纤,在那里与下一束迎面而来的泵浦脉冲相遇。这次相遇会在该脉冲上留下非常微弱的周期性调制,强度比泵浦功率低约45 dB。这一丝信号已经足够。调制不稳定性在传播过程中会放大并压缩这段微弱调制,把正弦波重塑成一串皮秒级脉冲。第二级光纤,一段5.25 km的色散递减光纤,把脉冲进一步压缩到约390 fs,光谱相应展宽到约100 nm。 最终得到的频率梳谱线间距约1 nm,团队把泵浦波长在调制不稳定性增益带内调整,可使谱线间距在约0.3 nm的范围内调谐。孤子重复频率可在120至160 GHz之间调节,输出还能以泵浦频率进行门控开关。 什么才配叫”梳” 名称本身成了一场科学争论。在同行评审中,一位审稿人质疑”梳”这一叫法,理由是梳传统上意味着一组相位锁定的相干谱线,并认为这种输出应当改称级联四波混频源或孤子脉冲串发生器。这一异议并非吹毛求疵:如果各谱线之间没有锁定相位,这个装置就只是一堆离散的波长,当不了标尺。 作者用一次拍频实验作答。他们滤出单独的梳齿谱线,把每一条与一台线宽为5 kHz的外部连续波激光器混频,并在200 µs的时间窗口内记录拍频信号,该窗口涵盖20多个输出脉冲。全部20个脉冲都产生了相同的拍频音,而且这一表现在各条梳齿谱线上保持一致,证明谱线之间存在固定的相位关系,脉冲与脉冲之间也具有相干性。作者指出,这项测量无法分辨细致的频率噪声,但它确立了”梳”这个字所要求的恒定相位关系。他们保留了这一名称。 坦白的局限 这个装置有实实在在的限制,作者对此直言不讳。输出是一串被门控的脉冲而非连续光,因为用的是脉冲泵浦;门控频率受限于瑞利增强光纤的长度,光纤中同一时刻只能有一个泵浦脉冲,否则来自不同位置的散射反馈会相互干涉抵消。长期稳定性主要受环境影响。光栅和瑞利光谱都会随温度变化而漂移,速率约1 GHz/K;在一小时的测量中,梳齿谱线以约360 MHz的标准差漂移,单条谱线的功率波动约8.5%。团队把光纤和光栅放进泡沫塑料箱中保温,以控制这些效应,并估计由此造成的孤子脉冲串定时抖动约为21 fs。光谱带宽目前受限于能送入压缩级的功率,停留在约100 nm附近,转换效率也不高。 这个装置在稳定性上失去的,在简单性上补了回来。它不需要反馈控制环路,不需要外部调制器,也不需要额外的泵浦源,而且完全由标准光纤元件搭建。作者认为,这种频率梳可以服务于那些能容忍门控输出的应用,包括频率合成、微波光子学和高重复频率脉冲产生;他们还指出,分布式光纤传感是一个特别契合的用途,这类传感用孤子脉冲串作探针,定位光纤沿线各处的扰动。他们论证说,只要色散工程做得更好,应当能实现100 fs以下的脉冲和相应更宽的光谱。 更深一层的意义在概念上。五十年来,随机激光器已经表明,只要有足够的放大,秩序就能从无序中涌现。渥太华的频率梳则表明,同样的原理也作用于一台精密仪器的光谱:这件测量工具的标志性特征,就是它用玻璃自身的缺陷造出了自己的谐振腔。 婷 翻译 来源: Zhou, D.-P., Tatel, G., Wang, Y., […]

August 4, 2026 20:02 UTC
科学

一次长训还是三次短训:间歇训练的剂量之谜

运动指南通常假定一周的训练量应分散在多个日子里完成,这一假定常常让工作繁重、通勤时间长或有家庭责任的人干脆放弃运动。香港的一项随机对照试验如今提供了迄今最有力的证据之一,表明每周的总剂量比如何拆分更重要:每周一次、每次75分钟的剧烈间歇训练,在减少腹部脂肪和改善体能方面的效果,与把同样的总剂量分成三次完成大致相当。 这项试验由香港大学公共卫生学院的Parco M. Siu领导,发表于《自然·通讯》(Nature Communications),共招募315名超重且中心性肥胖的华裔成年人。中心性肥胖指腹部周围脂肪过多,是与心血管和代谢风险关联最强的肥胖模式。参与者被随机均分为三组:每周一次高强度间歇训练(HIIT)、每周三次HIIT,以及每两周上一次健康教育课的对照组。两个运动组每周都恰好完成75分钟的跑步机间歇训练,只是时间安排不同。干预持续16周,研究人员在基线、项目结束时以及四个月后分别用双能X射线吸收法(DXA)测量了身体成分。 在第16周时,两个运动组的总身体脂肪减少量都显著多于对照组:每周一次组少约0.8公斤脂肪,每周三次组少1.0公斤,相对于基线分别减少2.6%和3.5%。两组的体脂率和腰围也都有所下降,心肺适能方面,每周一次组提高了约6%,每周三次组提高了约11%。两种运动安排之间的差异本身很小,且不具有统计学显著性:该试验的统计效力是为每个运动组与对照组之间的比较设计的,而非两组之间的相互比较。 每周一次的安排常被称为”周末战士”模式,近年来在流行病学文献中获得越来越多的支持。大型观察性研究(包括2023年对近9万名英国生物银行(UK Biobank)参与者的分析)发现,把运动集中在一周的一两天内完成的人,在预防心脏病和数百种其他疾病方面获得的保护,与分散运动的人大致相当。这些证据大多来自观察性研究;这项试验则是最早在随机、有监督的条件下,用DXA(身体成分测量的金标准)而非自我报告的活动量,面对面检验这种压缩式安排的研究之一。 从后勤角度看,每周一次的安排更占优:该组参与者每周花在往返实验室和运动上的时间约为4.5小时,而每周三次组约为8.2小时。两组的出勤率都很高,两种运动安排都没有出现与训练相关的不良事件。 这些结果也有局限。参与者是基线时代谢状况相对健康的中国成年人,因此结果可能无法推广到其他人群,或推广到患有糖尿病或其他并发症的人。作者指出,血压、血脂和空腹血糖没有变化,很可能是因为参与者一开始就处于健康范围内。在完全调整的分析中,每周三次组的体能提升显著大于每周一次组,这表明单就心肺适能而言,更频繁的训练可能仍然更好,即使减脂差异并不具有统计学显著性。 在四个月后的随访中(期间没有安排任何运动项目),两个运动组的腰围减少仍然保持,而体能优势则只保留在每周三次组。这些发现并未推翻”每周进行75分钟剧烈运动是有价值的”这一指南;它们表明,对于抽不出三次时间的成年人来说,把全部剂量集中到一次完成是合理的替代方案,而不是什么需要难为情的妥协。 来源: Siu, P.M., Leung, C.K., Bernal, J.D.K. et al. “Once and thrice weekly interval training in adults with central obesity: a randomized controlled trial.” Nature Communications 17, 1410 (2026). DOI: 10.1038/s41467-025-68149-7. 试验注册:ClinicalTrials.gov NCT04887454. 婷 翻译

August 4, 2026 00:06 UTC
科学

一台激光器,每一对用户:微梳构建全连接量子网络

量子密钥分发承诺提供无法被秘密窃读的通信,但用它构建网络一直需要做出取舍。大多数方案通过一个枢纽中心路由密钥,用户必须信任该中心。更宏大的架构是全连接网络,每位用户与其他每位用户直接相连,但其复杂度增长太快,迄今只建成了微小的概念验证版本。由中国科学技术大学(USTC)领导的研究团队如今报告了一个可扩展到200公里光纤上200位用户的全连接网络,仅用单一类型的激光芯片就绕过了此前设计所遇到的瓶颈。该成果于2026年8月3日发表在《自然·通讯》(Nature Communications)上。 推动该项目的那一安全问题,凡是用过VPN的人都很熟悉:运营基础设施的人原则上可以看到经过其设备的内容。在量子密钥分发(QKD)中,双方交换单个光子,依靠物理定律而非计算难度来保证第三方无法在不被发现的情况下截获密钥。但当网络运营方通过自己的设备路由这些光子时,运营方的可信度就成为了安全模型的一部分。 测量设备无关量子密钥分发(MDI-QKD)消除了这一假设。双方用户都向一个中心站发送光子,中心站执行贝尔态测量并公布结果。由于中心站只测量光子并公开报告结果,即使它完全恶意也无法获知密钥。难点在于规模:在有N位用户的网络中,全连接MDI配置名义上需要对数量随N的平方增长的激光对进行精确的频率锁定。此前的演示止步于三个节点。 中国科大团队的解决方案是孤子微梳,一种芯片级器件,可由单台激光器产生数百个等间距的光学频率,即梳齿。每位用户只需要一台种子激光器,且每台种子激光器都在同一波长上工作,并本地锁定到铷原子跃迁。这消除了在整个网络中同步大量不同波长的需要。硅光子发射芯片随后将梳齿切割成单光子脉冲,并以偏振态编码。光子沿链路的每一侧最多传输100公里,在不可信的中心站汇合,并在那里通过Hong-Ou-Mandel测量发生干涉,这种双光子干涉效应正是MDI-QKD的核心。 结果表明该方法可以规模化。研究团队验证了横跨该梳的80对通道的干涉,平均可见度为48.5%,接近该方案50%的理论上限。在200公里标准光纤上,每条用户到用户的连接平均维持约每秒62比特的密钥速率,每16.7分钟提取一次新密钥。作者指出,通过将约200个频率通道与时分复用相结合,该架构可以支持数千位用户。与早先的全连接量子网络相比,用户数量高出一个数量级,密钥速率高出三个数量级。 每秒62比特的密钥速率并不是数据通道,而是一种密钥刷新机制;该演示是在实验室中利用盘绕成圈的光纤并辅以主动偏振补偿完成的。通道数量目前受限于用于解复用梳的阵列波导光栅的通带,而且该网络是为城域和城际距离设计的,并非跨洲距离。团队还强调,这是对该架构的一次可行性演示,而非已投入部署的服务。 这一成果之所以不只是刷新纪录,在于其方向。作者认为,同样的架构可以改造为量子中继网络,将梳齿用作泵浦以产生纠缠光子对,并由不可信的中间节点执行纠缠交换。如果这条路走得通,全连接拓扑就能从理论论文走向实际的基础设施问题,即当城市之间交换量子密钥时,究竟哪些环节需要被信任。 来源: Wang, F.-X., Zheng, S.-T., Huang, L., Zhang, G.-W. 等. “Microcomb-driven large-scale fully connected quantum network.” Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-75658-6. 预印本:arXiv:2512.17318. 婷 翻译

August 3, 2026 19:35 UTC
科学

英国无名的空调补贴,绕开最先受热的住宅

英国已开始为空调提供补贴,只是没有明说。自今年4月起,英格兰和威尔士的房主可申请2500英镑补贴,用于购买可逆式空气对空气热泵,这种设备冬天供暖、夏天制冷。这实际上是该国首项降温补贴,只是它被冠以热泵补贴之名,金额仅为纯供暖型号可获得的7500英镑的三分之一,且社会住房和新建住宅被排除在外。推出首月,约有45户家庭申请了这项补贴,而申请供暖版补贴的家庭达数千户。这项排除之所以关系重大,是因为高温落在何处:最贫困社区遭受极端高温严重影响的可能性是最富裕社区的七倍以上,而住在那里的人恰恰是这项补贴无法覆盖的群体。 刚刚过去的这个夏天定下了问题的基调。在5月热浪期间,伦敦西部以35.1°C(95°F)刷新了该月的全国纪录,这一基准自1944年以来一直未被打破。6月,东英吉利的气温达到37°C(99°F),打破了1976年的6月纪录,英国卫生安全局发布了有史以来第二次红色高温健康警报。伦敦帝国理工学院、英国气象局和伦敦卫生与热带医学院联合开展的快速归因分析估计,英格兰和威尔士在这两轮高温事件中共有超过2700人死于高温相关原因,其中约42%的死亡若无人类活动造成的额外变暖,本不会发生。如今白天的最高气温比没有气候变化的世界高出约3至4°C(5至7°F)。耐人寻味的是,中部地区每百万人口的死亡率与更为炎热的南部相近,这表明最不习惯危险高温的人群格外脆弱。85岁以上人群约占高温死亡人数的60%。与此同时,英格兰只有约5%的住宅装有某种制冷设备。 住房存量的状况可以部分解释这种暴露风险。英国住宅在建造时就以留住热量为目的:实心砖墙白天吸收热量,夜间将其辐射回从未完全冷却的房间,而城市热岛效应使市中心夜间比周边乡村高出最多7°C(13°F),而这正是人体最需要凉空气的时候。伯明翰大学的研究人员估计,在西米德兰兹此前的一次热浪中,130例高温相关死亡中约有一半仅由热岛效应造成。处于暴露风险梯度最顶端的,是像凯莎(Keisha)在伦敦南部伍尔维奇所住的这种公寓,热浪期间室内温度达到43°C(109°F)。她和大约二十位邻居认为这些房屋不适合居住,正因此将房东告上法庭。作为社会住房租户,凯莎被排除在国家新降温补贴之外,尽管她的公寓正是这项补贴名义上旨在解决的问题的典型案例。 这项政策之所以无名,并非偶然。多年来,官方指导意见一直认为,被动降温、遮阳、通风和良好的设计应当优先,机械降温次之。一些伦敦的区议会遵循优先考虑低能耗措施的规划层级,在少数案例中下令业主拆除空调,被反对党政治人物斥为苦行主义。但今年夏天,政府的法定顾问机构气候变化委员会改变了方向。其报告《适应良好的英国》于5月首轮热浪来袭之际发布,将降温列为该国优先度最高的适应事项之一,并建议在十年内在医院和养老院安装空调,在二十五年内在学校安装空调。政府尚未作出回应,下议院图书馆指出,目前仍没有一项统一的总体热浪适应计划,尽管预计年底前会出台国家降温计划。 这种不对称比补贴本身更为深刻。根据《气候变化法》,该委员会工作中与减缓相关的一半会发布具有法律约束力的碳预算,部长们必须达标,且每年接受考核。适应工作则没有这样的约束力:政府自己撰写风险评估,自己制定计划,委员会的工作只是核查政府是否做到了自己报告中所说要做的事,而不是核查这些行动本身是否有效。担任适应委员会主席的工程师朱莉娅·金(Julia King)形容,这一安排带来了近二十年的挫败感。她所领导委员会的模型测算发现,为最脆弱的30%家庭提供降温支持,加上在医院安装空调和开展预防性探访,可将预计到2050年高温相关死亡人数的增幅削减40%。这种失衡在全球同样存在:2023年,全球约1.8万亿美元用于减排,而适应方面的资金约为650亿美元,不足前者的5%。 这种分野既有政策因素,也有物理因素。空调并不能消灭热量,只会转移热量:将热量从公寓排到街道,加热邻居呼吸的空气,并推高人们对更多制冷的需求。新南威尔士大学的马特·桑塔穆里斯(Mat Santamouris)是全球被引用次数最多的城市过热问题研究者,他在对悉尼的研究中发现,这种反馈会使社区制冷需求增加约三分之一。在东京,空调废热密度极高,接近每平方米1000瓦,大约相当于正午阳光的能量,他形容这一现象是城市上空的另一个太阳。这些机器还在电网最脆弱的时刻冲击电网:制冷需求在无风闷热的傍晚达到峰值,而此时风力减弱、太阳能消退,燃气轮机也会因空气变暖而降低出力。6月热浪期间,英国有数座电厂不得不降低负荷。 受影响最严重的人们不会坐等政策跟上。曼迪·伯恩(Mandy Bourne)患有慢性阻塞性肺疾病,与80岁的母亲住在西米德兰兹一间顶楼的社会住房公寓里,她说高温让她不得不伸手去拿吸入器。去年夏天,她所在的住房协会临时设法应对:关闭一间社区活动室,安装一台移动式空调机组,将其改造成老年居民的纳凉空间,正如疫情期间开设的暖房在夏季的镜像。曼迪希望自己家中也有一台这样的机器。有证据表明,这种直觉是正确的,而且这种安排应惠及所有人:先采取被动措施,反光屋顶和吊扇,在确有需要的地方安装空调,并以清洁电力作为支撑,这是欧洲从2003年法国致命热浪中吸取的教训,当年弱势群体只能各自临时设法应对。英国终于开始为住宅降温。问题在于,政策将追随暴露风险,还是追随市场。 婷 翻译 参考资料 Matt McGrath and Esme Stallard, How the UK’s extreme heat is shifting the conversation about air-con. BBC News InDepth, 30 July 2026. Grantham Institute, Imperial College London, UK climate heat health risks: May and June 2026. July 2026. Climate Change Committee, A […]

August 2, 2026 21:08 UTC
科学

蛋白质不只是食物,更是生长信号:衰老实验室主张少吃

关于蛋白质与衰老的一项重大新综述,最有价值的并不是它的结论(该结论仍存争议),而是它为整个争论提供的框架。威斯康星大学麦迪逊分校的贝利·克诺夫(Bailey Knopf)和达德利·拉明(Dudley Lamming)将350多项研究整理成一份蛋白质限制的六大标志清单,这是首次有人尝试将数十年来方向相互矛盾的文献系统化。他们的核心观点是,蛋白质不单单是一种有最佳剂量的营养素。它是一种生长信号,而身体对这种信号的反应,取决于身体正在用它做什么。 这一时机再恰当不过。官方建议一直在上调:膳食推荐摄入量(RDA)为每公斤体重0.8克蛋白质,专家建议65岁以上成年人为预防衰弱摄入1.0至1.2克,而最新一版《美国居民膳食指南》将目标区间定为1.2至1.6克,几乎是旧下限的两倍。消费者也紧随其后。该综述指出,2024年有61%的美国消费者报告增加了蛋白质摄入,高于2019年的48%,食品企业纷纷抢着强化产品中的蛋白质含量。与此同时,另一批以观察性研究为主的证据将高蛋白饮食与较高的糖尿病、癌症和心血管疾病死亡率联系在一起。这两种说法都不可能涵盖全部真相,而这篇综述正是试图解释其中的原因。 解释要从细胞如何读取氨基酸说起。该综述的机制核心是,蛋白质通过三种相互关联的感受器发挥作用。第一种是mTORC1,一种充当生长指挥中心的蛋白质复合物:氨基酸,尤其是亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸等支链氨基酸,会激活它,而激活会驱动构建肌肉和其他组织的细胞机制。蛋白质限制会调低这一信号;综述强调,在小鼠模型中,若没有对mTORC1的抑制,限制带来的益处就会消失。第二种是GCN2,它直接探测氨基酸的匮乏:当转运RNA处于空载状态时,GCN2会使一种翻译因子磷酸化,让细胞转向应激反应和自噬相关基因。第三种与其说是细胞感受器,不如说是一种激素。在小鼠、大鼠和人类中限制蛋白质时,FGF21会急剧升高,而它似乎对限制的几乎所有益处都是必需的。经基因改造而缺乏Fgf21的小鼠,在低蛋白饮食下并不能延长寿命;而过表达该基因的小鼠,雄性寿命延长约30%,雌性延长约40%。FGF21还会驱动白色脂肪的米色化;这种消耗能量的组织有助于解释一个看似反常的实验结果:低蛋白饮食下的动物和人类往往吃得更多,却仍能减脂并改善血糖。 这一结果如今已在人类身上得到重现,至少在短期试验中如此。在一项2016年的研究中,43天的低蛋白饮食降低了体重、脂肪量和空腹血糖,尽管受试者摄入了更多热量。一项针对精瘦年轻男性的五周试验发现,受试者胰岛素敏感性改善,能量消耗升高。一项针对代谢综合征患者的27天试验报告,脂肪减少、胰岛素敏感性改善。动物数据补全了寿命图景:蛋白质限制可使小鼠寿命延长约10%至35%,使大鼠延长13%至53%,对果蝇乃至鳟鱼的效果更大。 这些都不意味着蛋白质有害,综述对此表述得很谨慎。核心的保留意见在于情境。当蛋白质被正在锻炼、肌肉承受负荷的人摄入时,氨基酸被用来构建组织。而当它被久坐不动的人摄入时,多余的部分会让生长信号持续运行,却没有任何生长任务可做;综述及其评论者认为,正是在这种情况下,过量蛋白质可能加速随年龄累积的分子损伤。大多数美国人平均每天只有约20分钟的锻炼,因此对多数人而言,久坐的情形才是与之相关的。作者还强调,限制并不适合所有人:孕妇、成长中的儿童、本已蛋白质缺乏的老年人、从伤病中恢复的人,以及任何摄入热量过少的人,都不应削减蛋白质,而锻炼者可能需要比指南建议更多的蛋白质。 这篇综述的弱点正是整个领域的弱点。目前没有针对蛋白质限制的长期人体试验,将高蛋白与死亡率联系起来的观察性研究受到饮食质量的混杂影响,而支持益处的人体证据大多规模小、时间短。在《科学新闻》对该综述的报道中,接受采访的营养研究者表示,证据现已足以支持开展试验,但还不足以据此撰写指南。标志框架真正做到的,是给这场争论提供一张共同的地图:六种机制,从代谢健康、线粒体功能到表观基因组,限制似乎正是通过这些机制发挥作用的。接下来的问题是,其中哪些在人类身上最为重要。 实际的解决方案可能比争论所呈现的更温和。支持蛋白质和反对蛋白质的两派都同意,建议应根据年龄、性别、遗传和活动水平进行个性化。这篇综述更深的贡献在于观念层面:那些告诉身体生长的氨基酸,当信号没有工作可做时,可能反而加速衰老。这一框架把蛋白质问题从“该吃多少”,变成了“身体被要求用它吃下的东西做什么”。 婷 翻译 参考文献 Bailey A. Knopf and Dudley W. Lamming, The hallmarks of protein and amino acid restriction in aging and longevity. Cell Press Blue (2026). DOI: 10.1016/j.cpblue.2026.100079. Sujata Gupta, The protein craze may not be for everyone. Science News, 31 July 2026. S.Q. Kim et […]

August 2, 2026 21:03 UTC
科学

环孢子虫:美国食品安全工具包无法解决的疫情

自5月以来,美国45个州已向美国疾病控制与预防中心报告了超过6700例确诊和11500例疑似环孢子虫病病例,而夏季尚未结束。这些病例并非一起疫情,而是至少六个相互独立的聚集性暴发。其中最大的一起涉及九个州近1950人,美国食品药品监督管理局已将其溯源至墨西哥单一供应商Taylor Farms提供的切丝冰山生菜,该公司于7月17日召回了相关产品。98人住院治疗,无人死亡。然而,这次调查仍然缺少食源性疾病调查本应依赖的东西:遗传学证据。其余五起聚集性暴发至今没有找到任何源头。原因不在于调查不力,而在于寄生虫本身的生物学特性。这种寄生虫仿佛出自恶意工程师之手,专门用来击破现代疫情调查工具包中的每一件工具。 环孢子虫(Cyclospora cayetanensis)是一种单细胞寄生虫,属于原生动物,而非细菌。它会引起水样爆发性腹泻,脱水和电解质流失可能严重到损伤肾脏、需要住院治疗。人们通过食用或饮用被人粪便污染的食物和水而感染,污染可能发生在供应链的任何环节,从灌溉用水到厨房。第一个障碍是时间:潜伏期平均约一周,有时长达两周,因此当患者就医时,关键的那几顿饭早已成为遥远而不可靠的记忆。在细菌性疫情中屡建奇功的流行病学访谈会询问患者吃了什么、何时吃的,而当相关餐食发生在十天之前时,这种访谈的效果就大打折扣。 第二个障碍是这种寄生虫在实验室科学面前近乎隐形。它无法在培养环境中生长,只会在人体小肠内繁殖,因此研究人员能够利用的只有随粪便排出的寄生虫。其基因组约含4400万个碱基对,约为沙门氏菌或大肠杆菌的十倍,对每个样本进行全基因组测序的成本高得令人望而却步;疾控中心只能转而采用针对八个特定遗传标记的检测方法。而当比较这些标记时,图景又变得模糊:环孢子虫进行有性繁殖,基因在两个寄生虫之间相互重组,因此即便来自同一污染源的样本,基因也并不完全相同。细菌通过无性繁殖自我克隆,近乎一致的基因组让疫情很容易归类;而环孢子虫的基因组本身拒绝配合。 第三个障碍是体制性的。连接各州病例的全国网络PulseNet只追踪细菌性食源性疾病。一种在基因上无法归类、在实验室中无法培养的寄生虫,被排除在该体系之外。经费不足使生物学难题雪上加霜:乔尔·巴拉特(Joel Barratt)曾领导疾控中心的环孢子虫实验室团队,现就职于埃默里大学,他开发了一种基于50多个遗传标记的检测方法,本可让聚集性分析精确得多,但研究因缺乏经费而停滞,随着该机构人员编制收缩,他所在疾控团队的多名成员合同也未能续签。能够捕捉沙门氏菌和大肠杆菌的监测体系是为细菌克隆的世界而建的,而环孢子虫并不生活在那个世界里。 即便是作为最后一道防线的食品检测也充满陷阱。美国食品药品监督管理局对农产品上环孢子虫的检测特异性接近99%,这个数字听起来令人安心,但考虑到检测量就并非如此了:7月19日,该机构报告称,在美墨边境采集的一批Taylor Farms生菜检测呈阳性属于假阳性。该机构表示,这一错误不会改变其结论,其结论基于它所称的压倒性流行病学数据,但它没有解释错误是如何发生的。阴性结果同样难以解读:7月24日,墨西哥卫生部门表示,美墨联合调查在该供应商设施采集的十多个生菜和水样本中均未检出这种寄生虫。寄生虫在田间或板条箱中分布并不均匀,因此一个干净的样本说明不了太多问题。调查人员在每一次农产品疫情中都面临同样的问题:检测哪些板条箱、清洗多少沙拉,而每天数万颗生菜到货,根本不可能逐一检测。 今年夏天的数字之所以引人注目,是因为它们几乎可以肯定被低估了。许多环孢子虫感染者从未就医,许多就医者也没有接受检测,因为标准的粪便培养不会寻找这种寄生虫。它需要一种特定的检测,临床医生必须记得开具,通常是在夏季出现一周不明原因水样腹泻之后。每一个未确诊的病例同时也是一个未报告的数据点,是溯源工作中又一条无法拉动的线索。 实际后果是一场规模庞大、部分破解、但大部分仍悬而未决的疫情:没有遗传学确认,其余五起聚集性暴发也没有任何解释。更深的教训在于工具本身。美国的食源性疾病监测体系是围绕生长迅速、无性繁殖、易于测序的细菌来设计的。环孢子虫则是一种有性繁殖的原生动物,基因组大十倍,潜伏期以周计,且污染发生在农场层面,不会在加工厂留下指纹。这正是展示这套工具包力所不及之处的案例,而近年来的经费缺口和人员流失只会让盲区越来越大。这种寄生虫进入人们视野不过一代人的时间;本应捕捉它的体系并非为它而建,这一点已经显现出来。 婷 翻译 参考资料 Laura Martin Agudelo,《为何追踪环孢子虫病疫情源头如此困难》,Science,2026年7月29日。DOI: 10.1126/science.zh9gg2e。 美国疾病控制与预防中心,调查更新:环孢子虫疫情,2026年7月。 美国食品药品监督管理局,冰山生菜相关环孢子虫病疫情调查,2026年7月。

August 2, 2026 19:40 UTC
科学

果蝇不追逐气味,它们记住气味在哪里结束

一只寻找美味气味来源的果蝇,行为不像猎犬,更像归巢的蚂蚁。它不会像教科书数十年来描述的那样迎风而上、顺着气味梯度攀升,而是记住返回气味边缘的方向,朝那个记住的角度转向,并随着羽流边界的移动不断更新这段记忆。这一发现由洛克菲勒大学和哥伦比亚大学的研究团队发表在《自然》杂志上,表明即便是大脑只有罂粟籽大小的昆虫,也能借助存储的方向记忆在无形的化学景观中导航,借用的是一种此前被认为属于蚂蚁和蜜蜂等昆虫界伟大导航者的计算策略。 关于羽流追踪的主流模型一直是反射式的:昆虫闻到气味时逆风疾行,失去气味时则横风盘旋,圈越转越大,直到再次撞上羽流。这对连续的羽流行之有效,但真实的羽流是湍流且断断续续的,气味碎片之间隔着大段不携带任何信息的洁净空气。多年来,研究人员一直怀疑动物必须借助记忆跨越这些空隙,但这一想法很难验证,因为气味不可见,在自然环境中也无法控制。洛克菲勒大学团队由瓦内萨·鲁塔(Vanessa Ruta)领导,他们搭建了一套虚拟现实系统解决了这个问题:头部固定的果蝇在一个气浮泡沫球上行走,它们的朝向与一个喷嘴的旋转联动,喷嘴持续喷出恒定的气流,于是果蝇操控着自己的虚构世界。风是唯一的外部方向线索,果蝇在完全黑暗中行走,追踪一条宽50 mm(2英寸)、长1000 mm(39英寸)的苹果醋气味通道。 浮现出的行为出乎意料。果蝇并没有在气味中蜿蜒穿行,而是沿着一条单一的侧向边缘行进,距边界约10 mm(0.4英寸)以内,短暂进入羽流,每次进入平均持续不到5秒,然后退出再返回。在不到4%的往返中,它们会穿越到通道的另一侧。返回并非随机的游荡:果蝇以较小的角度离开羽流,却几乎垂直地回到边缘,走的是更短、更直接的路径,而且随着练习,它们的返回越来越高效。用同样的行走长度和转角构建的随机游走模拟产生了迂回曲折的轨迹,到达通道的次数少得多,这表明直线返回不可能仅凭果蝇自身的运动统计特性产生。 最有说服力的实验去除了循梯度动物所需的各种线索。果蝇在恒定浓度、递增浓度和反向浓度梯度的羽流中都能同样出色地追踪,因此纵向梯度并不重要,鲜明的侧向边界才是关键特征。它们不需要双侧比较:当嗅觉感觉神经元不是被真实气味而是被光遗传学激活,且信号近乎同步地送达两根触角时,果蝇仍能进行同样的边缘追踪,依靠的是风向和陡峭的侧向气味变化。而当果蝇追踪10分钟后羽流被移除时,它们并没有像追逐气味的动物那样搜寻最后闻到气味的地方,而是保持着一个方向。 这个方向存储在中央复合体中,即昆虫大脑的导航中枢。研究团队记录了FC2神经元,这是一类柱状神经元群,已知在趋性(menotaxis,即以恒定角度相对于某个地标行走的行为)中编码果蝇的目标方向,同时他们还记录了编码朝向的EPG神经元。在边缘追踪过程中,FC2信号在果蝇转向之前几秒就开始指向羽流边界,而用光遗传学沉默FC2神经元会损害边缘追踪,沉默朝向细胞也是如此。由此呈现的是一幅基于向量的计算图景:果蝇把返回羽流边界的方向存储为一个角度目标,而不是距离或位置,并随着边界移动不断更新这个目标。正因如此,果蝇才能追踪与风向偏移45度或90度的羽流,垂直于气流行走而不折返,还能在每次退出后羽流侧移20 mm(0.8英寸)的情况下继续追踪,这项任务需要的是方向记忆而非位置记忆。 这一策略可以扩展到接近自然的羽流。借助一个羽流物理模型,研究人员表明,果蝇存储一条进入记忆,也就是它们最后一次穿过的气味边界的方向,并利用它来高效地重新进入。在模拟中,带有进入记忆的轨迹到达距源头50 mm(2英寸)以内的频率远高于不带记忆的轨迹;12只真实果蝇中有10只沿着接近自然的羽流追踪到了源头区域。作者将整个系统解读为证据,表明羽流追踪调动了一套保守的导航工具包;在这套工具包中,方向记忆,即让蚂蚁和蜜蜂找到巢穴的同类计算,被用于一个动态且不可见的目标。与巢穴不同,气味羽流无法被存储为一个固定位置,能被记住的只有它的方向。 这一发现重新定义了动物对嗅觉的利用方式。气味本身不携带方向信息,因此要循着气味找到源头,就需要把化学线索与空间信号整合起来;这项工作表明,完成整合的是记忆而非反射。昆虫中央复合体与哺乳动物前脑回路(包括梨状皮层和内嗅皮层)之间密切的进化关系表明,把气味体验与内部空间表征联系起来的能力古老而普遍。一只在黑暗中行走、记住气味边缘角度的果蝇,正在做的事情对任何曾经找到过回家之路的动物来说都不陌生。 婷 翻译 参考资料 Andrew F. Siliciano, Sun Minni, Chad Morton, Charles K. Dowell, Noelle B. Eghbali, Silas E. Busch, Juliana Y. Rhee, L. F. Abbott and Vanessa Ruta, A vector-based strategy for olfactory navigation in Drosophila. Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10827-7. Nature Research […]

August 2, 2026 16:44 UTC
科学

苏格兰风笛乐队的音乐为何将前往月球数据中心

今年晚些时候,位于牛津郡班伯里镇的莱德劳纪念风笛乐队的音乐将被传送至月球,并存储在月球表面的一个数据中心里。该计划由Lonestar Data Holdings与乐队合作制定,是一项任务中的文化载荷,而这项任务的首要目的完全出于实用考虑:证明关键数据可以存储在地球之外,免受威胁地面服务器基础设施的各种风险影响。 Lonestar Data Holdings由克里斯·斯托特创立,他是一位航天创业家,过去几年一直主张:在一个地缘政治不稳定、网络战频发、自然灾害不断、且全球数据集中存放于数千栋建筑而面临物理集中风险的星球上,数字基础设施的安全无法得到保障。他公司的解决方案是把数据中心建在物理攻击和自然灾害都不是问题的地方,也就是月球上。 2025年初,该公司在Intuitive Machines的IM-2任务期间部署了其首个月球表面数据中心。那次任务虽然受到技术问题困扰,但成功证明了数据可以存储在月球上并从地球访问。该公司目前正计划在环月空间部署一个数据存储卫星星座,运行于L1拉格朗日点,即地球与月球之间引力稳定的区域,距地球约30万公里(18.6万英里)。Lonestar已与卫星设计公司Sidus Space签署了一份1.2亿美元的协议,并于2026年1月筹集了660万美元的新资金以推进该项目。 风笛乐队的渊源始于斯托特主动联系牛津大学教授、莱德劳纪念风笛乐队成员戴维·克尔,并提出一个不寻常的提议。斯托特的公司当时正计划录制音乐并传送至月球数据中心,他询问乐队是否愿意参与其中。斯托特本人有苏格兰血统。 这支乐队以戴维·莱德劳命名,他是一位风笛手,第一次世界大战期间因在炮火下护送受伤士兵脱险并全程继续吹奏风笛而获颁维多利亚十字勋章。他是历史上仅有的三位获此勋章的风笛手之一。他的儿子约翰·莱德劳同样是一位战争英雄,后来定居班伯里,在当地教授风笛并创立了这支至今仍以父亲名字命名的乐队。 音乐在月球上存储的技术细节在概念上并不复杂。乐队演奏的录音将被数字化,并以压缩音频文件的形式传送至数据中心。数据中心本身由抗辐射的固态存储构成,能够承受月球昼夜之间超过200摄氏度(392华氏度)的温差以及太空的真空环境。由于没有大气层调节温度,月球表面在阳光下会升温至约120摄氏度(248华氏度),夜间则降至零下170摄氏度(零下274华氏度)。每个部件都必须在这一循环中不发生破裂、释气或数据完整性丢失。电力来自两周月昼期间的太阳能电池板;在两周的月夜里,设备依靠电池供电。与地球的通信通过商业地面站的射频链路进行,单程信号延迟约2.5秒。 Lonestar星座的首批卫星计划于2027年初发射。风笛乐队的音乐预定于当年晚些时候传送,届时轨道基础设施已经就位。它将加入其他被送往地球之外的文化载荷:旅行者号探测器上的金唱片、Celestis纪念服务撒在月球上的人类骨灰,以及国际空间站服务器上存储的数千小时数字内容。 月球数据存储的经济性仍未得到验证。将数据传送至月球的每千兆字节成本远高于将其存储在地面设施中,而且商用月球通信网络可用的带宽有限。Lonestar的商业模式瞄准的是那些将成本置于绝对物理安全要求之后的客户:需要在任何国家管辖范围之外设立灾备点的金融机构、必须在地面冲突中存续的政府档案,以及价值过高、不敢冒单一地点丢失风险的科学数据集。存储在月球上的数据无法被查封,无法被飓风或地震摧毁,任何网络攻击若不能首先解决跨越25万公里(15.5万英里)空间的无线电通信问题,也无法触及这些数据。 斯托特以刻意幽默的口吻描述风笛乐队项目,称风笛声在月球表面回荡或许能充当抵御外星人的威慑。这个玩笑指向一个正在成为现实的转变。天基数据存储已在不到十年间从概念走向演示,再走向商业运营。风笛乐队的音乐并非这项任务的重点,但它表明基础设施已经足够真实,足以承载那些并非绝对必要的东西。 婷 翻译 参考来源 BBC News,《班伯里风笛:抵御外星入侵者的第一道防线?》,2026年7月30日。 Data Center Dynamics,《月球数据中心公司Lonestar Data融资660万美元并更换首席执行官》,2026年1月14日。 Lonestar Data Holdings,《公司简介与任务信息》,lonestar.space。

August 2, 2026 14:53 UTC
科学

人工智能的思维链并非推理实录

2024年,纽约大学的三位研究人员训练了一个小型Transformer模型解决一道高难度算法题,方法是用一串串毫无意义的圆点替代它写下的思维链。该模型在名为3SUM的问题上的准确率从接近随机水平跃升至满分。这项由Jacob Pfau、William Merrill和Samuel Bowman进行的实验,是对一个如今正令人工智能研究界产生分歧的问题刻意设计的极端检验:当模型打印出分步推理过程时,这段文字是否真的描述了产生答案的计算?圆点给出的答案是否定的,此后一系列后续研究进一步表明,文本与底层机制之间的差距巨大、可以量化,且影响深远。 这个问题的重要性迅速上升。思维链提示(chain-of-thought prompting)于2022年被发现,是一种让语言模型在逻辑和算术上不再那么犯傻的方法:要求模型一步步思考,它们的表现就会更好。到2024年,OpenAI的o1把这套技巧变成了产品,训练模型在作答前自行生成推理轨迹。这些轨迹不再仅仅被当作提升性能的权宜之计。它们看起来像一份可供审计的机器思维书面记录,一种能让人类核查模型为何得出某一结论的档案。推理模型随后在2025年国际数学奥林匹克竞赛中夺得金牌;2026年5月,OpenAI表示,一个通用推理模型解决了单位距离问题(unit distance problem),这是几何学中一个著名的开放问题。该公司没有公布模型的原始思维链,只发布了一份由两位人类专家借助另一模型改写而成的摘要,这一做法与其2024年采纳的政策一致,谷歌DeepMind和Anthropic也遵循同样的政策。 圆点实验从根本上动摇了书面记录这幅图景。Pfau、Merrill和Bowman在一个3400万参数的Llama模型上训练了3SUM任务,该任务要求判断列表中的任意三个数之和是否为零,此外还训练了2SUM的一个变体。在没有中间token的情况下,模型在较长的3SUM输入上得分66%,与随机猜测无异。当思维链以显式的两两求和形式写出时,模型达到100%。当思维链被替换为数量相等的圆点时,模型同样达到100%。在2SUM上,思维链得分为95.1%,圆点为93.6%,中间什么都没有时为78.7%。token的含义无关紧要;重要的是它们存在,为网络提供了额外的位置,使其得以进行任何人类都无法读取的计算。论文的标题为这一现象命名:隐藏计算。作者指出,这对该领域主流的对齐方法构成了令人不安的暗示,这些方法通过阅读模型的输出文本来评判模型:一个能够跨越无意义token进行推理的模型,正在执行行为监督无法看到的计算。 后续研究从玩具场景转向真实的前沿模型,并量化了可见推理轨迹中真正驱动答案的部分究竟有多小。2025年,东北大学和加州大学伯克利分校的Jiachen Zhao、Yiyou Sun、Weiyan Shi和Dawn Song开展了一项研究,通过扰动思维链中的每一步并观察答案的变化,来测量每一步的因果贡献。他们将这一指标称为真实思考得分。在AIME数学数据集上使用Qwen-2.5模型时,各步骤的平均得分约为0.03(满分1分);只有6.4%的步骤得分高于0.3,仅2.3%的步骤达到0.7。大多数被语言化输出的步骤属于作者所称的装饰性思考:它们看起来像推理,出现在记录中,却对最终答案几乎没有贡献。即便是自我修正的时刻,也就是模型宣布需要重新计算的那种顿悟式停顿,也往往是装饰性的;对于Qwen-2.5,约有12%的自我验证步骤得分低于0.005,这意味着模型实际上从未使用它打印出来的修正。同一团队还表明,这一现象是可以被控制的:模型内部状态空间中的某个方向可以迫使它真正投入某一步,或跳过某一步。 对这些结果的解读之争,激烈程度不亚于结果本身。亚利桑那州立大学的Subbarao Kambhampati认为,推理轨迹根本不是思想。他的实验室曾产出相关证据:用错误的轨迹替换模型原本正确的轨迹,并不会降低其答案质量。他的工作假设是,模型执行的是他所说的近似检索:思考token以某种方式装填上下文窗口,使形似推理的文本更可能随之出现,就像低声自言自语可以唤起记忆一样。词语本身几乎无关紧要。他所在团队在ICML 2026发表的立场论文《停止将中间token拟人化为推理/思维轨迹!》(Stop Anthropomorphizing Intermediate Tokens as Reasoning/Thinking Traces!)提议用中性的术语「派生轨迹」(derivational trace)取代关于思想的词汇。OpenAI的Sébastien Bubeck驳斥了这一批评,称苹果公司那项发现推理模型在复杂谜题上准确率完全崩塌的研究,测试的是过时的模型;从GPT-5.5开始的现代模型不存在这个问题。苹果公司未让其研究人员接受置评,而且由于前沿公司对原始轨迹严格保密,外界无法直接检验这一说法。 实际问题是如何应对这一差距。在可验证的领域,答案直截了当:检验结果,而不是过程叙述。代码能运行就是能运行,证明要么正确要么不正确,这些模型最适合用在存在外部验证者的领域。在不可验证的领域,危险则更为微妙。思维链越来越多地被提议作为一种监控工具,一扇观察模型在行动之前是否在安全推理的窗口。因果研究表明,这种监控可能把装饰当作思考。该领域的研究人员直言不讳:重要的是以正确的理由得出正确的答案,这样这些系统才值得信赖。圆点实验并没有证明推理模型从不推理。它证明的是,打印出来的思维链本身并不能作为模型确实进行过推理的证据。 参考文献 Jacob Pfau, William Merrill, and Samuel R. Bowman, Let’s Think Dot by Dot: Hidden Computation in Transformer Language Models. arXiv:2404.15758 (2024). Jiachen Zhao, Yiyou Sun, Weiyan Shi, and […]

August 2, 2026 13:35 UTC
科学

钱德拉捕捉到宇宙大气层的诞生

当星系聚集在一起时,它们之间的空间比工程师们制造的任何真空都还要空旷,然而这里会被气体填满:不是寒冷的氢,而是被加热到数千万度的等离子体。天文学家称之为星系团内介质(intracluster medium,简称ICM),数十年来一直在研究附近足以被细致考察的成熟星系团。这种广袤而不可见的大气层最初是如何形成的,在很大程度上仍悬而未决。《天文学与天体物理学》(Astronomy & Astrophysics)上的一项新研究改变了这一局面。 利用钱德拉X射线天文台(Chandra X-ray Observatory)180小时的观测数据,由意大利国家天体物理研究所(INAF)的安德烈亚·特拉瓦肖(Andrea Travascio)领导的团队,直接探测到了原星系团MQN01中星系团内介质的诞生。该原星系团显现的,正是大爆炸后仅21亿年时的景象。这一发现是对年轻宇宙中正在形成的星系团大气层最早的直接观测。 拥挤育婴室中的类星体 MQN01是一个原星系团,是众多星系密集聚集、正在组装成现代宇宙中城市般巨大结构的场所。其中心有一颗超亮类星体,那是一个正在剧烈吞噬周围物质、并向整个电磁波谱倾泻能量的超大质量黑洞。这颗类星体属于射电宁静型,缺少许多活跃黑洞从两极喷射出的强大相对论性喷流。这一细节至关重要:喷流会加热并重塑周围气体,从而干扰天文学家试图分离出来的信号。 特拉瓦肖与他在米兰-比科卡大学(University of Milan-Bicocca)的合作者塞巴斯蒂亚诺·坎塔卢波(Sebastiano Cantalupo),借鉴了原本为研究赛弗特星系(具有明亮核心的活跃星系)周围热气体而开发的技术,透过类星体的强光,探测到周围气体发出的微弱而弥散的X射线辐射。信号真实但细微:净X射线光子计数为66,统计显著性达到8σ,意味着出现随机波动的可能性微乎其微。该辐射从类星体向外延伸约30千秒差距(约98000光年),勾勒出一个此前在如此早期的宇宙中从未见过的热等离子体库。 星系团的第一次呼吸 这些气体的温度极高。根据其发射的X射线光谱测得,其温度对应kT = 1.8 ± 0.4 keV,约相当于2000万开尔文。太阳核心的温度约为1500万开尔文,也就是说,这片弥散的大气层比驱动我们最近恒星运转的引擎还要热。 更引人注目的是气体的质量与密度。该团队计算出,MQN01中的热气体库含有约2.6万亿倍太阳质量,与本地宇宙中一些完全成形的星系团的热气体总质量相当,而且它并没有被摊得很薄:其密度比当今星系团高出1到2个数量级。MQN01的X射线亮度是蛛网原星系团(Spiderweb protocluster)的3到10倍,密度则是其4.3倍,后者是红移相近的另一个研究充分的系统。这个年轻的大气层高度集中,仍在沉降与扩散之中。 这是对星系团内介质形成过程的首次直接观测。在后发星系团(Coma Cluster)和室女星系团(Virgo Cluster)等成熟星系团中,ICM是已稳定存在数十亿年、充分混合的等离子体,它填满了星系团的引力势阱,通过热轫致辐射发出X射线,并塑造着其中所嵌星系的演化。而在MQN01中,天文学家正在观察这一过程的起点,即热大气层首次围绕原星系团的核心引擎组装成形。 降水平衡 这一发现还揭示了这些年轻气体的物理状态。该团队考察了冷却时间与自由落体时间之比,记作t_cool/t_ff,它描述的是热气体能否在落入系统引力中心之前冷却并凝结。当该比值落在1到10之间时,即所谓的降水极限区间,气体就会变得热不稳定。其中一部分会冷却、凝结,像雨一样落回中心,可能为恒星形成提供原料,并进一步为中央黑洞供能。 MQN01中的热气体恰好处于这一降水区间,暗示着一个动态的自我调节循环。类星体向周围气体注入能量,使其大部分保持高温与浮力,而同一气体的部分区域则冷却得足够快,向内沉降,为原星系团星系中的新恒星、或许也为类星体本身提供原料。星系团内介质的诞生并非对空旷空间的被动填充,而是一个活跃而湍动的过程,加热与冷却在数百万年的时间尺度上相互竞争。 观察年轻宇宙的新窗口 这一探测之所以能够实现,完全得益于钱德拉的独特能力。在X射线波段,热气体发出的热辐射是光学和红外望远镜无法看见的,而钱德拉锐利的空间分辨率让该团队得以将类星体刺眼的点源辐射与周围气体微弱而延展的光芒分离开来。这项借鉴自赛弗特星系研究、又针对这一目标天体远得多的距离加以改进的技术表明,即使在信号微弱、背景嘈杂的年轻宇宙中,弥散的X射线天空也能被细致地绘制出来。 特拉瓦肖和他的团队为观察首批星系团刚刚开始组装其热大气层的时代,打开了一扇直接的观测窗口。未来利用钱德拉以及雅典娜(Athena)等下一代X射线天文台开展的观测,可以在此基础上继续推进:瞄准更多原星系团,绘制星系团内介质如何从明亮类星体周围稠密的新生迷雾,成长为充满宇宙最大结构的广阔而稀薄的大气层。 就目前而言,MQN01提供了这一转变过程正在上演的一瞬快照。在大爆炸后21亿年,在一个直径30千秒差距的稠密原星系团中,一个未来星系团的大气层正在诞生。它在X射线中发出微弱的光芒,孕育着数千个尚未形成的星系的种子。钱德拉从环绕地球的轨道上,注视着这一切。 参考文献 Travascio, A., Cantalupo, S., et al. 2026, Astronomy & Astrophysics, 711, A242. DOI: <a href=”https://doi.org/10.1051/0004-6361/202557020″ target=”_blank”>10.1051/0004-6361/202557020</a>(开放获取) 婷 翻译

August 2, 2026 12:29 UTC
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