科学

随着微电子器件不断缩小，每平方毫米内集成的功率越来越大，热管理已成为这十年中最重要的工程挑战之一。现代CPU、5G射频放大器和激光二极管的热点温度可超过40 W cm⁻²，足以降低性能、缩短寿命，并最终限制硬件的处理能力。 标准解决方案是热电冷却器（TEC）：一种固态器件，当电流通过时，将热量从热点泵出。但性能最佳的TEC依赖于碲化铋（Bi₂Te₃），而碲是地壳中最稀有的元素之一，比铂还稀少，全球年产量仅为数百吨。 现在，北京师范大学、松山湖材料实验室和武汉纺织大学的研究团队开发出了一种有前景的替代方案：基于镁的微型热电冷却器（μ-TEC），该器件最大限度地减少了碲的使用，并可采用与工业兼容的工艺制造。 制造挑战 镁基热电材料长期以来一直具有吸引力，因为镁资源丰富、无毒，且n型Mg₃(Bi,Sb)₂和p型MgAgSb化合物具有良好的热电性能。但存在一个根本性的制造问题：镁化合物对湿气和氧气高度敏感。涉及水或高温烧结的标准制造工艺会导致材料降解、挥发或成分漂移。 研究团队采用低温、无水的制造工艺解决了这一问题，使用磁控溅射作为冷键合技术。他们未采用高温（Bi₂Te₃典型工艺为400–600 °C）烧结热电臂，而是在受控环境中通过溅射将镁基材料直接沉积到基底上，避免了水暴露，并将加工温度保持在足够低的水平，以保持材料的热电性能。 这一选择并非偶然：p型MgAgSb在大约573 K（300 °C）时会发生相变，转变为热电性能严重下降的结构。将整个工艺保持在此阈值以下，意味着材料的性能在制造过程中不会受到损害。 性能数据 所得的μ-TEC尺寸仅为2.95 × 4.35 × 1.4 mm³，包含12对热电偶，达到了以下经过验证的指标： 功率密度：4.34 W cm⁻²，足以满足许多热点冷却应用 封装密度：93.5对 cm⁻²，使器件能够安装在狭小空间内 热电臂尺寸：约为先前报道的镁基热电器件体积的3%，实现了显著的微型化 事实证明，磁控溅射方法能够制造出比以往任何镁基器件都小得多的热电臂，缩小了与成熟Bi₂Te₃技术的微型化差距。 碲的问题 碲的极度稀缺性（地壳中含量为0.001 ppb）不仅是成本问题，更是可扩展性的制约因素。在消费电子、数据中心或电动汽车中广泛部署热电冷却，将需要当前供应链无法支持的碲供应量。铋和银（在镁基化合物中仍然存在）的成本也不容忽视，但两者的丰度都比碲高出几个数量级。 镁基方法并不能完全消除稀有元素，它在n型臂中仍使用铋，在p型臂中使用银，但它消除了碲，而碲是迄今为止最关键的限制瓶颈。 注意事项 《自然·通讯》论文描述的是一份未经编辑的早期访问手稿，意味着最终的文字编辑尚未完成。一些细节，包括”先前尺寸的3%”这一说法的确切比较基准，在摘要中并未说明。 此外，虽然4.34 W cm⁻²对许多应用来说具有竞争力，但最先进的Bi₂Te₃厚膜μ-TEC已展示出高达56.5 W cm⁻²的性能。镁基器件尚未达到Bi₂Te₃性能的顶端，但它们提供了Bi₂Te₃无法比拟的可持续性优势。 镁基热电材料在潮湿环境中的运行稳定性，这类材料的已知弱点，也有待在整个器件寿命周期内进行验证。 未来展望 该器件已在实验室规模下以12对热电偶进行了验证。要扩展到更高对数以满足实际应用，需要解决更大阵列带来的接触和均匀性挑战。不过，磁控溅射是一种成熟的、高吞吐量的工业工艺，已在半导体制造中广泛应用，因此制造路径原则上已经明确。 关键问题在于，持续优化能否在保持可持续性和丰度优势的同时，将功率密度推向接近Bi₂Te₃的基准水平。鉴于镁基热电材料的发展速度，这个问题的答案可能很快就会揭晓。 资助：国家重点研发计划（2022YFB3803902）。 婷 翻译 来源 Yang, J., Zhu, R., Li, M., Mei, Z., Chen, L., […]

粒子物理学的标准模型是科学中经过最精确检验的框架之一，但它并不完整。它无法解释暗物质、暗能量，以及宇宙中物质为何比反物质占优势。一种主要可能性是存在新粒子,轴子、Z’玻色子、暗光子,它们介导着超越标准模型的力。挑战在于，这些粒子即使存在，它们与普通物质的相互作用也极其微弱，因而一直未被探测到。 现在，阿默斯特学院和基恩州立学院的一个物理学家团队对这些奇异相互作用的某些类别设定了迄今为止最严格的约束，将以前的极限提升了17倍。 转台上的共磁力计 这项由阿默斯特学院拉里·R·亨特研究小组领导的实验，使用一台¹⁹⁹Hg–¹³³Cs共磁力计，这种装置可以同时测量同一磁场中两种不同原子种类的进动。通过比较汞（其进动对核自旋敏感）和铯（其进动对电子自旋敏感）的行为，该团队能够分离出与这两种原子耦合方式不同的任何自旋依赖力。 该装置由三个堆叠的蒸气室组成：一个装有¹⁹⁹Hg蒸气，两侧各有一个装有¹³³Cs的蒸气室。1 μT的磁场使汞的进动频率约为7 Hz，铯的进动频率约为3.5 kHz，500倍的差异意味着铯每120个周期对应汞的一个周期，从而提供任何差分自旋信号的连续高分辨率读数。 关键的创新在于将整个共磁力计安装在一个可重复性达0.004度的精密旋转平台上。地球本身作为自旋源：该团队利用地幔和地壳中电子的净极化,沿旋转轴估计有5 × 10³⁸个或更多排列的电子,作为一个巨大的天然极化自旋源。通过将装置在南北方向和东西方向之间旋转，任何奇异的自旋-自旋相互作用都会以可预测的模式调制进动频率。 数据 实验在两种取向上采用盲分析（在揭盲前施加随机偏移），并考虑了13个局部和5个全局系统校正后，团队得到了零结果,信号在所有取向上与零一致。这些零结果转化为奇异自旋依赖力耦合常数的上限。 在南北方向上，团队对差分进动信号实现了72 nHz的频率界限。对任何总自旋依赖耦合的相应能量界限为7.49 × 10⁻²³ eV。 最严格的限制结果将电子-中子轴矢量耦合常数设为上限|g_A^e g_A^n| ≤ 3.0 × 10⁻⁴⁸，比电子与中子之间的引力相互作用弱约1700万倍。对于电子-质子轴矢量耦合，界限为|g_A^e g_A^p| ≤ 3.0 × 10⁻⁴⁷。 对于质量低于约10⁻¹² eV（对应于超过1 km的相互作用范围）的情况，这是有史以来最好的实验极限。 这对暗物质和新物理学的意义 这项实验所约束的奇异粒子涵盖了广泛的暗物质候选者： 轴子和轴子类似粒子（ALPs）：由强CP问题的解决方案预测，是主要的暗物质候选者，通过它们与电子和核子的轴-轴耦合受到约束。 Z’玻色子和暗光子：新U(1)规范对称性的假设力的载体，通过它们的轴-矢量耦合受到约束。 挠率引力模型：广义相对论的扩展，引入了自旋依赖的引力耦合。 这项实验并没有完全排除这些粒子，而是缩小了允许的参数空间。对于每个候选者，可能的耦合常数范围与之前的最佳测量相比大约缩小了一个数量级。 方法论的重要性 几项实验进展促成了与先前最高水平（包括同一团队2013年的《科学》论文）相比17倍的提升。该团队采用了自由进动几何结构以抑制来自泵浦激光器的矢量AC光移，四层μ金属磁屏蔽提供约300万倍的衰减，用于方向控制的精密旋转平台，以及包含18个独立校正的彻底系统特性分析。 盲分析协议在大型设施的粒子物理学中是标准做法，但在台式精密实验中不太常见，它增加了无意识实验偏差未影响结果的信心。 资金由NSF拨款PHY-2110523提供。该论文于2026年6月30日提交至arXiv。 来源 Clayburn, N.B., Glassford, A., Uelmen, T., Kyung, A.R., Boneva, Y., Salim, S., […]

在巴布亚新几内亚东南部的米尔恩湾省浅海水域发现了一种新的步行鲨，使已知的步行鲨种类总数达到10种。该物种被命名为 Hemiscyllium dudgeonae（达奇翁氏步行鲨，或称达奇翁氏肩章鲨），由澳大利亚昆士兰州阳光海岸大学的博士生Jessica-Ann（Jess）Blakeway于2025年3月在一次夜间潜水中发现。 步行鲨属于 Hemiscyllium 属，是一类小型底栖鲨鱼，利用其强壮的胸鳍和腹鳍作为四肢在海底爬行。与大多数鲨鱼不同，它们可以通过减缓心率和呼吸在水中存活约两小时，从而得以在其他捕食者无法到达的潮池中捕食。这一发现于6月15日发表在《海洋科学基金会杂志》上。 当标本被带到船上时，Blakeway立即认出其与众不同。其体色图案,,头部和身体上散布着棕色斑点和白色斑点及条纹，胸鳍后方有一个突出的眼状斑点,,与此前描述的所有九个物种都不同。正模标本为一具体长673毫米的雄性个体，于亚布瓦亚岛附近水深8米处采集，现收藏于西澳大利亚博物馆。 该物种以阳光海岸大学高级研究员、软骨鱼遗传学家Christine L. Dudgeon的名字命名，她研究 Hemiscyllium 属已有20多年。Dudgeon是第一个采集到这一标本的人。 横跨印度-澳大拉西亚群岛的辐射分化 Hemiscyllium 属约在4400万年前与其姐妹属 Chiloscyllium 分道扬镳。在中新世和上新世期间，构造变化和海平面波动推动了该属在印度尼西亚东部、澳大利亚和新几内亚群岛间的快速辐射分化。如今每个物种都占据着非常小的地理范围，通常仅为几百平方公里的浅珊瑚礁、海草床或红树林栖息地。 新种是自2013年发现 Hemiscyllium halmahera 以来首次被描述的步行鲨。这10个物种的时间跨度从1788年（著名的肩章鲨 H. ocellatum 首次被描述）一直延续至今。 Blakeway及其同事在15个地点的35个调查点进行了70次专项调查，通过潜水、浮潜和礁石徒步等方式，用手工采集了所有标本。该论文还修订了巴布亚新几内亚另外两个物种（H. michaeli 和 H. hallstromi）的已知分布范围，揭示它们的分布区在地理上存在重叠，尽管并非在同一地点同时出现，推翻了此前关于河流或深水将它们分隔的假设。 最濒危的步行鲨？ 10种步行鲨中有5种已被列入IUCN红色名录标准B下的濒危物种，该标准适用于地理分布范围受限的物种，这一类别仅覆盖全球约3%的鲨鱼物种。H. dudgeonae 尚未接受评估，但研究团队计划在2026年10月的一次考察中对其进行评估。 该物种的分布范围似乎仅限于安普利特群岛和特罗布里恩群岛之间的米尔恩湾省。如果得到确认，这将成为所有步行鲨中分布范围最受限的物种，也是列入濒危名录的有力候选者。 面临的威胁包括沿海开发、棕榈油种植园扩张、气候变化导致的珊瑚白化以及小型渔业中的兼捕。在当地，这种鲨鱼被称为 kadedekedewa，意为”狗鲨”或”懒鲨”，指其缓慢的四鳍步态。研究人员报告说，米尔恩湾的当地社区对其特有的生物多样性感到”兴奋和自豪”，Dudgeon希望这一发现能够”提高该物种的关注度，并带来保护措施，以支持其栖息地和更广泛的生物多样性”。 “我们希望它在巴布亚新几内亚以及世界各地都能受到珍视，”主要作者Jessica-Ann Blakeway说。 研究人员警告说，超过一半的步行鲨物种正面临威胁。正如Blakeway指出的那样，步行鲨是生命力顽强的动物，如果它们陷入困境，那么同一生态系统中的其他海洋物种很可能也处境艰难。 婷 翻译 来源 Blakeway， J.-A.， Townsend， K.， Erdmann， M.， Allen， G.， Teliwa， M.， Waranaka， J.-A.， Brooks， […]

绿氢是通过可再生能源电力分解水产生的，被广泛视为钢铁、水泥、航运和航空等无法直接使用可再生能源的行业脱碳的关键。其推广主要受到成本的制约。按当前价格计算，绿氢每公斤约6至8欧元，而天然气制氢每公斤仅约1.50至2.50欧元。 汉诺威莱布尼茨大学的一个研究团队考察了一种缩小这一差距的有前景的方法：利用”再调度”电力,,即电网运营商本来会因为输电线路无法将全部电力输送至需求地而浪费掉的可再生能源剩余电力。 发表在《能源进展》上、并由《物理世界》报道的结果，是一个有条件的肯定。使用边际成本为零的再调度电力，根据不同储氢配置，可将绿氢生产成本降低每公斤0.9至1.96欧元。这是可观的节省,,但需要将再调度电力与其他可再生能源的购电协议结合使用。无论何种价格水平或项目规模，单独依赖再调度电力都不具备成本竞争力。 再调度如何运作 电网必须时刻保持平衡。当德国北部的风电场发电量超过输电线路向南输送至工业中心的容量时，电网运营商会执行”再调度”：他们在供电过剩地区减少可再生能源发电（弃电），并在其他地区增加发电以满足需求。发电商因被弃用的电力获得补偿，而这些电力实际上被浪费了。 经过多年争论，德国输电系统运营商于2024年引入了区域再调度市场。这些市场允许原本会被弃用的可再生能源电力在当地销售而不是被丢弃。水电解槽,,利用电力将水分解为氢和氧,,是合格的参与者。使用这种被弃用的电力也符合欧盟关于绿氢认证的规定。 水电解槽特别适合这一角色，因为它们不需要持续供电。它们可以灵活地开关，充当电网的需求侧减震器：当供应过剩时，它们消耗电力；当供应紧张时，它们暂停。它们产生的氢气可以储存在压力罐或盐穴中供以后使用。 研究的关键数据 Brandt、Bensmann和Hanke-Rauschenbach利用2022至2023年德国八个负荷调节区的历史再调度数据，对一座绿氢生产工厂进行了建模。他们计算了多个情景下的现场氢气供应成本,,即年化资本支出和运营费用加上电力成本，除以年氢气产量。 在再调度价格为零欧元每兆瓦时、并结合其他可再生能源购电协议的情况下，最大成本降低范围为每公斤0.84欧元（使用高成本压力罐储氢）至每公斤1.84欧元（假设一个完全灵活、能够以任何速率吸收氢气的承购方）。《物理世界》将此范围四舍五入为0.9至1.96欧元。 节省对价格高度敏感。当再调度价格仅为每兆瓦时20欧元时，再调度电力的使用率从68%下降到25%。在每兆瓦时100欧元时，节省额根据储氢成本的不同减少28%至100%。 年度间差异也很显著。一个负荷调节区（T5）使用2022年数据的节省额为每公斤1.24欧元，而使用2023年数据则降至每公斤0.62欧元,,由于电网条件变化，下降了50%。 改变游戏规则还是形同虚设？ 研究论文的标题直接提出了这个问题：”绿色氢气生产中的负再调度电力：改变游戏规则还是形同虚设？” 作者的回答是：这取决于政策。如果再调度价格能保持在极低水平,,德国市场的价格下限从测试阶段的每兆瓦时约40欧元降至运营阶段的25欧元，作者建议还需进一步降至零,,那么再调度就能有效降低绿氢成本。如果价格上涨，这一优势就会消失。 即使达到最大节省，绿氢成本仍约为每公斤4至6欧元,,高于在没有碳定价的行业中经常被引用的与灰氢成本持平的门槛（每公斤2欧元）。仍需要碳定价或氢差价合约等政策措施来弥合差距。 作者指出，这种方法具有成本数字本身无法体现的内在结构性优势：每公斤来自被弃用可再生能源电力的氢气都代表着原本会被浪费的能源，同时还能缓解输电基础设施的拥堵。 研究的结论是：再调度可以成为降低绿氢成本解决方案的一部分，但保持再调度价格低廉的政策支持至关重要。没有这种支持，这个概念就会如其作者所担心的那样,,一个从未真正兑现的有趣想法。 婷 翻译 Source Brandt， J.， Bensmann， A. & Hanke-Rauschenbach， R. “Negative redispatch power for green hydrogen production: game changer or lame duck? A German perspective.” Progress in Energy 8， 025006 (2026). DOI: 10.1088/2516-1083/ae6011.

“如果你创建了一个数据集却没有人能找到它，它有用吗？”7月1日发表的一篇新的Nature新闻特写这样问道。”没有它本可以达到的那么有用。”这个问题是反问性的，但其利害关系却是真实存在的：在科学信任持续受到党派行为者和病毒式错误信息压力的情况下，科学信息的可获取性和透明度已成为一项制度性紧迫问题。 本文考察了FAIR数据原则首次起草十年后的现状。FAIR,,Findable（可发现）、Accessible（可访问）、Interoperable（可互操作）、Reusable（可复用）,,是一个框架，旨在确保研究数据能够被定位、打开、与其他数据集结合，并在原始研究发表后长期被他人使用。这些原则于2016年由Wilkinson及40多位合著者在FORCE11的框架下正式发表于Scientific Data，该论文至今已累积约16,000次引用。 构想FAIR框架的荷兰分子生物学家Barend Mons告诉Nature，其核心目的是问责。”数据越能被创建者以外的人理解，我们就越能不仅判断数据集本身的可信度，也能判断其所谓创建者的可信度。” FAIR究竟要求什么 正如文章所述，一个理想的FAIR数据集应有详细元数据的适当文档记录,,数据创建的时间、地点和方式。它在数据收集开始前就已设计好，并制定了指定适当许可和持久标识符的数据管理计划。它的结构使计算机和人类都能找到它并与其他数据集集成。 这些原则有意保持通用性。正如Mons指出的，FAIR”无法解决每个应用的具体问题”。其他研究人员后来通过FAIR4RS和FAIR-USE4OS等倡议，将该框架扩展到算法、研究软件和开源项目。 FAIR实践 本文重点介绍了几个学科特定的实施案例。在高能物理领域，FAIR4HEP项目评估了大型强子对撞机数据的FAIR合规性。卡内基梅隆大学发布了针对化学、数学、神经科学和心理学的专用FAIR指南。英国生态学会出版了基于FAIR原则的可重复代码指南。在人工智能领域，HuggingFace平台推广”模型卡”，记录预期用途、性能指标、训练数据和局限性。 “从很多方面来说，这就像烹饪，”巴塞罗那大学数据完整性研究员Amelia Jimenez-Sanchez说。”一旦你有了合适的食材,,或者说熟悉了FAIR实践,,做饭就变得容易多了。最终，它只是你工作方式的一部分。” 伦敦自然历史博物馆的宏观生态学家Natalie Cooper强调，仅有数据是不够的。”数据就是数据，但还有围绕数据构建的整个基础设施系统来存储、共享和分析这些信息，这些工具也需要是FAIR和可重复的。” 爱丁堡大学软件可持续发展研究所的Neil Chue Hong补充道：”现在，没有软件就很难分析或可视化数据，同时，没有高质量的数据，软件也很难存在。” 政策动力 政府、资助机构和出版商日益将符合FAIR原则的数据共享作为一项要求。澳大利亚研究数据共享中心提供FAIR数据自我评估工具，为改善FAIR合规性提供实用指导。目前，天文学、材料科学、遗传学和单细胞基因组学等领域已有专门的FAIR资源。 本文与Nature上的一篇姊妹篇同时发表，探讨科学信任是否真的在下降,,基于调查数据的答案比简单叙述所暗示的要复杂得多。但FAIR框架将自己定位为一种结构性回应：不是说服怀疑者的运动，而是一种使科学在设计上就具有可验证性的技术基础设施。 诞生十年后，这一概念已远远超越了其在生物信息学领域的起源。它能否实现其创始人将可重复性嵌入科学实践DNA的雄心，最终将取决于各领域的研究人员是否愿意学习这一配方。 婷 翻译

化学与生物学之间的界限正变得越来越难以划分。明尼苏达大学由生物化学家凯特·阿达马拉领导的团队从零构建了一个细胞，一个名为SpudCell的系统，完全由纯化的化学组分组装而成，能够生长、复制基因组和分裂。描述这项工作的预印本被《细胞》期刊拒绝，因为一位评审认为这些细胞”不是真正的生物学”，但该工作仍被该领域的领军人物誉为自下而上合成生物学的里程碑式成就。 SpudCell与以往所有细胞的不同之处不在于其功能，而在于其制造方式。此前所有合成细胞，包括J·克雷格·文特尔2010年里程碑式的JCVI-syn1.0，都是通过提取现有天然细胞并用合成基因组替换其基因组来构建的。这种方法是”自上而下”的：它从一个活的底盘开始并进行修改。而SpudCell是”自下而上”的：它从纯化的化学品开始，从头组装整个系统。 “我有蓝图，我有每种组分的完整化学成分清单，”阿达马拉告诉《Quanta杂志》。”我们在化学中复制了以前只在生物学中可能实现的事情：细胞的完整行为集合。它证明生命最基本的功能，如生长和复制，不需要神秘的魔法火花。” SpudCell的工作原理 细胞体是一个脂质体，一种包裹着水的脂肪酸显微泡。研究团队在其内部装载了一个90千碱基对的基因组，分布在7至9个独立的DNA质粒上，携带大约36个基因。这刚好足以编码进食、生长、复制和分裂所需的功能。 蛋白质合成机制由PURE系统提供，一个包含36种纯化大肠杆菌酶的混合物，包括核糖体，能够将合成基因组翻译成功能性蛋白质。其中一种蛋白质，α-溶血素，插入脂质体膜并充当门控：它与外部feeder脂质体上的化学标签结合，触发融合，输送糖类、脂质、tRNA、核糖体和酶的新鲜供应。 分裂发生在没有细胞骨架的情况下。聚集在膜内表面的蛋白质积累机械应力，直到脂质体分裂。为了在多代中维持复制，研究人员使用了链霉亲和素结合和机械分离网。 经过5次分裂周期后，细胞保持12小时的分裂时间，但只有约30%的子代细胞保留完整基因组。该系统无法在其受控化学环境之外生存，它需要持续的feeder脂质体供应，无法制造自己的核糖体，也无法进行代谢。 “它效率低下，但你确切知道它是如何构建的，”阿达马拉告诉《科学》杂志，将SpudCell比作”第一辆能飞100英尺的带翼自行车车架”，合成细胞的莱特飞行器。 它活着吗？ 这个问题让科学家们产生了分歧。斯坦福大学的合成生物学先驱、与阿达马拉共同创立公益公司Biotic的德鲁·恩迪谨慎地说：”我会说凯特构建了一个细胞。我不认为她创造了生命。” J·克雷格·文特尔研究所的约翰·格拉斯称其为”生物学史上的里程碑事件”和”合成细胞领域乃至整个生物学的分水岭事件”。芝加哥大学的诺贝尔奖得主杰克·绍斯塔克说：”我不知道还有任何其他从生物组分组装人工细胞的努力取得了如此大的进展。” 其他人则更为谨慎。明斯特大学的塞拉芬·韦格纳告诉《科学》杂志：”这是一篇非常酷的论文……但我认为这并不意味着我们接近创造完全合成细胞。”亚利桑那州立大学的迈克尔·林奇警告说，这种细胞并非自给自足。 美国国家标准与技术研究院的伊丽莎白·斯特里查尔斯基表示，SpudCell”跨越了界线”，介于一堆化学品和自然进化细胞之间，这是一个恰当的描述，因为这个系统在任何传统意义上都不是活着的，却能做只有生命系统才能做到的事情。 SpudCell名称的由来 据《科学》和《Quanta》报道，阿达马拉的学生建议将细胞命名为”阿达马拉细胞”。她回答说：”叫它别用我的名字，叫它土豆都行。”故意模仿第一颗人造卫星斯普特尼克，为该项目赋予了它的名字。 Biotic：开放合成细胞的基础设施 阿达马拉、恩迪、扬·耶德雷谢克和生物技术企业家克里斯·拉乔共同创立了Biotic，一家美国501(c)(3)非营利公益公司，筹集了约1000万美元的种子资金。Biotic将于2026年9月开始发放研究资助，目标是建立合成细胞工程共享技术基础设施，并保持工具开放。 “任何工程学科都需要模块化，”阿达马拉在大学新闻稿中说。”在我们的案例中，我们相信这些模块必须在开放环境中构建：私下构建的基础设施基础只会给别人一个收费亭。” 这篇题为”A Chemically Defined Synthetic Cell Capable of Growth and Replication”的论文长达190页。在被《细胞》拒绝后，作者计划将其提交给一家新期刊。在出版前保密协议下，阿达马拉与记者分享了手稿，这一不寻常的举动得到了她同事的辩护。”我认为凯特非常勇敢，我认为她给了每个人一份礼物，”恩迪告诉《科学》杂志。”对她来说，保守这个秘密会容易得多。” 下一步是什么 SpudCell尚无法进化，其基因组复制酶非常精确，自发突变无法积累。它无法消除废物。它无法在没有定期机械帮助的情况下分裂。 但它首次证明，完整的细胞周期可以在确定的化学配方上运行。阿达马拉说，接下来的步骤是提高分裂期间基因组继承的效率，增加代谢能力，并最终使系统在没有feeder脂质体的情况下自给自足。 “如果有人要合成一个最小细胞，”阿达马拉说，”那将是一个集体努力。” 披露：基于尚未经过同行评审的预印本。该手稿被《细胞》拒绝，尚未被其他期刊接受。 婷 翻译 来源 Gaut, N.J., Deich, C., Cash, B., Hoog, T., Engelhart, A.E., Adamala, K.P.”A Chemically Defined Synthetic Cell Capable of […]

芝加哥大学经济学家约翰·A·李斯特在《自然》杂志发表评论指出，过去十年来撼动心理学、经济学和生物医学的可重复性危机，可能只是一个更深层问题的表象。真正的问题不在于研究结果能否在实验室中复现，而在于它们能否推广到人们实际生活的环境中。 李斯特同时担任沃尔玛首席经济学家以及芝加哥大学和澳大利亚国立大学教授。他主张行为科学和社会科学应当果断转向自然实地实验,在这种研究中，参与者在不知情的情况下进行日常活动，而研究人员以受控方式改变其环境的某些特征。 李斯特写道：”在我看来，解决这个问题的一个方法是使用更多的自然实地实验。假设遵循严格的伦理规则，通过在自然环境中研究人们，研究人员可以更有信心地认为他们的发现与该群体相关。” 三阶段可推广性问题 李斯特确定了研究与现实世界之间联系断裂的三个不同节点。 首先是人群选择：临床试验历来以中年白人男性为对象，其结果随后被应用于女性和其他人口群体。研究人员心目中的研究目标人群，往往与实际最终接受干预或政策的人群不同。 其次是参与者选择,一种更微妙但普遍存在的偏差。实验室研究需要知情同意，同意需要知晓，而自愿参加行为实验的人并不能代表一般人群。某个周二下午来参加一项20美元心理学实验的人，通常拥有灵活的时间安排且对学术环境感到舒适,这些特质与其他一系列特征相关。 第三是情境选择：实验环境本身创造了人为背景。观察带来的审视感、不熟悉的利害关系、大学实验室的社会暗示,所有这些都与超市过道、校园操场或证券交易所大厅的复杂现实截然不同。 李斯特用自己2006年对交易卡经销商的研究来说明这一点。他写道：”当经销商知道自己被监视时，他们提供的卡片质量高于买家当场能够验证的水平,这是一种与任何重复交易前景无关的昂贵的互惠行为。相比之下，在市场交易大厅，互惠是策略性的：只有在声誉和重复交易使其经济上合理时，才会表现出慷慨。” 他认为，从淡化决策正常后果的环境中进行推广，会导致错误的推论和有缺陷的政策。 推广失败的经典案例 该评论重新审视了几个知名案例,有前景的小规模结果在扩大规模后崩塌。”恐吓疗法”项目在1970年代和1980年代将高危青少年带入最高安全级别的监狱。早期试点报告称80%到90%的参与者没有惹上麻烦。但当该项目被扩大规模并在受控试验中进行研究时，它失败了,在一些地方，参与者的犯罪行为实际上有所增加。 在肯尼亚大幅减少缺勤率的学校驱虫项目在其他国家显示出混合或较弱的效果。在布基纳法索提高了出勤率的学校餐饮项目在其他地方影响有限。 李斯特认为，这些失败并不证明早期研究是错误的。它们证明人类行为依赖于情境，而传统的实验室和调查研究,绝大多数依赖于心理学家所称的WEIRD人群（西方、受教育、工业化、富裕、民主）,系统性地高估了其发现的可移植性。 自然实地实验作为方法论解决方案 自然实地实验绕过了这些问题中最严重的一部分。由于参与者不知道自己正在被研究，实验中不存在自我选择偏差。由于环境是真实场景,购物、捐赠、工作、通勤,不存在扭曲行为的人为背景。 它们并不能自动解决人群选择问题（研究人员仍然选择研究哪个人群），但它们能将人群差异与实验人为产物清晰地分离开来。 李斯特写道，三个发展使自然实地实验现在比过去更加可行。可重复性危机创造了制度层面对更严谨方法的需求。技术行业每天运行数万次此类实验，并建立了学术界可以借鉴的基础设施。而越来越多的关于可推广性的形式理论,包括李斯特本人2024年提出的框架,为预测研究结果何时能在不同情境间转移、何时不能提供了工具。 在沃尔玛，李斯特的团队正在与6000多家供应商开展自然实地实验，测试哪些激励措施能最有效地减少碳排放。其规模远超大学实验室所能达到的水平。 伦理界限 自然实地实验提出了受控实验室研究所没有的伦理问题。李斯特直接引用《贝尔蒙特报告》框架加以解决：参与者不得承受超过最低限度的风险，且只能经历他们通常会遇到的情况。不完全披露只有在为实现研究目标所必需、没有或只有极小的未披露风险、并配合适当的汇报计划时才被允许。 这篇评论本身就是科学社会学中的一次实验。它出现在世界最权威的学术期刊之一上，认为方法论改革,而不仅仅是可重复性,才是优先事项。李斯特的论点能否超越经济学和行为科学，推广到可重复性危机冲击最严重的学科领域，或许取决于研究人员是否愿意离开自己实验室的受控环境，跟随他们的研究对象进入实地。 来源 List, J.A. “Make science more reliable: study people as they go about their lives.” Nature 654, 863–866 (2026). DOI: 10.1038/d41586-026-01957-z. 婷 翻译

印度季风季节以十多年来最疲弱的表现开场。该国6月降雨量仅为99.5毫米，比长期平均水平165.3毫米低39.8%，成为1901年全国有记录以来第五干燥的6月，也是2014年以来最干燥的6月。 125年来，只有四个6月更干燥：1905年、1926年、2009年和2014年。 印度气象局局长穆尔蒂云贾伊·莫哈帕特拉在BBC引用的一次新闻发布会上表示：”这是1901年以来印度第五干燥的6月，也是12年来最干燥的6月。” 季风于6月4日抵达喀拉拉邦，比预定时间晚了三天，随后在印度西部和中部农业地区停滞了大约两周。在印度的741个地区中，有560个地区报告降雨不足，占全国的76%。只有181个地区降雨正常或过剩，集中在约占全国气象区域四分之一的地带。 古吉拉特邦的德瓦尔卡降雨量为零毫米。该市6月的正常降雨量为100.3毫米。 主要作物播种下滑 初夏的降雨短缺直接冲击了秋收作物的生长季。秋收作物是关键的夏季播种收成，约占印度粮食产量的一半。截至6月25日，总播种面积为1830万公顷，比2025年同期的2370万公顷下降23%。 印度主粮水稻播种面积为260万公顷，比去年下降25%。关键经济作物棉花下降30%，至约320万公顷。降幅最大的是油籽（包括大豆）和豆类，均比2025年6月的水平下降约44%。 政府将秋收粮食生产目标维持在约1.76亿吨，但能否实现将取决于7月的显著复苏。7月是季风季节降雨最多的月份，通常占6月至9月总量的约三分之一。 《财富印度》引用的一位分析师表示：”这是水稻苗床以及棉花和花生播种的时节。7月季风的复苏对这些作物的命运仍然至关重要。” 政府应对 政府已在315个被确定为易受降雨不足影响的地区启动了区级应急计划。其中111个被列为高优先级地区，意味着这些地区不到25%的耕地得到灌溉。易受影响的邦包括中央邦、马哈拉施特拉邦、古吉拉特邦、北方邦、拉贾斯坦邦、卡纳塔克邦、比哈尔邦、贾坎德邦、特伦甘纳邦、安得拉邦和奥里萨邦。 农业部长希夫拉杰·辛格·乔汉表示，政府正在”提前准备，而不是等待危机”，并强调节水、作物多样化和科学播种实践。 印度拥有大量粮食缓冲库存。政府大米储备为3970万吨，而缓冲需求量为1350万吨，已采购的稻谷加工后预计还将增加2980万吨。这些库存可以缓冲短期供应中断，但无法保护农民收入，而长期短缺将给季风后的淡季系统带来压力。 7月预报与厄尔尼诺 印度气象局的最新预报预测7月降雨量低于正常水平，为长期平均水平280.4毫米的94%。全季（6月至9月）预报已从此前4月估算的长期平均水平的92%下调至90%。 罪魁祸首是厄尔尼诺，它于6月在太平洋出现，预计将在季风季节期间增强。历史上，厄尔尼诺与印度夏季季风减弱有关。印度洋偶极子预计将保持中性，在典型年份中，它对厄尔尼诺干燥影响的抵消作用有限。 孟加拉湾正在发展的低气压系统预计将在7月第一周带来良好降雨，这是一个受欢迎但暂时的喘息机会，可能允许短生育期品种的补种。 私营预报机构Skymet认为，全季出现完全干旱的概率为30%，降雨低于正常水平的概率为40%，预计总季节降雨量为正常水平870毫米的94%。 更广阔的视角 6月的降雨短缺符合气候科学家与全球气温上升相关联的季风变率增加的模式。虽然气候变化与印度季风的关系很复杂，但更暖的空气能容纳更多水分，这可能会加剧洪水和干旱，这种模式在2024-2025年也曾出现，当时季风来临较晚，但在某些地区产生了强降雨。 今年，降雨短缺的时机是关键因素。6月和7月是主要种植月份，即使总季节降雨量最终接近正常水平，来得太晚的复苏也会降低产量。标普全球评级已预计印度GDP增长将在2027财年放缓至6.6%，低于2026财年的7.7%，将能源压力和季风不足列为逆风因素。 目前，农民们正在等待降雨。 来源 Abhishek Dey，”Farming worries after India records driest June in over a decade，” BBC News，2026年7月1日。 印度气象局，2026年6月月度降雨数据。 “India faces driest June in over a decade, 76% districts deficient，” The Hindu BusinessLine，2026年6月30日。 “El Nuno […]

欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机（LHC）上的ATLAS合作组报告称，在顶夸克-反顶夸克产生过程中观察到统计显著性超过8 sigma的过剩信号，远高于通常发现所需的5 sigma阈值。这一结果发表在《物理学进展报告》上，指向了”Toponium”的形成，一种转瞬即逝的准束缚态，其中最重的已知基本粒子在衰变前短暂地”拥抱”在一起。 顶夸克是标准模型中的”巨人”。每个顶夸克的重量相当于一个金原子，却挤在比质子还小的体积内。在LHC上，当质子以13万亿电子伏特能量碰撞时，顶夸克成对产生。在产生开始的能量阈值（约345 GeV，约为顶夸克质量的两倍）附近，理论预测两个夸克应该能强烈感受到彼此的存在，形成瞬态束缚态，就像质子和电子可以形成氢原子一样。 这一预测根植于非相对论性量子色动力学（NRQCD）框架，已经存在数十年。然而，在实践中发现它长期以来被认为在强子对撞机上是不可能的，因为每次碰撞的碎片会将微妙的效应淹没在噪声风暴中。 “只有通过最近将量子信息理论与对撞机物理学联系起来的努力才使之成为可能，”芝加哥大学恩里科·费米研究所的ATLAS物理学家Yoav Afik表示。 该分析利用了自旋关联可观测量，通过早期顶夸克对量子纠缠研究发展起来的技术，以增强对阈值附近顶-反顶系统独特自旋结构的敏感度。利用Run 2的140个逆飞秒靶恩数据，合作组测量了准束缚Toponium态的截面为9.3皮靶恩，比微扰QCD基线预测的6.43皮靶恩大约45%。仅标准模型（不含Toponium）的假设在观测到的8.2 sigma（预期6.0 sigma）被排除。 这一结果一年前由CMS合作组预示。2025年3月，CMS在意大利阿尔卑斯山举行的Rencontres de Moriond会议上宣布了超过5 sigma信号的第一个迹象。在接下来的几个月里，两个实验相互验证了这一发现。到2025年7月，ATLAS独立确认了7.7 sigma的过剩信号，两个合作组在马赛的EPS-HEP会议上提交了联合结果。 “观测到被认为难以探测的非相对论性QCD效应是LHC实验计划的巨大胜利，”时任CMS发言人的Gautier Hamel de Monchenault在2025年的一份声明中说。 该过剩信号表现为颜色单态、自旋单态的S波准束缚态，这种构型与理论学家长期以来预测但从未探测到的赝标量Toponium粒子一致。ATLAS测量的9.3皮靶恩截面积与CMS此前测量的8.8皮靶恩吻合良好，仅在各自不确定度范围内有差异。 “这是一个非常令人兴奋的发现，将我们对顶夸克物理及其建模的当前理解推向了极限，”Afik说。 一个核心问题仍然存在：该信号是否能完全由标准模型NRQCD效应解释，还是存在某种奇异贡献，比如345 GeV附近额外的希格斯类玻色子衰变成顶夸克？伦敦国王学院和CERN的理论物理学家John Ellis在2025年CMS结果首次出现时指出，”CMS报告的信号如果得到确认，可能源于通常称为’Toponium’的准束缚顶-反顶介子，也可能源于出现于额外希格斯玻色子模型中的基本自旋为零的玻色子，甚至可能是两者的组合。” LHC正在进行的Run 3已经收集了超过本次分析所用Run 2数据集两倍以上的积分亮度，应该能提供区分这些可能性所需的统计数据。 CERN高级研究员Baptiste Ravina表示：”凭借新收集的Run 3数据集（是本次首次分析所用Run 2数据集的两倍以上），我们将能够更详细地审视这一过剩信号，并确定它是否只能由非相对论性QCD效应描述，或者还有更多内容。” 无论是Toponium还是”骗子”，这一结果标志着长期以来被认为超出强子对撞机物理学范围的微妙阈值效应首次被清晰聚焦。在发现粲夸克（催生现代重味物理的事件）半个世纪后找到Toponium，正如Ellis在首批迹象出现时所说，将是粒子物理学”一份意想不到且受欢迎的金色周年纪念礼物”。 Source The ATLAS Collaboration. “Observation of a cross-section enhancement near the ttbar production threshold in sqrt(s)=13 TeV pp collisions with the […]

胸部与背部肌肉密度更高的人发生心脏病的可能性显著更低——这不是因为肌肉本身保护心脏，而是因为其密度反映了整体的活跃生活方式。这是对SCOT-HEART试验的一项新分析的结论，由爱丁堡大学领导的团队于6月30日发表在《放射学》期刊上。 该研究使用了一种名为TotalSegmentator的深度学习工具，对1,722名患者的冠状动脉CT血管造影扫描图像中的104个解剖结构进行了自动分割——这些患者在入组时均无已知心脏病。该工具测量了扫描视野中每个器官和组织的体积和放射密度（以亨氏单位计量），实现了手动读片无法完成的全面身体成分分析。 在10年随访期间，133名患者（7.7%）死亡，106名患者（6.2%）发生了心脏病发作。对这两种结果而言，最强的身体成分预测因子是骨骼肌衰减——即躯干肌肉的放射密度——反映的是肌肉的组成而非大小。 密度，而非体积 骨骼肌衰减每增加10个单位——意味着肌肉密度更高、肌内脂肪更少——心脏病发作风险下降31%（风险比0.69，95%置信区间0.54至0.87），全因死亡风险下降39%（风险比0.61，95%置信区间0.47至0.79）。肌肉衰减低于中位数的患者，其死亡风险是高于中位数患者的1.85倍，心脏病发作风险是其1.58倍。 肌肉大小并无保护作用。更大的肌肉——更大的横截面积——与任何一种结果均无显著关联。这一区分至关重要：通过针对性力量训练获得的粗大躯干肌肉，似乎并不能带来与反映整体代谢健康的瘦弱低脂肌肉组织相关的心血管益处。 即使在根据冠状动脉钙化积分（心脏风险最强大的既定预测因子之一）进行调整后，该关联仍然显著。骨骼肌密度提供了标准斑块负荷测量无法捕捉的预后信息。 躯干脂肪和肝脏脂肪与心脏病发作风险无显著关联。 可能的含义 研究人员主要将肌肉密度解释为整体身体活动的标志。躯干肌肉密度高的人通常更活跃，而正是这种更广泛的活动——而非胸部和背部的力量本身——保护了心脏。 “经常锻炼使上半身肌肉强壮的人，很可能拥有以其他方式保护心脏的健康生活方式，”资深作者、爱丁堡大学的Michelle C. Williams表示。 部分资助该研究的英国心脏基金会首席科学官Bryan Williams指出，”定期运动可将心血管疾病风险降低多达三分之一”，并强调所有形式的运动（而不仅仅是力量训练）都能改善肌肉密度。 注意事项 该研究为观察性、回顾性研究。它无法建立因果关系——即通过运动改善肌肉密度是否能直接降低心脏病发作风险，或者肌肉密度是否仅仅是已更健康人群的生物标志物。该队列仅限于因胸痛而接受CT血管造影检查的患者，其结果可能不适用于无症状人群、年轻人群或非白人族群。肌肉密度的临床阈值尚未建立，作者呼吁在考虑将该指标用于临床决策之前，在各种人群中进行验证。 SCOT-HEART试验最初旨在评估CT血管造影在胸痛评估中的作用，而非身体成分分析。对现有扫描图像的机器学习分析揭示了一种该试验从未设计检验的强健关联——统计稳定，机制上具有提示性，但尚未准备好投入临床应用。 翻译：婷 来源： Guimaraes AR, Williams SE, Macmillan MT, et al. Machine learning multiorgan analysis of coronary CT angiography body composition, myocardial infarction, and mortality in the SCOT-HEART trial. Radiology. 2026;319(3):e251821. doi:10.1148/radiol.251821