科学

雅可比猜想已经吞噬了数学家们 87 年的职业生涯。这一猜想由 Ott-Heinrich Keller 于 1939 年提出，它提出了一个看似简单的问题：如果从 n 维复空间到其自身的多项式映射，其雅可比行列式处处为非零常数，那么该映射是否必然存在多项式逆映射？一代又一代的数学家宣称证明了它，又眼看着证明崩塌；至少在一个著名的案例中，一位前途光明的数学家眼睁睁看着自己的职业生涯彻底脱轨。2026 年 7 月世界杯决赛之夜，Anthropic 的一位数学家发布了一个 216 字符的公式，终结了二维以上所有维度中的这一猜想。 Levent Alpoge 以群聊式的随意口吻在 X 平台上发帖，宣布雅可比猜想是错的。这个反例是一个从三维复空间到其自身的映射，包含三个次数分别为 7、6 和 4 的多项式分量。它的雅可比行列式恒等于 -2，是一个非零常数，在每一点上都满足猜想的前提条件。然而，三个不同的输入 (0, 0, -1/4)、(1, -3/2, 13/2) 和 (-1, 3/2, 13/2) 都映射到同一个输出 (-1/4, 0, 0)。一个非单射的映射不可能有逆映射，无论这个逆映射是多项式的还是其他形式的。这一猜想在三维空间中不成立，而通过添加额外变量，它在高于三维的所有维度中也不成立。二维情形仍然悬而未决。 搜索由机器完成 关键在于这个反例是如何被找到的。Alpoge 将功劳归于 Anthropic 的模型 Claude Fable 5，称其在世界杯决赛期间完成了这项工作，而起因是他的朋友、斯坦福大学的 Akhil Mathew 提出的一个问题。具体的提示词从未公开，数学家们指出，这次搜索需要真正的洞察力，不是一句措辞巧妙的问题就能完成的。 得到验证的是数学本身，而且验证过程异常彻底。一天之内，SymPy、Wolfram Alpha 以及 Isabelle/HOL 和 […]

量子计算机有一个”安置”问题。地球上最强大的机器，IBM 和谷歌的量子计算机，都安放在稀释制冷机里，制冷机将处理器冷却到大约 10 至 20 毫开尔文（mK），比深空还要冷，而这些设施的建造和运行成本高达数百万。一家德国初创公司正在推销另一种愿景：一台能装进标准服务器机柜、插上墙上插座就能在室温运行的量子计算机，其构造基于钻石中的缺陷。 Saxon Q 是莱比锡大学的衍生公司，7 月 21 日宣布开始接受两款系统的订单，即 SXQ128 和 SXQ512，该公司称这是首批量子比特数超过 10 的钻石基氮空位（NV）量子计算机。这家公司由物理学家 Marius Grundmann 和 Jan-Berend Meijer 于 2021 年创立，据其介绍，128 量子比特机型可在三个月内发货，512 量子比特版本从 2027 年第二季度起发货。价格未予披露。独立分析师已提醒人们关注这些说法中的细则。 钻石量子比特的工作原理 NV 钻石系统中的量子比特是一种缺陷：钻石晶格中一个氮原子取代了一个碳原子，旁边是一个空位。被俘获电子的自旋加上邻近的核自旋构成量子比特，用光完成初始化和读出，用微波进行操控。由于钻石刚度大，室温下剩余的热能不足以产生通常会破坏量子相干性的晶格振动，NV 量子比特在普通办公环境中就能维持毫秒量级的相干时间，无需低温、真空或洁净室。 这才是该平台的真正优势：部署。一台能安置在用户本地机房里的量子计算机，可以支撑机器人、汽车和国防等边缘应用场景，没有云端延迟，体积、重量和功耗都只有超导机器的一小部分。该公司声称其能效是 GPU 集群的 6 至 10 倍，但这一数字的计算方法未披露。 审视量子比特数量 这些头条数字值得仔细审视。SXQ128 的 128 个量子比特排列为 16 个内核，每个内核含 8 个完全纠缠的量子比特；SXQ512 则排列为 32 个内核，每个含 16 个。该公司公开确认，只有同一内核内的量子比特才能相互纠缠；各内核并行运行，通过经典方式协调，而非量子连接。因此，128 只是物理量子比特的合计数量，而不是纠缠寄存器的宽度。有分析师认为，拿它与谷歌 […]

19 个月来，一枚被废弃的猎鹰 9 号上面级一直沿着一条与月球轨道交叉的混乱轨道翻滚。这件重 3,600 公斤（4 吨）的太空硬件在 2025 年 1 月完成了它的本职任务，当时它把两个月球着陆器送往月球。2026 年 8 月 5 日，它完成了自己从未打算完成的任务。协调世界时 06:35，该火箭级以每秒 2.43 公里（约 5,400 英里/小时）的速度撞击月球表面，地点靠近爱因斯坦陨石坑，地球上的望远镜捕捉到了撞击的化学余波。 这次撞击由多家专业天文台和航天机构组成的联盟提前预测、持续跟踪并加以观测。其科学成果仍在分析之中，但首批结果已经令人瞩目：位于智利的欧洲南方天文台甚大望远镜（VLT）在撞击后 5 到 10 分钟内，于撞击羽流中探测到钠和锂的光谱发射线。科学家认为，钠来自月球土壤本身；锂是月球岩石中的微量元素，很可能来自那枚火箭。 一场意外的受控实验 这枚编号为 2025-010D 的上面级于 2025 年 1 月 15 日从肯尼迪航天中心发射，搭载了萤火虫航天公司的蓝幽灵 1 号着陆器（该着陆器随后在澄海成功着陆）和 ispace 公司的白兔-R 2 号任务（该任务于 2025 年 6 月坠毁）。火箭级在高地球轨道上漂移，其轨迹在太阳活动和引力的作用下偏向月球。曾准确预测 2022 年中国火箭撞击的冥王星计划天文学家比尔·格雷把这次撞击的跟踪精确到了分钟，将最终撞击时间修正为协调世界时 06:35:37.5，撞击坐标约为北纬 19.5 度、西经 93.3 度，位置刚越过月球边缘，只有借助天平动才能从地球上看到。 撞击点位于被阳光照亮的月球西边缘，因此没有人看到闪光。撞击本身持续不到一秒，地面望远镜，包括被指派承担光谱观测任务的亚利桑那州洛厄尔发现望远镜，都被云层和白昼的眩光所阻，未能观测到闪光。地球没有记录到任何闪光，这与 2009 […]

聚氯乙烯是回收行业最不愿意提及的塑料。全球每年生产约 6000 万吨，从管道、窗框到电缆和地板，无处不在，它以耐用、廉价和阻燃著称。而这种耐用恰恰是问题所在：PVC 不易分解，一旦分解，就会向土壤和地下水释放氯代烃和添加剂。对它的回收在化学上一直很棘手，因此大部分 PVC 最终被填埋。 由弗吉尼亚理工大学牵头、得克萨斯农工大学和加州理工学院参与的研究团队在《自然》杂志上报告，他们利用廉价的氯化铝作为催化剂，在温和的 70 °C 下将废弃 PVC 转化为聚α-烯烃润滑油，也就是发动机和机械中使用的高档合成油，全程无需任何特殊试剂。这条路线把棘手的废物流变成了比原材料更值钱的商品。 化学原理 该工艺利用了 PVC 的结构。聚合物中的碳氯键在环境中是它的弱点，在实验室里却是它的抓手。在 70 °C 的氯化铝催化下，PVC 同时发生三种反应：脱氯，即脱去氯；烷基化，即接上不同链长的 α-烯烃；以及断链，即将聚合物裂解成润滑油大小的分子。产物是乙烯基衍生的聚α-烯烃，简称 vPAO，其主链上只有少量短支链。 这项工作的意义部分在于工艺不需要什么。现有聚α-烯烃技术依赖茂金属催化剂，这类催化剂昂贵且敏感。PVC 路线使用氯化铝，便宜、储量丰富且耐受性好，产出的润滑油性能可调：100 °C 下的运动黏度在 14.9 至 26.3 cSt 之间，黏度指数最高达 130，摩擦系数在 0.08 至 0.15 之间，与市售合成润滑油相比具有竞争力。 验证不止于烧杯 研究团队没有止步于原生聚合物。他们把该方法推广到真实的 PVC 废品，也就是困扰回收流的管道和管件，并演示了同样的转化。分子动力学模拟预测了反应机理和自由能，与实验情况吻合。技术经济分析评估了财务可行性，团队还提交了一项临时专利申请。 这一机遇的规模是理解其意义的背景。PVC 是全球产量第三大的塑料，其含氯量使热解等传统回收方式容易发生腐蚀并产生有毒副产物。把它增值为高价值产品，改变了收集和再利用的经济账，为让 PVC 不进填埋场提供了经济激励，也有助于碳循环：废塑料中的碳最终进入有用的产品，而不是进入大气。 需要留意的局限 这项工作是对化学原理的演示，还不是工业化工艺。研究中生产的量仍停留在实验室规模，吞吐量、催化剂寿命和原料纯度（现实中的 PVC 废料含有添加剂和污染物）等问题有待工程规模的验证。润滑油的摩擦学性能令人期待，但仍需在实际发动机中进行更长期的测试。 不过，方向是明确的。塑料行业花了十年时间寻找无需补贴也能在经济上可行的化学回收路线。用廉价催化剂在温和温度下，把化学上最棘手的塑料转化为最有价值的聚合物产品之一，正是那种能改变问题框架的答案。通讯作者包括弗吉尼亚理工大学的 Guoliang Liu、得克萨斯农工大学的 Ali Erdemir 和加州理工学院的 William […]

抗生素耐药性通常被讲述为成年人的故事：人们曾认为，儿童免疫系统强健，接触抗生素的历史更短，因此这场危机可以等一等。一项发表在《美国医学会杂志·儿科学》（JAMA Pediatrics）上的新研究，基于19年间从82个国家的儿童身上采集的超过10.6万个细菌分离株，指出这种安慰是错误的：耐药性在所有大洲的儿科感染中都在上升，而且在病情最重的儿童中上升得最快。 这项分析由悉尼大学、默多克儿童研究所（Murdoch Children’s Research Institute）和香港中文大学的研究人员牵头，考察了2004年至2022年间从0至18岁儿童身上采集的分离株。全部分离株中，超过三分之一对至少一种一线（Access类）抗生素耐药；大约五分之一对二线Watch类药物耐药；八分之一对Reserve类药物耐药，后者正是医学界为治疗对一切其他药物均耐药的感染而保留的最后手段抗生素。 趋势线 研究期间，全球每个地区的耐药性都在上升。富国与穷国之间的差距在2004年还几乎不可见，如今已成鸿沟。在高收入国家，对一线药物的耐药性实际上从48%降至29%，而对最后手段药物的耐药性从9%升至25%；在低收入国家，一线药物耐药性维持在47%，Watch类药物耐药性从16%攀升至48%，Reserve类药物耐药性从4%升至37%。 最令人震惊的数字来自重症监护。在重症监护室（ICU）的儿童中，对Watch类抗生素的耐药性增至两倍以上，从15%升至33%；对Reserve类抗生素的耐药性增至三倍以上，从9%升至32%。2022年，低收入国家ICU中年龄最小的儿童对Watch类药物的耐药性达到56%，而高收入国家为26%。最后手段药物的耐药性在急诊科也在攀升，从2%升至约20%。作者认为，这证明高度耐药的感染已不再局限于重症监护，可能正在社区中蔓延。 最令人担忧的病原体是革兰氏阴性菌。鲍曼不动杆菌（Acinetobacter baumannii）的总体耐药性最高，到2022年，超过55%的标本对所有抗生素类别均耐药。克雷伯菌属（Klebsiella）的耐药性上升最快，尤其是对第三代和第四代头孢菌素以及碳青霉烯类药物的耐药性，这些药物本应是最后一道防线。有一个令人鼓舞的例外：金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）对一线药物的耐药性在除东南亚以外的所有地区均有所下降，作者将此归功于数十年来针对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的感染控制项目。 对2035年的预测 该研究将耐药性的演变轨迹向前外推。预计到2035年，克雷伯菌对碳青霉烯类的耐药性将从目前的15%升至35%，鲍曼不动杆菌将从51%升至82%。东南亚预计将成为受冲击最严重的地区，到2035年Watch类药物耐药性将达到84%。作者谨慎地将这些预测定位为警示情景而非必然结果，这些外推假设当前趋势在没有重大政策变化的情况下继续延续。 原因是结构性的。在许多低收入国家，抗生素无需处方即可在柜台买到，有时甚至直接出现在市场上；卫生条件上的差距放大了传播。儿童可用的抗生素选择本来就少，新药的儿科剂型又长期拖延。这一问题还是隐形的：由于新生儿期之后的儿童往往能自行击退感染，损害在悄然累积，表现为脓毒症病例、肺炎和更长的住院时间。 为何重要 代价是以生命来衡量的。2021年全球疾病负担（Global Burden of Disease）分析估计，当年约有84万名5岁以下儿童的死亡与抗菌素耐药性相关，低于1990年的229万，这要归功于疫苗和更完善的医疗，但数字仍然巨大。同一团队早前的研究估计，2022年有超过300万名儿童死于与抗菌素耐药性相关的感染。这种张力正是故事的焦点：儿童因耐药感染而死亡的比例一直在下降，但病情最重儿童的耐药率却在攀升，等于为下一代儿科医学点燃了引信。 作者建议将抗菌药物管理视为整个体系的一部分，通过疫苗接种、感染控制、及时诊断和可及的医疗服务来预防感染，而不是将其作为孤立的最后一道防线。鉴于一线药物如今失效之频繁，他们还呼吁开发适合儿童的剂型，并修订一线治疗方案指南。他们建立了一个免费的公共数据平台AMR in Kids，可按国家、病原体和药物类别查看数据。这些数据并不完美，来自以医院为基础的监测网络，而非人口普查，但一位作者表示，儿童等不起完美的数据。 婷 翻译 Sources Hu, Y.J., Qiu, H., Harwell, J.I., Bryant, P.A. “Childhood Antimicrobial Resistance With Global Forecasts.” JAMA Pediatrics, published online July 20, 2026. DOI: 10.1001/jamapediatrics.2026.2808 Global Burden of Disease 2021 AMR […]

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., […]

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

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

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 […]

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 […]