科学

大约10%的人类是左撇子。这一比例在时间和各大洲之间惊人地一致。然而，惯用手的起源一直是生物学上最持久的谜题之一，，不是因为缺乏答案，而是因为答案总是指向意想不到的地方。 最令人惊讶的发现来自发育生物学和遗传学的交汇：惯用手根本不是由大脑决定的。它始于脊髓，在大脑甚至还没有连接到肢体之前。 脊髓先做决定 超声波研究表明，胎儿的主导手在受孕后仅10周就已确立，，远在运动皮层与脊髓建立连接之前。在这个阶段挥舞更多的胳膊能以高精度预测未来的惯用手。 2017年发表在eLife上的一项由Ocklenburg及其同事完成的里程碑研究，检查了受孕后8-12周的胎儿组织，发现脊髓左右两侧的基因表达存在极端差异。这些不对称的表达模式不对称地配置了运动回路，，例如，在一侧产生更多长纤维神经元，，导致该侧出现更多不自主运动。大脑直到后来才通过感觉反馈参与其中。 正如研究人员所说：”我们的手塑造了大脑中的不对称性”，，这与直觉恰恰相反。 遗传学：微管蛋白基因 并不存在单一的”左撇子基因”。相反，大约40个基因变异各自略微增加了成为左撇子的几率。值得注意的是，其中大多数是微管蛋白基因，，这些基因编码形成微管的蛋白质，微管是赋予细胞形状并引导分子运输的结构骨架和细胞内高速公路。 领导2017年研究的行為心理学家Sebastian Ocklenburg告诉Quanta杂志：”我不认为10年前这个基因家族在我的名单上。” 提出的机制是微管引导信号分子在神经祖细胞内的运动。微管蛋白结构的微小差异可能导致信号分子优先在一侧积累，导致发育中的脊髓出现不对称。自然的右撇子偏向可能很弱，而微管蛋白变异可能进一步削弱它，让随机波动向左倾斜。 一些相同的微管蛋白变异与包括精神分裂症、阅读障碍和自闭症在内的神经系统疾病有关。患有这些疾病的人更可能是左撇子或双撇子，，这种相关性已被观察到数十年，但其生物学基础现在正变得更加清晰。 右撇子的进化 群体范围内的右撇子偏向是人类独有的。其他灵长类动物表现出个体手部偏好，但没有物种层面的不平衡。2026年发表在PLOS Biology上由Venditti及其同事完成的研究绘制了时间线： 约700万年前，当人类祖先成为双足行走且大脑变大时，强烈的个体手部偏好出现了。 约280万年后，右撇子偏向进化了，，为人属所独有。 为什么向右偏移？在2023-2026年间得到完善的主要假说是战斗。因为心脏位于左侧，右撇子攻击者可以在保护自己脆弱心脏的同时向对手左侧发出致命打击。2026年对锐器损伤的文献综述证实，人们左侧被刺伤的情况显著更多，而且这些攻击更常致命。 “人类是相当暴力的生物，”领导PLOS Biology研究的进化生物学家Chris Venditti说。”在大多数动物中，打斗不是为了杀死对手。那不是任何参与打斗的人想要的。” 理论认为，左撇子少数群体之所以持续存在，是因为他们在战斗中拥有突袭优势，，尤其是在没有锋利武器的情况下。这与左撇子在格斗运动中的高比例现象是一致的。 文化强化 对左手的污名，，”left（左）”源自古英语lyft，意为软弱、愚蠢或无价值，而”right（右）”意为正确或恰当，，可能有古老的根源。使用左手进食或进行社交活动的跨文化禁忌可能通过减少病菌传播和食物污染提供了生存优势。 在加纳，正如Quanta的左撇子作者Natalie Wolchover亲身经历的那样，左手用于卫生，右手用于进食和社交互动。这类禁忌在非洲、中东和亚洲部分地区很常见。 未知之处 惯用手的遗传性有限。两位左撇子父母生出左撇子孩子的几率只有25-30%。同卵双胞胎在惯用手上不一致的概率为70-80%。不完全外显率表明，随机发育事件，，胎儿脊髓中的随机分子波动，，起着主要作用。 理解连接微管蛋白变异与脊髓不对称的精确分子机制仍然是一个活跃的研究领域。但大致轮廓现在已经清晰：惯用手不是一种选择，不是基于大脑的特征，也不是可以通过”训练”消除的东西。它是一种植根于细胞基本结构的深层生物不对称性，在出生前就已决定，并由人类独特的暴力进化历史所强化。 婷 翻译 Sources Wolchover N. “Why Am I Left-Handed?” Quanta Magazine (July 13, 2026). https://www.quantamagazine.org/why-am-i-left-handed-20260713/ Ocklenburg S, et al. “Epigenetic regulation of lateralized fetal spinal gene […]

东太平洋灰鲸曾被认为是保护成功的典范。在商业捕鲸结束后从濒临灭绝中恢复，到2016年其数量激增至约27,000头。然而十年后的今天，这个数字已减少了一半，，科学家们表示这次情况不同。 2025年的种群估计约为13,000头（范围：11,700至14,500头），这是自1960年代末开始系统计数以来的最低水平。仅在2026年，太平洋沿岸就报告了至少145头搁浅鲸鱼。 7月13日发表的Science AAAS调查将此次崩溃追溯到白令海气候驱动的状态转变，那里是鲸鱼的主要食物来源，，富含脂质的端足类甲壳动物，，已急剧减少。 食物网的瓦解 灰鲸是底栖觅食者。在白令海北部的奇里科夫盆地，它们依赖密集的蚤钩虾类端足动物，，拇指大小的穴居虾类，它们在海底建造泥管结构。几十年来，端足类的生物量巨大。”比萨饼那么大，”马里兰大学的Jackie Grebmeier这样向Science描述。 到2018年，这些生物量已缩减到”一片”。 因果链可追溯到海冰。白令海的冬季冰会引发冰藻大量繁殖，这些藻类沉入海底，滋养底栖食物网。随着北极变暖减少季节性冰盖，到达海底的藻类减少。更暖的洋流也冲走了端足类筑管所需的细泥。到2010年，奇里科夫盆地的端足类生物量已下降到1984年水平的仅9%。 2018-2019年北太平洋的海洋热浪加剧了损害，进一步减少了北极冰，并引发了雪蟹的大规模死亡。被迫向北迁移到楚科奇海和波弗特海的灰鲸发现这些水域同样受到影响。 不同类型的崩溃 灰鲸种群以前也曾经历过繁荣-崩溃的周期。Stewart等人2023年发表在Science的论文（DOI：10.1126/science.adi1847）记录了1987年和1999年的崩溃，每次持续几年后种群反弹。那些是自然波动。 “这次不同，”科学家们告诉Science。 自2016年以来，当前的下降一直在持续，没有逆转的迹象。所有年龄段的搁浅事件仍然居高不下。尸检揭示了饥饿：鲸鱼出现”花生头”，，颅骨后严重的脂肪流失，，以及肠道塞满了来自近岸栖息地绝望觅食尝试的不可消化的木屑。 “坏事同时大量发生，”Cascadia研究集体的Jessie Huggins说。 行为适应的局限性 鲸鱼正在做出回应，使它们的食物多样化。在阿拉斯加，它们正在吃鲱鱼卵。在华盛顿，鬼虾，，一种高风险策略，因为它增加了潮汐搁浅的风险。在俄勒冈，浮游动物。大约200头鲸鱼现在完全跳过北极迁徙，全年在加利福尼亚海岸觅食。 但是加利福尼亚和太平洋西北部附近狭窄的大陆架无法大规模支持该种群。而这些替代猎物的营养质量远低于白令海富含脂质的端足类。 “对我来说，这看起来像是某种临界点，”华盛顿大学的Sue Moore说。 管理缺口 灰鲸在1994年从商业捕鲸中恢复后被从《濒危物种法案》中除名。它们目前未被列入，尽管2025年科学家的一封公开信敦促IUCN重新评估。一个涵盖690起搁浅的2019-2023年异常死亡事件（UME）于2024年3月结束，但NOAA尚未宣布2026年搁浅的新UME。 “我们对未来猎物供应在哪里没有很好的预测，”俄勒冈州立大学的Joshua Stewart说。 NOAA最新的丰度估计（2025/2026年）显示明显上升至15,930-20,530头，但该机构明确警告这”超过了须鲸的预期增长率，并且在幼崽产量低的时期发生”，表明这可能是迁徙模式变化或采样误差的反映，而非真正的恢复。 “环境现在可能正在以一种考验种群在适应新生态状态的同时快速反弹这一历史悠久的能力的步伐或方式发生变化，”NOAA西南渔业科学中心的David Weller说。 婷 翻译 来源 Cornwall W. “As the Arctic warms, gray whale boom turns into a bust.” Science（2026年7月13日）. DOI：10.1126/science.zhb21jp Stewart et al. “Boom-bust cycles in gray whales linked […]

一个新的AI系统可以从零开始生成完整的语言，，包括音系、形态、句法和词汇。问题是，这算不算有创造力。 ConlangCrafter由加州大学伯克利分校语言学家Gasper Begus领导的团队开发，使用多跳LLM流水线生成具有一致内部语法规则的人工语言（conlangs）。该研究作为口头论文在ACL 2026会议上发表，并引发了一场关于创造力本质的辩论。 工作原理 ConlangCrafter不是一个单一的预训练模型，而是一个模块化流水线。它将语言设计分解为顺序阶段：音系学（声音系统）、形态学（单词结构）、句法学（句子结构）、词汇生成和构式翻译。在每个阶段，随机数注入提供多样性，自我优化循环强化内部一致性。 该系统在DeepSeek-R1上运行每种语言大约花费4美元。生成的语言包括自然语言中罕见的特征，，搭嘴音、多式综合形态、OVS（宾-动-主）和VSO语序、传信标记系统和作格-通格配列。有一种语言被设计为使用颜色变化和触手手势，专门针对类似头足类的交流者。 Begus同时领导着旨在解码抹香鲸交流的CETI项目语言学团队，他将ConlangCrafter视为探索可能的人类语言空间和检验语言学理论的工具。 创造力问题 辩论围绕一个根本问题展开：创造一种语言是创造力的行为，还是AI仅仅在预定空间内打乱组合选项？ 卡尔加里大学的Joseph Windsor是主要的怀疑者。”我不认为我们会称骰子有创造力，”他告诉Science AAAS。Windsor认为，生成的语言缺乏长期使用所需的一致性，而且关键在于，缺乏人类语言创造者为其作品带来的审美感觉。 不列颠哥伦比亚大学的Christine Schreyer研究了詹姆斯·卡梅隆《阿凡达》中纳威语周围活跃的人工语言社区，她指出真正的语言进化需要社区使用。”纳威语使用者为自己创造了’LOL’的对等词，”她指出，，这是任何AI系统都无法复制的。 苏黎世大学的Balthasar Bickel补充说，ConlangCrafter的语言没有历时变化的机制。它们生来就完全成形且静止不变，与自然语言甚至许多通过使用有机演化的成功人工语言不同。 但其他研究人员看到了不同的图景。如果人类创造力本身就是组合性的，，在约束空间内选择和重组现有元素，，那么人机创造力之间的界限可能比看起来更模糊。 “为什么AI不能被称作有创造力？”一位研究人员问道。Begus本人认为创造力不需要意识。”输出是新颖的、结构连贯的，并且遵循规则，”他说。”如果这是标准，ConlangCrafter达到了。” 更广泛的背景 关于ConlangCrafter的辩论与机器创造力的其他研究同时出现。Bellemare-Pepin及其同事2026年的一项研究发现，AI系统在标准创造力测试中超过了普通人，但前10%的人类仍然表现更优。 对于语言学家来说，更深层的问题可能不是关于创造力本身，而是这些生成的语言能否作为语言学研究的有效工具。一个能够快速生成具有特定语法特征的语言的系统，可以帮助测试普遍语法假说、研究人类可学习性的边界，以及探索可能的人类语言的理论空间。 这是否算作创造力最终取决于所使用的定义。而正如ConlangCrafter的辩论所示，这个定义仍然悬而未决。 婷 翻译 来源 Begus G, Alper M, Yanuka M, Giryes R. “ConlangCrafter：用于人工语言生成的多跳LLM流水线。” ACL 2026会议论文集（口头报告）. arXiv: 2508.06094 O’Donnell J. “AI可以发明全新的语言。但它有创造力吗？” Science（2026年7月13日）. https://www.science.org/content/article/ai-can-invent-entirely-new-languages-it-creative

美国国家科学基金会（NSF）正计划从八个科学部门中的三个部门征用约5亿美元，撤销100多个已经通过同行评审的研究提案的资助，以资助白宫科技政策办公室（OSTP）的一项倡议，根据7月10日发表在《自然》杂志上的一篇报道。 这一举措已得到多名因害怕报复而匿名向《自然》杂志透露消息的NSF工作人员确认，目标针对工程学（ENG）、计算机与信息科学与工程（CISE）以及数学与物理科学（MPS）部门。这些部门的项目官员已被指示撤回在同行评审后已被推荐资助的提案。许多研究人员此前已非正式地收到通知，他们的拨款即将到位，这是该机构在正式文件下发前的标准做法。 “美国国家科学基金会正计划从核心科学项目中抽调资金，用于资助白宫科技政策办公室的一项倡议，”《自然》杂志报道称。”此举将给本已紧张的预算带来压力，并迫使该机构撤销几乎已最终确定的研究提案的资助。” 一位NSF发言人拒绝确认5亿美元的数字，但告诉《自然》杂志，”已收到但未获资助的提案仍有资格在将来得到考虑，包括在2027财政年度，除非或直到它们被拒绝或退回。” 更大的压力 资金收回并非孤立事件。NSF 2026财政年度的总预算为87.5亿美元，比2025年减少约3%。在这一总额中，约10亿美元于4月中旬被NSF领导层从所有部门扣留，尚未分配。如果这被扣留的10亿美元未能在2026年9月30日财政年度结束前释放，大多数部门的资金削减将超过2025年计划支出的30%，远高于国会作为非约束性指示纳入拨款法案的每个部门5%的上限。 有一个部门不会面临削减：技术、创新与伙伴关系（TIP）部门，该部门成立于2022年，旨在加速技术转化，预计将获得约30%的资金增长。 被收回资金的接收方似乎是OSTP的一项倡议。《科学》杂志的初步报道暗示，这笔资金将流向5月14日宣布的15亿美元、为期10年的技术开发项目NSF X-Labs。但一位NSF发言人告诉《自然》杂志，这种描述”完全是错误的”。多名工作人员表示，这些资金正被重新导向另一个由OSTP支持的项目，其细节尚未公开说明。OSTP未回应《自然》杂志的评论请求。 被拆除的护栏 该计划出台之际，该机构正面临政治压力。白宫管理和预算办公室公开批评NSF存在”浪费性支出”和”日益严重的客观性缺失”。2026年4月，由国会设计用以保护NSF免受政治干预的独立监督机构，由25名成员组成的国家科学委员会，被白宫通过电子邮件解散，未作任何解释。超过2500名科学家签署了一封致国会的信，称这一解雇是对研究的”令人震惊的攻击”。 “我们需要一个充满活力、独立的国家科学委员会，代表科学和工程界的各个方面，”犹他大学计算机科学家、前国家科学委员会主席丹·里德表示。 批评者认为，4月份的资金扣留、年中资金收回以及国家科学委员会的解散，其累积效应代表了美国科学治理方式的根本转变，将拨款资助的决策权从各部门的同行评审过程转移到白宫设定的政治优先事项。 “国会通过了一项非约束性指令，指示NSF公平分配资金，避免将任何一个部门的削减幅度超过5%，”《自然》杂志的文章指出。目前的计划似乎既违背了该指令的精神，也违背了其字面含义。 对研究人员的影响是立竿见影的。财政年度结束已不到三个月，约15亿美元的NSF资金要么被收回，要么被扣留，原本以为已获得来年资助的首席研究者们现在不得不在不确定性中做计划。那些靠这些拨款支付薪资的研究生、博士后和工作人员，在得知他们的提案是否会在2027财政年度被重新审议之前，前提是该机构的预算和优先事项允许，将面临数周或数月的悬而未决。 婷 翻译 来源： Garisto, D. “NSF plans cuts to core science programs to fund White House initiative.” 《自然》 (2026年7月10日). DOI：10.1038/d41586-026-02135-x

2012年，理论物理学家预言了一类新的量子材料：拓扑晶体绝缘体（TCI），其中导电边缘态的保护并非来自时间反演对称性——如传统拓扑绝缘体那样——而是来自晶格本身的对称性。这一预言开启了一种诱人的可能性：某些材料的原子级薄片可以沿其边缘无耗散地传导电流，即使在室温下也是如此。 将这一预言变为现实花费了十多年的时间。现在，芬兰于韦斯屈莱大学和阿尔托大学的研究人员制造出了首个二维拓扑晶体绝缘体——在二硒化铌（NbSe₂）晶体上生长的锡碲（SnTe）双层结构。该研究成果于7月11日发表在《自然·通讯》上。 “这种材料在十多年前就被预言了，许多研究小组都试图制造它，”通讯作者、阿尔托大学应用物理学教授Peter Liljeroth说。”挑战在于找到合适的衬底来提供必要的应变。” 应变作为控制旋钮 突破的关键在于应变。块体形式的SnTe是一种三维TCI，但当减薄到只有几个原子层时，拓扑保护就会丧失——除非薄膜处于压缩状态。芬兰团队利用分子束外延技术——在超高真空中逐层沉积原子的技术——在2H-NbSe₂衬底上生长了双层SnTe（共四层原子，约0.8纳米厚）。SnTe和NbSe₂之间的晶格失配——两种晶体结构不能完全对齐——在SnTe薄膜中产生了内在的压缩应变，这是释放其拓扑特性的关键。 利用扫描隧道显微镜和光谱学在4.7开尔文温度下的观测，团队沿SnTe岛的边界观察到了两对不同的导电边缘态——一对在低能区（约0.5电子伏特），另一对在较高能区（约1.55 eV）。这些边缘态是拓扑晶体绝缘体的标志：它们是沿着电子可以自由流动的一维通道，即使材料的内部是绝缘的。 带隙——不存在体电子态的能量范围——测量为0.2到0.3 eV之间，是室温热能（约25 meV）的八倍以上。这是一个关键的阈值：这意味着拓扑保护应该能在普通温度下持续存在，而不需要大多数拓扑材料所需的极端冷却。 “大多数拓扑绝缘体需要液氦温度，”该研究的第一作者、于韦斯屈莱大学的博士研究员Liwei Jing说。”0.2 eV的带隙意味着这种材料可以在室温下工作，这对实际应用至关重要。” 确认拓扑性质 研究团队通过多条证据链确认了边缘态的拓扑性质。密度泛函理论计算表明，应变的双层SnTe经历了一个利夫希茨转变——其电子能带结构拓扑性的变化——进入一个时间反演镜面陈数为±2的相，这是一个精确的拓扑不变量，表征了TCI相。岛边缘的原子尺度缺陷被观察到局部破坏了保护边缘态的镜面对称性，在其能谱中打开了一个小带隙——这直接证明了保护机制确实是晶体对称性而非时间反演对称性。 间距小于约5纳米的相邻边缘态被观察到发生杂化，它们的能量随耦合而移动。这一耦合长度为器件中拓扑通道的密集程度设定了下限。 该研究组还公开了他们的计算工具：应变提取代码和模型哈密顿量软件已在GitHub上发布，DFT数据已存入NOMAD存储库。 下一步计划 直接的下一步是通过边缘通道演示电输运——测量实际电导而非从光谱学推断。研究人员还提出在SnTe中掺杂铁磁性原子以创建陈绝缘体——一种拓扑量子计算平台，或利用NbSe₂衬底的超导性诱导拓扑超导性并承载马约拉纳费米子。 有几个需要注意的地方。边缘态的决定性观测是在低温（4.7 K）下进行的；室温运行是从带隙能量预测的，但尚未在实验中得到证实。尚未进行输运测量。该系统依赖于特定的衬底（NbSe₂）来提供必要的应变，与其他平台的集成可能需要不同的方法。 尽管如此，这项研究弥合了预言与实现之间长达十年的差距。首个二维拓扑晶体绝缘体现在存在于实验室中——其边缘态足够稳定，可以在此基础上继续发展。 婷 翻译 来源： Jing, L., Amini, M., Fumega, A.O. 等。”Bilayer SnTe on NbSe₂: a two-dimensional topological crystalline insulator.”《自然·通讯》17, 817 (2026). DOI：10.1038/s41467-025-67520-y

1971年，英国物理学家罗杰·彭罗斯提出，可以从旋转的黑洞中提取能量。一个粒子进入能层（即时空被黑洞旋转拖拽的区域）后可能分裂成两部分，其中一个碎片以负能量落入，另一个以比到达时更多的能量逃逸。苏联物理学家雅科夫·泽尔多维奇将这一想法扩展到波：从快速旋转物体散射的波可能被放大，带走该物体的一些旋转能量。 半个多世纪以来，这一直是一个理论预测，无法直接测试，因为没有人能在实验室中操纵黑洞。现在，纽约市立大学（CUNY）先进科学研究中心的研究人员构建了一个桌面设备，无需重力、无需事件视界、无需移动部件，就能重现彭罗斯-泽尔多维奇过程的基本物理原理。 这项研究于7月8日发表在《自然》杂志上，由Hadiseh Nasari和Andrea Alù领导，展示了”弗洛凯旋转超辐射”：通过与合成旋转介质的相互作用放大电磁波。 如何制造超光速旋转 关键的挑战是创建一个表面旋转速度超过光速的物体（泽尔多维奇效应所需的条件），而无需以不可能的速度物理旋转任何物体。CUNY团队通过一个耦合电子谐振器环解决了这个问题，每个谐振器大约硬币大小，其电学特性沿环顺序调制。电容变化的行波像旋转频闪灯一样扫过电路，创造了研究人员所称的”时空晶体”——一种在空间（环周围）和时间（顺序调制）上性质都发生变化的介质。 这种合成介质的有效旋转速度可以超过光速，不是因为任何物理物体超过了这一极限，而是因为调制模式绕环扫过的速度比波在未调制电路中传播的速度更快。这种”超光速有效旋转”在系统的能带结构中打开了角动量带隙，创建了参数增益通道，将能量从调制本身转移到特定的电磁波模式。 只有具有正确轨道角动量特性的波才能耦合到这些通道。结果是角动量选择性放大：能量从合成旋转稳定地转移到选定的波模式，这正是彭罗斯-泽尔多维奇过程的波类比。 “我们已经创建了一个多功能实验平台，用于在受控实验室环境中研究极端旋转动力学，”CUNY研究生院杰出教授兼ASRC光子学倡议创始主任Alù说。”这架起了弗洛凯工程、时变介质和黑洞类比物理学之间的桥梁。” 实际测量了什么 团队测量了调制环中的旋转多普勒频移，确认了在超光速有效速度下存在角动量带隙，并观察了耗散形状光谱带宽内选定模式的参数放大。这种放大是宽带的，可在一定频率范围内工作，而不仅仅在单个共振点，并且是角动量选择性的，这意味着电磁场的不同旋转模式根据其与合成旋转的耦合程度而被不同程度地放大。 该实验不涉及实际重力、时空曲率或黑洞。它在一个电磁电路中重现了彭罗斯-泽尔多维奇过程的数学和波物理本质。这与其他重力类比（流动流体中的声学黑洞、非线性介质中的光学黑洞）适用的相同区别，其中数学类比使研究原本无法触及的现象成为可能。 “在将这些想法转化为实际设备之前，还需要更多的工作，”Nasari指出。研究人员确定了在无线通信、光子学、量子技术和宽带信号处理中的潜在应用，但这些仍处于推测阶段。 尽管如此，该实验在受控实验室环境中验证了一个五十年前的理论预测，并为研究波与旋转介质相互作用提供了新平台——这是一个实验上极难进入的领域。该设备紧凑、全电子化，不使用任何奇异材料，易于被其他实验室复现。 婷 翻译 来源： Nasari, H., Moussa, H., Kasahara, Y. et al. “Observation of Floquet rotational super-radiance.” Nature (2026). DOI：10.1038/s41586-026-10725-y

量子纠缠通常是精密控制实验的领域：几个捕获离子、少量光子、一小排超导量子比特。纠缠可以存在于普通固体物质——一个可以握在手中的晶体——中的想法在理论上已被预期，但证明起来却异常困难。 现在，维也纳技术大学（TU Wien）、维尔茨堡大学和莱斯大学的研究人员恰恰做到了这一点。利用通过量子费舍尔信息（一种量子信息论工具）的视角分析的中子散射数据，他们证明了一个厘米尺度的奇异金属Ce₃Pd₂₀Si₆晶体包含至少九个集体作用的量子纠缠实体群组。该结果于6月15日发表在《自然·物理》上。 “这不是某一特定材料的细节，而是一个普遍的物理原理，”维尔茨堡大学的理论物理学家Fakher Assaad说。”强纠缠似乎与奇异金属的异常行为直接相关。” 测量不可测量之物 这种材料Ce₃Pd₂₀Si₆（一种铈、钯和硅的化合物）是一种”奇异金属”，这是一类电阻率随温度线性增加的材料，违背了普通金属的常规T²行为。奇异金属存在于高温超导体、重费米子化合物和扭转双层石墨烯中，其反常的输运特性数十年来一直困扰着物理学家。 TU Wien团队使用了位于法国格勒诺布尔的劳厄-朗之万研究所（ILL）的ThALES冷中子三轴谱仪，向晶体发射中子并测量动态自旋关联，也就是材料中的磁涨落如何响应能量转移。从这些数据中，他们计算出了量子费舍尔信息（QFI），这是量子计量学中的一个量，用于量化量子系统对扰动的敏感程度。 逻辑很简单：独立的粒子只能产生有限的集体响应。如果测得的响应超过这一界限，那么粒子必然是纠缠的。在60毫开尔文（接近绝对零度）的温度下，该团队测量到了8.2的QFI值，对应至少九个粒子的纠缠深度。实际深度可能大得多：作者指出，他们的估计是一个保守的下界，如果材料中感应的磁矩小于假设值，那么纠缠实体的实际数量可能高出几个数量级。 “这些不仅仅是纠缠粒子对，”该研究的第一作者、TU Wien的博士生Federico Mazza说。”这是多体纠缠，一种真正集体性的量子态，同时涉及多个参与者。” 对奇异金属意味着什么 这一结果为奇异金属行为提供了微观解释。在常规金属中，电荷载流子（电子）像独立粒子一样行为，它们的相互作用可以通过微扰论处理。在奇异金属中，本研究发现强纠缠意味着载流子失去了类粒子特性，它们不再是独立的实体，而是集体量子态的一部分。这解释了为什么奇异金属表现出如此不寻常的特性，包括同一研究组在2025年报告的超低电噪声。 “这是首次直接测量宏观固体中的强多体纠缠，”TU Wien的首席实验学家Silke Paschen说。”它为思考量子材料开辟了一个全新的方式。” 这项工作也验证了一个理论框架：用于检测凝聚态物质中纠缠的QFI方法是相对较新发展的（Hauke等人，《自然·物理》，2016年），这是其最引人注目的应用之一。研究人员利用在德国SUPERMUC-NG超级计算机上运行的量子蒙特卡洛模拟来确认他们的实验结果，表明近藤破坏模型——重费米子系统量子临界性的一个特定理论框架——再现了量子临界点处QFI的无标度增长。 量子材料的新探针 其意义超越了单一材料。QFI-中子散射技术现在可以应用于其他奇异金属平台：铜酸盐超导体、铁基磷族化物、有机导体以及扭转双层石墨烯等莫尔材料。如果强纠缠确实是奇异金属的普遍特征，它将把一系列不同的现象统一在单一的量子原理之下。 需要注意的是，这些测量处于凝聚态物理的前沿，存在典型的局限性。纠缠是从QFI分析推断出来的，而非直接测量；报告的纠缠深度是一个下界；测量仅在单个波矢上进行，而非跨越整个布里渊区；而且该技术需要超低温和高能量分辨率，远非一种常规表征工具。 尽管如此，这一结果确立了宏观量子纠缠存在于普通固体物质中，并且可以被检测和量化。对于一个花费数十年时间原子接原子地构建越来越大的纠缠系统的领域而言，这是一个提醒：大自然可能已经在实验室架子上一直放置的材料中大规模地做到了这一点。 婷 翻译 来源： Mazza, F., Biswas, S., Yan, X. 等。”Quantum Fisher information in a strange metal.”《自然·物理》(2026). DOI：10.1038/s41567-026-03298-0

互联网依靠1.55微米的光运行。这种特定的红外波长位于光纤通信的所谓C波段，是标准石英光纤损耗最低的传输窗口——是承载数据跨越大洲和穿越海洋的通道。因此，在此波长下高效发光是光电子学领域最重要的挑战之一。 现在，苏州大学和澳门科技大学的研究人员展示了一种新方法：一种掺铒钙钛矿量子点薄膜能够自组装成有序超结构，在关键的电信波长实现了创纪录的电致发光效率。该研究成果于7月11日发表在《Nature Communications》上。 “我们的结果表明，在介观尺度上控制量子点的空间排列——而不仅仅是它们的化学成分——是提高器件性能的强大策略，”苏州大学功能纳米与软材料研究所的通讯作者Ya-Kun Wang表示。 随机堆积的问题 铒离子（Er³⁺）长期以来一直被认为在约1.54微米处发光，这是离子4f电子壳层内原子跃迁的产物。将Er³⁺嵌入铯铅氯化物（CsPbCl₃）钙钛矿量子点（纳米级半导体晶体）中，可以产生一种原则上能够在此波长下将电能转化为光能的材料。问题在于如何让量子点高效地做到这一点。 存在两个障碍。首先，传统合成方法会产生尺寸不均的量子点；多分散的纳米晶体无法堆积成有序薄膜。其次，当沉积到器件中时，随机堆积的量子点会形成电荷泄漏路径，并促进非辐射复合——这些过程将能量作为热量浪费掉，而不是产生光。 苏州大学团队用一个巧妙的化学方法同时解决了这两个问题。他们在合成过程中使用肉豆蔻酰氯作为氯离子的缓释源，从而获得了高度均匀、单分散的量子点群体。同时，反应生成的含酰胺分子包裹了量子点表面。这些酰胺基团同时具有氢键供体（N–H）和受体（C=O），使得相邻的量子点能够在薄膜沉积过程中通过定向的N–H···O=C氢键连接在一起。 结果形成了介观尺度的有序组装：立方体量子点面对面堆叠，像整齐堆放的积木块一样，形成了跨越数百纳米到微米的有序阵列。该结构通过苏州纳米技术与纳米仿生研究所的二维掠入射小角X射线散射得到了确认。 创纪录的性能 在LED器件中，有序量子点薄膜在1.55微米处实现了3.75%的外部量子效率和323毫瓦每球面度每平方米的最大辐射亮度——比无序对照薄膜亮约10倍。工作稳定性也显著改善：器件在197分钟（T50寿命）后仍保持初始亮度的50%，比无序对照组长约7倍。 3.75%的EQE是电信波长下Er³⁺掺杂钙钛矿电致发光的一项纪录。作者将这一改进归因于陷阱态（捕获电荷载流子并导致非辐射复合的缺陷）的抑制以及通过有序薄膜改善的电荷传输。 “这是一个概念验证，证明氢键导向组装可以解决量子点薄膜中的基本堆积问题，”共同第一作者Hua-Hui Li表示。”这种组装使我们能够对薄膜结构进行控制，这是传统沉积法根本无法实现的。” 未来展望 这一成果对于溶液加工光子学领域意义重大。钙钛矿量子点因其可以在溶液中合成并以低成本沉积而备受下一代显示和照明技术的青睐。将这一优势扩展到电信波长发射器，最终可能为光纤网络和芯片间互连实现更便宜、更简单的光学发射器。 然而，仍然存在重大障碍。3.75%的EQE尽管是该材料体系的纪录，但与商用III-V族半导体激光器（InGaAsP/InP）相比仍然相形见绌，后者的插头效率可超过50%。197分钟（约3小时）的工作稳定性对于任何实际应用来说都太短了；钙钛矿量子点通常会在氧气、湿气和工作器件内部电场的作用下发生降解。此外，该材料含有铅，这是一种已知的神经毒物，使任何根据欧盟有害物质限制指令及类似法规进行商业化的途径都变得复杂。 尽管如此，这项研究证明了一个长达十年的梦想——从溶液加工纳米晶体实现电驱动铒发光——触手可及，而且关键可能不在于寻找更好的材料，而在于如何排列已有的材料。 来源： Li， H.-H.， Pan， J.-L.， Pan， Y.-Y. 等。”Mesoscale ordered assembly of Er³⁺-doped quantum dots enables efficient 1.55 μm electroluminescence.”《Nature Communications》（2026）. DOI：10.1038/s41467-026-75429-3 婷 翻译

一种腿多毛的大型蜘蛛，，昆士兰家庭中常见且常受欢迎的住客，，已被加冕为地球上最快的蜘蛛。 棕色 huntsman（Heteropoda cervina/jugulans，物种级别的分类尚待解决）的最高速度达到每秒 3.59 米（每小时 12.9 公里，约合 8 英里/小时），比慢跑的人还要快。这一测量结果来自伦敦帝国理工学院和德国格赖夫斯瓦尔德大学研究人员的一项全面研究，他们分析了 258 种蜘蛛的奔跑速度，这是有史以来规模最大的蜘蛛运动研究。 此前的纪录保持者是摩洛哥的翻转蜘蛛（Cebrennus rechenbergi），它能以超过 1.7 米/秒的速度滚下坡。但该研究的作者认为翻滚不是奔跑。”翻转是一种特殊的运动方式，”格赖夫斯瓦尔德大学的共同通讯作者约纳斯·沃尔夫说。”这不是奔跑，而且它只能在沙丘上下坡时起作用。” 相比之下，棕色 huntsman 用传统方式移动：使用它长长的腿。 腿长是秘诀 这项研究于 6 月 15 日作为预印本发布在 bioRxiv 上，尚未经过同行评审。研究分析了团队直接测量的 162 个物种的 236 只蜘蛛个体，并补充了另外 96 个物种的已发表数据。蜘蛛的范围从微小的金钱蜘蛛（Maso sundevalli，重约 1 毫克，移动速度为 0.018 米/秒）到巨大的鲑鱼粉红食鸟捕鸟蛛（约 52 克，0.4 米/秒）。 关键发现是，相对腿长（而非身体大小）是速度的主要预测因素。相对腿长增加 30% 对应于大小校正后的速度也增加约 30%。在观察到的腿长全范围内，最快的蜘蛛比相同体重最慢的蜘蛛大约快五倍。 “没有什么能让我准备好目睹它如何在竞技场上几乎瞬间移动，”第一作者 Shreyas Kuchibhotla 在描述微小的橙色妖精蜘蛛（Oonops pulcher）时说，这种蜘蛛尽管只有 0.1 毫克，仍然达到了 0.2 米/秒以上的速度。 地面活动型猎手，，主动追逐猎物而非织网或埋伏的蜘蛛，，是整体上最快的类群，约为同等大小埋伏型捕食者的两倍。系统发育分析表明，大小校正后速度的约 […]

几十年来，生态学家一直认为高大的树木在干旱期间面临固有的劣势。其逻辑似乎很直接：重力每增加10米高度就会给水柱增加大约0.1兆帕的张力，而更长的路径会产生更大的水流阻力。按照这种思路，当土壤水分不足时，较高的树木应该更接近水力失效——气泡阻塞它们的输水管。 由卡迪夫大学和埃克塞特大学领导的一个国际团队7月2日在《科学》杂志上发表的一项研究现在推翻了这一假设，至少对于地球上最高的开花树木而言。 “了解高大的树木至关重要，因为森林中最高1%的树木储存了超过一半的地上碳，”该研究的主要作者保罗·比滕科特说。 攀爬巨树 研究人员聚焦于龙脑香科树木，这是一个主导东南亚雨林的树科，包括可超过100米的物种。他们聘请了专业树木攀爬者，使用双绳技术在马来西亚婆罗洲的卡比利-塞皮洛克森林保护区和达努姆河谷攀爬了38棵树，高度从7米多到71米不等。 沿着每棵树干的多个点，攀爬者收集了样本并进行了直接测量。团队分析了木质部导管解剖结构——输送水的微观管道——用压力室测量了叶片水势，并使用Pneumatron设备确定了栓塞脆弱性。绑在树干上的自动树木生长记录带以30分钟为间隔记录生长速率，捕捉了树木对2023-2024年严重厄尔尼诺干旱的响应。 结果明确无疑。”被称为龙脑香的热带巨树的水分输送系统已经进化到能够抵抗重力影响和水分胁迫，”7月13日发表的配套《自然》新闻与观点文章报道。 所有高度的树木都显示出相同的安全水力裕度，大约0.4兆帕，介于其工作水势和叶片开始萎蔫的点之间。它们对栓塞的脆弱性（P50值，即失去50%木质部导水率的压力）与高度没有相关性。在厄尔尼诺干旱期间，较高的树木相对于其体型而言，并没有比较矮的树木遭受更大的生长减少。 两种机制 该研究确定了龙脑香科树木补偿高度的两种机制。首先，较高的树木在基部附近有更宽的木质部导管，本质上是更大直径的管道，减少了长距离的摩擦阻力。其次，它们的叶片适应了更大的水分胁迫：膨压丧失点——叶片开始萎蔫的压力——在较高的树木中向更负的值偏移，因此它们能够在萎蔫前承受更低的水势。 “非常高大的龙脑香树的水力系统完全适应了它们的高度，”埃克塞特大学的资深作者露西·罗兰说。”它们不应该比暴露在相同干旱条件下的小型龙脑香树遭受更多的损害。” 这一发现为Anfodillo等人在2024年提出的修订理论模型提供了实验支持，该模型预测树木可以通过解剖学调整来补偿高度。在这项研究之前，没有人能够在最高的热带树木的顶端测试这个模型。 有几个注意事项。研究结果特定于一个地区的单一树科；是否适用于其他气候下的其他树科还有待检验，该团队正在将其工作扩展到亚马逊。样本中最高的树是71米，但一些龙脑香科树木超过100米，在这些极端高度下补偿机制是否有效尚未直接测试。而且只研究了一次干旱事件；重复或更强烈的干旱可能会产生不同的结果。 尽管如此，这项研究挑战了一些全球植被模型中嵌入的基本假设，这些模型目前预测高大树木的干旱死亡率更高。如果补偿机制普遍存在，这些模型可能需要进行修订。 “我们的结果表明，树木一直在活动，一直在改变它们的解剖结构，”未参与该研究的墨西哥国立自治大学的胡列塔·罗塞尔说。”这给了我们一个不同的视角来看待树木，因为它们看起来如此安静。” 来源： Bittencourt, P., Scheire, A., Jotan, P. 等. “Height does not impair the hydraulic system of the tallest tropical Dipterocarp trees.” Science 393(6806), 60-64 (2026). DOI：10.1126/science.aea9013 婷 翻译