新研究證實宇宙膨脹太快，超出理論限制 | 科技周覽_風聞
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整理 | 周舒義、平生
首次記錄啁啾“太空合聲”
地球磁力線像琴絃一樣被宇宙空間帶電粒子“撥動”，會發出什麼樣的聲音？1月23日發表在Nature的一項研究在世界上首次記錄到遙遠的“太空合聲”。論文通訊作者、中國科學院院士曹晉濱表示，這項工作打破了國際科學界持續70多年的關於合聲波產生和傳播機制的傳統觀點，發現了合聲波產生的新機制——非線性波-粒相互作用。
地磁場磁力線就像兩端固定在地球南北磁極區的“琴絃”，當太陽風能量進入地球磁層空間，並通過相關物理過程“撥動”這些琴絃時，就會激發頻率特徵類似於清晨鳥兒齊鳴合奏的電磁波，科學界稱為合聲波（chorus waves）。合聲波是地球和行星空間等離子體中幅值最強的電磁波動之一，過去通常認為它只出現在靠近地球的偶極磁場區域。
研究人員分析了國際地球磁層多尺度衞星（MMS）數年收集的海量數據，首次在距離地球16.5萬公里、非偶極場結構的磁尾中性片區域發現了連續出現的合聲波。磁尾中性片區域磁場極為微弱，僅為地球表面磁場的萬分之一量級，其拓撲結構也與偶極場完全不同，在傳統合聲波理論框架下，那裏不應該存在合聲波。研究還給出理論解釋，認為非線性波動-粒子相互作用是這種合聲波的發生原因。
“我們觀測到合聲波的頻率不到100赫茲，處於人類可以聽到的聲波頻率範圍，轉化為音頻輸出後，就得到一段能被我們聽見的‘太空合聲’。”論文第一作者、北京航空航天大學副教授劉成明説，“這段聲音不僅像鳥兒鳴叫，還有些像科幻作品中的太空鯨歌。”
合聲波在地球輻射帶的高能電子加速和極區脈衝極光的產生過程中扮演着關鍵角色。它會將低能電子加速成高能電子（百萬電子伏特，MeV），危害航天器穩定運行和航天員健康安全；也可以散射電子使其沿地磁場磁力線沉降至極區高層大氣，進而形成壯觀美麗的脈動極光；合聲波還能夠誘發嘶聲波，改變近地空間高能電子輻射帶結構，調製磁層-電離層耦合，進而影響空間天氣變化。
相關論文：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08402-z
“減肥神藥”讓胰腺炎風險上升146%
根據1月20日Nature Medicine發表的一項針對240萬參與者的觀察性研究，使用胰高血糖素樣肽1受體激動劑（GLP-1RA）可能與一系列健康影響有關，包括42種健康風險下降以及19種健康風險上升。
GLP-1RA作為一類新型降糖藥，在過去幾年裏因其顯著的減重效果而廣受歡迎。研究人員分析了美國退伍軍人事務部的數據，研究215970名糖尿病患者使用GLP-1RA（主要是司美格魯肽）和175種健康結局的關係。作者將之與使用非GLP-1RA降糖藥物的對照人羣做了比較。
結果發現，使用GLP-1RA的參與者發生凝血和心臟代謝疾病（如深靜脈血栓、肺栓塞、中風、心臟驟停、心力衰竭和心肌梗塞）的風險較低。研究還發現了此前公認獲益之外的其他潛在有益效果，包括與較低的藥物濫用、精神疾病、癲癇、細菌感染和肺炎風險相關。GLP-1RA使用者的精神疾病風險降低了18%，阿爾茨海默病風險降低了12%，成癮障礙的風險降低了13%。同時，使用GLP-1RA也與胃腸道疾病（如噁心嘔吐、憩室炎、胃炎和腹痛）以及低血壓、暈厥和關節炎風險升高有關。GLP-1RA使用者的關節炎風險增加了11%，胰腺炎風險增加了146%。
作者指出，他們的發現是觀察性的，不能表明因果關係。他們認為這些發現有助於描述GLP-1RA的廣泛健康影響，但還需要在其他隊列和臨牀試驗中進一步研究來確認這一結果。
相關論文：https://www.nature.com/articles/s41591-024-03412-w
腦機接口讓癱瘓男子“動手”玩遊戲
在1月20日發表於Nature Medicine的一項研究中，研究人員開發出一種新型腦機接口，手術植入後能持續偵測和解碼癱瘓患者的手指動作意圖，甚至能讓患者“動手”玩電子遊戲。
美國有超過500萬人存在嚴重運動障礙。癱瘓不僅限制身體行動，也會損傷患者的心理健康。此前一項調查發現，超過半數的脊髓損傷癱瘓患者在社交、休閒和體育方面的需求沒有得到滿足。腦機接口作為一種干預手段，可能有助於患者恢復運動功能。但這項技術目前難以處理單個手指活動，做不到像打字、演奏樂器或使用遊戲手柄這樣的複雜動作。
新研究開發了一種新型腦機接口，能持續記錄大腦神經元的電活動模式來轉譯複雜運動。接口被植入一位四肢癱瘓患者的左側中央前回，該腦區負責手部運動控制。研究人員先讓患者觀察一隻虛擬手做出各種動作，同時記錄其神經活動，然後利用機器學習算法識別與特定手指動作有關的信號。利用這些信號，系統可以準確預測手指運動，讓患者能控制三組虛擬手指（拇指、食指和中指、無名指和小指），其中拇指可以在兩個維度上操控活動。該系統實現了前所未有的控制精準度和自由度。
隨後，患者藉助這一腦機接口，在電子遊戲中控制一台四軸飛行器的速度和方向，穿行各種障礙賽道。論文作者之一、斯坦福大學神經外科教授Jaimie Henderson説：“人們往往關注基本功能的恢復——吃飯、穿衣、行動——這些都很重要。但很多時候，生活中其他同樣重要的方面卻被忽視了，比如娛樂、與同齡人社交。”他表示，通過腦機接口操控虛擬手指可以實現諸多可能性，例如操作CAD軟件和創作樂曲。
相關論文：https://www.nature.com/articles/s41591-024-03341-8
2050年全球預期壽命預計增加4.6歲，男性增幅高於女性
根據The Lancet上一項全球疾病負擔研究預測，全球預期壽命預計將從2022年的73.6歲持續增加至2050年的78.2歲，增加4.6歲。其中男性預期壽命的增長幅度將高於女性：男性將從71.1歲增至76.0歲，增加4.9歲；女性將從76.2歲增至80.5歲，增加4.2歲。
該預測基於參考情景（最有可能的未來）。根據預測，全球預期壽命在2022年至2050年期間的增長速度低於COVID-19大流行（2020年）之前的三十年。在全球範圍內，預計2022至2050年間預期壽命和年齡標化疾病負擔將有所改善，大部分負擔將繼續從傳染病、孕產婦、新生兒和營養性疾病轉移到慢性非傳染性疾病，最明顯的轉移發生在撒哈拉以南非洲和南亞。這一轉變反映在導致傷殘調整生命年（DALYs，從發病到死亡所損失的全部健康年，經常用於測量疾病負擔）的全球主要原因上，2022年是缺血性心臟病、新生兒疾病、卒中和下呼吸道感染位居前列，而2050年的前四大原因分別是缺血性心臟病、卒中、糖尿病和慢性阻塞性肺病。此外，由於人口增長和老齡化，各種原因造成的死亡人數和傷殘調整生命年將普遍增加。
相關論文：https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(24)00933-4/fulltext
新研究證實宇宙膨脹太快，超出現有理論限制
1月15日發表於The Astrophysical Journal Letters的一項研究證實，宇宙膨脹得比理論模型預測更快，超出了當前物理所能解釋的速度。研究作者Dan Scolnic表示：“矛盾（tension）現已演變成一場危機。”
哈勃常數定量刻畫了當前宇宙的膨脹速率，自1929年埃德温·哈勃首次發現宇宙膨脹以來，精確測定哈勃常數一直是現代宇宙學的一個重要問題。近年來，哈勃常數的局域直接測量值與全局模型擬合值之間出現了越來越嚴重的偏差，這種偏差被稱為“哈勃張力”（Hubble tension）。其中，局域直接測量值來自於晚期宇宙的局域距離階梯測量結果，而全局模型擬合值來自於早期宇宙的微波背景輻射對宇宙學標準模型的觀測限制。如果該偏差不是由其中任何一種觀測手段的觀測誤差和系統誤差所致, 那麼很有可能意味着存在超出宇宙學標準模型的新物理。
光強按傳播距離的平方反比進行衰減。研究團隊使用距離階梯方法，通過監測后髮座星系團中12顆Ia型超新星遺蹟爆發過程中的光度曲線，測得后髮座星系團距離地球約3.2億光年，幾乎位於過去40年測量結果的範圍中心，顯示出較高的準確性。基於這一高精度測量，研究人員逐級定標距離階梯的其餘部分，得出哈勃常數為 76.5 km/(s·Mpc)。這意味着所測局部宇宙距離每增加326萬光年，退行速度加快76.5公里/秒。
該結果與哈勃常數的其他局域直接測量值一致，但與全局模型擬合值衝突。新研究有力支持了哈勃張力並非出自測量誤差，而是源於現有模型缺陷的觀點。
Scolnic表示，過去十年間，天文學界反覆分析數據，得到的哈勃常數始終與標準模型的預測不符。“對我來説，新研究是迄今為止最好的確認。……我們正努力推翻25年來一直使用的模型，這可能會重塑我們對宇宙的看法。”
相關論文：http://dx.doi.org/10.3847/2041-8213/ada0bd
安眠藥會干擾大腦清理廢物
睡個好覺讓人頭腦清醒。一個國際團隊新近在《細胞》發表論文説，在小鼠深度睡眠時，一種名為去甲腎上腺素的物質在其大腦“洗掉”廢物過程中起着關鍵作用。
丹麥哥本哈根大學、英國牛津大學等機構研究人員發現，小鼠在深度睡眠時，腦幹大約每50秒釋放一波去甲腎上腺素，觸發血管收縮，使周圍的腦脊液有節奏地流動，將廢物帶走。
小鼠實驗還顯示，安眠藥等睡眠輔助措施可能擾亂這種機制。他們給小鼠服用了常用的安眠藥物唑吡坦，發現雖然服用安眠藥的小鼠入睡更快，但與自然入睡的小鼠相比，深度睡眠期間通過上述機制釋放的去甲腎上腺素水平低50%，進入大腦的液體運輸量下降了30%以上。
研究團隊表示，人類大腦的相關生理結構與小鼠類似，但需要進一步研究證實是否也存在這種機制。從長遠來看，服用助眠藥物有可能影響認知功能，因此以合適方法獲得長時間恢復性睡眠十分重要。（新華社）
相關論文：http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2024.11.027
特朗普啓動“星際之門”計劃，將投千億美元建AI基礎設施
當地時間1月21日下午，美國總統特朗普在白宮舉行發佈會，正式公佈了“Stargate”（星際之門）計劃，該計劃將由軟銀集團、甲骨文和OpenAI三方成立合資公司，初步投資1000億美元用於在美國國內建設AI基礎設施，未來4年內該投資將擴大至5000億美元。
特朗普當天在白宮表示，該項目計劃在美國建設數據中心，以支持AI發展；這是“史上最大”的AI基礎設施投資項目。他在演講中承諾，將通過“緊急聲明”（emergency declarations）的形式為該項目提供包括電力在內的支持。
早在2024年3月，美國媒體就曾報道該項目，並指出OpenAI希望建設自己的數據中心。但建設單集羣十萬、甚至百萬張AI芯片需要大量電力，依賴政府提供支持。同年OpenAI 和微軟開始了“星際之門”的建設，甲骨文創始人拉里·埃裏森透露，該項目已經在得克薩斯州建成了10個數據中心。
不過，也有科技行業人士對“星際之門”項目缺乏細節的融資計劃存在疑慮。馬斯克公開質疑參與投資的公司能否兑現承諾。項目宣佈幾個小時後，他在社交媒體平台X上寫道：“我有可靠消息稱，軟銀獲得的資金遠低於100億美元。”
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