新研究证实宇宙膨胀太快，超出理论限制 | 科技周览_风闻

整理 | 周舒义、平生

首次记录啁啾“太空合声”

地球磁力线像琴弦一样被宇宙空间带电粒子“拨动”，会发出什么样的声音？1月23日发表在Nature的一项研究在世界上首次记录到遥远的“太空合声”。论文通讯作者、中国科学院院士曹晋滨表示，这项工作打破了国际科学界持续70多年的关于合声波产生和传播机制的传统观点，发现了合声波产生的新机制——非线性波-粒相互作用。

地磁场磁力线就像两端固定在地球南北磁极区的“琴弦”，当太阳风能量进入地球磁层空间，并通过相关物理过程“拨动”这些琴弦时，就会激发频率特征类似于清晨鸟儿齐鸣合奏的电磁波，科学界称为合声波（chorus waves）。合声波是地球和行星空间等离子体中幅值最强的电磁波动之一，过去通常认为它只出现在靠近地球的偶极磁场区域。

研究人员分析了国际地球磁层多尺度卫星（MMS）数年收集的海量数据，首次在距离地球16.5万公里、非偶极场结构的磁尾中性片区域发现了连续出现的合声波。磁尾中性片区域磁场极为微弱，仅为地球表面磁场的万分之一量级，其拓扑结构也与偶极场完全不同，在传统合声波理论框架下，那里不应该存在合声波。研究还给出理论解释，认为非线性波动-粒子相互作用是这种合声波的发生原因。

“我们观测到合声波的频率不到100赫兹，处于人类可以听到的声波频率范围，转化为音频输出后，就得到一段能被我们听见的‘太空合声’。”论文第一作者、北京航空航天大学副教授刘成明说，“这段声音不仅像鸟儿鸣叫，还有些像科幻作品中的太空鲸歌。”

合声波在地球辐射带的高能电子加速和极区脉冲极光的产生过程中扮演着关键角色。它会将低能电子加速成高能电子（百万电子伏特，MeV），危害航天器稳定运行和航天员健康安全；也可以散射电子使其沿地磁场磁力线沉降至极区高层大气，进而形成壮观美丽的脉动极光；合声波还能够诱发嘶声波，改变近地空间高能电子辐射带结构，调制磁层-电离层耦合，进而影响空间天气变化。

相关论文：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08402-z

“减肥神药”让胰腺炎风险上升146%

根据1月20日Nature Medicine发表的一项针对240万参与者的观察性研究，使用胰高血糖素样肽1受体激动剂（GLP-1RA）可能与一系列健康影响有关，包括42种健康风险下降以及19种健康风险上升。

GLP-1RA作为一类新型降糖药，在过去几年里因其显著的减重效果而广受欢迎。研究人员分析了美国退伍军人事务部的数据，研究215970名糖尿病患者使用GLP-1RA（主要是司美格鲁肽）和175种健康结局的关系。作者将之与使用非GLP-1RA降糖药物的对照人群做了比较。

结果发现，使用GLP-1RA的参与者发生凝血和心脏代谢疾病（如深静脉血栓、肺栓塞、中风、心脏骤停、心力衰竭和心肌梗塞）的风险较低。研究还发现了此前公认获益之外的其他潜在有益效果，包括与较低的药物滥用、精神疾病、癫痫、细菌感染和肺炎风险相关。GLP-1RA使用者的精神疾病风险降低了18%，阿尔茨海默病风险降低了12%，成瘾障碍的风险降低了13%。同时，使用GLP-1RA也与胃肠道疾病（如恶心呕吐、憩室炎、胃炎和腹痛）以及低血压、晕厥和关节炎风险升高有关。GLP-1RA使用者的关节炎风险增加了11%，胰腺炎风险增加了146%。

作者指出，他们的发现是观察性的，不能表明因果关系。他们认为这些发现有助于描述GLP-1RA的广泛健康影响，但还需要在其他队列和临床试验中进一步研究来确认这一结果。

相关论文：https://www.nature.com/articles/s41591-024-03412-w

脑机接口让瘫痪男子“动手”玩游戏

在1月20日发表于Nature Medicine的一项研究中，研究人员开发出一种新型脑机接口，手术植入后能持续侦测和解码瘫痪患者的手指动作意图，甚至能让患者“动手”玩电子游戏。

美国有超过500万人存在严重运动障碍。瘫痪不仅限制身体行动，也会损伤患者的心理健康。此前一项调查发现，超过半数的脊髓损伤瘫痪患者在社交、休闲和体育方面的需求没有得到满足。脑机接口作为一种干预手段，可能有助于患者恢复运动功能。但这项技术目前难以处理单个手指活动，做不到像打字、演奏乐器或使用游戏手柄这样的复杂动作。

新研究开发了一种新型脑机接口，能持续记录大脑神经元的电活动模式来转译复杂运动。接口被植入一位四肢瘫痪患者的左侧中央前回，该脑区负责手部运动控制。研究人员先让患者观察一只虚拟手做出各种动作，同时记录其神经活动，然后利用机器学习算法识别与特定手指动作有关的信号。利用这些信号，系统可以准确预测手指运动，让患者能控制三组虚拟手指（拇指、食指和中指、无名指和小指），其中拇指可以在两个维度上操控活动。该系统实现了前所未有的控制精准度和自由度。

随后，患者借助这一脑机接口，在电子游戏中控制一台四轴飞行器的速度和方向，穿行各种障碍赛道。论文作者之一、斯坦福大学神经外科教授Jaimie Henderson说：“人们往往关注基本功能的恢复——吃饭、穿衣、行动——这些都很重要。但很多时候，生活中其他同样重要的方面却被忽视了，比如娱乐、与同龄人社交。”他表示，通过脑机接口操控虚拟手指可以实现诸多可能性，例如操作CAD软件和创作乐曲。

相关论文：https://www.nature.com/articles/s41591-024-03341-8

2050年全球预期寿命预计增加4.6岁，男性增幅高于女性

根据The Lancet上一项全球疾病负担研究预测，全球预期寿命预计将从2022年的73.6岁持续增加至2050年的78.2岁，增加4.6岁。其中男性预期寿命的增长幅度将高于女性：男性将从71.1岁增至76.0岁，增加4.9岁；女性将从76.2岁增至80.5岁，增加4.2岁。

该预测基于参考情景（最有可能的未来）。根据预测，全球预期寿命在2022年至2050年期间的增长速度低于COVID-19大流行（2020年）之前的三十年。在全球范围内，预计2022至2050年间预期寿命和年龄标化疾病负担将有所改善，大部分负担将继续从传染病、孕产妇、新生儿和营养性疾病转移到慢性非传染性疾病，最明显的转移发生在撒哈拉以南非洲和南亚。这一转变反映在导致伤残调整生命年（DALYs，从发病到死亡所损失的全部健康年，经常用于测量疾病负担）的全球主要原因上，2022年是缺血性心脏病、新生儿疾病、卒中和下呼吸道感染位居前列，而2050年的前四大原因分别是缺血性心脏病、卒中、糖尿病和慢性阻塞性肺病。此外，由于人口增长和老龄化，各种原因造成的死亡人数和伤残调整生命年将普遍增加。

相关论文：https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(24)00933-4/fulltext

新研究证实宇宙膨胀太快，超出现有理论限制

1月15日发表于The Astrophysical Journal Letters的一项研究证实，宇宙膨胀得比理论模型预测更快，超出了当前物理所能解释的速度。研究作者Dan Scolnic表示：“矛盾（tension）现已演变成一场危机。”

哈勃常数定量刻画了当前宇宙的膨胀速率，自1929年埃德温·哈勃首次发现宇宙膨胀以来，精确测定哈勃常数一直是现代宇宙学的一个重要问题。近年来，哈勃常数的局域直接测量值与全局模型拟合值之间出现了越来越严重的偏差，这种偏差被称为“哈勃张力”（Hubble tension）。其中，局域直接测量值来自于晚期宇宙的局域距离阶梯测量结果，而全局模型拟合值来自于早期宇宙的微波背景辐射对宇宙学标准模型的观测限制。如果该偏差不是由其中任何一种观测手段的观测误差和系统误差所致, 那么很有可能意味着存在超出宇宙学标准模型的新物理。

对地球和后发座星系团之间距离的精确测量为哈勃张力提供了新的证据。| NOIRLab

光强按传播距离的平方反比进行衰减。研究团队使用距离阶梯方法，通过监测后发座星系团中12颗Ia型超新星遗迹爆发过程中的光度曲线，测得后发座星系团距离地球约3.2亿光年，几乎位于过去40年测量结果的范围中心，显示出较高的准确性。基于这一高精度测量，研究人员逐级定标距离阶梯的其余部分，得出哈勃常数为 76.5 km/(s·Mpc)。这意味着所测局部宇宙距离每增加326万光年，退行速度加快76.5公里/秒。

该结果与哈勃常数的其他局域直接测量值一致，但与全局模型拟合值冲突。新研究有力支持了哈勃张力并非出自测量误差，而是源于现有模型缺陷的观点。

Scolnic表示，过去十年间，天文学界反复分析数据，得到的哈勃常数始终与标准模型的预测不符。“对我来说，新研究是迄今为止最好的确认。……我们正努力推翻25年来一直使用的模型，这可能会重塑我们对宇宙的看法。”

相关论文：http://dx.doi.org/10.3847/2041-8213/ada0bd

安眠药会干扰大脑清理废物

睡个好觉让人头脑清醒。一个国际团队新近在《细胞》发表论文说，在小鼠深度睡眠时，一种名为去甲肾上腺素的物质在其大脑“洗掉”废物过程中起着关键作用。

丹麦哥本哈根大学、英国牛津大学等机构研究人员发现，小鼠在深度睡眠时，脑干大约每50秒释放一波去甲肾上腺素，触发血管收缩，使周围的脑脊液有节奏地流动，将废物带走。

小鼠实验还显示，安眠药等睡眠辅助措施可能扰乱这种机制。他们给小鼠服用了常用的安眠药物唑吡坦，发现虽然服用安眠药的小鼠入睡更快，但与自然入睡的小鼠相比，深度睡眠期间通过上述机制释放的去甲肾上腺素水平低50%，进入大脑的液体运输量下降了30%以上。

研究团队表示，人类大脑的相关生理结构与小鼠类似，但需要进一步研究证实是否也存在这种机制。从长远来看，服用助眠药物有可能影响认知功能，因此以合适方法获得长时间恢复性睡眠十分重要。（新华社）

相关论文：http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2024.11.027

特朗普启动“星际之门”计划，将投千亿美元建AI基础设施

当地时间1月21日下午，美国总统特朗普在白宫举行发布会，正式公布了“Stargate”（星际之门）计划，该计划将由软银集团、甲骨文和OpenAI三方成立合资公司，初步投资1000亿美元用于在美国国内建设AI基础设施，未来4年内该投资将扩大至5000亿美元。

特朗普当天在白宫表示，该项目计划在美国建设数据中心，以支持AI发展；这是“史上最大”的AI基础设施投资项目。他在演讲中承诺，将通过“紧急声明”（emergency declarations）的形式为该项目提供包括电力在内的支持。

早在2024年3月，美国媒体就曾报道该项目，并指出OpenAI希望建设自己的数据中心。但建设单集群十万、甚至百万张AI芯片需要大量电力，依赖政府提供支持。同年OpenAI 和微软开始了“星际之门”的建设，甲骨文创始人拉里·埃里森透露，该项目已经在得克萨斯州建成了10个数据中心。

不过，也有科技行业人士对“星际之门”项目缺乏细节的融资计划存在疑虑。马斯克公开质疑参与投资的公司能否兑现承诺。项目宣布几个小时后，他在社交媒体平台X上写道：“我有可靠消息称，软银获得的资金远低于100亿美元。”

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