摘要：研究突破：有研究团队将激光照射至一小块有着狭窄脊状图案的半导体上，而光与材料间的复杂相互作用最终形成了一种混合粒子，即所谓的极化激元。这一研究突破清晰证明了超固体的存在，同时给量子相变研究提供更灵活、更自由的平台——不用再被低温环境束缚，应用研究的可操作性变强

内容提要

研究突破：有研究团队将激光照射至一小块有着狭窄脊状图案的半导体上，而光与材料间的复杂相互作用最终形成了一种混合粒子，即所谓的极化激元。这一研究突破清晰证明了超固体的存在，同时给量子相变研究提供更灵活、更自由的平台——不用再被低温环境束缚，应用研究的可操作性变强很多。研究论文3月刊载于《自然》杂志。

生命进化：我们对生命起源的认知一直存有很大空白，特别是关于“简单气体如何发生反应以生成由碳和氮键合而成的有机分子”的部分。1952年，有研究提出物质在闪电作用下生成有机物——生命出现的前提。然而刊载在《科学进展》杂志上的新发现否定了“闪电论”。

脑科学：《自然-代谢》近日发布了一项针对马拉松运动员大脑的研究结果，“可能开启了一个全新视角，即髓鞘是一种在常见大脑营养物质短缺时即时可用的能量储存器”。此发现似乎在提示我们一种全新形式的神经可塑性。

Nature：第一次，光变成了“超固体”

科学家首次将光转化成了能像流体一般流动的奇异“超固体(supersolid)”！

超固体同时具备零黏度以及近似盐晶中原子排列的类晶体状结构，既能如液体般无摩擦地流动，又像固体一样结构有序。这样奇异的物质状态仅存于量子世界，只可于玻色-爱因斯坦凝聚态中产生——过去都通过将原子冷却到接近绝对零度的实验来创造它。在这种情况下，原本可以忽略不计的量子效应占主导地位。

不过这次用光创造超固体的研究并未追逐极度低温，而选用半导体铝镓砷和激光代替超冷原子。根据《自然》于3月刊载的论文，该研究团队将激光照射至一小块有着狭窄脊状图案的半导体上，而光与材料间的复杂相互作用最终形成了一种混合粒子，即所谓的极化激元(Polariton)。脊状图案限制这些“准粒子”的移动方式以及它们可拥有的能量，从而使极化激元形成超固体。

论文作者之一、意大利国家研究委员会的物理学家丹尼尔·桑维托(Daniele Sanvitto)表示，团队必须针对这种被捕获和转化的光，精确测量其足够多的属性，以证明它既是固体又是没有黏度的流体。这是个挑战，因为科学家以前从未创造并实验评估过由光转变而来的超固体。(桑维托曾在十多年前展示如何把光变成流体。)

法国索邦大学物理学家阿尔贝托·布拉马蒂(Alberto Bramati)表示，新实验有助于学界普遍了解量子物质如何通过相变来改变自身状态。桑维托等人清楚地表明他们制造出一种超固体，但还需更多测量方可了解其属性。

基于光的超固体可能比过往用原子创制的超固体更易操控，而这有望验成为我们了解一系列新奇、超凡的物质类型的第一步。

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地球生命起源于瀑布？

当水滴之间那不起眼的“微电”闪烁引发必要的化学反应，生命起源所必需的第一批分子可能就产生了。

我们对生命起源的认知一直存有很大空白，特别是关于“简单气体如何发生反应以生成由碳和氮键合而成的有机分子”的部分。

斯坦福大学化学家理查德·扎雷(Richard Zare)如此说道：“那些被我们认为存在于早期地球上的物质——甲烷、水、氨、氮气等都没有碳氮键。”

1952年，美国化学家斯坦利·米勒(Stanley Miller)和哈罗德·尤里(Harold Urey)通过实验证明，电可以把水和类似的气体分子转化为生命所需的有机分子，而电的来源可能是闪电。

但要知道，闪电击中海洋或大气层中高浓度气体的可能性很低，低到多数人从未相信这能成为40亿年前地球生命出现的原因。

如今，扎雷与同事在不借助外部电源的情况下，将水滴喷入甲烷、二氧化碳、氨和氮气混合物中，并使它形成具有碳氮键的有机分子。该项工作发表于3月的《科学进展》(Science Advances)杂志。

扎雷表示，此种技术之所以有效，是因为喷出水雾中的液滴会产生小电荷。“较小的液滴带负电，较大的液滴带正电。”

这要归功于勒纳德效应：当水处于喷雾般的状态，例如瀑布或喷泉，其中的水滴会相互碰撞、分裂，产生电荷。

不过扎雷团队利用高速摄像机发现，当带相反电荷的液滴足够接近时，它们之间会迸发微小电流。扎雷称之为“微闪电”(microlightning)。

这很像静电的产生方式，或者云层中闪电的形成和释放。“当水滴彼此间的距离在纳米级以内时，就会产生电场，而这个电场会导致击穿。”

微闪电携带的能量足以(约12电子伏特)使气体分子失去一个电子并相互反应，生成具有碳氮键的有机分子，包括剧毒物质氢氰酸、结构最简单氨基酸甘氨酸以及构成RNA的四种碱基之一尿嘧啶。

科罗拉多大学博尔德分校化学家维罗妮卡·瓦伊达(Veronica Vaida)说道：“微闪电能引发以氮为起始的化学反应，这让我很惊讶，当然，报告结果很有说服力。我们意识到，原来水在生命起源中发挥了一种很奇特的作用。”

扎雷认为，基于这些新发现，我们似乎有理由推测，海浪或瀑布的撞击产生了微小“电火花”，虽然微小，却足以带来生命诞生所需的化学物质。

水雾无处不在，经常落到岩石上，有机化学物质就会于岩石缝隙里积聚。那些区域会变干，后又变湿。我们知道，此类干湿循环可使较短的分子结合，甚至聚合成较长的分子。”

印度学者库马尔·万卡(Kumar Vanka)指出：“根据新的研究结果，微闪电可能在早期地球富含水的环境中很丰富，也可能驱动了生命起源前的化学反应，特别是在缺乏其他能源(如闪电或紫外线辐射)的地方。”

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当你长跑时，大脑会启用备用的营养库

《自然-代谢》(Nature Metabolism)3月发布了一项针对马拉松运动员大脑的研究结果：当人类大脑缺乏能量时，它可能会开始“吃掉”自己的脂肪组织来获取能量。

此发现似乎在提示我们一种全新形式的神经可塑性。这种神经可塑性或有助于人类大脑在长时间的剧烈耐力运动中保持正常运转。

研究作者招募了10名马拉松运动员(8名男性和2名女性)，并围绕他们参加的42公里长跑比赛，于多个时间点作大脑磁共振成像(MRI)。这些时间点分别为赛前24~48小时、赛后24~48小时、两周后以及两个月后。MRI扫描显示，运动员大脑白质内的髓鞘标记物发生了显著变化。

髓鞘是一种在大脑神经纤维周围形成的脂肪鞘，可助神经元更有效传递信息，但这种保护层并非如科学家曾认为的那样，只是个简单的静态的绝缘体，一些新研究表明，神经元能重复利用髓鞘，并重塑其厚度以适应环境变化。

根据作者团队说法，在赛后24~48小时，运动员大脑中与运动机能、协调性以及感觉和情感整合相关的区域出现了髓鞘大量流失的迹象；赛事结束两周后，髓鞘标志物的水平开始反弹；两个月后，髓鞘标志物重新稳定下来。

在马拉松比赛的前后四个时间点，参赛者大脑白质区域髓鞘水分数(简称MWF，作为评估髓鞘水平的一个替代指标，如上图中的白色部分所示)发生变化

研究作者表示，他们的发现“可能开启了一个全新视角，即髓鞘是一种在常见大脑营养物质短缺时即时可用的能量储存器”。髓鞘或许充当着一种代谢“安全网”，使暂时“饥饿”的大脑从受限区域获取燃料，同时保持大部分白质完好无损。

他们认为这是一种前所未见的神经可塑性形式，并称其为“代谢髓鞘可塑性”。值得一提的是，新发现与此前针对小鼠的观察结果一致：当哺乳动物大脑内的葡萄糖紧缺时，髓鞘可用作脂肪储备。

过去有些神经科学家相信，大脑会在很大程度上避免通过燃烧脂肪来获取能量，即使面对营养物质匮乏的情况也如此，但这种假设现在看来并不完全正确了。

我们知道，髓鞘对于神经系统功能至关重要，包括多发性硬化症在内多种神经系统疾病都与髓鞘大量损失有关。髓鞘的功能新发现或有助于人类更好认识这些疾病。

人类大脑中最新近演化形成的部分往往含更多髓鞘，这或许表明髓鞘是一种进化适应，是人类成功的关键。

或许，我们应当感谢髓鞘，它让我们相对轻松地追捕大型猎物，同时尽可能保持认知警觉。

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来源：电影的败家子