💡 科技前沿观察 · 2026年11月第1期

宇宙里为什么有东西，而不是一片虚无？这是物理学最根本的问题之一。科学家普遍认为，早期宇宙生成了几乎等量的物质和反物质——两者相遇就同归于尽、释放能量。如果数量完全相等，几乎所有物质都会消失，不会有恒星、行星，更不会有生命。那么问题来了：多出来的那一点点“物质”，是从哪来的？ 南安普顿大学和印度坎普尔理工学院的研究者给出了一个出人意料的答案，核心是一种被物理学家们忽视了几十年的粒子：一种“退耦”重中微子。中微子是极其轻、几乎不与普通物质发生作用的粒子，它的重伙伴此前被认为太“孤僻”、不可能影响宇宙。研究团队的计算显示，问题恰恰出在它太慢衰变——寿命长到在大爆炸后宇宙冷却的那段时间里，它短暂地主导了宇宙的能量密度。这段“主宰期”可能改变了早期宇宙的演化路径，制造了让物质终于多过反物质的条件。论文第一作者 Rishav Roshan 说：“这个退耦重中微子长期以来在粒子物理里被当作无关紧要的背景细节直接忽略掉。但它衰变得慢得离谱——宇宙冷却时它活得够久，短暂接管了宇宙的能量密度，触发了物质主导时期。”此前解释物质为何占优的理论大多把这个粒子排除在外，理由是它与其他粒子的相互作用太弱、影响可以忽略。新研究挑战了这个假设：即使相互作用极弱，一个足够长寿的粒子也能在合适的时间点改变整个宇宙的剧本。成果发表在美国物理学会旗下期刊《Physical Review Letters》。

在埃及北部瓦迪穆格拉（Wadi Moghra）出土的一具古老猿类化石，正在挑战一个流传已久的理论：现代猿类——包括人类——的祖先，究竟在哪里起源。团队命名的新物种 Masripithecus moghraensis（属名取自埃及的阿拉伯语 Masr，種名纪念化石产地）生活在约 1700 至 1800 万年前的早中新世。它的化石是北非迄今发现的第一具确定无疑的古猿化石。此前北非的化石点只找到过同期古猴，从未有过古猿——正是这个空白塑造了主流观点：早期猿类集中在非洲更南的地方。研究者认为，古猿化石在地理分布上的不完整，掩盖了“冠型猿科”（包括长臂猿、红毛猩猩、大猩猩、黑猩猩和人类的共同祖先及其后代）真正出现的时空细节。曼苏拉大学古脊椎动物古生物中心的古生物学家 Hesham Sallam 说：“我们花了五年时间寻找这样的化石，因为仔细看早期猿类的家谱，就会发现明显缺了一块——而北非正好握着这块拼图。”这项发现来自埃及曼苏拉大学与南加州大学的国际团队，2026 年 3 月 26 日发表于《Science》。化石遗骸仅包含下颌骨，但牙齿特征独特，足以支撑一个新的属种级分类。这一发现提示：北非与中东可能在现代猿类谱系——最终通向人类——的起源过程中扮演了核心角色。

芬兰图尔库大学的研究者发现：只要在桑拿房里待 30 分钟，中途冲一次冷水浴，就能让白细胞大量涌入血液。这是一次性的、短暂的，但真实存在的免疫动员。白细胞是身体防御的核心：嗜中性粒细胞通常最先冲上去对付感染，淋巴细胞则负责识别特定威胁、制造抗体、统筹免疫反应。研究团队测量的所有类型循环白细胞都出现了上升。土耳其库大学的 Ilkka Heinonen Academy 研究员解释：“这可能说明桑拿能把平时待在组织里的白细胞动员进血液，桑拿结束后它们再被送回原处。这种周期性的释放是有益的——一旦离开储存点，它们就能更好地在身体里巡逻、应对病原体。”这个过程在免疫学里叫“免疫监视”：免疫细胞不在一个地方待着，而是在血液和组织间来回移动搜寻感染迹象。有意思的是，运动会带来类似的短期反应——同样暂时提高循环免疫细胞数量、让它们分布到全身。新的发现说明桑拿可能产生可比的短期效应（但这不意味着两者的免疫收益完全等同）。研究还分析了细胞因子（免疫细胞之间沟通用的小蛋白，在调节炎症、协调防御、指挥感染反应中起关键作用），结果显示一次桑拿对细胞因子的平均水平影响很小。

在一次新的临床试验中，超过一半接受强化生活方式干预的年轻 2 型糖尿病患者，仅用 6 个月就实现了缓解；而接受标准治疗的对照组只有 4%。研究在 2026 年欧洲糖尿病研究协会年会（EASD）上公布，并发表于《The Lancet Regional Health Americas》。试验由加拿大蒙特利尔麦吉尔大学普通内科科主任 Kaberi Dasgupta 教授、英国莱斯特大学 Thomas Yates 教授及同事共同完成。为什么年轻人发病更危险？45 岁以下确诊的早发 2 型糖尿病（EOT2D）往往更具侵袭性：血糖控制下降更快、并发症来得更早、预期寿命比晚发者更短。此前研究已证明极低热量饮食（每天约 800–900 千卡）能让部分人不用降糖药就达到缓解——所谓“缓解”是指血糖降到低于糖尿病诊断阈值并在此后保持，不再依赖药物，但不等于疾病被永久治愈。这次的问题就是：加上结构化运动，能不能让效果更好？运动的价值不止于降糖，还能改善体能、在减重期保护肌肉、增强心脏功能、减少胰岛素抵抗。试验在英格兰和加拿大的三个研究中心开展（莱斯特大学、麦吉尔大学、阿尔伯塔大学），纳入 18–45 岁、患有早发 2 型糖尿病合并肥胖、且未使用胰岛素的成年人。干预组执行每日 800–900 千卡饮食，加上每周两次有监督的有氧加抗阻训练，另加一次自主锻炼；对照组继续接受常规医疗。试验为开放标签（参与者和研究者都知道分组），但主要结局的评估采用了盲法。

加州大学圣迭戈分校的工程师找到了一种用光来控制磁性的新方法，未来可能让数据存储变得更快、更紧凑、更省电，成果发表于《Nature Communications》。今天的硬盘和其他存储系统靠微小的磁性区域编码 1 和 0，写入新数据通常要施加外部磁场来改变这些区域的取向——这个过程耗能不少，也限制了写入速度。圣迭戈团队演示了另一种路径：用光来改变磁性状态，这叫“光学开关”。光能在极短瞬间内释放能量，还能聚焦到极小的区域，因此磁性信息的写入速度可能远快于依赖外部磁场的方法、能耗也更低——研究者称光学开关的速度有望超过传统方法的 1000 倍。关键在于把激光束做到极小：工程师使用专门的超快激光，并仔细调整了光束的形状和尺寸，得到的光束比以往实验中的小得多，研究者形容为缩小了“几十个数量级”。光束越小，能聚焦到的磁性区域就越小，未来的存储器件就能在不增加体积的前提下装下更多数据。“光束越小，光学存储就能越致密，”论文资深作者、电气与计算机工程教授 Abdoulaye Ndao 说。此前光学开关有两个重要限制：只能成功作用于不超过三层的极薄磁性结构；而且要求光具有特定偏振（电磁波必须以特定方式取向）。“过往实验发现，材料厚度超过三层就会抑制光学开关，”Ndao 说，“这对磁性材料的整体厚度构成限制，也就限制了它长期保存信息的能力。”新工作突破了这两个约束。

科学家发现，地球内部的熔融岩石能储存的氧气远超以往认知——这可能为地球宜居大气的形成提供一个此前被忽略的解释。研究通过高压实验和计算机模拟发现，岩浆能吸收超出其化学组成常规需求之外的额外氧气。这一隐藏的氧气，在地球深部、火山活动与含氧大气的发育之间，提供了一条此前不存在的联系。研究由高压力科学技术高级研究中心（HPSTAR）的 Dr. Yanhao Lin 和 Dr. Ho-kwang Mao 领衔，与西北工业大学 Haiyang Niu 教授、阿姆斯特丹自由大学 Wim van Westrenen 教授合作，成果发表于《National Science Review》。要理解这个发现的分量，先看一个长期假设：氧是地球内部含量最丰富的元素之一，占地球硅酸盐内部原子的一半以上（硅酸盐主要由硅、氧及其他元素组成，构成地幔和地壳的大部分）。但科学家传统上认为岩浆中氧含量是被固定的——由熔融岩石中硅、镁、铁等其他元素的数量与电荷态决定。水和二氧化碳则不同：它们可以溶解进岩浆，并在压力降低时以气体形式逸出，被称为“挥发性组分”，在火山活动中扮演重要角色。而氧气此前从未被当作岩浆能吸收并释放的独立挥发性物质。熔融硅酸盐岩石能否独立于其常规化学组成额外储存氧气，基本无人研究过。新的研究用实验室设备重建地球深部条件：加热合成的洋中脊玄武岩（一种常见于海洋板块张裂处的火山岩），压力从常压一路加到 7 吉帕斯卡（约大气压的 69,000 倍），温度 1200–1800°C。

波茨坦气候影响研究所（PIK）的一项研究首次给出了统计显著的证据：在剔除自然因素影响后，全球变暖的速度自 2015 年前后开始加快。研究发现，过去十年地球的升温速率约为每十年 0.35°C（具体数值随所选温度数据集不同而略有差异），这几乎是 1970 至 2015 年间“每十年不到 0.2°C”平均速率的两倍。这意味着情况不只是“温度在继续上升”，而是“上升的速度本身变得快了”。论文共同作者、美国统计学家 Grant Foster 说：“我们现在能证明，自 2015 年前后开始，全球变暖出现了强烈且统计显著的加速。”这项发现比看上去更难做。判断升温速率是否变化，远比比较两个年份的温度复杂：自然气候模式会让地球临时偏暖或偏冷，掩盖长期趋势——厄尔尼诺会把热带太平洋的热量释放到大气里让全球升温，火山喷发则相反（大气中的颗粒把阳光反射回太空），太阳活动变化同样会影响地球接收的能量。这些波动让温度记录充满噪声，难以判断底层趋势是否在加速。为解决这个问题，研究者用数学方法对温度观测做了校正，剔除已知的自然影响。“我们在观测数据里滤掉已知的自然影响，把'噪声'降下来，让长期变暖信号看得更清楚，”Foster 补充道。团队分析了五套主要全球温度数据集（NASA、NOAA、HadCRUT、Berkeley Earth、ERA5），结果高度一致：无论用哪套数据、哪种统计方法，都能找到变暖速率增强的强证据。

NASA 的 Artemis I 无人任务揭示了一个关于宇航员在月球附近会遭遇多少宇宙辐射的新事实，挑战了人们对深空危险的预期。任务期间，猎户座飞船绕月飞行，携带了 10,000 多枚嵌在两个仿真人体模型内的小晶体。其中几十枚是波兰科学院核物理研究所（IFJ PAN，克拉科夫）科学家制作的实验型荧光氟化锂探测器。研究者提出了一种分析晶体中储存信息的新方法，成果发表于《Radiation Measurements》。这些氟化锂探测器的工作原理类似胶片：“基于氟化锂的荧光辐射剂量探测器是被动式的，也就是说它们像照相胶片一样工作：晶体一旦被辐射照射，个别粒子留下的轨迹必须在显微镜下做光学分析，”共同作者 Pawel Bilski 教授说。原理是：当带电粒子穿过晶体，会破坏其内部原子结构，形成所谓的“色心”缺陷。科学家之后用蓝光照射晶体，改变过的区域会发出红光，通过显微镜观察这种荧光，就能识别出单个辐射粒子走过的路径。这些探测器属于 MARE（Matroshka AstroRad Radiation Experiment）研究的一部分，几十枚实验探测器被放进两个仿真人体模型中，其中一些含有高浓度的锂-7 同位素。IFJ PAN 的贡献不止于实验器件：科学家还提供了近 600 枚热释光晶体探测器，用另一种技术测量辐射剂量。氟化锂探测器的一大优势是简化了辐射轨迹的检查流程：传统的被动式塑料探测器需要先做化学蚀刻才能研究粒子留下的痕迹，而氟化锂晶体免去了这一步。

导航软件每天都在算最短路线，但如果要在一张巨大的网络图上算出“任意两点之间的最短距离”，就是完全不同量级的难题了。计算机科学家把这个问题称为全对最短路径（APSP）问题：给定一张由顶点（城市、电脑、地铁站、器官）和边（公路、电缆、铁路、血管）组成的图，求出每一对顶点之间的最短距离。这类计算在交通系统、通信网络，甚至蛋白质、神经元等生物结构的研究中都很重要。图越大越密，问题就越难：在稠密网络上，某些传统方法需要数学家所说的“立方时间”——顶点数翻一倍，计算量大约要涨八倍。因为所需计算量增长得比网络本身快得多，研究者几十年来一直在找更高效的方法。一个方向是近似算法：不算精确答案，只给出估计值，只要足够准就行。1996 年 Dor、Halperin 和 Zwick（DHZ）提出了一个重要突破：对于足够远的点对，能给出“在两倍实际最短距离之内”的估计，同时运行时间接近最优——这种精度保证被称为“2-近似”。比如两点间真正的最短路线是 10 公里，满足这一保证的估计值会落在 10 到 20 公里之间。DHZ 方法不去检查所有可能的路线，而是从网络中抽取少量精心挑选的点（采样顶点），让它们充当“捷径”，从而高效地估计距离。这个方法在相距较远的点之间尤其好用——比如从德里到金奈。但这个聪明的捷径藏着一个弱点。

树有一种了不起的能力：能感知自己身体的形状，并调整生长方式让自己保持直立。这种对自身姿态的感知能力叫“本体感觉”，曾经被认为只有动物才有。2012 年 INRAE 的研究者证明植物同样具备这种能力——植物能监测自己的姿态，并做出调整以便尽可能笔直地生长。但科学家们一直没能弄清楚：把这种信息转化为实际动作的生物学过程到底是什么？植物靠好几种信息来引导生长：响应重力、感知阳光方向、监测自己茎干的形状和位置。为了单独研究这套“内部感知”，研究者必须先把重力和光提供的方向信号屏蔽掉。他们设计了一套不寻常的实验装置：把幼树放在一个绕自身轴旋转的水平平台上，平台置于一个从各个方向均匀照明的球体内。旋转平台让树无法接收到来自重力的一致方向信号，周围的均匀照明则消除了“该往哪长”的线索。实验从被水平放置的杨树幼苗开始。随着树生长，茎干逐渐向上弯曲，把顶端带回接近垂直的位置。这种响应依赖一种特殊木材——牵拉木（tension wood）。与普通木材不同，牵拉木在形成过程中能产生拉力。当它沿茎干上侧形成时，就像一块收缩的肌肉，把茎干往上拉、使其弯曲。约十天后，树已长出明显弯曲，研究者把它们移入实验装置。接下来几周发生了了不起的事：茎干没有保持弯曲，而是慢慢重新变直，直到几乎笔直。团队检查了挺直过程中形成的木材结构，发现原因：原先在上侧形成、把茎干往上拉的牵拉木停止了生长；与此同时，在相反的一侧开始形成完全相同的牵拉木，看起来像一块对抗性的肌肉，往相反方向产生拉力。