華裔學者打破常壓高溫超導紀錄 | 新聞串燒

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內容提要

1. 常壓高溫超導新紀錄|超導領域的終極目標是實現材料在常壓、室溫下的超導態。雖然學界距此仍很遙遠，不過最近有神奇的Hg1223在常壓下達成了151K(-122.15℃)的超導轉變溫度新紀錄。

2. 人猿起源新發現 |在埃及北部發現的一具約1700萬至1800萬年前的早期猿類化石，正要改寫類人猿起源歷史。

3. 夢得越真，睡得越沉 |新研究表明，沉浸式的夢境體驗可以增加睡眠深度和恢復效應——即便大腦因做夢而始終處于活躍狀態。夢境越清晰生動，睡眠的深度體驗就越強烈。

華裔學者打破常壓下的高溫超導紀錄

在美國休斯頓大學的德州超導中心，華裔物理學家朱經武、鄧良子等人打破了常壓下的超導轉變溫度(Tc)紀錄，將此溫度提升至151開爾文，即大約零下122攝氏度。

超導轉變溫度是指材料進入超導態的臨界溫度；只要低于Tc，材料便擁有零電阻導電的特性。

距離科學界首次發現超導現象已過去一百多年，而在過往數十年間，提高超導轉變溫度一直是該領域的主要目標。Tc越接近室溫，超導技術就越實用，應用成本越低。此項發表于《美國國家科學院院刊》(PNAS)的新突破或將帶來更高效的能源生產、傳輸和存儲方式。

舉例來說，零電阻的超導體理論上可助推電網升級、先進醫學成像系統開發、聚變能源技術發展以及電子器件的加速……而從理論邁向實用的前提就是讓超導材料擺脫超低溫工作環境，達成此前提的成本與實操難度極大。

德州超導中心創始主任朱經武感嘆：“試想一下，電網輸電過程中會損耗約8%的電能，若可免除這部分能耗，我們每年將節省數十億美元，大幅減少人力投入以及本會對環境造成的負面影響。”

在實驗室里手持?金剛石壓腔的朱經武教授

1987年，朱經武與同事發現，釔鋇銅氧(YBCO)材料能在93開爾文，即約零下180攝氏度條件下實現超導。該項成果掀起了高溫超導體研發的全球熱潮。

1993年，他們又發掘出創紀錄的Hg1223。這是一種汞基銅氧化物陶瓷材料，其超導轉變溫度可達133開爾文(零下140攝氏度)——此紀錄保持了30多年，直到眼下被它自己打破。

沒錯，此次實現151 K的Tc新紀錄的超導材料仍是Hg1223，不過加持了新技術“壓力淬火”(pressure quenching)。壓力淬火技術早已被廣泛用于人造金剛石等領域，在超導研究中則是“新秀”。研究團隊具體是怎樣運用新技術的？

他們先向材料施加高壓，以此增強其超導特性、提高轉變溫度，隨后在高壓狀態下將材料冷卻至特定溫度，再迅速地完全卸壓，從而“鎖定”增強后的超導性能。如此一來，常壓下的材料仍保持更高的Tc。

朱經武表示：“已有研究證實，在高壓條件下實現室溫超導是可行的，而我們的工作表明，無需持續施加高壓，材料也可維持超導態。”

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Science：原來所有類人猿的老祖宗生活在一千多萬年前的埃及？

對考古學家、古人類學家而言，東非一直是化石研究的主要區域、人類起源的調查中心。

約600萬年前的原人(Orrorin)來自東非肯尼亞，500多萬年前的地猿(Ardipithecus)生活在東非埃塞俄比亞，約400萬前南方古猿(Australopithecus)同樣是東非居民。至于所有現存類人猿——包括長臂猿、猩猩、大猩猩、黑猩猩和人類——的共同祖先，也就是所謂的“基干類人猿”(stem hominoids)——學界認為它很可能也來自東非。

然而，埃及北部地區新出土的一塊古猿化石提示了全新可能：或許，東非是錯誤的類人猿尋根地？或許，人猿總科的直系祖先存在于非洲北部？

根據《科學》雜志3月發布的文章，這塊埃及化石形成于約1700萬至1800萬年前的中新世早期，被命名為Masripithecus moghraensis。作者團隊基于已有信息判斷：那個來自數千萬年前、最終演化出已知所有現存類人猿的基干類人猿有著與Masripithecus moghraensis最近的親緣關系。

Masripithecus moghraensis的復原圖

此前科學家普遍認為，基干類人猿最早出現于2500多萬年前的漸新世，生活在非洲-阿拉伯地區。到了大約1400萬至1600萬年前的中新世，早期猿類擴散至歐亞大陸。

不過如此遙遠時代的化石本就極為稀少、零散且難以解讀；非洲化石記錄的諸多空白進一步加劇了研究難度——絕大多數化石發現都集中于少數幾個地點，有大片區域尚未經歷考古探索。

新論文的第一作者舒魯克·阿什卡爾(Shorouq Al-Ashqar)介紹稱，化石的發現地為埃及北部的瓦迪莫格拉(Wadi Moghra)遺址，而其1700~1800萬年前的形成年代正是非洲-阿拉伯地區與歐亞大陸開始相連、物種得以向非洲以外區域擴散的關鍵階段。毫無疑問，它為探究猿類多樣性提供了新線索。

為確定Masripithecus moghraensis在人類演化史上的位置，阿什卡爾等人采用貝葉斯末端定年法。這一方法結合生物解剖特征與化石年代，以推算物種間的演化關系和分化時間。分析結果表明，Masripithecus moghraensis屬于基干人猿總科動物，與所有現代類人猿的始祖譜系關系密切。

基于分析結果，研究團隊認為，現代類人猿或許起源于非洲-阿拉伯地區北部、黎凡特地區或地中海東部。

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沉浸式做夢不僅不妨礙睡眠，反而讓你睡得更香

我們一般認為，深度睡眠應當是大腦基本“關機”的狀態，表現為腦電波放緩、腦活動極少、意識微弱。睡眠越深對應大腦活動越少；與之相對的，做夢通常關聯快速眼動睡眠(REM)，被視作大腦部分“蘇醒”的信號。

然而，上述認知存在矛盾點：在快速眼動睡眠階段，大腦會經歷強烈的夢境和近似清醒狀態的大腦活動，可人們又常說，此階段的睡眠依然很深很沉。

為探究上述矛盾，有科學家分析了來自44名健康成年人的196份夜間睡眠監測記錄。這些數據由一項旨在探究“不同類型感官刺激如何影響睡眠體驗”的大型科研項目采集得到；參與者在實驗室里入睡，研究人員則通過高密度腦電圖監測其大腦活動。相關分析結果已發表于3月的《PLOS生物學》(PLOS Biology)雜志。

在為期4個夜晚的實驗中，研究人員喚醒參與者超千次，詢問他們蘇醒前的感受，并要求其為自己的睡眠深度和困倦程度評分。

分析結果顯示：最深度的睡眠不只出現于毫無意識體驗的時段，還能在生動、沉浸式的夢境后持續；與之相對的則是，淺度睡眠往往關聯淺淡、碎片化的意識體驗，比如僅有模糊的存在感卻無清晰的夢境內容。

論文主要作者之一朱利奧·貝爾納迪(Giulio Bernardi)解釋道：“這種似乎違背直覺的現象意味著，夢境或能重塑睡眠者對大腦活動的感知——夢境沉浸感越強，睡眠的深度體驗就越強。”

此外，實驗中還出現了另一個令人意外的現象：參與者睡眠期間，可反映其睡眠驅動力（即身體想睡覺的需要）的生理指標逐漸下降；但醒來后的參與者表示，自己感受到的睡眠深度隨時間推移而加強。

這種主觀感知上的睡眠深度加強，與夢境沉浸感的增強是高度同步的。貝爾納迪等人意識到，即便機體對睡眠的生理需求降低，夢境體驗仍有助于維持人對深度睡眠的感知。沉浸式夢境還可幫助保持與外部環境的隔離感——哪怕大腦部分區域仍處于活躍狀態——這是恢復性睡眠的關鍵特征。

貝爾納迪表示：“若能深入理解夢境如何影響個體對深度睡眠的主觀感知，我們將會有研究睡眠健康與心理健康的新視角。假設夢境確有助于維持深度睡眠體驗，那么夢境體驗的異常，或許就能在一定程度上解釋——為何有些人在客觀睡眠指標全部正常的情況下依然覺得自己睡眠質量差。沉浸式夢境并非睡眠副產品，反倒可能緩沖大腦活動的波動，令深度睡眠體驗持續。”

上述觀點呼應了經典精神分析學中一個由來已久的假說，即弗洛伊德提出的“夢境或許是睡眠的守護者”。

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