1、如何掰弯声音？

曩昔，科学家只领会一种弯曲的光束：艾里光束（Airy beams）及其衍生物。艾里光束在传布过程中不会发生衍射，因而不会扩散开来，并且艾里光束还具有自弯曲加快的特征，其路径会形当作抛物线外形。2007年，中佛罗里达大学的科研人员初次在尝试中实现了艾里光束[1]。

艾里光束 | 来历：Wikipedia

因为艾里光束具有这些怪异的物理性质，这种光束可用于操控细小的颗粒，并应用于微流体器件与细胞生物学中。可是要获得这种弯曲的光束需要复杂的设备。是以，全宿世界的研究人员都在尽力寻找更便利的方式以获得可以或许弯曲的光束。

非论是对于根本研究仍是工程应用，开辟新的弯曲光束都是一个新颖有趣并布满机缘的挑战。在2018年，来自俄罗斯托木斯克理工大学和托木斯克国立大学的研究人员在理论上展望了一种像弯钩一样的新型自加快光束。因为它是一种弯曲的电磁波，所以被定名为“光钩”。在那之后，他们一向试图寻找一种弯曲的声波束。近日，他们终于在这一范畴取得了冲破[2, 3]。

研究人员将这种声波束定名为“声钩（acoustical hooks）”。要获得这种弯曲的声波束，他们利用了一种名为Rexolite的塑料介电材料制当作的外形不合错误称的微颗粒。在尝试中，研究人员把这些1-2厘米大小的颗粒放到水中，并对其施加250kHz的超声波。因为颗粒外形是弯曲的，声波穿过时会弯曲当作钩状再分开。

尝试装配及测量成果：声波在样品中传布时标的目的一个偏向偏转，从而实现声钩。[2]

比拟于艾里光束，要获得这种弯曲的声波束要轻易得多。并且这种声钩手艺可以用于艾里光束无法应用的场景中。今朝，这项手艺的本家儿要应用是生物医学、新材料合当作，以及操纵超声波在亚波长标准进行纳米颗粒的操控。下一步，研究人员将经由过程尝试验证声钩对于颗粒操控的结果。此外，这种声钩手艺也可以绕开在声波传布路径上的某个特定物体，实现近似声隐形的结果。

事实上，操纵声波来操控宏不雅物体亦或微纳米颗粒并不是什么新颖事。声波会对其传布路径上物体施加体积力，也就是所谓的声辐射力（acoustic radiation force）。出格是当声波形当作驻波时，声辐射力会将物体推到驻波的节点处（某些环境下会推到反节点处）。这一鞭策力可以大到降服宏不雅物体的重力，实现“声悬浮”的结果。

例如，研究人员曾经将虫豸放置到两个相对的声波发生器（近似于扩音器）之间，当声波的频率和功率合当令，可以将虫豸悬浮于半空中，实现掉重的结果。可想而知，若是有合适的装配，将人悬浮起来也不是不成能。

操纵超声波悬浮瓢虫[4]

而在微纳范畴，我们也可以设计合适的微纳器件来发生超声波，将微纳米颗粒悬浮于溶液和空气中，或者将颗粒鞭策并限制在某一特定的位置，后一手艺被称出声镊（acoustic tweezer）。因为可以便利、无接触地操控细胞、细菌、水藻、线虫等微纳标准的物体，声镊手艺近年来在生物学范畴有着庞大的应用潜力，也可以或许应用于颗粒筛选、微纳制造等范畴。

四组叉指电极发生超声波，可以在二维平面大将微纳米颗粒束厄局促在特定位置。[5]

[1]《几类艾里光束的传输特征研究》，南京航空航天大学硕士论文，2017

[2] Rubio, Constanza, et al. "Acoustical hooks: a new subwavelength self-bending beam." Results in Physics (2020): 102921.

[3] https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-01/tpu-nto012720.php

[4] https://www.nature.com/news/2006/061127/full/061127-6.html

[5] https://scitechdaily.com/acoustic-tweezers-use-sound-waves-to-control-items/

2、生物钟新研究：“美容觉”是真的

英国曼彻斯特大学的生物学家在《天然-细胞生物学》杂志上颁发了一项新研究[1]，初次诠释了为什么睡个好觉确实能帮我们应对新一天的考验——胶原卵白在夜间歇息过程中会获得修复。

论文作者Karl Kadler传授称，已知人体生物钟会跟着春秋的增加而变得不那么切确，是以这一发现未来可能有助于揭开衰老的谜团。

人体的细胞外基质为结缔组织（例如骨骼、皮肤、肌腱和软骨）细胞供给告终构上和生化上的撑持。基质占人体重的一半以上，而胶原卵白（简称胶原）又占了基质的一半。胶原是体内最丰硕的卵白质，在人17岁时就会完全形当作。

然而此刻研究人员发现，胶原中存在两种类型的纤维。纤维即胶原的绳状布局，编织起细胞以形当作组织。此中，直径约200纳米的粗纤维是永远性的，从人的17岁起就一向连结不变，陪伴终生。而直径50纳米的细纤维是损耗性的，在身体白日经受严重考验时会遭到粉碎，但在晚上歇息时会获得弥补。

研究人员经由过程质谱法不雅察小鼠的胶原卵白，并利用进步前辈的体积电子显微镜不雅察小鼠纤维，2天内每4小时不雅察一次。当小鼠体内的生物钟基因被敲除时，会导致纤维异常和胶原累积。

Kadler诠释说，直觉上我们认为基质会跟着利用而损耗，但此刻发现并不是——生物钟使损耗性的部门可以或许获得弥补，以庇护基质的永远部门。若是把墙上的砖块想象当作是永远性的部门，那么墙上的油漆就可以看作是损耗性的部门，需要经常进行弥补。

Kadler说：“领会这一点可能会影响我们从最根基的层面上理解生物学。例如，它可能使我们对伤口如何愈合某人如何衰老发生更深刻的看法。”

[1] https://www.nature.com/articles/s41556-019-0441-z

3、汉子的空间认知能力比女人强？NO！

在看地图、开车认路等空间认知能力上，男性并不比女性强——来自利莫瑞克大学爱尔兰科学基金会软件研究中间（Lero）的研究者们给出了这一开创性的结论，相关研究颁发在《科学陈述》杂志上[1]。

空间认知能力，好比读地图、找路、记路，一向以来都被公共认为是男性生成占优势的能力。然而操纵前沿的眼动追踪手艺，研究人员Mark Campbell博士和Adam Toth博士发现，男性在与空间认知能力相关的“心理扭转[2]”（mental rotation）能力上并无优势。

Campbell暗示，在曩昔的40年时候里，关于在空间导航能力测试（尤其是心理扭转测试）中男性比女性表示更强的不雅点一向存在争论。从2019年起头，Lero的科研人员以空间认知谙练度（congnitive proficiency）为研究关头点，操纵心理扭转测试设计了尝试。

这项研究在利莫瑞克大学的学生中征集了100名身体健康的自愿者，此中有47名男性和53名女性，平均春秋在23岁。研究发现，介入者在测试中表示出的较好空间认知能力，与在黉舍STEM科目（即科学、手艺、工程和数学相关范畴）中的杰出表示和较高智商都有很强的联系关系。

Toth 总结说：“汉子在这方面必然比女人强吗？并不。我们的研究发现，汉子并没有更强的空间认知能力。经由过程耽误许可个别完当作测试的时候，男性的表示优势完全不见了。这表白在心理扭转方面所谓的性别差别并不存在，差别可能是由其他原因造当作的。”

这项研究也初次发现，为了在认知测试中获得准确谜底，男性和女性会采纳分歧的眼动策略。换句话说，男性和女性在测试中殊途同归。

[1] http://www.nature.com/articles/s41598-019-56041-6

[2] 指对二维、三维物体动弹的空间想象能力。

4、新研究测序亚洲基因，有助匹敌特定遗传病

一项针对亚洲人群基因的新研究正在填补人类遗传学熟悉上的庞大空白，并最终旨在提高治疗疾病的能力。研究的早期发现已在《科学》杂志颁发[1]。

全球数十个机构的研究人员合作查抄了来自亚洲64个国度和地域、共219类分歧人群的1,739名对象的基因组。研究的最终方针是对10万亚洲生齿的基因组进行测序，获得的大量遗传信息将帮忙医学家和大夫更好地舆解、发现和治疗遗传病。

美国弗吉尼亚大学的研究员Aakrosh Ratan博士说，今朝的基因研究中亚洲人群未获得充实代表，这意味着全球超对折生齿的医疗相关性偏低。

Ratan诠释说，分歧人群之间存在自然的基因突变，这必然水平上诠释了为何某些特定血统的人群罹患某些疾病的风险更高。为亚洲生齿建立具体的参考数据库，将对面标的目的所有人群的医学遗传学大有裨益，并且对于针对亚洲罕有疾病的研究工作尤其主要。

Ratan 以青年人中的当作年发病型糖尿病[2]（MODY）为例诠释了新研究的主要性。研究成果表白，若是想要治疗印度的MODY患者，大夫将从印度生齿的基因突变信息中获益，识别出可能导致该病的遗传差别。若是仅操纵欧洲个别突变数据的数据库，则更有可能获得假阳性的成果，而且难以确定导致该疾病简直切基因。

该研究不仅说明了疾病的原因，还将帮忙大夫更好地为患者供给治疗。例如，某些群体可能更轻易对特定药物发生不良反映。辨别出与此相关的基因，有助于大夫领会哪些患者不宜服用该药物，或者不宜服用特定剂量的药物。

[1] https://www.nature.com/articles/s41586-019-1793-z

[2] 注：这是一种罕有的糖尿病，凡是在25岁之前发病，而且凡是不依靠胰岛素治疗。

5、研究绘制新冠病毒全球风险地图

截至 2020 年 2 月 1 日，中国共陈述了11,791例传染新型冠状病毒（2019-nCoV）简直诊病例，海外22个国度和地域共确诊125例。英国南安普敦大学的生齿地图专家指出了全球规模内因该病毒传布而处于高风险的地域，加拿大多伦多大学、中国疾病预防节制中间等机构合作介入了这项研究[1]。

研究团队操纵了2013-2015年百度基于位置办事的匿名数据，以及2018年国际航空运输协会的国际航空观光数据，阐发了春节前后期间的人群流动模式，对新冠病毒的全国和全球传布风险做出了初步评估。

春运时代内地各省份从武汉输入新冠病毒传染者的风险图[2]

按照春节前后两周各地来自武汉的人数占武汉流出总人数的百分比，研究人员将海说神聊京、广州、上海和重庆等城市以及广东、浙江、四川和河南等省份定为内地的高风险地域。

春节前后共三个月内从中国内地多个高风险城市前去其他国度或地域的平易近航搭客分布[3]

研究人员还发现，按照来自中国内地高风险城市的平易近航搭客分布，今朝该病毒在全球规模内传布风险最大的城市是泰国曼谷，中国喷鼻港和中国台海说神聊排列第二、第三。排行中的其他30个本家儿要国际城市还包罗悉尼（12）、纽约（16）和伦敦（19）。全球最高风险的国度或地域的前三位别离是泰国、日本和中国喷鼻港，排名靠前的还包罗美国（6）、澳大利亚（10）和英国（17）。

南安普敦大学地舆与情况科学传授Andrew Tatem说：“为了评估这种新型病毒如何在国表里传布，领会中国境内和全球的生齿流动模式是至关主要的。经由过程绘制出这些趋向并指出高风险区域，我们可觉得传染筛查和医疗筹办等公共卫生干涉干与工作供给信息。”

研究人员认可，他们的阐发是基于以往“非疾病爆发”环境下的出行模式。研究人员同时强调，在疫情爆发早期，已有半斤八两大比例的病例在呈现症状的环境下出行。尽管自1月23日起，武汉等城市起头采纳交通管束等办法，然而该时候点可能已错过离汉人流岑岭。

陈述本家儿要作者、南安普敦大学的赖圣杰博士称：“新型冠状病毒的传布处于快速转变的环境之下，我们正在紧密亲密监测该风行病，以便对可能的传布供给进一步的最新阐发，包罗阐发中国城市交通封锁的有用性以及春节假期返程人流的传布性。”

[1] https://www.worldpop.org/events/china，陈述的中文版全文见：https://www.worldpop.org/resources/docs/china/WorldPop-coronavirus-spread-risk-analysis-v1-25Jan_Chinese_version.pdf

[2] https://www.worldpop.org/resources/docs/china/WorldPop-coronavirus-spread-risk-analysis-v1-25Jan_Chinese_version.pdf

[3] 同2

6、哀痛导致更多的抽烟和当作瘾物滥用

到底是什么差遣人们抽烟？为什么颠末了几十年的反烟草活动，美国当作年人中仍然有六分之一是抽烟人士，并每年导致48万人过早灭亡？情感在这一当作瘾行为中阐扬了什么感化？为何良多抽烟者会吸得越来越多，甚至戒烟多年后仍故态复萌？若是政策拟定者可以或许知悉上述问题的谜底，他们会如何鞭策全球的反烟草活动？

比来，哈佛大学的一组研究人员为回覆这些问题供给了一个全新的视角。颁发在最新一期《美国国度科学院院刊》的相关研究文章揭示[1]，“哀痛”情感在触发上瘾行为时起到了很强的感化。这些研究阐发的数据不仅包含了一项跨越10000名介入者的全国调查，也包罗了研究抽烟者对负面情感反映的尝试室系列试验。所有的四项相关研究都佐证，哀痛比任何其他负面情感都更能增添人抽烟的欲望。

“这一范畴的传统认知是，无论是愤慨、恶心、压力、哀痛、惊骇或耻辱，任何一种负面情感城市触发人更想抽烟，”这项研究的首席研究员，哈佛大学肯尼迪学院的博士候选人Charles A. Dorison说。“俗话说‘感受很坏，抽烟更快’，我们的研究揭示了实际比这句鄙谚更微妙，尤其是发现了哀痛在触发抽烟和利用当作瘾类物品的怪异感化。”

别的一位配合作者，哈佛大学肯尼迪学院公共政策及决议计划科学和办理学传授Jennifer Lerner认为，这项研究成果将对公共政策发生有利影响。好比，现有的烟草告白应考虑从头设计，避免呈现可能触发人们哀痛情感的图片，进而无意中增添抽烟者的抽烟巴望。

下面是研究小组进行的四项研究试验：

1. 对一项全国调查中追踪20年的10685名被调查者进行数据阐发，研究人员发现被调查者自我描述的哀痛情感与当作为抽烟者、或者是在10多年后复吸有关系。被调查者越哀痛，就越有可能当作为抽烟者。而其他的负面情感与抽烟行为之间并无这种相关性。

2. 然后，研究小组设计了一个试验来验证“是否是哀痛导致了人们抽烟，抑或任何负面事务城市同时导致哀痛和抽烟？”425名抽烟者被招募进行在线测试：此中三分之一会看到例如痛掉亲人的哀痛视频，三分之一会看到木匠活这类情感中立的视频，另三分之一会看到肮脏卫生间一类的恶心视频。所有的被调查者都被要求写下与视频内容相似的小我履历。研究发现，看到哀痛视频并写下本身痛掉亲人履历的那一组，比别的两组自认有更高的抽烟巴望。

3. 与第二个让被调查者自报抽烟巴望的试验分歧，第三个研究量化了对抽烟的现实巴望。此次是对近700名介入者进行与第二个试验不异的视频试验，在写下与视频内容相关的小我履历之后，介入者被要求在两个选项之间做出选择：顿时抽几口，仍是稍后抽更多。哀痛的一组显示出更高的顿时抽烟倾标的目的。连系第二、三个试验，可以得出结论：从行为经济学的角度看，哀痛会使人加倍的财政不耐，即更倾标的目的于实时消费而不是积储以供将来消费。

4. 第四项试验从波士顿地域招募了158名抽烟者，以测试哀痛如何影响现实抽烟行为。介入者必需戒烟至少8小时，他们会被随机分为哀痛组或情感中立对照组，每小我被分派到尝试室中的自力房间。哀痛组不雅看哀痛视频，节制组不雅看情感中立的视频，在不雅后仍需写下小我相关履历，随后被许可在房间里吸本身随身带的烟，一个专用的检测设备会记实抽烟的速度和时候。成果显示：哀痛组的介入者对烟草更火急，并且每一口的吸食量更大。

在美国，履历了60多年的反烟草活动，抽烟仍是本家儿要的灭亡原因之一。而在全球规模内，本宿世纪末估计有10亿人因抽烟而过早灭亡。Dorison认为：“经由过程这些理论研究，我们相信可以更好地描述抽烟这一风行性疾病。我们需要更多心理学、行为经济学以及公共健康方面的洞见，以更有用地应对抽烟这一威胁。”

[1] https://www.pnas.org/content/early/2019/12/24/1909888116

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