银河系中心是最混乱的区域。

詹姆斯·韦伯太空望远镜以其前所未有的红外视角，在这一拥挤动荡的区域中发现了新的特征。

这张图像展示的恒星形成区域被称为人马座C，距离银河系中心超大质量黑洞人马座A仅三百光年。

照片中闪烁着50万颗恒星，其中包括一个正在形成并不断增加质量的原恒星星团，其流出物在红外暗云中如同篝火。

在这个年轻星团的中心，一颗质量为太阳30倍的原恒星坐落于极其密集的区域，以至于它背后的光线无法到达望远镜，使其看起来不如实际那般拥挤。

一些较小的红外暗云点缀在图像上，如同星空中的洞穴，那里是恒星诞生的地方。

韦伯望远镜还捕捉到了暗云下方大规模的电离氢区域，其中包含许多看起来混乱不堪的针状结构。

这些结构通常是大质量恒星发出的高能光子造成的，但其范围之广令人惊讶。

现有的恒星形成理论将在这种极端环境下接受最严格的检验。

通常认为，越成熟的大星系，其恒星形成的“工厂”就越大，但实际上，进化程度较低的矮星系拥有更大的恒星诞生区域和更高的恒星形成率。

11月21日发表在《天体物理学杂志》上的两项新研究揭示了其背后的原因：在相对原始的矮星系中，大质量恒星往往坍缩成黑洞而不是爆炸成超新星；

而在进化程度更高、污染更严重的星系（例如我们的银河系）中，大质量恒星更有可能爆炸成超新星，产生强大的星风，将气体和尘埃吹出星系，从而使恒星形成迅速停止。

矮星系在这方面可以延迟1000万年，恒星形成区域得以保留其气体和尘埃，从而使更多的恒星凝聚和演化。

系外行星大气成分研究的新突破

截至2023年11月25日，已确认的系外行星数量达到了5539颗。

现在，天文学家不再仅仅寻找新的系外行星，而是更加专注于探索这些系外行星的大气成分。

11月22日发表于《自然》杂志上的一项研究在系外行星WASP-80b的大气中发现了甲烷存在的强有力证据。

尽管甲烷在太阳系中是一种普遍存在的气体（天王星、海王星、木星和土星中都存在），但太空望远镜此前从未在任何一颗靠近其宿主恒星的系外行星大气中探测到甲烷。

这颗系外行星位于天鹤座，距离地球163光年，它围绕一颗红矮星运行，周期为三天。

它的体积与木星相近，但质量只有木星的一半，是一个较为蓬松的行星，温度高达825K，比太阳系中最热的行星金星还要高。

通过光谱分析，我们可以了解行星的大气如何阻挡或发射不同波长的光线。

在此次研究中，两种模型都得出了相同的结论：明确探测到了甲烷。

甲烷是非常重要的分子，研究这些化学成分可以告诉我们关于一颗行星诞生、成长和演化的信息。

例如，通过测量一颗行星上甲烷和水的含量，我们可以推断出碳原子和氧原子的比例，进而了解这颗行星是在原地形成，还是先在外侧形成，然后逐渐向内迁移。

当然，也可以将这些系外行星与太阳系内的行星进行比较，看看系内系外的情况是否相符。

一个多世纪以来，我们就知道女性比男性活得更长。

然而，最近发表的一项研究发现，在美国，这种差距十多年来一直在扩大。

男性和女性之间的寿命差异在2021年已增至5.8岁，这是自1990年以来的最大差距。

近代史上的最小差距是2010年的4.8岁。

2019年至2021年间差距的扩大，可能是因为大流行对男性的伤害尤为严重，其次是意外伤害、中毒和自杀。

美国的预期寿命也从2019年的78.8岁和2020年的77岁下降到2021年的76.1岁。

美国人寿命缩短的部分原因是所谓的“绝望死”。

“绝望死”指的是自杀、吸毒障碍和酒精性肝病等原因导致的死亡人数增加，而这些原因通常与经济困难、抑郁和压力有关。

这些数据来自国家卫生统计中心。

在大流行之前，主要的死亡原因是意外伤害、糖尿病、自杀、他杀和心脏病，而在大流行期间，男性死于病毒的可能性更大。

随着疫情的消退，这种趋势是否会逆转，仍需进一步的数据支持。

情绪与记忆：音乐如何塑造我们的回忆

时间不断流逝，但我们的记忆却被分割成一个个不同的片段，所有这些都构成了我们个人叙事的一部分。

情绪如何塑造这些记忆的形成过程，是科学界最近才开始揭开的谜团。

最近，来自加州大学洛杉矶分校的心理学家发现，由音乐引起的情绪波动有助于形成独特而持久的记忆。

这项发表于《自然通讯》上的研究利用音乐来操纵在计算机上执行简单任务的志愿者的情绪，发现情绪的动态变化可以将原本不带感情色彩的经历塑造成令人难忘的事件。

这种音乐唤起的情绪变化在事件之间建立了界限，使人们更容易记住他们看到了什么以及在何时看到的。

更强烈的情感可以将时间编织在一起，为我们的记忆注入更丰富的时间结构。

情绪变化的方向也很重要：当转向积极的情绪时，记忆整合的效果最好，参与者能更好地回忆起时间点的顺序；

而转向消极的情绪则往往会分割并扩大事件之间的心理距离。

这一发现不仅有助于常规的学习记忆，对帮助创伤后应激障碍和抑郁症患者也有很大的治疗前景。

喝茶一直被认为是一种非常健康的生活习惯。

不仅中国人爱喝茶，全世界范围内每天饮用的茶已超过20亿杯，仅次于水的消费量。

11月21日发表于《柳叶刀》子刊上的一项研究显示，经常喝茶可以减缓人类生物学衰老过程，每天喝三杯（约6到8克）抗衰老效果最佳。

此次研究分析了13929名参与者的茶叶消费情况，茶的种类包括绿茶、花茶、黑茶，也涵盖了不同的喝茶频率和消耗量。

参与者被分为不喝茶、从不喝茶到喝茶、从喝茶到不喝茶，或习惯性喝茶。

结果发现，在不同的队列中，喝茶始终与减缓生物学衰老相关。

与不喝茶的人相比，从不喝茶过渡到喝茶与减缓生物学衰老有关。

然而，与习惯性喝茶的人相比，从喝茶过渡到不喝茶与生物学衰老加速相关。

喝茶抗衰老的潜在机制可能与茶叶中含有的多种生物活性化合物有关，它们可以通过抗氧化、抗炎和免疫调节等机制对抗衰老，产生积极的作用。

需要注意的是，无论是水还是茶，只要感觉烫就不要喝。

长期的食道粘膜损伤会在很大程度上增加食道癌的患病风险，得不偿失。

量子信息+熵，能解释宇宙的演化吗

热力学第二定律，也许是物理里最根本的几条原理之一。

它说，一个系统的熵只会随时间增加，不会减少。

这也是唯一一条能指明"时间箭头"朝哪走的物理定律。

熵，说白了就是无序的程度：熵越低，结构越有序；熵越高，越散乱。

糖从浓处向淡处扩散、气体膨胀、咖啡放凉，背后都是熵在增加。

人们相信，宇宙的演化也遵循这条定律。

宇宙早年处于低熵状态，一路演化到高熵。

可就在这个过程中，宇宙造出了一些极其复杂的结构——星系就是代表。

星系的熵很低，却是在一个高熵的环境里形成的。

这看起来像是在违反第二定律。

这个存在已久的矛盾，正是物理学家金妮斯特拉·比安科尼想解决的难题。

引力、熵与量子信息的交织，是比安科尼理论的视觉主题（图片来源：Physics World） 在爱因斯坦的广义相对论里，有个叫"度规"的数学对象，描述时空是怎么弯曲的；物质沿着这条弯曲走，就表现成了引力。

而在量子力学里，"算符"是对量子态做变换的数学工具。

比安科尼的关键一步，就是把这个"度规"当成量子算符来用，用量子化的方式描述时空的几何。

这样一来，会冒出两个"度规"：一个是"真实"的时空度规，一个是由物质和能量诱导出来的度规。

两者之间"差多少"，用量子信息论里的一个量来度量，叫量子相对熵。

正是这两个几何之间的量子相对熵，决定了时空怎么演化——换句话说，它给出的运动方程，就是引力。

在低曲率极限下，这套方程能精确还原爱因斯坦的广义相对论。

可一旦超出这个极限，方程就得被一个叫"G场"的对象修正。

G场生出一个暗能量项，而且是动态的。

暗能量被认为是直接推动宇宙膨胀的东西；在标准广义相对论里，它由静态的宇宙学常数驱动。

现在冒出一个动态的暗能量项，就有了被实验检验的机会。

比安科尼又把这套理论用到了弗里德曼-罗伯逊-沃克（FRW）宇宙模型上。

这是广义相对论对宇宙行为的一级近似，假设宇宙各向同性、处处均匀、且在膨胀。

膨胀由宇宙的主导成分驱动——暗物质、普通物质，或辐射。

宇宙膨胀时，体积变大，总熵也跟着变大。

但正因为体积涨得更快，单位体积里的熵——也就是熵密度——反而随时间下降。

总熵在涨，局部熵密度却在降，这就给了星系、甚至生命这类低熵结构一个在膨胀宇宙里被造出来的机制。

那这算不算违反第二定律？比安科尼用非空的 FRW 宇宙算了一遍总熵：要把熵密度在整个时空区域上积分，而因为体积随时间变大，总熵成了时间的函数——膨胀的速度超过了熵密度衰减的速度。

所以对辐射主导和物质主导的宇宙，总熵依然随时间增加，第二定律照样成立，尽管局部熵密度在下降。

比安科尼强调，GfE 理论还很年轻，需要实验来验证。

但这项工作揭示了它内在的热力学本质，为经典引力与量子引力都打开了新路——把引力用"量子信息"和"熵"来表述，也许正是通向"量子化引力"这个百年难题的另一条路径。

引力，也许并不是什么神秘的基本力，而只是信息与熵的必然结果。

若真如此，宇宙为什么要演化、为什么能长出星系和生命，答案也许就藏在这条最普通的第二定律里。

来源：S. Jones, "Could quantum information theory explain universe evolution?" Physics World, 14 Sep 2026. 报道所引研究：G. Bianconi, Physical Review D.

追踪13.4万亿个暗物质！百亿亿次超算用4天完成这场模拟

科技日报记者 刘霞 美国能源部阿贡国家实验室日前发布消息称，该机构科学家借助“极光”百亿亿次超级计算机，完成了迄今规模最大的两次宇宙学模拟。

每次模拟都追踪了13.4万亿个暗物质粒子在286亿光年宽度区域内的演化过程。

这一成果有助于科学家研究宇宙暴胀，并为分析大型巡天观测数据提供重要支撑。

左图为百亿亿次级模拟生成的全天空光锥图；右图外圈显示宇宙微波背景辐射，扇区分别展示视线速度（红/蓝）、物质密度（灰）和引力势（绿/蓝）。

图片来源： 美国阿贡国家实验室 宇宙暴胀理论认为，极早期宇宙曾经历一段短暂而剧烈的快速膨胀。

这一过程将微观量子涨落拉伸到宇宙尺度，留下微小的密度差异；随后，引力把这些差异不断放大，最终形成我们今天看到的星系、星系团和宇宙大尺度结构。

然而，暴胀背后的具体物理机制仍未完全确定。

通过研究物质在宇宙中的分布，有望找到更多线索，探索宇宙最早期的秘密。

暗物质无法被望远镜直接看见，却凭借引力主导星系形成，并塑造更大尺度的宇宙结构。

在模拟中，暗物质粒子被用作暗物质密度和速度分布的“示踪剂”，团队由此得以追踪宇宙结构跨越数十亿年的演化轨迹。

标准宇宙暴胀模型预测，早期宇宙的密度涨落服从高斯分布，也就是最简单的一类随机模式。

科学家正努力寻找其中可能存在的微小偏差，即“原始非高斯性”。

一旦发现可测量的偏差，就可能暗示暴胀时期还存在其他场、相互作用或动力学过程，从而帮助区分关于宇宙最初时刻的不同理论。

然而，这类信号极其微弱，还可能被“宇宙方差”掩盖——由于观测只能采样宇宙的有限体积，统计不确定性难以完全消除。

因此，探测此类信号需要覆盖最大宇宙尺度的超大规模模拟。

而如此规模的模拟对算力要求极高。

团队在阿贡国家实验室的“极光”超级计算机上完成了计算。

模拟及大部分数据分析约4天完成，目标正是揭示宇宙暴胀的物理本质。

这些模拟数据将助力分析多项大型巡天项目，包括美国能源部支持的暗能量光谱仪（DESI）和NASA的SPHEREx任务，两者目前均处于数据采集阶段。

模拟与前沿观测相互印证，将共同描绘出更为精细的宇宙图景，推动人类对宇宙起源与演化的探索。

来源：科技日报