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体育赛事中时常出现选手因压力过大发挥失常的状况。最新研究证明,面对极高的风险,人类并不是唯一容易被压力摧垮的物种。一组科学家在 PNAS 上发表论文,表明实验中至少三只恒河猴都在压力面前表现出崩溃的倾向。作者们还强调,这种高失误率几乎肯定适用于全体恒河猴,甚至也适用于其他灵长类动物。有多个可能原因会导致人或猴子在压力下崩溃,研究人员在论文中列举了社会影响、对失败的恐惧以及过度兴奋等具体要素。他们决定尝试增加奖励吸引力,希望以相对共通的压力元素观察实际影响。与相对合理的奖励相比,面对远超预期的奖励内容,猴子们的实际表现确实更差。卡耐基梅隆大学生物医学工程教授、论文作者之一 Steven Chase 在采访中表示,“越到紧要关头,我们的表现好像就越差。”
蚂蚁以挖掘能力著称,它能建造出由复杂隧道网络连通的多层复杂巢穴,有时甚至深达近 8 米。来自加州理工学院的一组科学家使用 X 射线成像捕捉蚂蚁建造隧道的过程。科学家发现,蚂蚁已经进化至能够直观判断需要去除哪些颗粒,同时继续保持结构稳定性,整个过程类似于人类在摆弄抽积木(Jenga)时去掉非必要承重件。该团队的工作成果发表在《美国国家科学院院刊》上。
对集体行为抱有兴趣的科学家几十年来一直在研究蚂蚁。这是因为作为一个群体,蚂蚁的个体行为如同一种颗粒状介质。有些相距很远的蚂蚁,仍然能像单个生物体那样保持高度协同。而在将大量个体紧密汇聚起来之后,蚁群又表现出精密的分工合作能力,甚至拥有固态及液态等特性。蚂蚁会如水银泻地般列队前进,也可以彼此相连建造蚁墙或浮筏。蚂蚁的大脑很小,但这些群居生物成功将自己的集合组织成一个高效社区,借以保证群体生存。
几年前,法国图卢兹高级研究所的行为生物学家 Guy Theraulaz 和几位同事在实验室实验中将阿根廷蚂蚁与计算机建模相结合,确定了蚂蚁挖掘隧道时的三项基本规则:(1)蚂蚁会以恒定的速度(每分钟约2粒)拾取沙石颗粒;(2)蚂蚁会优先将自己的颗粒扔到其它颗粒附近以形成承重柱;(3)蚂蚁通常会选择那些被其他蚂蚁以化学信息素处理过的颗粒。Theraulaz 等人根据这三项规则建立起计算机模拟模型,并在一周之后成功获得了一个与真实蚂蚁巢穴非常相似的模拟结构。他们由此得出结论,即这些规则来自个体蚂蚁之间的局部相互作用,并不需要中央协调机制的介入。
对集体行为抱有兴趣的科学家几十年来一直在研究蚂蚁。这是因为作为一个群体,蚂蚁的个体行为如同一种颗粒状介质。有些相距很远的蚂蚁,仍然能像单个生物体那样保持高度协同。而在将大量个体紧密汇聚起来之后,蚁群又表现出精密的分工合作能力,甚至拥有固态及液态等特性。蚂蚁会如水银泻地般列队前进,也可以彼此相连建造蚁墙或浮筏。蚂蚁的大脑很小,但这些群居生物成功将自己的集合组织成一个高效社区,借以保证群体生存。
几年前,法国图卢兹高级研究所的行为生物学家 Guy Theraulaz 和几位同事在实验室实验中将阿根廷蚂蚁与计算机建模相结合,确定了蚂蚁挖掘隧道时的三项基本规则:(1)蚂蚁会以恒定的速度(每分钟约2粒)拾取沙石颗粒;(2)蚂蚁会优先将自己的颗粒扔到其它颗粒附近以形成承重柱;(3)蚂蚁通常会选择那些被其他蚂蚁以化学信息素处理过的颗粒。Theraulaz 等人根据这三项规则建立起计算机模拟模型,并在一周之后成功获得了一个与真实蚂蚁巢穴非常相似的模拟结构。他们由此得出结论,即这些规则来自个体蚂蚁之间的局部相互作用,并不需要中央协调机制的介入。
1974 年,斯蒂芬·霍金提出著名的悖论,认为黑洞中的信息会随黑洞本身一同消失。黑洞的球形边界被称为“事件视界”,其中的随机量子抖动会导致黑洞辐射粒子逐渐坍缩消失。因此任何关于恒星剧烈收缩成黑洞、以及之后吞噬其他星体的线索信息,都将永远消失无踪。
霍金通过计算提出的这项悖论被称为“黑洞信息悖论”,很快激起基础物理学领域的深入研究。一方面,作为关于粒子运动模式的假设,量子力学认为粒子过去状态的信息会随着其变化而不断推进,保证任何物质在时刻t于全空间找到粒子的叫概率等于1,这种基本原理被称为「幺正性(unitarity)」。但黑洞现象的理论根源来自广义相对论,即空间与时间的强作用关系将形成弯曲结构,其中重力则成为“编织结构的线条”。霍金也曾试图用量子力学理论解释黑洞外围的粒子,但最终发现幺正性只会随之崩溃。
那么蒸发的黑洞真的会彻底破坏信息,从而颠覆幺正性这一原理性假设吗?还是说,信息会随着黑洞蒸发而散逸出去?也许信息悖论的解决正是发现真正量子引力理论的起点,毕竟除了黑洞之外,它与广义相对论在其他领域都基本一致。
过去两年以来,由千禧一代为主力的量子引力理论家在霍金悖论方面取得了巨大进展。牵头的研究人员之一为麻省理工学院32岁的理论物理学家 Netta Engelhardt。她和同事们完成了一项新的计算,成功修正了霍金 1974 年提出的公式;研究结果表明,信息实际上确实会以辐射的形式从黑洞中散逸出去。她和 Aron Wall 还确定,黑洞事件视界之内存在一个不可见的表面,即「量子极值表面」。2019 年,Engelhardt 还和其他几位研究人员证明,此表面似乎承载着从黑洞辐射出去的信息的量值编码。如果信息成功逃逸,则粒子会在黑洞的整个生命周期中完全按照预期进行演变。
Engelhardt 凭借“计算黑洞及其辐射的量子信息内容”获得 2021 年物理学新视野奖。作为她的长期合作者,普林斯顿高等研究院的 Ahmed Almheiri 表示 Engelhardt“对于重力的复杂作用有着非常深厚的直觉”,这也驱使她成功发现了量子极值表面。
最新发现可能重塑我们对于新冠病毒早期流行过程的理解。根据死亡记录回溯,全美各地、特别是加利福尼亚州的首例新冠相关死亡病例发生在 2020 年 1 月,比之前的结论提前数周,而且官员当时就知道新冠病毒已经开始传播。此前人们一直认为圣何塞居民 Patricia Dowd 死于 2020 年 2 月 6 日是美国首例新冠病毒致死病例,而她在哪里感染、如何感染仍是个未解之谜。此外人们对于美国国内新冠疫情最早一批受害者的情况也知之甚少。The Bay Area News Group 在美国疾病控制与预防中心(CDC)下辖国家卫生统计中心(NCHS)的临时冠状病毒死亡病例中发现了关于首批感染者的资料,这份被广泛认定为权威依据的报告也在与各州及联邦公共卫生官员的沟通后得到确认。但由于隐私问题与疫情管理政策的激烈争论,首批感染者的姓名、确切居住地点及个人情况均未公开,令不少卫生专家感到沮丧。首例死亡发生在 2020 年 1 月这一事实,将改变 COVID-19 病毒登陆美国的时间。美国的首个病例记录于 1 月中旬。2 月下旬,美国报告的首例死亡病例也与旅行有关。卫生统计中心最新公布的首批死亡病例包含 6 例新近发现的病患,可以看到美国在 1 月 5 日至 11 日(即 2020 年的第一个完整自然周)已经出现了首例新冠死亡病例。