华裔学者打破常压高温超导纪录 | 新闻串烧

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内容提要

1. 常压高温超导新纪录|超导领域的终极目标是实现材料在常压、室温下的超导态。虽然学界距此仍很遥远，不过最近有神奇的Hg1223在常压下达成了151K(-122.15℃)的超导转变温度新纪录。

2. 人猿起源新发现 |在埃及北部发现的一具约1700万至1800万年前的早期猿类化石，正要改写类人猿起源历史。

3. 梦得越真，睡得越沉 |新研究表明，沉浸式的梦境体验可以增加睡眠深度和恢复效应——即便大脑因做梦而始终处于活跃状态。梦境越清晰生动，睡眠的深度体验就越强烈。

华裔学者打破常压下的高温超导纪录

在美国休斯顿大学的德州超导中心，华裔物理学家朱经武、邓良子等人打破了常压下的超导转变温度(Tc)纪录，将此温度提升至151开尔文，即大约零下122摄氏度。

超导转变温度是指材料进入超导态的临界温度；只要低于Tc，材料便拥有零电阻导电的特性。

距离科学界首次发现超导现象已过去一百多年，而在过往数十年间，提高超导转变温度一直是该领域的主要目标。Tc越接近室温，超导技术就越实用，应用成本越低。此项发表于《美国国家科学院院刊》(PNAS)的新突破或将带来更高效的能源生产、传输和存储方式。

举例来说，零电阻的超导体理论上可助推电网升级、先进医学成像系统开发、聚变能源技术发展以及电子器件的加速……而从理论迈向实用的前提就是让超导材料摆脱超低温工作环境，达成此前提的成本与实操难度极大。

德州超导中心创始主任朱经武感叹：“试想一下，电网输电过程中会损耗约8%的电能，若可免除这部分能耗，我们每年将节省数十亿美元，大幅减少人力投入以及本会对环境造成的负面影响。”

在实验室里手持‌金刚石压腔的朱经武教授

1987年，朱经武与同事发现，钇钡铜氧(YBCO)材料能在93开尔文，即约零下180摄氏度条件下实现超导。该项成果掀起了高温超导体研发的全球热潮。

1993年，他们又发掘出创纪录的Hg1223。这是一种汞基铜氧化物陶瓷材料，其超导转变温度可达133开尔文(零下140摄氏度)——此纪录保持了30多年，直到眼下被它自己打破。

没错，此次实现151 K的Tc新纪录的超导材料仍是Hg1223，不过加持了新技术“压力淬火”(pressure quenching)。压力淬火技术早已被广泛用于人造金刚石等领域，在超导研究中则是“新秀”。研究团队具体是怎样运用新技术的？

他们先向材料施加高压，以此增强其超导特性、提高转变温度，随后在高压状态下将材料冷却至特定温度，再迅速地完全卸压，从而“锁定”增强后的超导性能。如此一来，常压下的材料仍保持更高的Tc。

朱经武表示：“已有研究证实，在高压条件下实现室温超导是可行的，而我们的工作表明，无需持续施加高压，材料也可维持超导态。”

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Science：原来所有类人猿的老祖宗生活在一千多万年前的埃及？

对考古学家、古人类学家而言，东非一直是化石研究的主要区域、人类起源的调查中心。

约600万年前的原人(Orrorin)来自东非肯尼亚，500多万年前的地猿(Ardipithecus)生活在东非埃塞俄比亚，约400万前南方古猿(Australopithecus)同样是东非居民。至于所有现存类人猿——包括长臂猿、猩猩、大猩猩、黑猩猩和人类——的共同祖先，也就是所谓的“基干类人猿”(stem hominoids)——学界认为它很可能也来自东非。

然而，埃及北部地区新出土的一块古猿化石提示了全新可能：或许，东非是错误的类人猿寻根地？或许，人猿总科的直系祖先存在于非洲北部？

根据《科学》杂志3月发布的文章，这块埃及化石形成于约1700万至1800万年前的中新世早期，被命名为Masripithecus moghraensis。作者团队基于已有信息判断：那个来自数千万年前、最终演化出已知所有现存类人猿的基干类人猿有着与Masripithecus moghraensis最近的亲缘关系。

Masripithecus moghraensis的复原图

此前科学家普遍认为，基干类人猿最早出现于2500多万年前的渐新世，生活在非洲-阿拉伯地区。到了大约1400万至1600万年前的中新世，早期猿类扩散至欧亚大陆。

不过如此遥远时代的化石本就极为稀少、零散且难以解读；非洲化石记录的诸多空白进一步加剧了研究难度——绝大多数化石发现都集中于少数几个地点，有大片区域尚未经历考古探索。

新论文的第一作者舒鲁克·阿什卡尔(Shorouq Al-Ashqar)介绍称，化石的发现地为埃及北部的瓦迪莫格拉(Wadi Moghra)遗址，而其1700~1800万年前的形成年代正是非洲-阿拉伯地区与欧亚大陆开始相连、物种得以向非洲以外区域扩散的关键阶段。毫无疑问，它为探究猿类多样性提供了新线索。

为确定Masripithecus moghraensis在人类演化史上的位置，阿什卡尔等人采用贝叶斯末端定年法。这一方法结合生物解剖特征与化石年代，以推算物种间的演化关系和分化时间。分析结果表明，Masripithecus moghraensis属于基干人猿总科动物，与所有现代类人猿的始祖谱系关系密切。

基于分析结果，研究团队认为，现代类人猿或许起源于非洲-阿拉伯地区北部、黎凡特地区或地中海东部。

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沉浸式做梦不仅不妨碍睡眠，反而让你睡得更香

我们一般认为，深度睡眠应当是大脑基本“关机”的状态，表现为脑电波放缓、脑活动极少、意识微弱。睡眠越深对应大脑活动越少；与之相对的，做梦通常关联快速眼动睡眠(REM)，被视作大脑部分“苏醒”的信号。

然而，上述认知存在矛盾点：在快速眼动睡眠阶段，大脑会经历强烈的梦境和近似清醒状态的大脑活动，可人们又常说，此阶段的睡眠依然很深很沉。

为探究上述矛盾，有科学家分析了来自44名健康成年人的196份夜间睡眠监测记录。这些数据由一项旨在探究“不同类型感官刺激如何影响睡眠体验”的大型科研项目采集得到；参与者在实验室里入睡，研究人员则通过高密度脑电图监测其大脑活动。相关分析结果已发表于3月的《PLOS生物学》(PLOS Biology)杂志。

在为期4个夜晚的实验中，研究人员唤醒参与者超千次，询问他们苏醒前的感受，并要求其为自己的睡眠深度和困倦程度评分。

分析结果显示：最深度的睡眠不只出现于毫无意识体验的时段，还能在生动、沉浸式的梦境后持续；与之相对的则是，浅度睡眠往往关联浅淡、碎片化的意识体验，比如仅有模糊的存在感却无清晰的梦境内容。

论文主要作者之一朱利奥·贝尔纳迪(Giulio Bernardi)解释道：“这种似乎违背直觉的现象意味着，梦境或能重塑睡眠者对大脑活动的感知——梦境沉浸感越强，睡眠的深度体验就越强。”

此外，实验中还出现了另一个令人意外的现象：参与者睡眠期间，可反映其睡眠驱动力（即身体想睡觉的需要）的生理指标逐渐下降；但醒来后的参与者表示，自己感受到的睡眠深度随时间推移而加强。

这种主观感知上的睡眠深度加强，与梦境沉浸感的增强是高度同步的。贝尔纳迪等人意识到，即便机体对睡眠的生理需求降低，梦境体验仍有助于维持人对深度睡眠的感知。沉浸式梦境还可帮助保持与外部环境的隔离感——哪怕大脑部分区域仍处于活跃状态——这是恢复性睡眠的关键特征。

贝尔纳迪表示：“若能深入理解梦境如何影响个体对深度睡眠的主观感知，我们将会有研究睡眠健康与心理健康的新视角。假设梦境确有助于维持深度睡眠体验，那么梦境体验的异常，或许就能在一定程度上解释——为何有些人在客观睡眠指标全部正常的情况下依然觉得自己睡眠质量差。沉浸式梦境并非睡眠副产品，反倒可能缓冲大脑活动的波动，令深度睡眠体验持续。”

上述观点呼应了经典精神分析学中一个由来已久的假说，即弗洛伊德提出的“梦境或许是睡眠的守护者”。

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