环球科学：一股巨大的暖流正横穿太平洋，厄尔尼诺或即...

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　　· 量子物理学 ·

　　首次实现完美随机性

　　这张绵羊图像分别使用普通随机数（中间）和这项研究实现的完美随机数（右侧）进行加密。只有完美随机数才能将图像完全变成噪声。图片来源： ETH Zurich

　　生成完美随机数其实非常困难，即使是基于量子力学效应（例如光子在分束器上的反射）的现代随机数生成器，也无法完全避免这种系统误差。对于许多应用来说，这无关紧要。但在密码学中，即使是最微小的偏差也可能造成问题。最近，一项发表于《自然》（Nature）的研究在实验上演示了一种被称为“随机性放大”的方法，可以从不完美的随机性中提取出完美的随机数。

　　这种方法得益于改进后的贝尔测试。研究团队使用了由两块超导芯片组成的复杂装置，并将其冷却到接近绝对零度的极低温。每块芯片都代表一个量子比特，并通过一根30米长的管道连接。通过微波将两个量子比特纠缠在一起后，对一个量子比特进行随机测量，会影响另一个量子比特的测量结果。而30米的距离确保了在测量过程中，即使以光速传播，量子比特之间也不会交换任何信息，因为任何信息交换都会破坏这种完美的随机性。研究团队对两个量子比特进行精确测量的选择，依赖于一个不完美的随机数生成器，随后通过特殊的随机性放大协议进一步增强测量结果的随机性，此时得到的0和1序列是真正意义上的完美随机序列。随机性放大已被证明无法通过纯粹的经典方法实现，这项实验展示了量子技术的显著优势，即利用量子技术完成经典信息处理无法完成的任务。研究人员表示，这项工作在数字安全领域可能发挥类似于原子钟在计时领域的作用：一种经过物理认证的随机性来源，其他系统可以信赖。（ETH Zurich）

　　· 气象学 ·

　　一股巨大的暖流正在横穿太平洋，厄尔尼诺或即将到来

　　一股被称为开尔文波的暖流，从赤道太平洋向东移动，并于5月抵达南美洲沿岸。暖开尔文波通常先于厄尔尼诺现象出现。图片来源：NASA/JPL-Caltech

　　厄尔尼诺（El Ni?os）的出现会导致全球平均气温上升，改变全球的降雨模式，这可能会导致赤道中东太平洋地区出现洪涝，而西太平洋、南亚和非洲部分地区出现干旱。在厄尔尼诺出现前几个月，太平洋上一般会出现多个更温暖的海水波（也称为开尔文波）向东移动，并最终到达南美洲，导致温暖海水在这一区域聚集。2026年的卫星数据显示，这种现象已出现多次。

　　根据美国航空航天局（NASA）和欧洲空间局（ESA）合作发射的 “哨兵 6 号”迈克尔·弗雷利希卫星的最新监测，一股宽达数百千米的暖水涌入南美洲沿岸的太平洋海域，这预示着厄尔尼诺现象可能在今年晚些时候出现。该卫星每10天会测量并绘制一次全球海洋的水位高度（覆盖全球约90%海洋区域的海平面），精度可达厘米级别。该卫星的测量数据显示，1月下旬在密克罗尼西亚（位于太平洋中部的一个群岛国家）附近形成了一个小型开尔文波，并在2月中旬消散。3月初出现了一个新的开尔文波，随后逐渐向东移动。到5月中旬，秘鲁附近海域的水位比长期平均水平高出15厘米以上。据美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的预测，厄尔尼诺现象很可能会很快出现（2026年5月至7月有82%的概率），并持续到2026-2027年北半球冬季（2026年12月至2027年2月有96%的概率）。（NASA、NOAA）

　　· 数学 ·

　　数学家对标准宇宙学模型提出挑战：宇宙加速膨胀或无需暗能量解释

　　爱因斯坦曾在广义相对论方程中引入“宇宙学常数”，试图构建一个静态宇宙，但后来埃德温·哈勃等人观测发现，宇宙其实一直在膨胀。20世纪90年代，天文学家进一步发现宇宙膨胀甚至还在加速。为解释这种现象，科学家提出宇宙中可能存在一种具有反引力效应的成分，即“暗能量”，而宇宙学常数则是目前最主流的暗能量模型。然而，在近日发表于《英国皇家学会学报A辑》（Proceedings of the Royal Society A）的一篇论文中，数学家对标准宇宙学模型Λ冷暗物质模型（ΛCDM）的数学稳定性提出了挑战，并尝试寻找无需暗能量即可解释宇宙加速膨胀的方案。

　　ΛCDM模型建立在所谓的“弗里德曼时空”基础上。该模型假设，宇宙在大尺度上均匀且各向同性，并随着时间整体膨胀。但研究团队认为这种解释在数学上并不成立，于是他们开始寻求宇宙加速膨胀的其他解释。研究团队注意到，在描述宇宙早期辐射主导时期的爱因斯坦方程中，存在一类“自相似解”，这些解所对应的膨胀行为，也许能够在不引入暗能量的情况下，产生类似宇宙加速膨胀的效应。为研究这种可能性，团队利用此前推导出的爱因斯坦方程自相似形式，将标准宇宙学模型表示为这些方程中的一个“静止点”，并据此分析其稳定性。结果表明，在其模型中，弗里德曼时空在大尺度上对某些径向扰动呈现不稳定特征。研究者认为，这意味着宇宙加速膨胀或许能在不引入暗能量的情况下，完全基于爱因斯坦最初的理论框架自然产生。不过，目前ΛCDM仍是与观测结果最符合的标准宇宙学模型，能够较好解释宇宙微波背景辐射、大尺度结构和超新星观测等多项证据。因此，这类无需暗能量的替代理论是否成立，仍需进一步理论研究与天文观测验证。（University of California, Davis）

　　· 健康 ·

　　预测哺乳动物衰老和寿命的“时钟”

　　来源：Unsplash+

　　衰老的特征是细胞损伤积累和功能衰退，最终导致死亡。同样年纪的个体在分子层面上可能衰老程度不同，研究人员长期致力于鉴别出与这些差异有关的分子标记。现有的方法包括分析个体DNA随时间发生的表观遗传修饰（非遗传性改变）。但这些“时钟”未能反映特定基因的活性，其结果仍较难解读。在一篇最新发表于《自然》（Nature）的研究中，研究人员报告了能够准确估计多种哺乳动物物种和组织类型的分子年龄和寿命的分子时钟。

　　研究人员分析了超过11 000个基因转录本，来自小鼠、大鼠、猕猴和人类的超过25种组织类型。他们发现，与年龄相关的转录组改变在各物种和细胞类型中具有保守性，从而可以识别出哺乳动物衰老的一些生物标志物。与细胞衰老（细胞分裂能力下降）、炎症和凋亡（程序性细胞死亡）有关的基因在老化细胞中上调。与创伤愈合、细胞分化和细胞外基质合成有关的基因在不同物种和细胞类型中随年龄增长都有下调。基于这些数据开发的多组织和多物种分子钟，既能评估时间年龄，也能预测预期死亡率。这些模型通过统计方法和现有的动物和细胞模型进行了验证。这些“时钟”对死亡时间的预测准确程度与第二代表观遗传时钟相当。这项研究发现的这些标记“或有助于研究人员定位哪些过程受到干预或疾病的影响”，这是现有方法无法实现的检测。然而，还需要进一步研究理清这些生物标志物与衰老的确切关联，以及它们是否就是原因，或仅是衰老过程的副产物。

　　· 天文学 ·

　　高红移“小红点”中黑洞质量的直接测量

　　对韦布空间望远镜（JWST）早期观测中发现的一组小红点的性质，天文学家一直存在争议。此前研究认为小红点是超大质量黑洞，但模型可能高估了这些黑洞的质量。在最新一篇发表于《自然》（Nature）的研究中，研究人员对一个遥远天体“小红点”Abell2744-QSO1中的黑洞质量进行直接测量，并发现该天体的宿主星系存在于宇宙诞生约7亿年后。这些发现表明，一些黑洞可能在宿主星系的恒星出现之前就已经形成和增长，为黑洞演化的最早期阶段提供了线索。

　　Abell2744-QSO1由韦布空间望远镜检测发现，被归类为含有黑洞的“小红点”。观测显示了黑洞周围气体在不同距离上的旋转速度，提供了引力加速度的信息，研究人员估算出这一小红点的黑洞质量为约5000万倍太阳质量。这一宿主星系的恒星质量很小——少于黑洞的一半——表明这一黑洞处于形成的早期阶段，可能早于其宿主星系开始形成。这些发现是对如此早期的宇宙中黑洞质量的首批直接测量之一。研究人员提出，未来研究还需进一步完善模型和分析。

　　撰文、整理：不周、clefable