环球科学：黑洞也会闪烁！观察了约5000个黑洞后，科学家终于知道了为什么

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　　· 天文学 ·

　　黑洞为何会闪烁

　　2022年拍摄到银河系中心黑洞人马座A*周围发光的吸积盘。（图片来源：EHT Collaboration）

　　落入黑洞的任何物质，包括光，都无法逃脱。但在这些物质落入黑洞之前，会先被吸入黑洞周围旋转着的发光吸积盘中。奇怪的是，吸积盘的亮度每天都在波动，看上去就像黑洞在闪烁一样，但物理学家一直没能理解其背后的机制。近日，发表在《自然·天文学》（Nature Astronomy）上的一项研究揭示了黑洞的闪烁源于一种由摩擦与强引力场和磁场驱动的湍流。

　　1998年，有两位天体物理学家提出了磁旋转不稳定性理论，描述磁场如何在吸积盘中引起湍流。根据理论预测，黑洞闪烁的随机模式取决于吸积盘轨道的大小，越大的吸积盘闪烁得越慢，反之则相反。这项研究的科学家利用美国航空航天局（NASA）位于夏威夷的ATLAS望远镜的数据，测量了约5000个不同星系中心的黑洞吸积盘在五年内的光变曲线。这些黑洞的闪烁模式看上去全然不同，但在按照大小、亮度以及颜色对它们进行分类后，就会发现如果将所有黑洞的吸积盘设为相同的旋转速度，那么它们闪烁的模式看起来会变得相似。这项研究证实了磁旋转不稳定性理论，而黑洞吸积盘之间剩下的细微差别可能源于观测方向的差别，科学家表示未来会更仔细地检验这些细微差异。

　　· 人工智能 ·

　　AI首次从头合成蛋白质

　　2020年11月30日，人工智能系统AlphaFold 2在国际蛋白质结构预测竞赛中夺得冠军，彻底颠覆了蛋白质预测的研究领域。这次，在一篇于今年1月26日发表在《自然·生物技术》（Nature Biotechnology）的论文中，科学家创建了可以从头制造蛋白质的AI系统，其生成的蛋白质构造和已知天然蛋白不同，但是同样具有生物活性。它们有希望用于从疾病治疗到塑料降解等各种领域。

　　在生物学中，我们需要生成特定功能的良好构造的蛋白质序列；而在语言学中，我们希望生成特定主题上的语法语义正确的自然语言句子。这两者的相似性使得Salesforce Research公司选用AI自然语言处理系统为基础构造ProGen模型。该模型使用了19000个家族的2.8亿条蛋白质序列进行训练，其中一些带有控制蛋白质特性的标签。然后，研究人员从模型生成的100万个序列中筛选了100个进行测试，发现其中一些合成蛋白质的活性与天然蛋白质相当，其中一种只和天然蛋白质有31.4%的相似度（要知道，通常只要一个突变就可以使天然蛋白质失效）。科学家表示，这项技术可能比获得诺贝尔奖的“定向进化”蛋白质设计技术更为强大。

　　· 科学事件 ·

　　曾因性骚扰辞职的David Sabatini获赠数百万美元私人资助

　　据《科学》新闻（Science news）报道，美国科学院院士、曾因不当性行为从美国麻省理工学院（MIT）怀特黑德生物医学研究所（Whitehead Institute for Biomedical Research）辞职的戴维·萨巴蒂尼（David Sabatini）获得了高达数百万美元的私人资助。据报道，潘兴广场资本管理公司（Pershing Square Capital Management）创始人比尔·阿克曼（Bill Ackman）的基金会和另一位匿名资助者，将在未来5年内每年向萨巴蒂尼提供250万美元，以重新启动他对细胞信号、癌症和其他方向的研究。这一消息引发了广泛争议，一些受访者担忧，这对学术圈，尤其是那些曾经遭受或正在遭受性压迫的女性来说，是一个重大打击。

　　萨巴蒂尼曾任美国麻省理工学院（MIT）怀特黑德生物医学研究所（Whitehead Institute for Biomedical Research）教授，2016年被评选为美国科学院院士。2021年8月，一项调查指出萨巴蒂尼违反了工作场所的行为规范，包括性骚扰以及其他与学术不端无关的不当行为，随后萨巴蒂尼被美国霍华德·休斯医学研究所（HHMI）解雇，从怀特黑德研究所辞职，并辞去了麻省理工学院终身教授职位。2022年4月，有报道称美国纽约大学正在与萨巴蒂尼商讨聘任事宜，引发了大量学生、博士后和教师的罢工和抗议，随后萨巴蒂尼宣布退出入职谈判。

　　· 物理学 ·

　　气泡破裂如何将海洋污染物输入大气

　　展示气泡到达水面破裂过程的演示视频。气泡破裂时产生的水柱会将液滴驱动到上方的空气中，进入液滴的流体来自气泡周围一层薄薄的的液体。视频中的绿色表示包裹在气泡左半部分薄且均匀的流体层；蓝色表示右半部分的流体层，二者最终经由液滴进入空气中。（视频来源：O. McRae/Boston University）

　　大气中源自海洋的污染物和细菌等颗粒物，主要来自海洋泡沫的气泡破裂过程。此前科学家一直认为，只有小到足够适应气泡表面不到半微米的“微层”的颗粒——比如病毒颗粒，才可以被喷射出来。但近日发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上的一篇文章显示，较大的颗粒（15-30微米）不仅可以被喷射，而且量可以很大。

　　为了测试此前的机制是否对较大的颗粒起作用，研究人员在容器中装满了水和15或30微米的塑料珠，然后用注射器在底部注入气泡。气泡破裂生成的液滴把珠带到了上方的玻璃片上，这违背了此前的理论预测。通过数值模拟这个过程，研究人员发现气泡周围的微层厚度并非像此前模型假设的一样均匀一致，而是会随气泡破裂发生变化。当气泡破裂时，一些区域的微层增厚，使得它们可以带走更大的颗粒。较大的气泡容易带出大的颗粒，整个过程带出的小颗粒则比此前认为的更少。这项新研究对理解海洋污染物气溶胶产生机制以及病原体、污染物的扩散具有重要意义。

　　· 生物学 ·

　　新发现一种不会叫的蛙

　　来源：Christoph Liedtke

　　通常蛙类会在求偶期通过鸣叫来识别同种个体并进行交配。而近期，科学家在坦桑尼亚发现了一种不会鸣叫的蛙，并将其命名为Hyperolius ukaguruensis，相关研究发表在PLOS ONE。

　　科学家于2019年在坦桑尼亚的一个山脉进行两栖动物调查时，发现了这种Hyperolius属的蛙并通过基因组检测确定了其为该属的新种。这种蛙外表为金黄色和绿褐色，喉部有很多棘状突起。科学家们发现这种蛙不会像其它蛙一样鸣叫，并且推测它们可能是通过喉部的棘状突起来识别同种个体，这有些类似于人类阅读盲文。研究同时指出，由于人类活动对蛙类栖息地的影响，该新种可能需要较高的保护关注。研究者表示发现并描述这个物种是保护它的第一步，但将来还需要更多详细的研究。

　　· 社会学 ·

　　奥运会东道主能拿更多奖牌的证据不足

　　曾有研究发现，东道国在夏季奥运会的奖牌数会额外增加1.8%，不过这种提振效应在不同运动项目上的分布并不平均。近日，《科学报告》（Scientific Reports）发表的一项研究发现，如果控制社会经济因素不变，举办奥运会的国家并不会多拿奖牌。

　　研究者比较了1996年至2021年夏季奥运会东道国在举办比赛的当年和不作为东道国时的奖牌数差异，研究了举办奥运会能在多大程度上增加奖牌数。这几届奥运会的东道国为美国、澳大利亚、希腊、中国、英国、巴西和日本。除了奖牌总数外，研究团队还分析了男女运动员的奖牌数。结果显示，如果根据人均GDP和人口规模这些社会经济因素进行调整，大部分国家的东道主效应就消失了。只有澳大利亚（2000年东道国）和英国（2012年东道国）保持了奖牌总数的大幅增加。英国和巴西（2016年东道国）的男运动员获得的奖牌数量明显增加，澳大利亚的女运动员也比预期取得了更多奖牌。

　　研究结果反驳了所谓的“东道主效应”的存在，但作者也提醒道，仍需开展更大规模的研究，统计更多届的奥运会，来证实以上结果。

　　撰文：陶兆巍、马东源、不周、二七