环球科学：统一相对论与量子力学的新理论；微塑料颗粒...

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　　· 物理学 ·

　　统一相对论与量子力学的新理论

　　现代物理学的两大支柱：描述微观世界的量子理论和描述宏观世界的广义相对论在时空的本质上存在矛盾。为了解决这种分歧，多数假设都集中在将引力理论“量子化”，建立量子引力理论，例如弦论或圈量子引力；或者将量子理论嵌入引力的经典理论框架中。但最近，据英国伦敦大学学院新闻，分别发表在《物理评论X》（Physical Review X）和《自然·通讯》（Nature Communications）的两篇论文提出了一种理论：将引力保留为经典理论，通过随机理论将引力与量子理论耦合，实现引力和量子力学的统一。

　　在《物理评论X》的研究中，研究人员提出了一种“经典引力的后量子理论”，它没有修改时空，而是修改了量子理论。该理论预测，由时空介导的可预测性可能会出现内在的崩溃，导致时空发生随机的剧烈波动，其幅度将大于量子理论的预测。而如果测量足够精确，物体的表观重量将变得不可测。而发表在《自然·通讯》的论文则提出了一个实验方案来测试该理论：精确地测量质量，并追踪其是否会随时间推移而出现波动。他们证明，如果时空不具有量子性质，那么时空曲率必然存在随机波动，而这种波动是可被实验观测的。这两项研究提出的理论表明，时空很可能不遵循量子理论的支配，如果它是经典的，其波动范围必定会大于某个尺度，倘若能通过实验来测量这种波动，或许能揭示时空的本质。（UCL News、APS Physics）

　　· 神经科学 ·

　　微塑料颗粒会进入大脑，促进有毒蛋白形成

　　全球范围内塑料生产和塑料废物的增加，也导致水和食物中出现了微塑料污染物。微塑料被定义为直径小于5毫米的颗粒，包括更小的纳米塑料（直径小于1μm）。此前的研究显示，在大多数接受检测的成年人的血液中，存在着包括聚苯乙烯塑料在内的微塑料颗粒。而阴离子聚苯乙烯纳米塑料通过嵌入钙粘蛋白，诱导了内皮细胞渗漏，并可能损害哺乳动物的血脑屏障。近期，一项发表于《科学·进展》（Science Advances）的研究显示，阴离子纳米塑料污染物能影响在帕金森病中具有关键作用的α-突触核蛋白（α-synuclein protein），或能导致病理性的结果。

　　研究人员发现，阴离子聚苯乙烯纳米塑料能以一定的亲和力和α-突触核蛋白结合，能快速促进培养神经元中α-突触核蛋白原纤维的形成和纤维的病理性聚集。此外，纳米塑料被神经元内吞后，会导致溶酶体轻度损伤，进而抑制α-突触核蛋白原纤维的降解。小鼠实验证实，这类纳米塑料与α-突触核蛋白原纤维结合，能加剧这种病理性的蛋白在相互关联的、脆弱大脑区域间的传播。这些结果显示，阴离子纳米塑料或存在潜在的毒性，需要进一步探索以更好地了解其在患帕金森和疾病发展中的可能作用。

　　· 健康 ·

　　纯素饮食只需8周即可改善心脏健康

　　近日，一项发表于《美国医学会杂志·网络公开》（JAMA Network Open）的研究表明，只需8周，纯素饮食就能显著降低受试者的体重和空腹胰岛素水平，同时，与心脏病和中风相关的低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平也会降低，这说明植物性饮食在保护心脏代谢方面具有显著优势。

　　这项随机临床试验共纳入22对健康的同卵双胞胎成年人，每对双胞胎分别接受纯素或杂食饮食。在为期8周的试验阶段内，素食组每天摄入6份以上蔬菜、3份水果和6份谷物或淀粉类蔬菜，还有5份以上的豆类、坚果、种子或素肉；杂食组除每天摄入3份蔬菜、2份水果和6份谷物或淀粉类蔬菜外，还会摄入包括170～230克肉类、1个鸡蛋、1.5份乳制品在内的动物产品。实验开始后4周，研究人员就观察到了素食组的LDL-C平均水平相比于杂食组显著下降，8周后，素食组的体重、空腹胰岛素和LDL-C水平均显著下降。

　　· 量子计算 ·

　　IBM发布首个超过1000量子位的量子芯片，以及史上最低错误率的量子处理器

　　IBM Quantum System Two 视频来源：IBM Research

　　继初创公司 Atom Computing宣布了第一个超过1000个量子位的量子计算机后，当地时间12月4日，在IBM的年度量子峰会上，IBM推出了拥有1121个超导量子位的量子芯片”IBM Condor”，成为世界上第二个超出1000个量子位的处理器。

　　据《自然》新闻（Nature news）报道，多年来，IBM一直遵循着量子计算发展路线图，每年将量子位的数量增加约一倍，例如2021年IBM推出的127个量子位芯片，以及去年推出的433个量子位芯片。但目前的量子处理器普遍存在容易出错的问题，因此IBM提出了扩展的量子路线图，他们计划专注于提升量子处理器的容错率，而不是一味地扩展比特数。因此，在推出Condor芯片的同时，IBM还首次推出了名为“IBM Quantum Heron”的高性能量子处理器，它仅有133个量子位，但错误率却创下了历史新低，比此前的Eagle处理器性能提升了3~5倍。此外，IBM还推出了配备了3个Heron处理器的IBM Quantum System Two，这是该公司推出的第一台模块化量子计算机，被认为是可扩展量子计算的基石。（IBM博客、Nature news、公众号“科研圈”）

　　· 神经科学 ·

　　深部脑刺激或能恢复慢性脑损伤患者部分认知功能

　　创伤性脑损伤（traumatic brain injury，TBI）会导致持续的生理、认知、情绪和行为障碍，经常导致持续认知功能障碍，使患者无法在自己群体中回到原本的功能水平。近日，一项发表于《自然·医学》（Nature Medicine）的小型临床试验结果表明，对丘脑的关键脑回路进行深部脑刺激，或能改善因创伤性脑损伤导致长期认知障碍的患者的认知功能，而且这种疗法很安全。

　　研究人员共招募了6名有中度到重度TBI病史的成人（其中一名参与者后来因故退出），而后在一种能预测激活功能受损的神经回路的神经成像技术的指导下，在他们丘脑的特定区域植入电极。结果表明，在这些丘脑回路应用深部脑刺激不会带来任何严重副作用，同时患者大脑的处理速度在基线水平上改善了15%～52%。这些初步证据表明，深部脑刺激或能改善慢性认知残障人士的认知功能。但研究人员指出，仍需在更大范围的临床试验中进行研究，以验证该疗法的功效。

　　撰写：黄雨佳、不周、clefable