目 录
1. 双子佯谬与原子干涉
2. 细菌更爱“友好共存”胜过“适者生存”
3. 《自然》发表全球中低收入国家五岁以下儿童死亡地图
4. 生育给产妇带来更“年轻”的大脑
5. “现在的年轻人真是不行”效应千年不变的原因
6. 大脑“佛系”点，活得久一点
编辑 | 杨文瑾、董唯元、韩若冰、陈航
双子佯谬与原子干涉
几乎每一本相对论科普书中都会提到的双生子佯谬，其实早已不再是“佯谬”，而是非常清楚明确的时间膨胀现象的直观描述。这个常被称为“动钟变慢”的相对论效应，已经被实验确认和证实，非惯性系中的时钟就是比惯性系中的时钟走的更慢。
科普书中常见的另一个比较烧脑的概念是波粒二象性。不仅光子和电子这样的基本粒子具有波动性，那些由基本粒子堆积起来的原子、分子，甚至更大的宏观物体也都同样具有波动性。这也就是德布罗意所洞见到的物质波。科学家早已在实验中验证了原子也可以像光子那样，通过多条路径后自己与自己干涉。
也就是说，原子的“影子分身”（波函数）穿过了不同路径，然后再汇聚起来。那么问题来了，通过不同路径的那些原子的“影子分身”，会不会像双生子佯谬中的那对孪生兄弟一样，经历不同的时间膨胀呢？如果是的话，再次汇聚起来的一个原子实体，岂不是经历了长短不一的几种不同历史？万一被问及准确年龄，这个可怜的原子实体该如何回答呢？
几天前，经过18位科学家的共同努力，一篇发表在《科学》杂志系列子刊上的论文[1]，从上述一系列有趣的问题出发，对相对论时空背景下的原子干涉进行了深入的分析和探讨。文章不仅给出了涵盖时间膨胀因素的干涉相位差的计算方法，还对不同时空几何产生的不同干涉影响进行了细致的分类讨论，甚至还讨论了量子时钟的叠加态问题。
讨论这些问题的意义绝不仅限于理论研究。事实上原子干涉因其探测精度远高于光干涉或电子干涉，现在已经成为极高精度测量的重要技术手段之一。在原有量子干涉理论的基础上，补充完善相对论效应的影响，将进一步帮助这一技术手段提升测量精度。此外，在当今依赖原子钟为准确计时依据的年代，时钟本身的叠加态我们也必须尽量透彻认识，这或许能帮助人们设计超越现有精度的时钟和传感器。
[1] Interference of clocks: A quantum twin paradox. Sina Loriani et al, Science Advances, 2019.
细菌更爱“友好共存”胜过“适者生存”
哥本哈根大学一项新的微生物学研究表明[1]，在不同种细菌的群体之中，“友好共存”胜过“适者生存”。如果有益于整个菌群，细菌会为彼此让出空间并牺牲自身特性。这一发现是迈向理解复杂细菌相互作用的重要一步，也为开发多种人类疾病的新治疗模型和绿色新技术铺路。
在经典的达尔文主义思维中，竞争才是游戏规则。“然而当涉及细菌等微生物时，我们的发现揭示了最合作的物种能够生存，”微生物学家、论文作者S?ren Johannes S?rensen教授说。
细菌为了生存会竞争还是合作？为了研究细菌竞争或合作的程度，研究人员测量了从玉米苞叶分离出的细菌的生物膜[2]。研究者在一片玉米苞叶上放置了四种不同的细菌，实验显示细菌不仅彼此合作，还会改善自身的生存状况。最强的细菌不仅没有压倒最弱的细菌，反而为其留出空间，使弱者变得更强，通过合作，细菌制造生物膜的能力大大提升。数据显示，细菌通过合作产生的生物膜比独占资源情况下的产量多出三倍。
细菌还会与“邻居”分担繁琐的工作并关闭自身不必要的机制。S?rensen称：“新研究表明细菌以一种结构化的方式自我组织、分配工作甚至互相帮助。这意味着我们可以通过观察谁与谁相邻找出哪些细菌相互合作、哪些相互依赖。”
通过探究细菌单独存在时和与其他细菌共存时各有什么特性，研究者对群体协同作用有了全新水平的理解。细菌能在“邻居”中诱导出本来是休眠状态的属性，使得菌群可以表达出单独存在时无法实现的特性。
当今的绝大多数生物技术还仅仅基于单一生物体。S?rensen说：“我们必须向自然界学习并提出解决方案，以挖掘未来生物技术的巨大潜力。
[1] Deciphering links between bacterial interactions and spatial organization in multispecies biofilms. Wenzheng Liu et al, 2019.
[2] 注：这是一种保护细菌免受抗生素或天敌等外界威胁的黏质保护层。当细菌健康时，会产生更多的生物膜。
《自然》发表全球中低收入国家五岁以下儿童死亡地图
《自然》本周发表的一项研究绘制了全球中低收入国家五岁以下儿童的详细死亡地图[1]。该项研究估计，在2000年到2017年的18年间，全球有1.23亿儿童死亡。研究考察了儿童在五岁前的死亡风险如何因出生地而异。
2017年，93%的儿童死亡发生在中低收入国家。联合国可持续发展目标（SDG）第3.2条要求到2030年消除儿童可预防的死亡。虽然这一目标已经取得了巨大进展，每年全球的儿童死亡数量已从1950年的1960万例降至2017年的540万例，但次国家级（比如州省或区县）的死亡率依然存在差异。
要实现消除可预防死亡的目标，就要对儿童死亡率和趋势有充分的了解。为此，Simon Hay和同事调查了2000年到2017年间非洲、亚洲、中东、美洲和大洋洲的99个中低收入国家的五岁以下的婴幼儿死亡情况，并据此绘制了一张高清地图，如下图所示。
涵盖99个中低收入国家的五岁以下儿童死亡情况分布地图|图片来源[1]
作者发现，在国家水平上，所有被研究国家的儿童死亡率在2000-2017年间下降了41%。2017年儿童死亡率最高的国家分别是印度、尼日利亚、巴基斯坦和刚果民主共和国。不过，死亡率在这些国家的分布并不均匀。
研究小组估算，如果所有地区都拥有和那些表现最好的富裕地区同样的死亡率，2000-2017年间约三分之二的儿童死亡是可以避免的。作者还假设，如果被研究地区已经实现了SDG第3.2条的目标，也即每1000例活产的死亡率至少降至25例，那么约有260万例的五岁以下儿童死亡或许是可以避免的。
在一篇同时发表的评论中[2]，联合国人权事务高级专员、智利前总统米歇尔·巴切莱特（Michelle Bachelet）指出，降低儿童死亡率不仅是让患儿能够就医，还要付出更大的努力。她写道，“导致儿童死亡的因素可以归结为比无法‘治疗’更大范围内的不幸，如贫穷、歧视和不公。这张地图反映的问题必须政府和整个社会层面共同行动来解决，政府必须支持家庭、尊重妇女、解决地域不平等问题。”
[1] Mapping 123 million neonatal, infant and child deaths between 2000 and 2017. Simon Hay et al, 2019.
[2] Data on child deaths are a call for justice. Michelle Bachelet, 2019.
生育给产妇带来更“年轻”的大脑
很多女性怀孕后常会自嘲说“一孕傻三年”，现在这个说法要被颠覆了。挪威奥斯陆大学的一项最新研究显示，与未经历过生育过程的妇女相比，生育过程给产妇带来了更“年轻”的大脑。这意味着产妇的大脑相对于她们的实际年龄显得更年轻。研究结果表明，怀孕期间发生的诸多生理变化，尤其是大脑的变化，可能会持续到分娩之后，并可能延缓产妇神经生物学意义上的衰老。目前，该研究成果已在《美国国家科学院院刊》杂志上发表[1]。
该研究涉及来自英国的12021名中年妇女，通过神经成像和机器学习手段，挪威奥斯陆大学的科学家们找到了女性的生育数量和大脑看起来更年轻之间的正相关证据。研究人员发现，与没有生育的女性相比，有生育经历的女性大脑衰老的迹象更少。这种持续的影响在多胎生育之后会更加明显。从大脑年龄差距来看，对于经历过多胎生育的女性，她们的大脑最“年轻”。
该研究的主要领导者Ann-Marie G. de Lange表示，我们的研究结果提供了证据，证明胎次与产妇中年时期的大脑健康有关，而且这种联系不能用常见的基因变异或相关的混杂因素来解释。虽然还需补充其他具有前瞻性的纵向研究，但我们的研究结果至少表明，胎次可能涉及到产后神经系统的变化，从而对产妇衰老的大脑产生保护作用。
[1] Population-based neuroimaging reveals traces of childbirth in the maternal brain. Ann-Marie G. de Lange et al, 2019.
“现在的年轻人真是不行”效应千年不变的原因
每一代成年人都觉得“现在的年轻人不行，跟以前比差远了”。为什么会有这种感觉？而且这个效应已经存在了上千年。然而，现在的年轻人到底是哪里不行？最近进行的一项研究对人们认为现在的年轻人不如前几代的倾向性进行了评估和分析[1]。研究显示，“认为现在的年轻人不行”的看法，主要跟成年人本身的特质有关。
根据史料，至少是从公元前624年开始，人们就曾对当时的年轻一代表示失望[1]。抱怨年轻一代不如上一代的习惯延续千年，说明这些指责既不准确，也不是因为某个特殊文化或时代的特质才产生，而是代表着人类一种普遍存在的幻觉。正是由于它潜在的普遍性，罕有人去研究人们鄙视青年人的源头和程度。
本次研究发现，人们认为现在的年轻人不行的偏见是普遍的，同时又因为每个人的特质不同而不同。在本次调查中，有3458位33-51岁的美国成年人认为现在的年轻人“不行”。研究人员发现：比较专制的人，就觉得现在的年轻人不尊重长辈；比较聪明的人，就觉得现在的年轻人有点傻乎乎；博览群书的人，就觉得现在的年轻人不爱看书[2]。
为什么会存在这种效应呢？研究人员指出，有两种偏见机制，一是观察偏见，以己之长见人之短，在自己擅长的领域特别容易注意到别人的不足；二是记忆偏见，以现在推想过去，现在很聪明就觉得自己一直很聪明。当观察现在的年轻人时，人们将有偏见的记忆和现在的年轻人的表现进行对比，“不行”的感觉就强烈起来。
[1] Kids these days: Why the youth of today seem lacking. John Protzko and Jonathan W. Schooler, 2019.
[2] 本文部分内容参考自游识猷微博，ID：游识猷。
大脑“佛系”点，活得久一点
佛系一点，活得更久，人类常常这样以为，只是苦于没有证据[1]。10月16日发表在《自然》杂志上的一项研究首次证明了这一点[2]。研究发现，过度兴奋或大脑活动过多与寿命缩短有关。同时，抑制神经过度兴奋可以延长寿命。这项研究基于人类大脑、老鼠和蠕虫的数据，首次表明神经系统真的会影响寿命。
哈佛医学院Bruce Yankner等人主导了这项研究。利用数百个没有“认知缺陷（Cognitively Intact）”的大脑[3]，Yankner等人进行了人体实验。他们发现，人体内有些基因，是和神经过度活跃相关的。对于那些活到85-100岁的人，比起只活到80岁以内的人，这些基因的表达明显更少。研究进一步指出，一种叫做REST的蛋白质是造成这一现象的关键。
REST蛋白质抑制了这类基因的表达，在线虫、小鼠和人类的身上都得到了印证。不止于寿命长短，该研究还向延缓衰老迈进一步：这项研究揭示了神经兴奋和衰老之间联系，还指出了胰岛素/IGF1整合神经活动、以及代谢的途径。这种整合能够调整生物的生理机能，优化生物的适应性，提高生存率。此外，通过缓和神经兴奋的整体变化，在神经网络活动中保持适当的平衡，REST蛋白质还可以预防与年龄有关的神经系统疾病（比如老年痴呆），从而延长人类的寿命。
不过，Yankner表示，这项研究还未经过临床试验，锻炼人类大脑和大脑过度兴奋之间的界限，还需进一步探索。
[1] 注：本文转载自公众号：量子位（QbitAI）作者：栗子 鱼羊 发自 凹非寺
[2] https://www.nature.com/articles/d41586-019-02958-x
[3] 注：指的是去世之前还是健康的大脑
特 别 提 示
《返朴》，科学家领航的好科普。国际著名物理学家文小刚与生物学家颜宁共同出任总编辑，与数十位不同领域一流学者组成的编委会一起，与你共同求索。关注《返朴》参与更多讨论。二次转载或合作请联系fanpusci@163.com。
