【科技联播】叶军团队成果登《自然》封面：“一秒”能有多精准？|原子钟|叶军|宇宙|电磁波|科技联播|自然|辐射

以下是科技联播第 8 期主要内容速览：

1.叶军团队成果登《自然》封面：核激发技术让“一秒”更精准
2.宇宙巨龙现身！天文学家发现 2300 万光年黑洞喷流
3.南极绿化潮：全球变暖下南极半岛植被覆盖猛增
4.Ray-Ban 智能眼镜陷隐私争议，AI 技术双刃剑显现
5.剧烈运动后免疫力下降？浙大研究揭示乳酸影响机制

01 叶军团队成果登《自然》封面：核激发技术让“一秒”更精准

9 月 4 日，一篇发表于《自然》期刊的研究论文，将“一秒”的精度提高到了前所未有高度。

今年 1 月，由中国科学技术大学研究团队研制的锶原子光晶格钟，其精度便已达到了 5×10^-18，即运行 72 亿年仅会偏差 1 秒。

时隔不到一年，1 秒的精度就再一次被提高。这次研究由美国科罗拉多大学物理系教授叶军团队做出的。之前的光晶格钟，利用的是原子中的电子在受到激发跃迁时会释放电磁波的原理。只要电磁波的频率够高，线宽够窄，也就是光谱的纯度够高，就可以靠电磁波的频率对 1 秒做出定义。

叶军团队虽然仍然是用激发电磁波去测量时间，但却由原来的对电子激发转向了核激发。类似于传统原子钟及光钟中，当核外电子吸收能量后可以跃迁至更高能级，原子核自身在吸收特定的能量后，也有可能处于更高能量的状态，并辐射出一定能量的电磁波。在该项研究中，叶军团队即成功激发了钍-229 核钟跃迁，辐射出紫外波段的电磁波，并与锶-87 原子钟建立了直接的频率连接。通过核钟与原子钟之间的频率比测量，可以将 1 秒的精度再提高 1 个量级，达到 10^-19 的理论精度。

此外，相较于传统原子钟和光钟所需的绝对零度（即约零下 273℃），该实验的控制温度也仅在约零下 122℃，这也意味着核钟的运行环境比原子钟要容易达到得多。

这个研究标志着核基固态光学钟的新开端。

科学家们对于“一秒”精度的追寻，并不只是对技术极致的追求，而是时间的精度越高，就越延伸了对更小尺度的物理学规律探索的下限。

要知道，我们现在几乎所有对真实世界的测量都建立在“时间”的基础之上。国际标准单位一共有 7 个，除了“摩尔”是直接通过阿伏伽德罗常数定义的，其他所有单位都需要通过时间辅以定义。

比如，“米”是光在 1/299792458 秒内在真空中行进的距离。“千克”是由普朗克常数和米、秒同时定义。“安培”是由电荷常数 e 和秒所定义，“开尔文”是由玻尔兹曼常数和千克、米、秒同时定义。

所以任何对 1 秒精度的推进，都不只是单纯提高我们人类观测世界的单一维度，而是人类观测世界精度的全面提升。

02 宇宙巨龙现身！天文学家发现 2300 万光年黑洞喷流

在宇宙中，许多天体的尺度总是会让人感到惊叹，9 月 18 日，发表于《自然》期刊的一篇文章为我们揭示了一个全新的“庞大”发现。

天文学家在分析位于荷兰的低频阵列射电望远镜（LOFAR）拍摄的图像时，发现了一个超大质量黑洞喷出的两道巨大喷流，总长度约为 2300 万光年。它是迄今为止发现的最长的黑洞喷流，研究团队将它命名为“波尔费里翁”（Porphyrion）——来自希腊神话中的巨人。

2300 万光年这个尺度到底有多大呢？论文作者用这样的类比帮我们理解：“如果波尔费里翁的喷流和我们的星球（地球）一样宽，那么为它们提供动力的黑洞就只有变形虫的宽度。”

虽然波尔费里翁可以代表早期宇宙时代的一种古老的喷射结构，但是它本身仅可以追溯到 63 亿年前，与现今约 140 亿年的历史相比尚属年轻。

这种喷射结构产生的原因，是黑洞通过巨大的引力吸引周围物质时向宇宙深处喷射的辐射。这其实代表着，超大质量黑洞不仅主宰着它们的母星系，还在更大尺度上影响着整个宇宙。天文学家乔治·德约戈夫斯基(George Djorgovski)在研究所公布的报告中表示：“这一发现显示，它们的影响可能比我们之前想象的还要广泛。”

也就是说，宇宙中许多遥远的星系之间或许并不像它们表面那样孤立着，而是可以在更大尺度上产生联系。比如研究人员马丁·惠就提到，类似的喷流可以把星系间介质的温度局部加热至一百万度，而且它们产生出的喷射磁场可能会填满宇宙网状卷须之间的广袤空间。

03 南极绿化潮：全球变暖下南极半岛植被覆盖猛增

10 月 4 日，一篇发表在《自然·地球科学》期刊的文章揭示了南极半岛的新变化，原本被认为是干燥寒冷的不毛之地的南极洲，其边缘在过去的四十年里显著绿化。科学家利用卫星数据发现，南极半岛的植被覆盖面积从 1986 年的213英亩增长到 2021 年的2,952英亩，并且绿化速度更是随着时间的推移而加快。

研究认为，植被蔓延是由于环境变化的推动。随着全球变暖和海冰减少，南极洲边缘地区的环境变得更加温暖湿润，从而导致了植物生长速度的加快。文章作者表示，这一发现引起了人们对南极洲未来的严重担忧，因为苔藓扩散可能会促使土壤形成，并让入侵植物在南极洲扎根。南极洲这一标志性、脆弱的地区很可能会由此经历根本性的改变。

全球变暖引发的绿化现象并不仅仅发生在南极。今年 7 月，发表于耶鲁大学的一篇文章显示，随着空气中二氧化碳的增多，许多干旱地区也正在变绿。在澳大利亚、非洲、印度西部、中国北部等等许多干旱区域，都发生了这样的情况。二氧化碳的增加不仅推动了气候变化，还加速了植物的光合作用。富含二氧化碳的空气使植物能够更有效地利用稀缺的水资源，甚至可以为一些最干旱地区的植物生长提供养分。

但这一现象也并非好事，生态学家警告说，这些新增的植被很可能会破坏本就稀缺的水资源储备，并摧毁宝贵的干旱土地生态系统，而在某些地方，干旱环境中的额外植被更是会增加发生丛林火灾的风险。

04 Ray-Ban 智能眼镜陷隐私争议，AI 技术双刃剑显现

9 月 25 日，Meta 公开了它最新的多模态 AI 模型LLAMA 3.2。其中最大的两个模型 11B 和 90B 可以支持图像推理，包括文档级理解（包括图表和图形）、图像字幕以及视觉基础任务，如在图像中通过自然语言描述精确定位对象。Llama 3.2 在图像识别和一系列视觉理解任务上，性能也已经追平并超过了 Claude 3 Haiku和 GPT4o-mini。

除了 LLAMA 3.2 之外，Meta 在同日还发布了多款新品，包括虚拟现实（VR）头显设备Quest 3S和增强现实（AR）眼镜Orion。此外，Meta 还宣布将为其与知名眼镜制造商 Essilor Luxottica 于 2023 年合作推出的Ray-Ban 智能眼镜添加 Meta AI 功能。在多模态 AI 模型的支持下，用户现在可以通过 Messenger 和 Instagram 等 Meta 应用与 Meta AI 进行自然的语音对话，例如通过语音指令让 Meta AI 拍照。

然而，仅一周之后，围绕 Ray-Ban 智能眼镜的隐私问题便引发了担忧。10 月 1 日，哈佛大学的两名学生在 X 上发布了一条演示视频，展示了如何使用智能眼镜和面部识别技术来实时获取人们的个人信息，包括电话号码和地址。这项技术利用了 Ray-Ban Meta 智能眼镜的实时视频直播功能，然后通过计算机程序监控并检索公共数据库，反馈各种隐私信息。

尽管 Meta 在 Ray-Ban 智能眼镜上搭载有指示正在拍摄的隐私灯，但在户外明亮的光线下，这一指示灯很难被注意到，人们很难察觉自己正在被拍摄。如今，随着 Meta AI 功能的进一步搭载和强化，越来越多的媒体表达了对智能眼镜设备可能被滥用的忧虑。

Meta 的新产品展示了公司在虚拟现实和增强现实领域的雄心壮志，同时它一贯坚持开源的做法也无疑推动着元宇宙愿景的进一步实现。然而，我们也需要意识到，技术的快速发展往往伴随着新的挑战和责任，开源也难免会引发使用上的问题。

05 剧烈运动后免疫力下降？浙大研究揭示乳酸影响机制

运动对健康真的有益无害吗？近来喜欢运动的人越来越多。不过，在很多运动达人之间都流传着一个说法，那就是在剧烈运动之后似乎更容易因为感染而得病，这也被称作是高强度运动之后的免疫空窗期。

9 月 25 日，浙江大学研究团队发表于《自然》期刊的文章为这一说法提供了一定程度的佐证。

通常在剧烈运动之后，人体的乳酸水平会随之升高。而研究团队发现，当乳酸水平升高时，细胞内的丙氨酰 -tRNA 合成酶 1 和 2（AARS1/2）能够感知乳酸的存在，并利用乳酸对 cGAS 进行乳酸化修饰，导致 cGAS 失活——而 cGAS 是参与抗病毒先天性免疫反应的关键蛋白，其活性的抑制意味着机体对病毒的防御能力下降。也即是说，乳酸的积累很可能会削弱机体的抗病毒免疫反应。