如何掰彎聲音？

1、若何掰彎聲音？

曩昔，科學家只領會一種彎曲的光束：艾里光束（Airy beams）及其衍生物。艾里光束在傳布過程中不會發生衍射，因而不會擴散開來，并且艾里光束還具有自彎曲加快的特征，其路徑會形當作拋物線外形。2007年，中佛羅里達大學的科研人員初次在嘗試中實現了艾里光束[1]。

艾里光束 | 來歷：Wikipedia

因為艾里光束具有這些怪異的物理性質，這種光束可用于操控細小的顆粒，并應用于微流體器件與細胞生物學中。可是要獲得這種彎曲的光束需要復雜的設備。是以，全宿世界的研究人員都在盡力尋找更便利的方式以獲得可以或許彎曲的光束。

非論是對于根本研究仍是工程應用，開辟新的彎曲光束都是一個新穎有趣并布滿機緣的挑戰。在2018年，來自俄羅斯托木斯克理工大學和托木斯克國立大學的研究人員在理論上展望了一種像彎鉤一樣的新型自加快光束。因為它是一種彎曲的電磁波，所以被定名為“光鉤”。在那之后，他們一向試圖尋找一種彎曲的聲波束。近日，他們終于在這一范疇取得了沖破[2, 3]。

研究人員將這種聲波束定名為“聲鉤（acoustical hooks）”。要獲得這種彎曲的聲波束，他們利用了一種名為Rexolite的塑料介電材料制當作的外形不合錯誤稱的微顆粒。在嘗試中，研究人員把這些1-2厘米巨細的顆粒放到水中，并對其施加250kHz的超聲波。因為顆粒外形是彎曲的，聲波穿過時會彎曲當作鉤狀再分開。

嘗試裝配及測量成果：聲波在樣品中傳布時標的目的一個偏向偏轉，從而實現聲鉤。[2]

比擬于艾里光束，要獲得這種彎曲的聲波束要輕易得多。并且這種聲鉤手藝可以用于艾里光束無法應用的場景中。今朝，這項手藝的本家兒要應用是生物醫學、新材料合當作，以及操縱超聲波在亞波長標準進行納米顆粒的操控。下一步，研究人員將經由過程嘗試驗證聲鉤對于顆粒操控的結果。此外，這種聲鉤手藝也可以繞開在聲波傳布路徑上的某個特定物體，實現近似聲隱形的結果。

事實上，操縱聲波來操控宏不雅物體亦或微納米顆粒并不是什么新穎事。聲波會對其傳布路徑上物體施加體積力，也就是所謂的聲輻射力（acoustic radiation force）。出格是當聲波形當作駐波時，聲輻射力會將物體推到駐波的節點處（某些環境下會推到反節點處）。這一鞭策力可以大到降服宏不雅物體的重力，實現“聲懸浮”的結果。

例如，研究人員曾經將蟲豸放置到兩個相對的聲波發生器（近似于擴音器）之間，當聲波的頻率和功率合當令，可以將蟲豸懸浮于半空中，實現掉重的結果。可想而知，若是有合適的裝配，將人懸浮起來也不是不成能。

操縱超聲波懸浮瓢蟲[4]

而在微納范疇，我們也可以設計合適的微納器件來發生超聲波，將微納米顆粒懸浮于溶液和空氣中，或者將顆粒鞭策并限制在某一特定的位置，后一手藝被稱出聲鑷（acoustic tweezer）。因為可以便利、無接觸地操控細胞、細菌、水藻、線蟲等微納標準的物體，聲鑷手藝近年來在生物學范疇有著龐大的應用潛力，也可以或許應用于顆粒篩選、微納制造等范疇。

四組叉指電極發生超聲波，可以在二維平面大將微納米顆粒束厄局促在特定位置。[5]

[1]《幾類艾里光束的傳輸特征研究》，南京航空航天大學碩士論文，2017

[2] Rubio, Constanza, et al. "Acoustical hooks: a new subwavelength self-bending beam." Results in Physics (2020): 102921.

[3] https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-01/tpu-nto012720.php

[4] https://www.nature.com/news/2006/061127/full/061127-6.html

[5] https://scitechdaily.com/acoustic-tweezers-use-sound-waves-to-control-items/

2、生物鐘新研究：“美容覺”是真的

英國曼徹斯特大學的生物學家在《天然-細胞生物學》雜志上頒發了一項新研究[1]，初次詮釋了為什么睡個好覺確實能幫我們應對新一天的考驗——膠原卵白在夜間歇息過程中會獲得修復。

論文作者Karl Kadler傳授稱，已知人體生物鐘會跟著春秋的增加而變得不那么切確，是以這一發現未來可能有助于揭開衰老的謎團。

人體的細胞外基質為結締組織（例如骨骼、皮膚、肌腱和軟骨）細胞供給告終構上和生化上的撐持。基質占人體重的一半以上，而膠原卵白（簡稱膠原）又占了基質的一半。膠原是體內最豐碩的卵白質，在人17歲時就會完全形當作。

然而此刻研究人員發現，膠原中存在兩種類型的纖維。纖維即膠原的繩狀布局，編織起細胞以形當作組織。此中，直徑約200納米的粗纖維是永遠性的，從人的17歲起就一向連結不變，陪伴終生。而直徑50納米的細纖維是損耗性的，在身體白日經受嚴重考驗時會遭到粉碎，但在晚上歇息時會獲得彌補。

研究人員經由過程質譜法不雅察小鼠的膠原卵白，并利用進步前輩的體積電子顯微鏡不雅察小鼠纖維，2天內每4小時不雅察一次。當小鼠體內的生物鐘基因被敲除時，會導致纖維異常和膠原累積。

Kadler詮釋說，直覺上我們認為基質會跟著利用而損耗，但此刻發現并不是——生物鐘使損耗性的部門可以或許獲得彌補，以庇護基質的永遠部門。若是把墻上的磚塊想象當作是永遠性的部門，那么墻上的油漆就可以看作是損耗性的部門，需要經常進行彌補。

Kadler說：“領會這一點可能會影響我們從最根基的層面上理解生物學。例如，它可能使我們對傷口若何愈合某人若何衰老發生更深刻的看法。”

[1] https://www.nature.com/articles/s41556-019-0441-z

3、漢子的空間認知能力比女人強？NO！

在看地圖、開車認路等空間認知能力上，男性并不比女性強——來自利莫瑞克大學愛爾蘭科學基金會軟件研究中間（Lero）的研究者們給出了這一開創性的結論，相關研究頒發在《科學陳述》雜志上[1]。

空間認知能力，好比讀地圖、找路、記路，一向以來都被公共認為是男性生成占優勢的能力。然而操縱前沿的眼動追蹤手藝，研究人員Mark Campbell博士和Adam Toth博士發現，男性在與空間認知能力相關的“心理扭轉[2]”（mental rotation）能力上并無優勢。

Campbell暗示，在曩昔的40年時候里，關于在空間導航能力測試（尤其是心理扭轉測試）中男性比女性表示更強的不雅點一向存在爭論。從2019年起頭，Lero的科研人員以空間認知諳練度（congnitive proficiency）為研究關頭點，操縱心理扭轉測試設計了嘗試。

這項研究在利莫瑞克大學的學生中征集了100名身體健康的自愿者，此中有47名男性和53名女性，平均春秋在23歲。研究發現，介入者在測試中表示出的較好空間認知能力，與在黌舍STEM科目（即科學、手藝、工程和數學相關范疇）中的杰出表示和較高智商都有很強的聯系關系。

Toth 總結說：“漢子在這方面必然比女人強嗎？并不。我們的研究發現，漢子并沒有更強的空間認知能力。經由過程耽誤許可個別完當作測試的時候，男性的表示優勢完全不見了。這表白在心理扭轉方面所謂的性別差別并不存在，差別可能是由其他原因造當作的。”

這項研究也初次發現，為了在認知測試中獲得準確謎底，男性和女性會采納分歧的眼動策略。換句話說，男性和女性在測試中殊途同歸。

[1] http://www.nature.com/articles/s41598-019-56041-6

[2] 指對二維、三維物體動彈的空間想象能力。

4、新研究測序亞洲基因，有助匹敵特定遺傳病

一項針對亞洲人群基因的新研究正在填補人類遺傳學熟悉上的龐大空白，并最終旨在提高治療疾病的能力。研究的早期發現已在《科學》雜志頒發[1]。

全球數十個機構的研究人員合作查抄了來自亞洲64個國度和地域、共219類分歧人群的1,739名對象的基因組。研究的最終方針是對10萬亞洲生齒的基因組進行測序，獲得的大量遺傳信息將幫忙醫學家和大夫更好地輿解、發現和治療遺傳病。

美國弗吉尼亞大學的研究員Aakrosh Ratan博士說，今朝的基因研究中亞洲人群未獲得充實代表，這意味著全球超對折生齒的醫療相關性偏低。

Ratan詮釋說，分歧人群之間存在自然的基因突變，這必然水平上詮釋了為何某些特定血統的人群罹患某些疾病的風險更高。為亞洲生齒建立具體的參考數據庫，將對面標的目的所有人群的醫學遺傳學大有裨益，并且對于針對亞洲罕有疾病的研究工作尤其主要。

Ratan 以青年人中的當作年發病型糖尿病[2]（MODY）為例詮釋了新研究的主要性。研究成果表白，若是想要治療印度的MODY患者，大夫將從印度生齒的基因突變信息中獲益，識別出可能導致該病的遺傳差別。若是僅操縱歐洲個別突變數據的數據庫，則更有可能獲得假陽性的成果，而且難以確定導致該疾病簡直切基因。

該研究不僅說明了疾病的原因，還將幫忙大夫更好地為患者供給治療。例如，某些群體可能更輕易對特定藥物發生不良反映。辨別出與此相關的基因，有助于大夫領會哪些患者不宜服用該藥物，或者不宜服用特定劑量的藥物。

[1] https://www.nature.com/articles/s41586-019-1793-z

[2] 注：這是一種罕有的糖尿病，凡是在25歲之前發病，而且凡是不依靠胰島素治療。

5、研究繪制新冠病毒全球風險地圖

截至 2020 年 2 月 1 日，中國共陳述了11,791例傳染新型冠狀病毒（2019-nCoV）簡直診病例，海外22個國度和地域共確診125例。英國南安普敦大學的生齒地圖專家指出了全球規模內因該病毒傳布而處于高風險的地域，加拿大多倫多大學、中國疾病預防節制中間等機構合作介入了這項研究[1]。

研究團隊操縱了2013-2015年百度基于位置辦事的匿名數據，以及2018年國際航空運輸協會的國際航空觀光數據，闡發了春節前后期間的人群流動模式，對新冠病毒的全國和全球傳布風險做出了初步評估。

春運時代內地各省份從武漢輸入新冠病毒傳染者的風險圖[2]

按照春節前后兩周各地來自武漢的人數占武漢流出總人數的百分比，研究人員將海說神聊京、廣州、上海和重慶等城市以及廣東、浙江、四川和河南等省份定為內地的高風險地域。

春節前后共三個月內從中國內地多個高風險城市前去其他國度或地域的平易近航搭客分布[3]

研究人員還發現，按照來自中國內地高風險城市的平易近航搭客分布，今朝該病毒在全球規模內傳布風險最大的城市是泰國曼谷，中國噴鼻港和中國臺海說神聊排列第二、第三。排行中的其他30個本家兒要國際城市還包羅悉尼（12）、紐約（16）和倫敦（19）。全球最高風險的國度或地域的前三位別離是泰國、日本和中國噴鼻港，排名靠前的還包羅美國（6）、澳大利亞（10）和英國（17）。

南安普敦大學地輿與情況科學傳授Andrew Tatem說：“為了評估這種新型病毒若何在國表里傳布，領會中國境內和全球的生齒流動模式是至關主要的。經由過程繪制出這些趨向并指出高風險區域，我們可覺得傳染篩查和醫療籌辦等公共衛生干涉干與工作供給信息。”

研究人員認可，他們的闡發是基于以往“非疾病爆發”環境下的出行模式。研究人員同時強調，在疫情爆發早期，已有半斤八兩大比例的病例在呈現癥狀的環境下出行。盡管自1月23日起，武漢等城市起頭采納交通管束等辦法，然而該時候點可能已錯過離漢人流岑嶺。

陳述本家兒要作者、南安普敦大學的賴圣杰博士稱：“新型冠狀病毒的傳布處于快速轉變的環境之下，我們正在緊密親密監測該風行病，以便對可能的傳布供給進一步的最新闡發，包羅闡發中國城市交通封鎖的有用性以及春節假期返程人流的傳布性。”

[1] https://www.worldpop.org/events/china，陳述的中文版全文見：https://www.worldpop.org/resources/docs/china/WorldPop-coronavirus-spread-risk-analysis-v1-25Jan_Chinese_version.pdf

[2] https://www.worldpop.org/resources/docs/china/WorldPop-coronavirus-spread-risk-analysis-v1-25Jan_Chinese_version.pdf

[3] 同2

6、哀痛導致更多的抽煙和當作癮物濫用

到底是什么差遣人們抽煙？為什么顛末了幾十年的反煙草活動，美國當作年人中仍然有六分之一是抽煙人士，并每年導致48萬人過早滅亡？情感在這一當作癮行為中闡揚了什么感化？為何良多抽煙者會吸得越來越多，甚至戒煙多年后仍故態復萌？若是政策擬定者可以或許知悉上述問題的謎底，他們會若何鞭策全球的反煙草活動？

比來，哈佛大學的一組研究人員為回覆這些問題供給了一個全新的視角。頒發在最新一期《美國國度科學院院刊》的相關研究文章揭示[1]，“哀痛”情感在觸發上癮行為時起到了很強的感化。這些研究闡發的數據不僅包含了一項跨越10000名介入者的全國調查，也包羅了研究抽煙者對負面情感反映的嘗試室系列試驗。所有的四項相關研究都佐證，哀痛比任何其他負面情感都更能增添人抽煙的欲望。

“這一范疇的傳統認知是，無論是憤慨、惡心、壓力、哀痛、驚駭或恥辱，任何一種負面情感城市觸發人更想抽煙，”這項研究的首席研究員，哈佛大學肯尼迪學院的博士候選人Charles A. Dorison說。“俗話說‘感受很壞，抽煙更快’，我們的研究揭示了實際比這句鄙諺更微妙，尤其是發現了哀痛在觸發抽煙和利用當作癮類物品的怪異感化。”

別的一位配合作者，哈佛大學肯尼迪學院公共政策及決議計劃科學和辦理學傳授Jennifer Lerner認為，這項研究成果將對公共政策發生有利影響。好比，現有的煙草告白應考慮從頭設計，避免呈現可能觸發人們哀痛情感的圖片，進而無意中增添抽煙者的抽煙巴望。

下面是研究小組進行的四項研究試驗：

1. 對一項全國調查中追蹤20年的10685名被調查者進行數據闡發，研究人員發現被調查者自我描述的哀痛情感與當作為抽煙者、或者是在10多年后復吸有關系。被調查者越哀痛，就越有可能當作為抽煙者。而其他的負面情感與抽煙行為之間并無這種相關性。

2. 然后，研究小組設計了一個試驗來驗證“是否是哀痛導致了人們抽煙，抑或任何負面事務城市同時導致哀痛和抽煙？”425名抽煙者被招募進行在線測試：此中三分之一會看到例如痛掉親人的哀痛視頻，三分之一會看到木匠活這類情感中立的視頻，另三分之一會看到骯臟衛生間一類的惡心視頻。所有的被調查者都被要求寫下與視頻內容相似的小我履歷。研究發現，看到哀痛視頻并寫下本身痛掉親人履歷的那一組，比別的兩組自認有更高的抽煙巴望。

3. 與第二個讓被調查者自報抽煙巴望的試驗分歧，第三個研究量化了對抽煙的現實巴望。此次是對近700名介入者進行與第二個試驗不異的視頻試驗，在寫下與視頻內容相關的小我履歷之后，介入者被要求在兩個選項之間做出選擇：頓時抽幾口，仍是稍后抽更多。哀痛的一組顯示出更高的頓時抽煙傾標的目的。連系第二、三個試驗，可以得出結論：從行為經濟學的角度看，哀痛會使人加倍的財政不耐，即更傾標的目的于實時消費而不是積儲以供將來消費。

4. 第四項試驗從波士頓地域招募了158名抽煙者，以測試哀痛若何影響現實抽煙行為。介入者必需戒煙至少8小時，他們會被隨機分為哀痛組或情感中立對照組，每小我被分派到嘗試室中的自力房間。哀痛組不雅看哀痛視頻，節制組不雅看情感中立的視頻，在不雅后仍需寫下小我相關履歷，隨后被許可在房間里吸本身隨身帶的煙，一個專用的檢測設備會記實抽煙的速度和時候。成果顯示：哀痛組的介入者對煙草更火急，并且每一口的吸食量更大。

在美國，履歷了60多年的反煙草活動，抽煙仍是本家兒要的滅亡原因之一。而在全球規模內，本宿世紀末估計有10億人因抽煙而過早滅亡。Dorison認為：“經由過程這些理論研究，我們相信可以更好地描述抽煙這一風行性疾病。我們需要更多心理學、行為經濟學以及公共健康方面的洞見，以更有用地應對抽煙這一威脅。”

[1] https://www.pnas.org/content/early/2019/12/24/1909888116

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