3600 年前（公元前 1650 年），生活在中东古城 Tall el-Hammam 的居民根本想象不到一场灾难即将降临。一颗太空陨石以 61,000 kph 的速度飞来，在距离地面 4 公里的高度爆炸成一团火球，爆炸能量千倍于广岛原子弹，震惊的城市居民会瞬间致盲，空气温度快速上升到 2 千度，衣服木材烧成灰烬，枪剑泥砖陶器开始融化，城市变成了火海。数秒钟后，冲击波袭击了城市，其移动速度达到 1,200 kph，比有记录以来最可怕的龙卷风还要强。致命的风暴撕碎了城市，毁掉了每一个建筑物，没有居民或动物能生存下来。大约一分钟后，距离 Tall el-Hammam 以西 22 公里的圣经时代城市 Jericho 也遭到风暴袭击，城墙倒塌城市夷为平地。研究人员在《Scientific Reports》期刊上报告了这一规模类似通古斯（Tunguska）大爆炸的陨石撞击事件。

研究人员于 2018 年在沙特发现了一系列实物大小的骆驼雕塑，当时的估计是这些作品的创作时间距今大约 2000 年。但最新研究认为这些作品的时间距今有 7,000 到 8,000 年，其历史比巨石阵和埃及吉萨金字塔更悠久。研究报告发表在《Journal of Archaeological Science: Reports》期刊上。吉萨金字塔距今 4500 年，而英国巨石阵距今大约 5000 年。研究人员是通过化学分析和检查当地的工具痕迹去评估雕塑时间的。结果令所有人感到震惊。

研究人员表示，他们在摩洛哥的一洞穴中发现了人类使用衣物的最早证据。洞穴内发现了骨制工具与动物剥皮后留下的骨骼，表明这种行为至少可以追溯到 12 万年前。此项研究的第一作者、德国马克斯普朗克人类历史科学研究所的 Emily Hallett 博士表示，这项工作再次强化了非洲早期人类具有创新能力与超高智能的观点。她解释道，“由考古活动记录下的约十万年前非洲早期人类的标志性活动已经非常丰富，而我们的研究又为其写下新的篇章。”

虽然皮肤与毛皮不太可能在地质沉积层中保存十余万年，但之前对衣虱 DNA 的研究表明，衣物可能早在 17 万年前就已经出现。而这些衣物的主人很可能就是解剖学意义上居住在非洲的现代人类。最新研究进一步证明了早期人类可能会自主制作衣物的事实。Hallett 及其同事在《iScience》杂志上发表论文，报告了他们如何对摩洛哥大西洋沿岸的 Contrebandiers 洞穴中挖掘出的动物骨骼进行分析。他们发现这些骨骼相隔数十年之久，先前已经有研究显示该洞穴中存在早期人类遗骸。

宇宙学家发现了第二种暗能量的信号——这种无处不在但却难以捉摸的神秘物质正在推动宇宙的加速膨胀。从此次掌握的线索来看，暗物质很可能在宇宙大爆炸之后的 30 万年之内就已经出现。上周发布在 arXiv 预印本服务上的两项独立研究分析了智利阿塔卡马宇宙望远镜（ACT）在 2013 年至 2016 年期间收集到的数据，并探测到这种“早期暗能量”的初步活动痕迹。如果发现得到证实，可能有助于解决围绕早期宇宙数据的一大难题，即观测数据似乎与当前能实际测量到的宇宙膨胀率不匹配。但目前得出的只是初步结论，还无法确认是否真的存在这种新的暗能量形式。巴黎天体物理研究所的宇宙学家 Silvia Gall i指出，“我们有必要以谨慎的态度审视这一全新物理学发现。”两篇预印论文作者——一份由 ACT 团队发表，另一份由独立小组发布——承认现有数据还不够强大，无法以高置信度证明早期暗能量的存在。但他们表示，来自 ACT 及另一天文台的南极望远镜提供的进一步预测数据有望给出更有力的支持。ACT 团队论文合著者、哥伦比亚大学宇宙学家 Colin Hill 表示，“如果一切得到证实，如果早期宇宙确实存在早期暗能量特征，那我们应该可以观测到相应的强信号。”

1934 年的 Breit-Wheeler 效应描述了将光转化为物质的过程。物理学家 Gregory Breit 与 John Wheeler 用理论证明，当两个高能光子碰撞时，会产生一个正电子与一个负电子，即形成物质。如今终于有实验首次证明了这一理论。 1905 年，爱因斯坦就在狭义相对论的背景下描述了质量能量相等价的自然定律（E = mc²）。根据此公式，能量与物质相互等价且能进行转化。物质向能量的转化现象可谓无所不在，我们每天看到的太阳就时时刻刻在保持着原子核聚变并将能量以辐射形式向外释放的状态。由布鲁克海文国家实验室的 Zhangbu Xu 领导的团队使用相对论重离子对接机（RHIC）上的 STAR 探测器对这一具有近百年历史的理论进行了实验测试。根据他们在《物理评论快报》上发表的文章，他们将相互碰撞的两个金原子核加速到了光速的99.99%，而后检验释放的正负电子对的衰变产物在质量分布、能量与量子态方面是否符合布赖特-惠勒效应的证明。物理学家总共找到了 6085 个具有相符特征的正负电子对。在另一项实验中，科学家还检查了碰撞过程中产生的光子是否具有正常光粒子特性，同样得到了肯定的答案。

众所周知，很多动物都有使用工具的能力。但这只名叫 Bruce 的鹦鹉更进一步，成为非人类工具发明者中的杰出代表：为了解决上喙缺失的问题，它设计并使用了自己制作的“义喙”。Bruce 是一种啄羊鹦鹉（一种仅生活在新西兰的鹦鹉），现年 9岁 左右。在野生动物研究人员发现它时，年幼的 Bruce 可能是被老鼠夹所伤而失去了上喙。这是一种严重的损伤，没有上喙的啄羊鹦鹉根本无法梳理羽毛、去除寄生虫和清理污垢。但聪明的 Bruce 找到了解决办法：它学会了捡起大小合适的鹅卵石，把石子夹在舌头和下喙之间，再用石尖梳理自己的羽毛。虽然其他动物也有使用工具的能力，但 Bruce 自己发明的“义喙”堪称独一无二。研究人员上周在《科学报告》杂志上报告了这项发现。动物行为研究工作其实相当困难，研究人员必须在认真、客观观察的同时，警惕因为拟人化理解（即将人类特征错误归因于动物 ）而引发的偏见。

在太阳系之外，天文学家们对于星际空间深处的事件再次做出可靠预测：名为Supernoa Requiem的恒星爆发预计将在 2037 年左右出现。虽然无法直接用肉眼观察，但届时应该会有望远镜捕捉到这一珍贵画面。事实上这一未来景观其实是同一颗超新星展现出的第四个已知视图，只是经过如宇宙变焦镜头般的巨大前景星系团的放大、提亮和拆分成多个单独的图像。这颗超新星呈现出的前三张爆炸图像最初是在 NASA 哈勃太空望远镜于 2016 年拍摄到的归档数据中发现的。同一天文事件产生多幅图像的原因，在于巨大星系团所带来的强大引力效应。这种引力效应会扭曲并放大来自遥远后方超新星爆炸产生的光，即引力透镜作用。引力透镜最初由爱因斯坦提出假想，其效果类似于用玻璃透镜折射光线以放大远处物体图像。

目前全球超过 10% 的婚姻涉及表亲或堂亲。虽然表亲通婚在某些文明中属于惯例，但主流社会规则并不鼓励这类近亲结合。在一项最新研究中，来自德国莱比锡马克斯普朗克进化人类研究所与芝加哥大学的研究人员共同调查了人类祖先中近亲交配关系的普遍程度。研究人员重新分析了之前公布的、发现自 45000 年之前的古代人类 DNA 数据，希望厘清父母亲之间的亲缘关系。结果令人惊讶：古代人类很少选择自己的表亲。在包含 1785 个个体的全球数据集中，只有占比约 3% 的 54 个个体显示出父母为表亲的典型迹象。这 54 个个体在时间与空间上都没有聚集倾向，表明表亲交配在所研究的古代人类种群中仅为零星事件。值得注意的是，即使是生活在 10000 多年之前、依靠狩猎和采集为生的古人类来说，近亲之间的结合也属于例外中的例外。

德国研究人员证明，通过训练奶牛上厕所，畜牧业完全可以降低对气候造成的影响。通过引导年轻奶牛在草皮制成的厕所内排泄，动物行为学家及农业科学专家团队成功阻止了奶牛尿液中一氧化二氮的自然生成。奶牛的规模化养殖被广泛视为温气体排放中的“罪魁祸首”：牛只在打嗝和放屁时会排出大量甲烷，其尿液与粪便结合后则会产生氨。氨本身虽然不是温室气体，但会被封中的微生物转化为一氧化二氮。该团队训练了十余头小奶牛在临时厕所中小便，希望通过这种名为 MooLoo 的奶牛厕所避免尿液对环境的污染。研究报告发表在《当代生物学》上。

训练的方法说起来简单。科学家首先将这十几只奶牛圈养在厕所区，每当奶牛小便时就会得到食物或糖水以刺激它们坚持自己的正确判断之后再将它们散放到牧场上，并在它们随地小便时给予负面刺激——最初是播放巨大的噪音，但研究人员很快发现动物对此并不在意。于是他们决定转而向奶牛喷水，这是一种无害且明确的批评信号。研究小组发现，最终奶牛识别并使用厕所的能力等同甚至优于人类儿童。团队希望能将厕所部署到其它地方，并增加接受训练的奶牛数量。他们在采访邮件中表示，“要实现这个目标，我们首先需要对整个训练流程进行自动化设计，并保证充分适应农场的现实条件。希望能在之后的项目逐步解决这些问题。”

维度的概念乍看之下非常直观。瞥一眼窗外，我们就能看到乌鸦坐在高高的旗杆上体验零维度，电话线上的知更鸟身处一维，地面上到处跑跳的鸽子在二维平面上活动，翱翔在空中的老鹰也尽享三维空间。但这只是我们的粗浅观感，数学家希望为维度概念找到一个明确定义并突破其间的界限。事实证明，这个问题极难解决，全人类经过数百年的思想实验与想象力比较才得出对维度概念的确切理解。古人也知道我们生活在三个维度当中。亚里士多德写道，“在量级上，向一个方向延伸为一条线，向两个方向延伸为一个面，向三个方向延伸则为空间。除此之外更无大小，只有维度作为唯一的尺度。”但数学家不愿止步于此，他们对想象的更高维度展开了脑力探索。与当前三个维度保持着某种形式的垂直关系的第四维，究竟会是个什么样子？目前一种流行的方法，是假定我们的已知宇宙只是三维空间中的二维平面。盘旋在这个平面上方的实心球对我们来说是不可见的，但如果它下落并接触到平面，就会出现一个点。而随着它继续穿过平面，点径会不断增长直到等同于直径，之后再缩小并最终消失。正是通过这样“薄薄”的一个横截面，我们才得以感受到三维形体的存在。

在猛犸象从地球上消失了一万年之后，科学家正推进一项雄心勃勃的计划，希望将猛犸象重新带回北极冻原。十几年来，一直有人在讨论如何复活猛犸象并让它们回归荒野。本周一，研究人员公布新的融资计划，希望让这个梦想照进现实。由技术与软件企业家 Ben Lamm 及哈佛医学院遗传学教授 George Church（基因编辑新方法的开创者之一）共同创立的生物科学与遗传学公司 Colossal 成功筹集到 1500 万美元。科学家最初的目标是在实验室中制造携带有猛犸象DNA的胚胎，借此创造出大象与猛犸象的杂交品种。项目的起点是从濒临灭绝的亚洲象身上提取皮肤细胞，并将其重新编程为携带猛犸象 DNA 的通用干细胞。通过对比自永久冻土中提取的猛犸象基因组与相关亚洲象基因组，识别出负责猛犸象毛发、脂肪隔绝层及其他为了适应寒冷气候而演化出的特定基因。这些胚胎将在代孕母象或人造子宫中完成足月培养。如果一切顺利推进、而且各项现实难题被统统克服，那么研究人员认为第一批猛犸象幼崽有望在六年内与世人见面。

发表在《自然通讯》期刊上的一项最新研究，深入探索小猫身上长期存在的未解之谜：虎斑猫的基因是如何在其皮毛上形成这些引人注目的条纹图案的？“虎斑猫”其实并不是一类品种：它代表的是小猫当中一种常见的特殊毛皮图案。虎斑猫的额头上通常都有“M”形花纹，毛皮上则有着醒目的纹理。虎斑猫在流行文化中有着极高的地位，Morris the 9Lives 猫粮的吉祥物就是一只橙色虎斑猎，加菲猫的卡通形象也是参考虎斑猫设计而成。在这项由阿拉巴马州哈德森阿尔法生物技术研究所和斯坦福大学医学院科学家们共同进行的最新研究中，研究人员对 200 窝无法存活的胚胎进行了检查，深入研究了小猫如何在发育过程中获得这种神奇的斑纹，“理解动物体色模式的形成根源，正是发育与进化生物学所长期关注的重要问题。”

物理学家通过分析来自旧加速器的数据发现了神秘三角形奇点（triangle singularity）现象的首个证据。 俄罗斯物理学家 Lev Landau 在 1950 年代首次提出三角形奇点理论，它指的是一种罕见的亚原子运动过程。在此期间，粒子在彼此飞离之前会互换身份。在这一场景下，两个粒子——K中介子——会形成三角形中的两个顶点，而所交换的粒子则成为三角形上的第三点。波恩大学亥姆霍兹辐射与核物理研究所、此研究合著者 Bernhard Ketzer 表示，“这些粒子在过程当中发生了夸克交换，由此改变了彼此身份。”之所以被称为奇点，是因为描述亚原子粒子相互作用的数学方法遭到了破坏。如果这种粒子身份交换作用真的发生，也许能帮助物理学家更深入地理解将原子核结合在一起的强作用力。

美国国家标准与技术研究院（NIST）的研究人员使用突破性技术揭示了先前未被认可的硅晶体属性，发现了标准模型之外的可能的第五种自然力的新信息。研究报告发表在《科学》期刊上。标准模型是目前广泛接受的粒子和力在最小尺度上相互作用的物理学理论，它是一种对自然界如何工作的不完整解释。它描述了三种基本力：电磁力、强力和弱力。每种力都通过“载体粒子”的作用工作，如电磁力的载体是光子。标准模型没有包含引力，此外有实验和理论猜测自然界可能还存在第五种力。研究人员认为，对中子电荷半径的最精确测量将能进一步约束或发现第五种力。

用直接测试的方法验证量子引力理论基本没可能。为了在超微小普朗克尺度上探测出量子引力效应，我们需要一个与银河系等大的粒子加速器。同样黑洞中也存在受量子引力支配的奇点，但我们显然无法靠黑洞太近——而且即使可以，我们也永远看不到里面究竟有些什么。量子引力在宇宙大爆炸的最初时刻也在发挥作用，但来自那个时代的直接信号早已不复存在，我们只能破译数十万年后偶尔出现的微弱线索。但在帕洛阿尔托郊外的一处小实验室中，斯坦福大学教授 Monika Schleier-Smith 和她的团队正尝试使用一种不同于以往的方法来测试量子引力——不需要黑洞，也不借助星系大小的粒子加速器。十多年来，物理学家们一直认为引力、甚至是时空本身，都很可能来自一种奇怪的量子效应，即纠缠效应。Schleier-Smith 和她的合作者正尝试对这个过程进行逆向工程，通过在桌面实验中设计出高度纠缠的量子系统，他们希望构建起外观与活动都类似于爱因斯坦在广义相对论中预测出的时空扭曲场。

在 6 月发表的一篇论文中，该团队公布了这条探索道路上的第一项具体实验：一套光阱原子系统，按顺序连接并使用磁场实现精确控制。在以正确方式完成调整之后，这套系统中的长距离相关性就会呈现出一种树状几何形状，类似于自然时空简化模型中的几何形状。Schleier-Smith 和她的同事希望通过此次实验创造出更复杂的类似几何结构，包括黑洞的几何结构。考虑到粒子物理学或者宇宙学长期没有、甚至可能永远不再有新的参考数据出现，他们的体系也许会成为量子引力研究领域最具希望的探索方向。

考古学家近期在中国一处有 9000 年历史的墓葬桥头遗址处出土大量陶瓷器皿，其中部分器皿的形状与几千年后人们用来盛放酒精饮料的长颈圆腹青铜壶非常相似。结合此次发现，达特茅斯学院人类学家 Jiangjing Wang 和他的同事怀疑这些早期粘土酒器可能用于盛放啤酒。在 13 个器皿中，有 8 个当中存在小部分残留物，实验证明含有水稻、块茎以及薏米的植硅体（即植物化石残骸）。残渣中的淀粉分子还存在被加热和发酵的迹象。Wang 和他的同事还从中发现了酵母以及霉菌，二者正是发酵工艺的关键成分。Wang 解释道，“我们的研究结果表明，这些陶器应该是用来盛放啤酒的——或者从普遍意义上来讲，是一种由大米、薏米以及不明植物块茎制成的发酵饮料。不过这种古老的酒不会像现代啤酒那样使用啤酒花，它可能只是一种略经发酵的甜味饮料，酒体本身可能也比较混浊。”

如果没有无何止的好奇心，这个世界上就不会存在科学家。但有时候，这种特质往往也会把人们导入研究“歧途”。所以会有科学家研究情侣之间的亲密交互能不能缓解鼻塞，也会监测把犀牛倒吊在直升机上时的具体生命体征，探索小猫之间如何交流，甚至研究世界不同地区废弃口香糖当中的菌群有什么差别。这些不同寻常的研究主题，共同在 2021 年年度 Ig Nobels 线上大会中相互争锋。

搞笑诺贝尔奖创立于 1991 年，希望在对诺贝尔奖的善意模仿之余，能披露更多“初看令人发笑，但深思别有意味”的研究成果。搞笑诺贝尔奖以小型舞台剧、科学演示与24/7不间断讲座为特色，专家们需要在讲座中对自己的研究成果做出两轮解释：一轮限时 24 秒，一轮不得超过 7 个字。讲座的时长限制则为 60 秒。在这里受到表彰的研究乍看之下似乎荒谬，但却仍然具有重要的科学价值。不过受到新冠疫情的影响，今年的获胜者演讲将在几周后以网络广播的形式放送。

天文学家在银河系中心附近发现了一种奇怪的重复射电信号，其表现不同于以往研究过的任何其他能量特征。根据已被《The Astrophysical Journal》期刊接受发表在预印本网站 arXiv 上的论文，这个能量源非常活跃，每次出现后会持续数周，之后又在一天内完全消失。研究人员在论文中写道，这种行为并不完全符合任何已知天体类型的活动规律，因此可能代表“通过射电成像所发现的一类新天体”。 这个被称为 ASKAP J173608.2-321635 的射电源是由澳大利亚平方公里阵列探路者（Australian Square Kilometer Array Pathfinder，ASKAP）射电望远镜探测到的。在 2019 年 4 月至 2020 年 8 月期间进行的 ASKAP 调查中，这个奇怪的信号共出现了 13次，持续时间一般在数周以内。该射频源的变化幅度极大，根本无法预测它的出现与消失；在 ASKAP 调查之前，其他射电望远镜数据中似乎也完全没有它的身影。

在研究人员尝试将这股能量与其他望远镜的观测结果进行匹配时（包括钱德拉X射线天文台、Neil Gehrels Swift 天文台、以及能接收近红外波长的智利可见光与红外天文巡天望远镜），却发现没有任何踪迹。由于在电磁频谱的所有其他部分都没有明显的信号，ASKAP J173608.2-321635 就像一个无法解释的射电幽灵。研究人员写道，之前的调查已经探测到某些低质量恒星会周期性地出现射电能量爆发，但这些燃烧的恒星通常还伴有X射线放射。所以从目前来看，ASKAP 似乎并不太可能来自恒星。研究小组最后总结道，脉冲星和磁星（两种超高密度且不断坍缩的恒星）等死星似乎也不符合这波信号的实际表现。最接近该射电信号的是名为 galactic center radio transient (GCRT) 的神秘天体。

2015 年，MIT 的几位物理学家希望通过计算重新思考聚变能的解决方式。通过计算，只要能找到具备商业可用性的高温非金属超导体并借此产生更强的磁场，人类就能建立起更简单、更紧凑的聚变反应堆。但物理学家并没有止步于此，他们成立了一家名为 Commonwealth Fusion Systems 的创业公司，希望对自己的计算结果做出实践测试。 周二 Commonwealth 宣布实现在 2025 年示范性聚变工厂上线计划的第一个重大里程碑。该公司利用商业高温超导体制造了一块约 3 米高的磁铁，能实现 20 特斯拉的磁场强度。更重要的是，这块磁铁采用的实际设计与该公司计划在反应堆核心处使用的等离子体磁铁完全相同。上周测试的这块磁铁高约 3 米、宽度在 1.5 米左右。它由名为 ReBCO 的高温超导材料线圈供电，工作温度约为 20 开尔文。在超导领域，20 开尔文的温度属于高温环境，传统意义上的典型超导材料一般要求温度低于 5 开尔文。

7700 年前，当 Vinca 文明的早期农民首次在多瑙河及其支流的肥沃土壤上播种大麦和小麦时，他们改变的绝不只是饮食结构——他们为该地区带来了新的生活方式。他们挤在泥屋里，身边就是野牛、奶牛、猪和山羊以及它们的排泄物。这些聚居点最终膨胀到可容纳数千人，而高密度的生存状态令流感、肺结核及其他原本只影响动物的疾病传播到了人身上，导致早期农业社区的健康状况直线下降。如今一项针对古代 DNA 的最新研究显示，这些早期农民的免疫系统找到了应对这种充满病原体的全新环境的方法。根据发表在《eLife》上的论文，新石器时代革命堪称传染病免疫反应演化的“转折点”。研究表明，欧洲人演化出了有利于抑制对流感等病原体产生炎症反应的基因，避免身体发生比病原体本身更恐怖的过敏反应。长期以来，研究人员一直怀疑早期农民要比游牧、狩猎以及采集者更容易生病。研究表明，大型新石器时代遗址如土耳其 Çatalhöyük 的农民确实面临着一系列新的人畜共患疾病，例如流感与沙门氏菌，外加疟疾和肺结核等新的动物传播疾病毒株。而为了在抵御疾病的同时不致因过敏反应而丧命，人类似乎在基因层面做出了必要的调整与演化。