7月18日外媒科學網站摘要：賴牀不是你的錯，是大腦在走流程

7月18日（星期五）消息，國外知名科學網站的主要內容如下：

《自然》網站（www.nature.com）

爲什麼醒來時總犯困？神經科學揭示“賴牀”的根源

一項針對1000多次睡眠喚醒的研究揭示了大腦從睡眠過渡到清醒的精確活動模式，這一發現可能有助於緩解“睡眠惰性（俗稱“賴牀”）”，即人們醒來時的昏沉狀態。

研究發現，當人從充滿夢境的快速眼動（REM）睡眠中醒來時，大腦前部與執行功能和決策相關的區域會率先激活，隨後清醒波向後擴散，最終到達與視覺相關的後部區域。神經科學家指出，這一過程表明“醒來並非入睡的簡單逆向，而是一種從前到後的有序激活”。相比之下，入睡過程更爲漸進且非線性。

研究由荷蘭阿姆斯特丹神經科學研究所的團隊主導，他們通過256個頭皮傳感器記錄了20名參與者的腦電活動。結果顯示，從REM睡眠中醒來時，神經活動呈現明確的前後擴散模式；而從非REM睡眠中醒來時，激活首先出現在大腦深處的中央區域，隨後才遵循前後擴散路徑。這種差異可能解釋了爲何從非REM睡眠中醒來時昏睡感較輕。

完全清醒的大腦會表現出獨特的電活動模式，呈現爲密集的鋸齒狀波形。REM睡眠時波形類似，但伴隨骨骼肌活動的抑制；而非REM睡眠時，腦電波峰值更高。傳統成像技術難以捕捉這些模式的精確時間變化，但高密度傳感器結合數學建模實現了秒級精度的分析。

該研究發表於《當代生物學》（CURRENT BIOLOGY）期刊，或爲睡眠障礙治療提供新思路。研究人員認爲，明確正常喚醒的腦活動特徵，有助於識別異常喚醒模式，例如失眠患者的醒來過程可能存在問題。這一發現或將成爲探索睡眠障礙治療的全新方向。

《科學通訊》網站（www.sciencenews.org）

從恐龍溫室到人類危機：地球溫度史的生死啓示

地球的氣候歷史在冰與火之間不斷交替。目前人類所處的冰河期（兩極存在冰蓋）在地球45億年曆史中實屬罕見，更多時候，地球是一個無冰的溫暖世界。

6600萬年前的白堊紀，全球平均溫度達36°C，極地海水溫度高達27°C，恐龍在溫暖的環境中繁衍生息。然而，並非所有溫暖時期都如此宜居——2.7億年前的二疊紀末期，超級火山噴發導致全球溫度驟升10°C，引發地球史上最嚴重的大滅絕事件，95%的海洋生物和70%的陸地生物消失。

地球的溫度調節依賴於“碳循環”：二氧化碳通過化學風化被岩石吸收，再通過火山活動重新釋放。這一機制使地球長期保持相對穩定的氣候，但也曾多次失控。24-21億年前，地球經歷“雪球地球”事件，冰蓋覆蓋整個星球，溫度低至-50°C。科學家推測，這可能是由於光合微生物消耗甲烷（當時的主要溫室氣體），導致全球降溫失控。 而2.52億年前的二疊紀末，西伯利亞火山噴發一百萬年，二氧化碳使氣溫驟升10°C，導致95%海洋物種滅絕——史密森尼學會稱此爲“最嚴重大滅絕”。

工業革命以來，人類活動迅速改變地球氣候。大氣二氧化碳濃度已從280ppm升至426ppm，全球平均溫度升高了1.47°C。。若排放持續，2100年可能達到600-1000ppm，升溫4°C。類似情況曾出現在5500萬年前的“古新世-始新世極熱事件”（PETM），當時全球溫度比現在高5-8°C，生態系統發生了劇烈重組。

未來，地球的“碳恆溫器”終將失效。約5億年後，二氧化碳濃度可能跌破植物生存閾值；10億年後，隨着太陽變亮，地球將進入不可逆的極端高溫期，生命將面臨嚴峻挑戰。

人類正將地球推向未知領域，但歷史表明，地球終將恢復——只是未必會留下人類文明的痕跡。

《每日科學》網站（www.sciencedaily.com）

晶體破碎後反而更堅固？科學家利用數學破解晶體缺陷之謎

晶體因其結構的美麗與優雅而廣受關注，但實際晶體往往存在微觀缺陷，如原子缺失或鍵位錯亂。這些缺陷雖看似不完美，卻能顯著影響材料的力學性能，甚至增強其強度。日本大阪大學的研究團隊近期在英國《皇家學會開放科學》（Royal Society Open Science）發表論文，利用微分幾何理論，爲晶體缺陷的力學行爲提供了統一而嚴謹的數學描述。

理想晶體中，原子排列呈現完美的週期性，但真實晶體常包含位錯（平移對稱性破壞）和向錯（旋轉對稱性破壞）等缺陷。傳統模型難以統一描述這些缺陷的差異，而微分幾何的引入解決了這一難題。研究團隊採用黎曼-嘉當流形的數學框架，成功刻畫了缺陷的拓撲特性，並嚴格證明了位錯與向錯之間的關係。此前，這些關係僅基於經驗觀察，缺乏理論支撐。此外，研究還推導出這些缺陷所致應力場的解析表達式，爲材料力學分析提供了新工具。

這一理論突破不僅深化了對晶體缺陷的理解，還可能推動新型材料的設計。例如，向錯的存在可增強材料強度，未來或可通過調控缺陷結構優化材料性能。研究展現了數學工具在揭示自然規律中的強大作用，再次印證了自然科學與數學的緊密聯繫。

《賽特科技日報》網站（https://scitechdaily.com）

磁性操控進入原子時代，未來設備更小更快更智能

近日，科學家在超薄材料磁性調控領域取得重大突破。這項研究以原子級厚度的半導體材料CrPS₄爲核心，通過精確調控其磁性特性，爲未來高效、緊湊的磁學技術開闢了新路徑。

磁性在數字存儲中至關重要，但傳統材料中的“交換偏置”現象因受限於層間缺陷界面而難以調控。來自英國愛丁堡大學、美國波士頓學院和美國賓漢姆頓大學的研究團隊發現，CrPS₄無需堆疊即可在其內部實現磁性控制。該材料的原子層因厚度差異自然形成不同磁特性區域，其邊界可形成完美界面，爲研究提供了理想平臺。

研究採用氮-空位（NV）中心磁力計技術，利用金剛石傳感器對微小磁場進行高精度成像。結果顯示，通過調整CrPS₄的原子層排列，可像開關一樣可逆地控制交換偏置效應。這一方法不僅解決了材料科學中的長期難題，還爲新型磁學器件奠定了技術基礎。

該突破有望推動超緊湊存儲芯片、可重構傳感器、及量子計算設備的研發。CrPS₄在空氣中穩定且易於操作，兼具實驗室研究與實際應用潛力。研究團隊指出，這項成果爲原子尺度磁性的理解和設計提供了全新工具，標誌着磁學技術邁入新階段。（劉春）