2021年12月19日 11:56
【科學快訊】
來源：果殼
2021年又快過完了，在這一年裏科學家又為我們展示了許多新鮮有趣的科學現象。照例，本文將以十分主觀的標准評選出本年度十大科技動圖/視頻——相信我，它們絕對值得一看。
斷頭重生 ；
海蛞蝓向人類展示了驚人的再生能力：它們有時候能自行斷頭，然後再從頭上長出新身體。
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自行斷頭的海蛞蝓（Elysia cf。
marginata），左滑可以查看刺激動圖版 | Sayaka Mitoh and Yoichi Yusa
研究者從兩個物種的海蛞蝓身上觀察到了這種驚人的再生現象<1>。脫離了舊身體的海蛞蝓頭仍可移動、進食，並能在3周內重新長出完整的新身體，失去了頭的身體則會逐漸死亡。現在，人們仍不清楚這種再生的具體原理，不過從藻類食物中「偷取」的葉綠體或許是為海蛞蝓頭提供重生能量的關鍵。
水熊蟲走路 ；
水熊蟲走路是什麼樣？可愛程度超乎你的想象。
一只水熊蟲低調路過 | Jasmine A Nirody et al。
在一項有關水熊蟲步態的研究中，研究者們記錄下了杜氏高生熊蟲（Hypsibius dujardini）行走的樣子<2>。這些小家夥行走的平均速度為163微米/秒，相當於每秒走了半個身長。研究顯示，水熊蟲的步行模式與昆蟲等節肢動物類似，雖然二者無論個頭還是身體構造都有很大差別。
折不斷的冰 ；
在今年之前，我從未見過這麼彎的冰：它彈性十足，即使彎曲成近乎圓圈依然不會折斷<3>。
這真的是一條冰（動圖經過加速） | Xu et al。
普通的冰碴很容易折斷，但如果讓冰生長成纖細的單晶，則能極大提升它們的彈性，我們在圖中看到的就是這樣的單晶冰纖維。在低溫環境下，研究者在針尖施加電場，讓水蒸氣分子在電場作用下慢慢生長，形成了這些纖細的單晶冰。
除了富有彈性，這些單晶冰纖維的透明度也很高，因此它或許具有傳輸光的潛力——不過，必須在低溫下保存會限制它的應用。
倒立行走 ；
因為一種基因缺陷，兔子被迫選擇倒立行走。
倒立行走的兔子 | M。
Carneiro et al。/PLOS Genet。
視頻中的家兔來自一個名叫「sauteur d’Alfort」的特殊品系，它天生無法協調運用後肢，因此常會用前肢倒立行走。在今年的一項研究中，人們終於弄清了這種缺陷出現的原因：它源於RORB基因的突變<4>。突變導致脊髓神經元功能異常，進而影響了肢體運動的協調性。
研究能幫助人們了解脊髓控制肢體運動的機制，不過兔子們看起來真的好慘……
貓咪封印術 ；
貓咪對盒子執著到了什麼程度？有時它們甚至會坐進一個完全不存在的「盒子」——那只是貼在地板上的方框圖案，而且連方框本身都是靠視錯覺腦補出來的。
這也能算盒子？| Gabriella Smith/Twitter
貓喜歡盒子這樣封閉的小空間，而2017年時網友們發現，甚至只是用膠帶在地板上貼出象征性的平面方框都能吸引貓咪坐進來。在今年的一項研究中，人們對這種現象進行了實驗，還把「平面盒子」演變出了視錯覺版本：是四個缺角圓形圍起的視錯覺圖案，人看了會腦補出一個正方形區域。
從研究者目前收集的數據來看，比起看不出方框的對照組，貓咪更願意坐在實線或視錯覺圈出的方框裏<5>。當然，研究樣本量還很小，結論也有待證實。
意面花朵 ；
意大利面也內卷了（誤）：只要在水裏煮一煮，這種新型意面就能從扁平變立體，甚至卷成一朵「玫瑰花」。
吸水膨脹後，意面自發地卷成了一朵立體的「玫瑰花」 | Morphing Matter Lab/Carnegie Mellon University
卡內基梅隆大學的研究者設計了這種「變形意面」<6>。在常規的扁面片上加入設計好的凹槽紋路，就能讓它們在水煮時發生不均勻的吸水膨脹，變成預設的立體造型。「變形意面」扁平的初始狀態能更緊密地塞進包裝盒，這樣可以減少包裝材料和運輸成本，同時它依然可以保留豐富的造型與口感。
空中動畫 ；
這不是後期特效，而是真正漂浮在空中的小動畫。利用無需屏幕的「空中立體投影」，研究者再現了經典科幻影片場景的微縮版本<7>。
通過控制和照亮懸浮的小顆粒，研究者制造了「憑空顯現」的動畫效果 | Brigham Young University
在這裏，我們看到的動畫效果其實源於一個懸浮在空中的小顆粒，它被一束光照亮，並在另一束激光的控制下按預設軌跡移動。這個快速運動的小光點在空中畫出軌跡，人眼就看到了仿佛「憑空出現」的動畫效果。這種名叫「optical trap displays」的技術最早誕生於2018年，而現在它的改進版又有了更豐富的展示效果。不過，目前這些「憑空顯現」的立體投影尺寸還很小。
泡泡開花 ；
泡泡也有綻放的瞬間：它被戳破時沒有碎成小液滴，而是變成了一朵小花。
泡泡開花（高速攝影） | Fuller Lab
斯坦福大學的研究者記錄下了這種「泡泡開花」的有趣現象<8>。會「開花」的不是普通的肥皂泡，而是蛋白質溶液吹出的泡泡。這種液膜具有粘彈性，因此泡泡破裂時的表現變得有些像氣球：後者在被戳破時也常會像花瓣一樣裂開。泡泡破裂的過程時間很短，研究者要用每秒2萬幀的高速攝影才能記錄下「開花」的瞬間。
松鼠跑酷 ；
在搖搖晃晃的樹枝間移動，松鼠如何決定從哪裏起跳？為了得到這個問題的答案，研究者讓狐松鼠（Sciurius niger）挑戰起了跑酷。
視頻：松鼠的跳躍挑戰 | UC BERKELEY
實驗顯示，松鼠會綜合起跳「樹枝」的穩定程度與目標距離來決定何時起跳，而前者的影響又比後者更加關鍵<9>。盡管有時著陸姿勢略顯狼狽，但在實驗中從未有松鼠失足跌落。松鼠們用靈活的動作迅速適應了種種挑戰，它們甚至還自發用起了踢牆跳的跑酷動作。
松鼠會失手，但不會掉杠 | Nathaniel H。
Hunt et al。
博士說唱 ；
最後，再讓我們重溫一下今年最棒的科學rap吧！這是今年Dance Your PhD舞蹈大賽的總冠軍作品。
Jakub Kubečka， Ivo Neefjes， Vitus Besel et al。
在視頻中，芬蘭赫爾辛基大學的幾位博士生展示了他們的研究課題：用計算機模擬研究大氣中的分子團簇——這些東西正是幫助雲朵形成的關鍵。博士生們用rap歌詞介紹了自己的工作，還有喝咖啡、跑程序、碼論文的日常，同時畫面則是充斥著五毛特效的魔性舞蹈。當然，他們也沒忘了順嘴diss一下別的科研民工：我是第一作者，而你只能當個「et al。」！
參考文獻
<1> https：//www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822（21）00047-6
<2> https：//www.pnas.org/content/118/35/e2107289118/
<3> https：//science.sciencemag.org/content/373/6551/187
<4> https：//journals.plos.org/plosgenetics/article？id=10.1371/journal.pgen.1009429
<5> https：//www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0168159121001258
<6> https：//advances.sciencemag.org/content/7/19/eabf4098
<7> https：//www.nature.com/articles/s41598-021-86495-6
<8> https：//www.pnas.org/content/118/30/e2105058118
<9> https：//science.sciencemag.org/content/373/6555/697
作者：窗敲雨
