物理書要改寫：細胞內部竟然會鎖住熱力唔放？

東京大學2026年5月喺《自然·通訊》期刊發表嘅一項研究，揭露咗生命物理學嘅一個根本驚喜：熱力喺細胞內部嘅傳播方式，同教科書講嘅完全唔同。當研究人員用精準嘅紅外線激光加熱活細胞內嘅一個微細區域時，嗰股熱力竟然會「滯留」原地，而唔係迅速散開。研究團隊將呢個現象命名為「非擴散熱」（nonspreading heat），呢個發現逼使我哋重新審視納米尺度下生物系統嘅熱傳遞機制 。

實驗係點做嘅？

由岡部幸樹同寶田雅治領導嘅團隊，結合咗兩種精密技術，即時觀察熱力嘅流動：

• 高速溫度掃描： 佢哋用咗一種定制嘅熒光聚合物溫度計，配合高速熒光壽命成像顯微鏡（high-speed fluorescence lifetime imaging microscopy）。呢套系統就好似一部超靈敏嘅高速相機，能夠喺毫秒之內捕捉到細胞內微細區域嘅溫度變化 。
• 受控激光加熱： 研究人員用紅外線激光向細胞內嘅特定位置發射一個精準嘅熱力脈衝，然後追蹤該點嘅冷卻曲線，精確量度細胞要用幾耐先恢復到原來嘅基準溫度 。

關鍵對比：活細胞 vs 人工脂質體

為咗證明呢個效應係活細胞複雜結構嘅獨有特徵，研究團隊用人工脂質體（liposomes）做咗一模一樣嘅測試。呢啲人工脂質體簡單嚟講就係一啲用膜包住、裝滿液體嘅微細囊袋，尺寸同真細胞差唔多，你可以當佢係一個簡化版嘅「水袋」。

結果嘅對比非常強烈。喺人工脂質體入面，熱力散得好快，完全符合標準流體擴散方程式嘅預測。但係喺活細胞入面，相同嘅熱力脈衝，消散嘅速度明顯慢好多 。

呢個直接比較成功鎖定咗原因。脂質體基本上只係一啲俾膜包住嘅水。而活細胞雖然都有類似嘅水樣細胞液，但入面仲塞滿咗高濃度嘅蛋白質、各種細胞器同埋分子級嘅細胞骨架。研究結論係，正正係細胞入面呢啲複雜嘅生物分子將熱力「鎖」住咗 。

直接挑戰教科書物理

呢項發現唔單止係為現有理論加多個註腳咁簡單，而係直接作出挑戰。標準嘅熱力學同流體動力學都話，喺液體環境入面，熱力理應迅速擴散。但東京大學嘅研究發現，細胞內嘅熱擴散唔單止慢，仲係同位置有關嘅——即係話，冷卻速度會因為加熱嘅位置唔同，同埋附近有咩分子結構而有所變化 。

研究團隊表明：「『非擴散熱』呢個現象係前所未見嘅，我哋冇辦法靠現有嘅教科書去解讀背後嘅物理機制。」 呢種複雜性，迫使科學家要重新思考喺擁擠且活躍嘅生物環境入面，能量喺納米尺度之下究竟係點樣傳遞嘅。

重新思考熱力喺我哋體內嘅角色

呢項發現嘅意義遠遠超出物理教科書嘅範疇，直達我哋對生物學同疾病嘅根本理解。

• 熱力作為細胞信號： 首席研究員岡部幸樹提出，呢啲俾鎖住嘅熱力並唔單單係新陳代謝產生嘅廢熱。佢認為，呢啲熱力可能係一種高濃度嘅能量來源，俾細胞主動利用嚟驅動特定嘅功能。咁樣一來，熱力嘅角色就由被動嘅副產品，變成咗一種細胞自我調控嘅「主動信號」。
• 醫療應用潛力： 我哋已經知道，細胞內部自發性嘅攝氏1至2度嘅溫度變化，足以影響神經幹細胞分化、熱休克反應同炎症等關鍵過程。如果能夠了解細胞係點樣自然地鎖住同利用呢啲熱力，就可能為治療同體溫相關嘅疾病開闢新嘅策略，例如癲癇、炎症同癌症 。

呢項研究標題為「Non-diffusive slow heat dissipation induces high local temperature in living cells」（非擴散性慢速散熱導致活細胞內局部高溫），已於2026年5月喺《自然·通訊》（Nature Communications，DOI: 10.1038/s41467-026-71878-y）上發表 。