2017 年令你印象最深刻的科學事件有哪些?
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從年初追到年終,我印象深刻的有這樣五件。
1)人類探測到雙中子星合併產生的引力波,這是首次同時「看」到並「聽」到引力波:
2017年8月18日,引力波探測團隊捕捉到了雙子星併合產生的引力波。
這是人類探測到的第6次引力波事件,為什麼要特地標出這個第6次?
因為6是個吉利的數字(大霧
因為前五次我們都是「聽」到的。而第6次,是人類首次在聽的同時還能「看」到這種來自宇宙深處的信號。
這是因為前五次探測到的引力波都來自於雙黑洞的併合,第6次則是來自於雙中子星的併合。雙中子星的併合不但能產生引力波,還會產生電磁波信號。
這就意味著傳統天文望遠鏡也可以「目睹」這一時空中產生的雙星舞蹈,而且雙中子星併合持續時間更長,重金屬元素來源、宇宙膨脹速度等重要問題也將得到解答。
多信使天文學時代已經到來。
更詳細的解讀可以看 @Flyingspace的這個回答 https://www.zhihu.com/question/66618915/answer/245557471
2)「天眼」FAST找到了超過30顆脈衝星候選體,已經被國際認證了9顆:
10月10日,國家天文台召開新聞發布會,宣布FAST探測到數十個優質脈衝星候選體,其中6顆通過國際認證,我們當時邀請 @蕉葉 寫了個回答
https://www.zhihu.com/question/66430136/answer/242135885
轉眼來到年底,數據更新得很快。FAST已經找到了超過39顆脈衝星候選體,其中被國際認證的有9顆。
也驗證了舊文中的那句話,「人們早就知道,FAST這麼大的望遠鏡肯定能夠找到不少脈衝星」。
如果好奇找脈衝星有啥用,還可以看這篇更早的回答https://www.zhihu.com/question/50776588/answer/123312005
3)科研團隊根據「悟空」收集到的數據,獲取了迄今為止最精確的高能電子宇宙射線能譜:
「悟空」衛星於2015年12月17日發射成功,是中國的首顆天文衛星。
在軌運行的前530天里,「悟空」共採集了約28億顆高能宇宙射線,其中包含約150萬顆25GeV以上的電子宇宙射線。基於這些數據,科研人員成功獲取了目前國際上精度最高的電子宇宙射線探測結果。
與之前的結果相比:「悟空」衛星的電子宇宙射線的能量測量範圍比起國外的空間探測設備(AMS-02, Fermi-LAT)有顯著提高,拓展了我們觀察宇宙的窗口;測量到的TeV電子的「純凈」程度最高(也就是其中混入的質子數量最少),能譜的準確性高;「悟空」衛星首次直接測量到了電子宇宙射線能譜在~1 TeV處的拐折。
更詳細的解讀可以看中國科學院紫金山天文台「悟空」科學團隊的袁強老師的回答
https://www.zhihu.com/question/263365132/answer/268209235
4)通過把人類幹細胞注入豬胚胎,人類首次成功培育出人豬嵌合體胚胎:
嗯,嵌合體,仔細了解一下,你就會發現它可以說是有點有趣、有點神奇、有點驚悚了……
這項研究首先利用CRISPR基因編輯技術,刪除了豬胚胎內形成器官的關鍵基因,然後把人類體細胞轉化而來的誘導多能幹細胞注入豬胚胎內。最終首次培育出了人豬嵌合體胚胎。
人豬嵌合體胚胎可以模擬人類遺傳病的早期發病過程並實施藥物測試,誘導多能幹細胞直接取自患者可降低器官移植後的免疫排斥風險,這一研究進展或將為解決移植器官短缺提供幫助
5)AI在和人類皮膚病專家的診斷比賽中,略佔優勢:
我媽生病的第一反應是找醫生。我不一樣。我是找丁香醫生 @丁香醫生 (大霧
實際上我生病後拿起手機的行為,可能並沒有錯。
基於圖像識別的深度學習演算法,人工智慧(AI)已經開始涉足醫療領域。通過處理海量皮膚病圖片,AI習得了每一種皮膚病的診斷方法,而AI依賴的計算機視覺系統,則可以檢測出人眼看不到的細節。
在和人類皮膚病專家進行診斷比賽時,AI甚至略佔優勢。這就意味著,未來,一個智能的皮膚病專家可能就在你的手機里。
製作:中國科普博覽 胡桃夾子工作室
出品:科普中國
監製:中國科學院計算機網路信息中心
謝邀
人工智慧撲克大師
2017年1月30日,賓夕法尼亞州匹茲堡Rivers賭場,人工智慧對陣頂尖牌手的德州撲克大賽結束。由卡耐基梅隆大學(CMU)研發的人工智慧程序Libratus大敗頂尖職業選手,一舉斬獲20萬美元的獎金。這在輿論界掀起軒然大波。雖然德州撲克的決策數量僅為10的160次方,相較圍棋的10的171次方要少,但由於雙方的「底牌信息」並不完全公開,這對於計算機來說是一種「不完整信息博弈」。而圍棋對弈雙方的信息是完整的、對稱的,並沒有隱藏的信息。因此,德州撲克的人機較量不僅僅是在搜索量上,也涉及了一個更加困難的方面——利用不完整信息做戰略決策。這在一定程度上比阿法狗的圍棋大戰更加引人注目。這次對戰的勝利極大地鼓舞了研究團隊, 「這也不僅僅是撲克。我們開發的演算法…可以處理任何不完整信息的情況,並依此做出最好的策略,」 團隊主創桑德霍姆先生說道,他和博士生諾姆·布朗共同開發了這個系統,「這個技術可以應用在各個領域與人類博弈,比如商業談判、軍事戰略和大型銀行使用的高頻交易系統。」
天文學家首次觀測到中子星碰撞
全世界多個機構的天文學家聯合宣布在NGC 4993星系觀測到了一例雙中子星併合現象。全世界的天文學家都為這一刻興奮不已,他們的目光、設備都聚焦在一處:那1.3億光年外的波動來源。有趣的是,根據研究估算表明,這樣的一次碰撞,應該能產生相當於300個地球質量的黃金;而地球上的大部分貴金屬應該都是以往由這樣的過程帶來。研究者預測這種相撞還會產生巨量放射性元素,它們的衰變將在短時間內發出大量的光,亮度應該能達到新星的1000倍左右,因此這個相撞現象又被稱為「千新星」。當然,今天再去千新星找金子的夢想是不現實的。千新星扔碎塊的速度大概是光速的0.1-0.3倍,意味著這次觀測到的千新星扔出的金子就算有幾塊對準了地球,飛過來也需要大概5億年。但是千新星還有一個厲害得多的特點:它除了自己的明亮可見光和紅外線,還應該伴隨著其他強烈的天文信號,比如二次射電輻射,短伽瑪暴,伽瑪暴餘暉,還有——為大家所熱議的引力波。等到高能宇宙線和中微子的天文台都能夠加入觀測隊伍之中時,人們就有希望真正地看到它的全貌了。
考古隊發現最古老的智人化石
超微型中微子探測器取得重大成功
現有的中微子探測器都是深埋地底的龐然大物,他們的噸位動輒數千。因為只有如此它們才能隔絕宇宙射線等背景干擾,觀測到足夠數量的中微子。而近來美國科學家利用只有奶壺大小的探測器,首次捕捉到了中微子與原子核間的相干性散射,進一步完成了那些巨型探測裝置苦苦追尋未果的重要目標,從實驗上驗證了40多年前提出的一項物理學理論。這一消息震動了整個物理界。1974年,麻省理工學院理論物理學家丹尼爾·弗雷德曼提出了中微子—原子核相干性彈性散射理論,認為中微子和其他量子粒子一樣具有波粒二象性。也就是說,中微子波長會隨著粒子能量而變化,當其處於高能狀態時,只與某個質子或中子發生相互作用;而當其處於低能狀態時,就會與包含所有質子和中子在內的整個原子核發生相干性作用,中微子從原子核彈回,從而發出可以檢測到的信號。而本次試驗終於首次探測到中微子—原子核相干性散射:他們利用摻雜鈉的碘化銫晶體製成奶壺大的高靈敏探測器,對橡樹嶺國家實驗室散裂中子源(SNA)裝置產生的中微子進行了檢測;當中微子通過時,碘化銫晶體內的原子核會發生反彈,哪怕信號只有一點點,碘化銫晶體也能產生可以檢測到的閃光。在461天的實驗數據中,他們總共觀測到了134次中微子散射事件。這種輕便式探測器為觀測中微子提供了一種全新的途徑,將有希望推進整個學界的研究。
冷凍電鏡觀測原子級別生命結構
今年,三名歐洲科學家因「發展冷凍電鏡,用於在溶液中測定生物分子的高解析度結構」而分享了諾貝爾化學獎。三人的貢獻令生物分子成像變得更簡單和清晰,讓生物化學進入了一個新時代。人們可能很快就能在原子解析度上獲得複雜生命裝置的精細圖像。在以往,無論是X射線晶體學成像還是核磁共振,都不能讓研究者獲得高解析度的大型蛋白複合體結構,因此生物結構學領域的發展也因此受困於成像技術。而冷凍電鏡在生物物理,特別是結構生物學領域掀起了一輪新的革命。尤其在近三四年來,依靠冷凍電鏡技術,很多具有非常重要生物學功能的生物大分子複合物的三維結構得到解析。結構生物學的研究方式正迎來徹底的改變。中國科學院院士、結構生物學家、清華大學副校長施一公在今年5月曾表示,冷凍電鏡的發展像是一場猛烈的革命。他說:「就目前發展前景來看,冷凍電鏡技術是可與測序技術、質譜技術相提並論的第三大技術!」
卡西尼號的最後任務:「偉大終章」
服役13年的卡西尼號執行了來自美國國家航空航天局(NASA)的最後一條指令:自我銷毀。 這艘誕生於20世紀末的行星際飛船,將調轉方向沖向土星大氣層,與這顆探測了13年的氣態行星融為一體。這是為了避免失去動力的飛船撞向土星的衛星——尤其是土衛二、土衛六兩個具有生命可能性的衛星——破壞其生態環境,影響後續的探測任務。卡西尼號和曾惠更斯號一起重點探索過土衛六:這是一個在氣候和地理上最接近地球的世界,存在關於生命的寶貴可能性。在卡西尼號焚毀、隕落的過程中,它的高增益天線一直保持對準地球,為我們傳輸了最後一批美麗的圖片。這是人類探索歷程的小小一步,但卻是屬於卡西尼自己的「偉大終章」。
日本九州大學Adachi 教授今年發在Nature 上的有機長餘暉發光材料,
材料用類似異質結有機太陽能電池的電荷分離機理,降低供體比例,實現了室溫下超過半小時的長餘暉發光。圖片源自於Nature
個人認為本文意義不僅僅在於材料有多麼多麼好的性能,而在於研究人員的創造力,異質結有機太陽能電池的關鍵在於形成陰極到陽極的互穿網狀結構,避免形成dead end,
Collins, S. D.; Ran, N. A.; Heiber, M. C.; Nguyen, T.-Q. Adv. Energy Mater. 2017, 7, 1614.本文降低供體比例,有意形成dead end,有利於分離到受體的電荷回到供體發光。
科研的意義不就在於創新嘛,在原有原理基礎上一味改結構刷高效率,雖然有價值,但價值不見得大於開創一個新領域。另外,昨天看到幾年前開創光氧化還原催化的David W C Macmillan 把光催化應用到生物分子修飾方面,總覺得這些大老闆做出的科研能出人意料,不如質疑一下自己的創新能力。LIGO吧大約三四年前,當年我還是本科生的時候,系裡組織去WA東邊的那個LIGO基地參觀。清楚的記得那邊一片不毛之地,周圍是光禿禿的曠野,幾百里沒有人煙。諾大一個場館只有兩個博士生留守,帶著我們一行七八人參觀他們的激光軌道。
只能說苦心人天不負。
=================================================================今天忽然想起來一個關於LIGO的梗,在業界也算有名,在這裡說一下。LIGO組裡有一個秘密組織,成員全部匿名,整個組裡除了他們自己沒別人知道。這幫人最重要的任務,就是負責往detector里打一個fake signal:一個電腦模擬的,看起來和真的signal一摸一樣的假signal。他們打進這個信號後,就會把這個信號裝在一個信封里交給spokesperson,然後另一邊那些「欣喜若狂」的以為自己發現了引力波的人就會開始數據分析,寫論文,等一切都寫好以後,他們就會聚在一起,打開那個信封,來揭秘這到底是一個真信號還是假信號。說起今年的大事件,LIGO不得不提一下。
北京時間10月16日22點,LIGO(激光干涉引力波天文台)、VIRGO(「處女座」引力波探測器)聯合全球數十家天文機構舉辦新聞發布會,共同宣佈於今年8月17日捕捉到由兩個質量分別為1.1和1.6個太陽質量的中子星併合所產生的引力波信號(GW170817),該雙星系統位於距離我們約40兆秒差距的地方。本次引力波探測事件與伽瑪暴事件 GRB 170817A相關聯,首次證實了中子星—中子星併合與短伽瑪暴的相互關係。其後進行的電磁波對應體觀測以及電磁譜觀測,進一步證實了這是一個中子星碰撞事件。本次探測時間是人類第五次探測到來自宇宙的引力波信號[0]。
根據理論預言[1],有中子星參與的緻密星併合過程,除了釋放引力波,還會伴隨有電磁輻射。由於人類在對宇宙的電磁波探測上有更加成熟的技術和豐富的經驗,天文學家可以通過電磁波多波段的聯合觀測獲取更多信息。本次引力波信號已經通過全球多家天文台的觀測證實,發現了其電磁波對應體。在LIGO、VIRGO觀測到信號後的幾秒之內,美國宇航局Fermi伽瑪射線衛星和歐洲INTEGRAL衛星都探測到了一個極弱的短時標伽瑪暴GRB 170817A。全球有幾十台天文設備對GW 170817開展了後隨觀測,確定這次的引力波事件發生在距離地球1.3億光年之外的編號為NGC 4993的星系中。這就意味著,從今以後,人類對引力波的探測再也不是「盲人摸象」了。
中子星與中子星併合
中子星是恆星演化到末期,經由引力坍縮發生超新星爆炸之後,可能成為的少數終點之一。在其形成過程中,恆星遭受劇烈的壓縮,其組成物質中的電子併入質子轉化成中子,最終成為直徑只有十餘公里,質量卻有太陽數倍的緻密星體。中子星的密度極高,每立方厘米便可重達數十億噸。中子星的旋轉速度極快,由於其磁軸和自轉軸並不重合,磁場旋轉時所產生的輻射可能會以「一明一滅」的方式傳到地球,有如人眨眼,因而被人類所觀測到,此時被稱作脈衝星[2]。
雙中子星併合過程研究和引力波探測的淵源,早在幾十年前就已埋下了種子。1974年,Russell Alan Hulse 和 Joseph Hooton Taylor, Jr. 利用305米口徑的阿雷西伯望遠鏡共同發現了第一對中子星 (Neutron Star pair) PSR J1915-1606 [3]。PSR J1915-1606S是一對在射電波段有周期性脈衝輻射的中子星—脈衝星。觀測結果顯示,這兩顆質量約為1.4太陽質量的脈衝星軌道周期約為3秒,其軌道直徑有逐漸收縮的趨勢。愛因斯坦的廣義相對論曾預言,雙脈衝星的運動如果釋放引力波,將導致脈衝星到達近星點(類比於地球公轉的「近日點」)的時機有些微的提前。事實上,由於引力場的存在,PSR J1915-1606在經度上平均每年將其近星點提前4度。這一發現被認為是引力波存在的間接證據。1993年,Russell 和 Joseph 於1993年因為發現這一中子星對,且對它進行了大量後續分析被授予諾貝爾物理學獎。評審委員會認為,這兩位得獎者及其團隊發現了一種全新類型的脈衝星,並為研究廣義相對論提供了新的可能[4]。
Russell 和 Joseph 的研究暗示著雙中子星對和引力波的相關研究大有可為。此後的若干年裡,科學家們在該領域做了不少工作:曹周鍵博士和潘奕博士等科學家曾在引力波理論模型EOBNR創建與數值相對論結論比對上做出重要貢獻[5],為LIGO進行黑洞—黑洞併合過程的引力波探測提供了一定理論支持。而基於此前發現的雙中子星對的觀測結果,Shibata Masaru博士等人則進行了雙中子星併合模型的數值模擬工作,並為本次雙中子星併合事件的觀測提供了一定的理論依據[6]。
從併合過程和引力波探測來說,雙中子星對的併合包括旋進、碰撞、鈴宕三個過程,會產生相對應的引力波波形。在這一系列的併合過程中,大部分物質會成為新的中心天體(大部分是黑洞)的一部分,而剩下的物質要麼以碎屑或千新星(亮度約為新星的1000倍)的形式被拋射開去,要麼被中心黑洞吸引構成吸積盤[6]。總的來說,這一過程可能釋放引力波、產生千新星和短伽瑪暴。千新星和短伽瑪暴的餘輝還能產生可觀的電磁輻射。
千新星與短伽瑪暴
「千新星」的理論最早由李立新教授和Paczyński教授在1998年提出[7],研究指出,緻密天體(如中子星)在相互旋進與併合時,將會有近似各向同性的富中子化物質拋射,通過快中子俘獲過程,這些拋射物能夠合成大量重元素,而重元素的衰變則會加熱拋射物,使其發出可觀的可見光與近紅外輻射,這種現象將如同超新星一樣,但持續時間較短。這種現象被稱為「李- Paczyński巨新星」。後續的研究指出,這種現象比超新星亮度更低,但其亮度大約可達新星的1000倍[8],故而又被稱為「千新星」。2013年,英國天文學家首次通過HST對短伽馬射線爆GRB130603B的餘輝的觀測發現了巨新星的跡象[9]。
長久以來,尋找中子星一度只有通過脈衝星這一種手段,直到後來,短伽馬射線暴被認為來源於雙中子星或黑洞-中子星併合[10]。我國的中國科學院紫金山天文台領銜成立了國際工作組來系統分析處理了過去10年內的短暴的餘輝數據,從中成功發現了兩顆千新星[11][12],並首次對巨新星與短暴/長短暴的關聯性進行了統計分析,發現每個短暴/長短暴很可能都伴隨著一個巨新星。這表明巨新星普遍存在,是引力波事件的極佳電磁輻射對應體[12]。與幾乎只能在極窄的噴流方向上才能探測到的短暴不同,引力波與巨新星信號可以在極寬的角度範圍內被探測到,因此巨新星與引力波事件的成協性將更為普遍。
此次引力波事件,同時觀測到了對應的千新星事件與伽馬暴事件,印證了之前一連串的理論、觀測研究,無疑是令人振奮的。同時這也預示著,緻密星並和事件與引力波、千新星、短暴等事件將會有強烈的相關性,在今後的觀測中,可以相互作為指引,使得我們對相關事件的觀測更加高效、有針對性。
本次發現的意義非比尋常
LIGO和VIRGO直接探測到中子星—中子星併合事件所產生的引力波,以及對中子星併合過程的研究,又有著怎樣的科學意義呢?我們可以舉些直觀的例子。在前文中我們提到,一些碰撞過程中產生的碎屑會離開中心天體。這些碎屑質量約為太陽質量的0.001倍到0.1倍,速度則在光速的10%到30%之間[13]。這些碎屑會像超新星爆發那樣以近球狀濺射開來,並很可能作為快速中子捕捉過程(r-process)的發生地存在[7]。快速中子捕捉過程被認作是生成比鐵元素更重的元素的重要來源:重核在放射性衰變尚未發生以前就捕獲中子,從而生成更重的元素(如金、銀等)。因此,對中子星併合過程及其噴射出的碎屑的研究,或許能一定程度解答原子序數大於56(鐵)的元素如何生成這一難題。
除了有助於研究重元素的生成機制,直接探測到中子星-中子星併合過程產生的引力波為科學家們帶來的益處要比探測雙黑洞併合產生的引力波來得多[14]。首先,中子星-中子星的併合過程可以伴隨電磁波對應體的觀測。儘管VITGO的加入讓當前引力波觀測在探測事件發生方位上精度提高了十倍,但較於有確定的電磁波對應體的精度仍有很大距離。電磁波對應體的精確定位,能夠讓科學家們了解雙子星對併合與周圍電磁場、星系介質等有更多的認識。另外,由於中子星是天然的超高密度天體,中子星對及其併合過程的研究對短伽瑪暴起源、超高密度物理等研究領域也大有裨益。
中國科學家做出貢獻[15]
自北京時間2017年8月18日21:10起(即距離引力波事件發生24小時後),中國南極巡天望遠鏡AST3合作團隊利用正在中國南極崑崙站運行的第2台望遠鏡AST3-2對GW 170817開展了有效的觀測,此次觀測持續到8月28日,期間獲得了大量的重要數據,並探測到此次引力波事件的光學信號(圖1)。這些數據揭示了此次雙中子星併合拋射出約1 %太陽質量(超過3000 個地球質量)的物質,這些物質以0.3倍的光速被拋到星際空間,拋射過程中部分物質核合成,形成比鐵還重的元素。因此,這次引力波的發現,證實了雙中子星併合事件是宇宙中大部分超重元素(金、銀)的起源地。
AST3-2是我國在崑崙站安裝的第二台南極巡天望遠鏡。其有效通光口徑50厘米,是南極現有最大的光學望遠鏡,並且完全實現了極端環境下的無人值守全自動觀測。目前,AST3-2主要進行超新星巡天、系外行星搜尋、引力波光學對應體探測等天文研究。
今年是中子星發現50周年,本次引力波探測事件的發布可說是錦上添花。從科學層面考量,這一事件的探測暗示著雙中子星併合事件的發生幾率比此前預計得可能更為樂觀。可以預見,對中子星併合事件的引力波探測和其它研究工作還將繼續,並在未來獲得更多令人可喜的科學成果。
參考文獻:
[0] B.P. Abbott et al., 2017,PRL 119, 161101
[1] Lattimer J M, Schramm D N. Black-hole-neutron-star collisions[J]. The Astrophysical Journal, 1974, 192: L145-L147.
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Neutron_star 2017-10-16
[3] Hulse, R. A. and Taylor, J. H., 1975, AJ, vol. 195, pt. 2, p. 51-53
[4] https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1993/index.html Retrieved 2017-10-16
[5] Cao, Zhoujian, Galaviz Li, Lifang, 2013, Physical Review D, vol. 87, Issue 10, id. 104029
[6] Masaru Shibata, 2016, Nuclear Physics, Section A, Volume 956, p. 225-232
[7] Li L X, Paczyński B. Transient events from neutron star mergers[J]. The Astrophysical Journal Letters, 1998, 507(1): L59.
[8] Metzger B D, Martínez-Pinedo G, Darbha S, et al. Electromagnetic counterparts of compact object mergers powered by the radioactive decay of r-process nuclei[J]. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2010, 406(4): 2650-2662.
[9] Tanvir N R, Levan A J, Fruchter A S, et al. A" kilonova" associated with short-duration gamma-ray burst 130603B[J]. arXiv preprint arXiv:1306.4971, 2013.
[10] Nakar E. Short-hard gamma-ray bursts[J]. Physics Reports, 2007, 442(1): 166-236.
[11] Yang B, Jin Z P, Li X, et al. A possible macronova in the late afterglow of the long-short burst GRB 060614[J]. Nature communications, 2015, 6.
[12] Jin Z P, Hotokezaka K, Li X, et al. The Macronova in GRB 050709 and the GRB-macronova connection[J]. Nature communications, 2016, 7: 12898.
[13] 劉博洋《聽說整個天文界都嗨了!難道真的是因為這個?》,果殼科學人
[14] http://nautil.us/blog/what-the-rumored-neutron-star-merger-might-teach-us Retrieved 2017-10-16
[15] http://www.pmo.ac.cn/xwzx/xwdtkpdt/201710/t20171016_4874045.html 2017-10-16
作者:
唐弘銘,博士研究生,Jodrell Bank Centre for Astrophysics, Manchester, UK
何川,碩士研究生,國家天文台
去年,某團隊用核磁共振(MRI)掃描了狗的大腦,發現狗是用左腦對語言進行處理的,並在世界上最牛的學術期刊Science上發了論文。
《Science》是美國科學促進會(英語:American Association for the Advancement of Science,AAAS)出版的一份學術期刊,為全世界最權威的學術期刊之一。
《Science》是發表最好的原始研究論文、以及綜述和分析當前研究和科學政策的同行評議的期刊之一。
然後今年他們意識到,做核磁共振的時候,人是這樣躺著進去的
而狗是這樣趴著進去的
所以,左右腦搞反了……
目前該團隊已在《Science》發表校正聲明,以下為相關新聞來源
《科學》糾正狗腦核磁共振錯誤:網友看完紛紛崩潰
印象最深的莫過於天文學家不僅聽到了引力波,還看到了產生引力波時所發出的光。而引力波到底有什麼用?科學家為什麼這麼嗨?仰望星空又有什麼用呢?
「慧眼」天文衛星的首席科學家張雙南為我們帶來了解讀。
以下為張雙南在2018網易經濟學家年會《經濟學家對話科學家》環節的實錄。
仰望星空為我們帶來了現代科學與技術
首先看一個重要的科學新聞,去年2月11號,美國LIGO項目團隊宣布他們發現了愛因斯坦100年前預言的引力波,他們終於聽到了引力波。我們下面看一下這個視頻,這個引力波是雙黑洞系統產生的,兩個黑洞相互繞轉產生引力波,最終這兩個黑洞併合在一起,變成了一個黑洞,這個引力波就一直一直向外傳遞。
這件事情發生在13億年之前,它從13億年前就開始向著我們傳遞,過了13億年之後,引力波最終到達了我們的地球,它會對我們地球的形狀有一點點的影響,最終當然影響了在地球上的引力波探測器,也就是我們這個視頻最後所看到的照片,這就是引力波的探測器。
LIGO用這個探測器在去年的時候發現了,或者說聽到了引力波的聲音。今年10月3號,諾貝爾獎委員會宣布,把2017年的諾貝爾物理學獎授予了三位物理學家,獎勵他們推動了引力波的探測技術以及最終發現了引力波。這三位物理學家目前都在中國,他們正在中國做一系列的學術交流。
而前不久之前,今年10月16號,又有一次更加大的新聞,比去年2月發現引力波的時候新聞更大,這是一個全球性的大新聞。前一次科學家們聽到了宇宙中黑洞合併產生的引力波的聲音,而今年這一次,全球的天文學家不僅僅聽到了,而且還看到了產生引力波時所發出的光。
所以我在接受採訪的時候就說,人類終於「耳聰目明」了。在這之前,人類或者只能夠看到天體,或者只能夠聽到天體的聲音,而這一次,這是第一次人類同時聽到和看到了來自兩個中子星最後併合在一起所產生的引力波和強烈的電磁波輻射。
這件事情促使了全球的空間和地面望遠鏡創紀錄的大聯合觀測,這裡面也包括了我們國家在南極的天文望遠鏡,以及在空間的「慧眼」天文衛星,而我正是「慧眼」天文衛星的首席科學家。
(張雙南演講)
在引力波爆發的時候,我們非常幸運地對天區進行了觀測,由於我們的觀測,中國「慧眼」天文衛星的數據也最終被包括在了這一篇歷史性的文獻裡面,大家可以看到,慧眼的位置還是放得挺靠前的,在全球70個團隊參加的論文裡面排在第7位,我們這個團隊有110位作者,在這個項目的發起人李惕碚院士的帶領下加入了論文的撰寫。
我剛才講了,這是全球的科學家從今年的8月17號引力波事件爆發的那一刻就開始進行的全球天文望遠鏡的聯合大觀測。那篇論文上有953個研究單位,有將近3000個作者。
科學家這麼嗨,那麼引力波到底有什麼用?因為諾貝爾獎是獎勵發現了兩個正在併合的黑洞所產生的引力波的,所以我在到處做關於引力波科普講座的時候,總有人問我:引力波有什麼用,黑洞有什麼用?接著,我們還可以問,暗物質、暗能量有什麼用?很多人都知道,宇宙當中充滿了暗物質、暗能量。甚至我們還可以問,天體都那麼遠,我們根本夠不著,我們看到的天體的光都是很久很久以前產生、今天傳遞到了地球,那我們今天仰望天空,到底有什麼用?
這個問題老早就有人問過,就是著名的「杞人憂天」的故事。
杞國有一個人非常擔心天會不會塌下來,星星會不會落下來,地會不會陷下去,廢寢忘食,最後得了抑鬱症。他有一個朋友,相當於今天的心理諮詢師,過去跟他說,你不用擔心,天根本沒有塌下來,你跺跺腳,地也很結實。因為不塌,所以沒塌,因為不陷,所以沒陷。這位老兄聽了以後說,好啊,以後再也不用擔心天上和地下的事情了,從此仰望天空就成了「杞人憂天」。
我們今天說誰做事情不切合實際就用「杞人憂天」這個詞。很多人說,我們天文學家做的事情不切合實際,就是杞人憂天。
(張雙南演示文稿中使用「藍瘦香菇」表情包)
當然,不僅僅中國人關心這樣的問題,外國人也照樣關心這樣的問題。
比如說西方,從古希臘開始,亞里士多德提出了地心說,托勒密提出了地心說加本輪說,後來哥白尼更是提出了日心說,開普勒在日心說的基礎上為了進一步和天文觀測的數據符合得好,提出了開普勒三定律,最後伽利略發明了天文望遠鏡,使得我們仰望天空的能力前所未有地強大,通過精確的天文觀測證實了日心說的確是正確的。
作為集大成者,牛頓在這個基礎上建立了現代科學。所以從古希臘開始,西方人仰望星空的結果是給我們帶來了現代科學,我們今天所有的技術,都來源於這樣的科學知識,都來源於這樣的科學,剛才薛校長已經講得很清楚了。仰望星空給我們帶來了現代科學,也給我們帶來了現代技術。
演講全文戳這裡:科學家張雙南:中國古代有四大發明 但為何沒有產生科學?
五氮陰離子,合成路徑如下:
亞硝基芳香親電取代,氨基化還原。重氮化,疊氮和重氮[2+3]6e環化。
甘氨酸亞鐵.過酸切斷碳氮鍵。
高能化學成功迎來牛逼角色,沒有碳氫氧,問你怕不怕。共享經濟的興起。
按照騰訊研究院對」分享經濟/共享經濟「定義:
它是指公眾將閑置資源通過社會化平台與他人分享,進而獲得收入的經濟現象。
這個定義包括四個要素:
- 公眾、
- 閑置資源、
- 社會化平台、
- 獲得收入。
當然,並非四個要素全滿足才是共享經濟,一般滿足部分要素即可。
舉個例子,在2017年以前,大家對共享單車還知之甚少。
直到騰訊2億美金領投摩拜D輪,共享單車成為了當下最火爆的辭彙,一時間共享單車層出不窮,湧現出小鳴、小藍、優拜、hellobike等等共享單車產品,在4月螞蟻金服投資ofo,行業格局基本完成定調。除了摩拜、ofo,其他共享單車產品基本上漸漸淡出人們的視野,或許在進入2018年後,這場共享單車格局會漸漸明朗。
除了共享單車,不得不提共享充電寶。
曾經被譽為繼共享單車後又一輪投資風口。
可是如今呢?樂電、小寶充電、泡泡充電、創電、放電科技、PP充電、河馬充電等企業均已走到項目清算階段。
至少我們,還沒有看到專家眼裡描述的,共享充電寶那麼璀璨的未來。
共享服務足可以改變生活,可是如何去改變呢?
值得我們所有人去深思。
鋼鐵俠Elon Musk發射火箭 ,以往從沒見過如此之美的火箭發射,它就像一顆小蝌蚪
AlphaGo。
當這位桀驁不馴的大男孩流下眼淚。
我就知道,人類智慧」皇冠上的明珠」隕落了。
我不懂圍棋,可我還是翹班看了直播,見證了人類棋手的絕望,以及這歷史性的時刻。如果要說事件的話:
美國退出《巴黎協定》2017年6月1日,美國總統特朗普宣布,美國將退出《巴黎協定》,因為該協定對美國非常「不公平」,「危害」了美國經濟。《巴黎協定》於2015年12月12日通過,2016年11月4日正式簽署生效,被認為是世界各國聯合制定全球氣候新秩序的標誌性成果。作為世界上最大的經濟體,以及碳排放量最大的國家之一,美國的退出可能導致《巴黎協定》的執行效果受到影響,嚴重削弱全世界對抗全球變暖的努力,給全球氣候的治理和人類的未來蒙上了一層陰影。為什麼要退出?首先,特朗普政府認為,《巴黎協定》將會損害美國經濟。根據美國國家經濟研究協會經濟諮詢公司(NERA Economic Consulting)的研究報告,特朗普稱到2040為止年為達成《巴黎協定》將導致美國經濟近3萬億美元的損失、超過650萬個工業崗位和310萬個製造業崗位的減少。
其次,特朗普政府認為已經達成的《巴黎協定》對美國並不公平。美國的溫室氣體排放量自20世紀90年代起就開始下降,而此前奧巴馬政府承諾在2025年之前還會降低2005年溫室氣體排放量的26%-28%。此外,《巴黎協定》要求發達國家在2020年之前每年籌集1000億美元作為「綠色氣候基金」(Green Climate Fund),此後到2025年間每年向發展中國家提供1000億美元援助。特朗普政府認為美國不應該在氣候行動上再承擔如此多的責任,稱這是「將美國的財富,重新分配到其他國家」。此外,特朗普稱,MIT研究員的研究顯示,假設所有締約國達成已有的減排目標,到2100年也只能抵消全球溫度上升中的0.2℃。他據此聲稱,《巴黎協定》能對全球氣候起到的影響「非常微小」。儘管美國商務部部長羅斯、財政部部長姆努欽、美國副總統彭斯等表達了對退出《巴黎協定》這一舉措的支持,但特朗普政府的這一決定仍引發了美國各界人士的強烈不滿。奧巴馬在特朗普正式宣布退出《巴黎協定》之前就發表聲明指責現任政府的決定是在「拒絕未來」。而6月1日,反對退出協定的國務卿蒂勒森和特朗普的女兒伊萬卡甚至沒有參加在玫瑰園的發布會。蘋果、Facebook、谷歌、惠普、微軟、英特爾、Adobe都在Twitter上轉發了一封針對此問題的公開信,聲明將繼續積極採取行動應對氣候危機,遵守《巴黎協定》的相關條款,降低溫室氣體排放總量,大力發展可再生能源經濟,為了全人類的安全而努力,並表示特朗普政府的行為阻礙了美國的發展。目前已有數目非常可觀的著名企業、投資者、市長、高校校長等簽署了該公開信。發布會之後,特斯拉CEO馬斯克(Elon Musk)甚至宣布退出特朗普的商業顧問委員會,並指出「氣候變化是真實的,退出巴黎協定對美國和世界都是不利的」。迪士尼CEO 羅伯特·艾格(Robert Iger)隨後也發帖宣布退出特朗普的商業顧問委員會,並強調這是原則問題。截至2017年6月3日,美國十位州長以及華盛頓特區市長加入了「美國氣候聯盟」(United States Climate Alliance),包括紐約州,加利福尼亞州等,以表達對特朗普政府這一舉措的不滿,和維護《巴黎協定》的決心。2017年是科學突飛猛進的一年,無論是人工智慧、生物科技,還是天文、醫療領域,都有意義重大的突破。它們會在不久的將來,影響每個人的生活。
「得到」App 專欄作者卓克,梳理了2017年十大科學事件,帶你一起看看,科學將以怎樣的方式,改變人類的未來。
1. 人工智慧Libratus戰勝撲克大師
1月30日,由卡耐基梅隆大學研發的人工智慧程序Libratus,在德州撲克大賽中大勝頂尖職業選手,斬獲了20萬美元獎金。
意義:德州撲克的決策數量比圍棋少很多,但這場比賽意義重大:圍棋中,對弈雙方的信息是公開的、完整的,沒有隱藏信息;德州撲克中,「底牌信息」並不完全公開,是一種「不完整信息博弈」。
Libratus的獲勝,意味著人工智慧能利用不完整信息做戰略決策,而且比人類做得更好。它大幅擴展了人工智慧的可應用領域——未來在商業談判、軍事戰略和大型銀行使用的高頻交易系統等領域,看到人工智慧,請不要驚訝。
2. AlphaGo擊敗柯潔,以及AlphaGo Zero的出現
5月27日,圍棋界排名第一的柯潔0:3慘敗給AlphaGo。現在已經形成共識:在圍棋領域,人類已不可能戰勝人工智慧。
10月19日,《自然》發表論文指出:新版程序AlphaGo Zero,無需人類輸入,能從空白狀態自學圍棋,並以100:0的戰績擊敗「前輩」。
意義:AlphaGo的勝利,以及AlphaGo Zero的出現,意味著這一輪基於「深度學習」和「增強學習」的人工智慧,優化已接近完成,迎來了「成熟期」。人工智慧的應用時代,即將到來。
3. 癌症CAR-T療法Kymriah,被批准上市
8月30日,用於治療白血病的CAR-T療法Kymriah,獲得FDA批准,在美國上市。這是醫學史上首款獲批上市的CAR-T療法。
意義:癌症可以說是目前人類面臨的頭號絕症。傳統的手術、放療和化療方法,在殺滅腫瘤細胞的同時也殺死正常細胞,給人體傷害巨大。相比之下,CAR-T療法Kymriah可以避開正常組織,有選擇地專門攻擊腫瘤細胞,而不會傷害人體。
雖然目前它只用於血液癌症,但應用前景很好,未來或許可以應用到各種癌症。癌症被治癒的時代,終於要來了。
4. 2017年諾貝爾生理學或醫學獎——晝夜節律的機制
10月2日,諾貝爾生理學或醫學獎,頒給了三位科學家:傑弗理·霍爾、邁克爾·羅斯巴什、邁克爾·楊。他們用果蠅作為研究對象,在基因層面上找到了晝夜節律的調控機制,即發現了控制生物睡眠與清醒的基因。
意義:這個研究成果距離實際應用,還有非常遠的距離。但未來,如果我們能在基因層面調控生物節律,人類在睡眠上遇到的問題,比如失眠、倒時差,都能獲得改善。
5. 2017年諾貝爾物理學獎——發現「引力波」
10月3日,諾貝爾物理學獎頒給了三位美國物理學家:雷納·韋斯、基普·索恩和巴里·巴里什,獎勵他們建造了LIGO探測器,並且探測到了引力波。
意義:所謂引力波,就是指巨大能量扭曲時空後,扭曲的效果像漣漪一樣散播開去。比如黑洞合併後就可以產生如此巨大的能量。
引力波的發現,讓人類首次可以利用空間本身的顫動來觀察宇宙。就像之前用肉眼仰望星空,現在進化到使用望遠鏡一樣,前進了一大步。人類對於宇宙的研究,將進入新的階段。
6. 2017年諾貝爾化學獎——「冷凍電鏡」
10月4日,諾貝爾化學獎頒發給喬基姆·弗蘭克、查德·亨德森、雅克·杜本內,獎勵他們在「冷凍電鏡」技術上做出的貢獻。
意義:「冷凍電鏡」,不是普通的電子顯微鏡,而是能看到有生物活性時小分子的物質結構。這些分子結構從前難以推斷,有了冷凍電鏡後,效率提升幾百倍。在研究病毒、新葯研發、理解生命規律等課題上,人類的研究速度將大幅提升。
7. 首次觀測到雙中子星合併
10月16日,美國國家科學基金會宣布:激光干涉引力波天文台和室女座引力波天文台於2017年8月17日,首次發現雙中子星併合引力波事件。
意義:黑洞合併,只產生引力波,而這次雙中子星合併,不僅有引力波,還產生大量拋射物和電磁現象。人類藉此收集到大量數據,也印證了不少之前的猜想,比如宇宙的年齡是133億年。對理解天體的形成以及金、銀等超鐵元素的產生,更是意義重大。
8. 韓春雨主動從《自然》子刊撤稿
8月3日,《自然-生物技術》發布聲明:撤回韓春雨團隊於2016年5月2日發表在該期刊的論文。在國內外學者長達15個月的公開質疑後,「韓春雨事件」塵埃落定。
意義:去年5月,韓春雨的論文登在了《生物技術》上,稱他研發出一種新的、更先進的基因編輯技術——NgAgo。但他的實驗一直無法復現,引起科學界的質疑。
隨著韓春雨撤稿,NgAgo不可靠已成定局。但這起學術事件,讓基因編輯技術走向公眾的視野,作為未來醫學的重要領域,一旦實現突破,人類對疾病的治療能力將會極大提升。
9. 卡西尼號墜入土星
9月15日,服役了20年的「卡西尼」號飛船,執行了來自美國國家航空航天局的最後一條指令——自我銷毀。它調轉方向,沖向了土星大氣層,與這顆探測了13年的氣態行星融為一體(從地球到土星飛了7年)。
意義:如果不自我銷毀,卡西尼號可能會失去動力,墜向土衛二和土衛六這兩顆可能存在生命的衛星。如果卡西尼號攜帶地球的微生物,一旦在上面墜毀,很可能破壞當地的生態環境。卡西尼號的自我銷毀,為人類後續的探測留下了可能。
10. 六個遺傳密碼的人造生命體
基因是DNA鏈上一段可編碼蛋白的鹼基序列,由A、T、C和G四種密碼子組成。《自然》在12月發文:斯克利普斯用人工方式,添加了兩個鹼基X、Y,它們能植入大腸桿菌的基因組中,產生半人工生命體,並且合成蛋白質的效率和天然的並無差距。
意義:這是人工合成生命領域,一次革命性的突破。未來能夠用來創造新的蛋白質,新的材料,甚至新的疾病治療方法。對於新葯的研發,同樣幫助巨大。
以上內容出自得到 App 專欄《卓克·科學思維課》
韓春雨撤稿
今年諾貝爾生理學或醫學獎頒給發現控制晝夜節律的分子機制的三位科學家。媽媽終於可以理直氣壯地禁止我熬夜了……狗命要緊(逃
還有比美國總統特朗普重啟「人類登月計劃」更讓人期待的事嗎?
12月11日,特朗普在阿波羅11號飛船宇航員巴茲·奧爾德林(Buzz Aldrin)和阿波羅17號宇航員傑克·施密特(Jack Schmitt)等人的見證下,在白宮簽署《太空政策1號指示》,正式要求美國航空航天局(NASA)再次將人類送上月球,並為之後登上火星做準備。
自從1969年人類首次在月球表面留下足跡之後,有關此次事件的爭議一直不間斷,半個世紀以來,不斷有人提出對當年登月計劃的質疑,也不斷有人站出來反駁質疑的聲音。要判斷當年的登月計劃是否真實,其實以下幾點就足夠說明一切了:1,慣性。你還記得物理課上老師是怎麼說的么?一個在運動中的物體會一直保持運動,除非有外力來影響它。宇航員把旗子插進地面的力量會使旗子移動,而重力和大氣的缺失意味著那裡並不會有力量使它立即停止,所以即使月球上沒有風,旗子依然會飄動。
2, 影子。宇航員在月球上產生的影子是由未擴散的平行太陽光產生的,要想在大氣中複製這樣的效果,必須使用無數超亮激光照亮現場。但是在1969年,激光的成本及其昂貴,並且顏色只能打出紅色,這顯然是不可行的。
3,保密。即使NASA秘密發明了計算機動畫技術,並對外保密,那他也要防範40萬員工會不會嘴漏泄密,同時還要幾十位世界領導人配合演這一齣戲,包括美國的敵人蘇聯。
4,岩石。中國嫦娥之父歐陽自遠先生也明確表示,美國阿波羅登月無可爭議。1978年中美蜜月期,美國曾向中國贈送了重量為1克的月球岩石。當時,歐陽自遠將這1克岩石一分為二,通過對0.5克月球岩石的研究,推斷出:它是阿波羅17號飛船從月球上採集的樣品。
當年的登月計劃可以說是賭上了美國總統尼克松的政治生涯,最終他沒有辜負肯尼迪和約翰遜的期望,成功把阿波羅號送上了月球,並留下了人類在月球上的第一個腳印。
這場賭注的意義之大,不亞於「古巴核危機」所產生的影響,最終美國又一次取得了勝利。美國登月成功之後,蘇聯的大推力N1系列載人探月火箭多次試射爆炸,並且發射的月面無人探測器也多次著陸失敗。蘇聯覺得此時繼續努力登月已經沒有意義,隨後便放棄了載人登月計劃,轉而投向建造宇宙空間站。最終美國也在1972年停止登月行動。一來因為載人登月原本只是美蘇「冷戰」的一個競爭博弈點,並不是市場經濟的產物,基本沒有什麼收益回報,二來隨著蘇聯登月火箭不斷失敗而放棄,美國這時已經贏了載人登月競賽,再繼續下去就沒有了意義,所以就停止了登月。如果有生之年能親眼目睹一次載人登月,對於天文愛好者和眾多科學家來說,那絕對是一場精神和視覺上的盛宴!而且以今時今日的科學技術,在月球上能收穫到的材料和信息,也絕對遠超當年。
不過更讓我感興趣的是,誰會繼蘇聯之後,成為美國的下一個競爭對手?
不可否認,自宇宙空間站之後,月球已經變成了大國之間的另一個博弈地點。此前日本已經宣布要在2022年之前將宇航員送上月球,中國則計劃在2025年之前派宇航員登陸月球,俄羅斯、印度、歐空局都曾宣布要實施載人登月計劃。特朗普簽署的這份「登月計劃」協議,無異於奏響了太空競賽的開頭曲,又一輪爭霸賽正式拉開序幕,接下來,就等著看誰能最先跑到月球的終點了,而獲勝的國家,將很有可能會取代美國,登上「世界霸主」的寶座~突然想起來前幾天我一個做廣告的朋友分享了一個小視頻,哈哈哈哈哈哈哈哈或容我先笑會兒:
甲方爸爸的要求是這樣的:保持性冷淡的同時又不失熱情;女性的柔和又不失男性的硬朗;時尚個性兼具保守低調,色調最好是.......五彩斑斕的黑!
厚!真是把乙方不當人哦!不過還真有個妹子做出來了:
設計師和文案又要失業了?--中國廣告網http://--CNAD.COM 設計師和文案又要失業了?
(點擊下劃線文字可查看視頻,找不到原來的小視頻了,現上網找的,大家湊合看!)
是不是很驚喜!哈哈哈哈哈哈哈嗝......我什麼時候才能用上魯小姐,這樣就可以有更多時間來吃吃吃了!
(理想生活)
換頭手術12月19日,在「以推動構建人類命運共同體的中國文化擔當」為主題的2017年中華優秀文化論壇上,黃潔夫談到前段時間被熱議的「換頭手術」,表示該實驗不僅技術上根本不可行,而又嚴重地違反基本的醫學倫理,「荒唐可笑,中國不需要這樣的第一。」 針對這項手術,黃潔夫表示,如果這項手術僅僅是一項動物實驗,是在動物身上去做,他並無異議,破解神經再生的世界醫學難題的研究是沒有止境的。」但是如果將「換頭手術」應用到人類身上,那麼將會引發一系列問題。他說現在世界上做了一些同種異體的肢體移植嘗試,沒有一例成功,是沒有功能的。現談頭移植就荒唐可笑了,涉及到中樞神經元不能再生。」 黃潔夫稱,這位進行「換頭手術」的義大利人,實際在國際移植界已經聲名狼藉,「他拿到了一筆科研資金,想做頭移植,而選擇來中國作為手術地點的原因,是他認為『中國是一個沒有倫理學底線的國家』。」
量子糾纏…懂的點贊
其實是考研政治真題…我選錯了王老吉延長壽命(正經)好像是每一罐能+1s
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