美宇航員被困太空逾兩月；2024年度狄拉克獎揭曉 | 科技周覽_風聞
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整理 | 周舒義、望鄉
美宇航員被困太空逾兩月，歸期仍未確定
據路透社報道，美國航空航天局（NASA）8月6日宣佈，將美國太空探索技術公司（SpaceX）的下次例行載人航天發射推遲一個月，以便為波音公司爭取更多時間，分析解決“星際客機”飛船故障，早日確定滯留太空宇航員的歸期。一名NASA官員7日表示，如果“星際客機”遲遲不能滿足安全要求，宇航員或於2025年2月搭乘SpaceX的“龍”飛船返回地球。
6月6日，美國宇航員巴里·威爾莫爾和蘇尼·威廉姆斯乘坐“星際客機”飛船飛抵國際空間站，原定於6月14日返回地球，但由於飛船推進器故障和氦氣泄漏等問題，返航時間一再推遲。到8月6日，威爾莫爾和威廉姆斯已在國際空間站滯留兩個月。
NASA下一次載人發射任務原定8月18日，由SpaceX的“龍”飛船把4名宇航員送到國際空間站。但NASA在6日發表聲明説，“龍”飛船的發射推遲到9月24日之後。NASA表示，希望可以給波音公司更多時間，分析“星際客機”飛船的故障原因，敲定“星際客機”機組人員的返航計劃。聲明補充説，目前還未就“星際客機”返航做出任何決定。
據報道，最新的測試數據在NASA內部引發了爭論和分歧，即冒險使用“星際客機”，還是改用“龍”飛船接回宇航員。NASA一直同SpaceX保持接觸，討論在未來發射的“龍”飛船中為威爾莫爾和威廉姆斯預留兩個空位。據美聯社報道，NASA商業載人項目負責人史蒂夫·斯蒂克兩週前表示，搭乘本次推遲發射的“龍”飛船返航是備選方案之一。波音公司發言人表示，如果NASA決定啓用“龍”飛船，波音將“採取必要措施，配置‘星際客機’在無人狀態下返航”。
過去幾周，波音公司在地面和太空同時開展推進器測試，以查找“星際客機”與國際空間站對接時部分推進器失靈的原因。失靈的5個推進器已有4個重新被激活。上週晚些時候，波音公司談到正在進行的測試時表示，公司仍對“星際客機”有信心，相信它有能力與機組人員一同安全返回地球。
大堡礁海域温度飆升，達400年來最高水平
8月7日發表於Nature的一項研究顯示，澳大利亞大堡礁海域表面温度已達400年來最高水平，海水温度升高和大規模珊瑚白化事件將對大堡礁生態系統構成“生存威脅”。
研究人員通過分析大堡礁海域的珊瑚骨骼樣本，重建了1618年至1995年的海表温度數據，結合1900年至2024年海表温度記錄進行研究。結果顯示，在1900年前，海表温度相對穩定；但從1900年到2024年，1月至3月的海表温度平均每10年升高0.09℃；且升温速度呈加快趨勢，如果只看1960年至2024年，升温速度來到了每10年升高0.12℃；到2024年，1月至3月的海表温度已比1900年前的參考值高出1.73℃，升至400年來的最高水平。
觀測顯示，僅在過去9年間，海水高温已在大堡礁造成5次大規模珊瑚白化。在出現大規模珊瑚白化的2016年、2017年、2020年、2022年和2024年，1月至3月的海表温度為1618年以來最高。研究人員認為，如果人類活動導致的氣候變化不能得到及時應對，大堡礁可能會面臨災難性後果。論文作者Benjamin J. Henley表示：“我認為在20年至30年後，大堡礁很可能會變成一個完全不同的地方。”
大堡礁是澳大利亞東北海岸外一系列珊瑚島礁的總稱。它全長2000多公里，是世界上最大的珊瑚礁羣，也是地球上最複雜的自然生態系統之一。當海洋温度過高時，珊瑚會吐出生活在其組織中、為其提供顏色和大部分能量的藻類，這樣一來，珊瑚就會呈現白色，稱為“白化”。如果海洋温度不能恢復正常，珊瑚會大量死亡，進而威脅到依賴珊瑚的物種和食物鏈。由於反覆白化，大堡礁結構正在發生根本性轉變。
相關論文：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07672-x
2024年度狄拉克獎揭曉
當地時間8月8日，2024年度狄拉克獎在意大利裏雅斯特揭曉。國際理論物理中心（ICTP）將獎項頒予四位物理學家，分別是阿根廷學者Horacio Casini和Marina Huerta，日本學者笠真生（Shinsei Ryu）和高柳匡（Tadashi Takayanagi），以表彰他們“為理解引力和量子場論中的量子熵做出的開創性貢獻”。
2024年狄拉克獎旨在獎勵將物理學的兩個方面——量子力學和引力結合在一起的研究，半個多世紀以來，這兩個方面的統一描述一直是理論物理學家孜孜以求的“聖盃”。ICTP主任Atish Dabholkar表示：“2024年狄拉克獎得主為我們理解量子糾纏的不同方面做出了開創性貢獻。笠真生和高柳匡的工作揭示了量子力學、信息論與時空幾何、引力之間迷人而深刻的聯繫。Casini和Huerta利用量子糾纏熵的性質，得出了關於量子場論結構的重要普適結果。”
量子熵（馮·諾依曼熵）是量子態相關信息量的度量。考慮處於純態的大系統的子系統時，它也被稱為“糾纏熵”。2006年，笠真生和高柳匡開創性地提出，邊界場論的糾纏熵可以由時空中極小曲面的面積描述。其與著名的貝肯斯坦-霍金方程（黑洞具有正比於其視界面積的熵）類似，但並不相同。該結果現在一般稱為Ryu-Takayanagi（RT）公式，對闡明黑洞和全息的許多問題產生了深遠影響，在強相互作用系統中也有重要應用。
Casini和Huerta研究了量子場論中量子熵的各個方面，特別是子區域的熵，並將這些結果應用於重正化羣流的研究。在1+1維下，他們證明了區間的熵在重正化羣流下單調遞減，為著名的c定理（c-theorem）提供了另一種證明。他們還將其推廣到2+1維場論，證明了2+1維子區域中圓形子區域的熵在重正化羣流下遞減。Casini及其合作者進一步將這些想法推廣到了3+1維。此外，Casini利用量子相對熵的性質，給出了量子場論框架下貝肯斯坦上限（Bekenstein bound）的一個精確表述和優雅證明。
狄拉克獎是ICTP在1985年為紀念英國物理學家狄拉克而設置的年度性獎項。它是理論和數學物理領域的最高榮譽，不授予前諾貝爾獎、菲爾茲獎和沃爾夫獎得主。有趣的是，多位狄拉克獎得主卻在日後獲得了諾貝爾獎。
來源：https://www.ictp.it/news/2024/8/ictp-announces-2024-dirac-medallists
中國版“星鏈”首批組網衞星升空入軌
北京時間8月6日14時42分，中國版“星鏈”計劃——“千帆星座（G60星鏈）”首批商業組網衞星以“一箭18星”升空入軌，發射任務取得圓滿成功。未來，“千帆星座”將面向普通大眾通信需求，在全球範圍內提供低延時、高速率及高可靠性的衞星（寬帶）互聯網服務。此次發射被認為是中國版“星鏈”批量發射的首秀。業內人士認為，這是我國衞星互聯網發展史上的里程碑。
“千帆星座”是我國規劃的低軌衞星互聯網星座。低軌衞星是指在距離地球表面約160公里到2000公里之間軌道上運行的衞星。這些衞星因其較低的軌道高度，具有傳輸時延小、鏈路損耗低等特點，非常適合發展衞星互聯網業務（即以衞星為接入手段的互聯網寬帶服務模式）。低軌衞星軌道與頻段資源容量有限，因此國際上有“先登先佔”的不成文規則。
“千帆星座”將採用多層、多軌道、分階段實施的星座設計。今年計劃發射108顆星，2025年底實現648顆衞星提供區域網絡覆蓋，2027年底提供全球網絡覆蓋，到2030年底，“千帆星座”將完成超1.5萬顆低軌衞星的互聯網組網。據介紹，規劃有兩個階段，第一個階段是1296顆星，軌道高度約1000多公里，具備全球範圍的互聯和完整覆蓋能力，可以提供全方位多樣化的商業服務。第二階段，衞星軌道高度將會降到300公里、500公里，提供手機直連、寬窄帶物聯網等高級應用服務。屆時，無論身處深山荒漠、遠洋高空，只要有一部手機，就能隨時上網，不用擔心與世界“斷聯”。
目前，傳統的陸地移動通信服務僅覆蓋了不足6%的地表面積，受固有特性限制，要實現陸地基站全面鋪設成本過高，而低軌衞星星座可全球覆蓋，實現對偏遠區域、海洋等的網絡補充，也能在救災搶險等緊急情況下發揮作用。此外，“千帆星座”單顆衞星重量不到0.3噸（傳統通訊衞星重量在1噸左右），在軌壽命可達7年，能夠在軌自主健康管理、故障處置。到無法工作時，衞星還會自主推離軌道，待下一批衞星來補全星座。（中國科學院微小衞星創新研究院，央視網，文匯網）
微波爐裏，住着極端微生物
極端微生物能夠在最惡劣的環境下生存甚至繁衍，比如海底熱泉的襲人灼熱、南極冰層的徹骨深寒，以及地殼的層層重壓。然而，在更為日常的環境中，科學家也發現了它們的身影——比如説，微波爐。
一個常見的誤解是，微波爐會通過輻射加熱徹底殺滅爐腔內的致病菌，事實並非如此。研究人員對30台微波爐進行採樣，這些微波爐來自家用、辦公室公用和實驗室加熱樣品三種不同的使用場景。
通過實驗室培養和DNA測序，研究人員測定微生物的種類和基因多樣性，從微波爐爐腔內分離出101種細菌。其中，優勢細菌屬包括葡萄球菌屬、微球菌屬和芽孢桿菌屬，它們常見於人體膚表和日常接觸的物品表面；家用微波爐還分離出了克雷伯菌屬和短波單胞菌屬等食源性致病菌。三種使用場景中，實驗室微波爐的微生物羣落結構最為多樣，且抗輻射、乾燥和高温的極端微生物含量也明顯更豐富。研究人員認為，這是由於實驗室微波爐的環境更為“極端”——與食物相比，化學試劑和生物樣品通常需要更長的加熱時間。選擇壓力的區別（如人體接觸、養分有效性、輻射水平）導致了不同使用場景下微波爐的微生物組差異。
研究人員表示，還需進一步研究，以瞭解微波爐中的微生物是如何適應選擇壓力的。此外，極端微生物可能會在反覆輻射過程中演化並篩選出來，這具有潛在的生物技術應用價值。而對大眾來説，這項研究的意義更為簡單明確：雖然微波爐不是什麼“萬菌之源”，但也並非全然純淨。研究人員建議，要經常清潔家中微波爐，以消除可能的污染。相關論文8月8日發表於Frontiers in Microbiology。
相關論文：https://doi.org/10.3389/fmicb.2024.1395751
少糖飲食，能讓身體更年輕
一項來自美國加州大學舊金山分校的研究顯示，遵循富含維生素和礦物質的飲食，尤其是不添加太多糖的飲食，與細胞水平上生物年齡更年輕相關。
該橫斷面研究納入342名女性（171名黑人，171名白人），參與者平均年齡為39歲，每天攝入的添加糖從2.7克至316克不等，平均每天攝入量為61.5克。一塊牛奶巧克力含有約25克添加糖，而一罐350毫升的可樂含有約39克添加糖。美國食品藥物監督管理局（FDA）建議，成年人每天攝入的添加糖不超過50克。
研究人員研究了三種不同的健康飲食方式如何影響“表觀遺傳時鐘”（一種可以估算健康和壽命的生化測試）。結果發現，人們吃得越健康，細胞看起來就越年輕。其中，堅持地中海飲食與較低的表觀遺傳年齡相關性最強。研究還發現，即使飲食健康，人們攝入的每1克添加糖也與表觀遺傳年齡的增加相關。
這項研究有助於加深人們對於糖與健康之間關係的理解。研究人員表示，表觀遺傳模式似乎是可逆的，如果堅持每天減少攝入10克添加糖，可能相當於將表觀遺傳時鐘逆轉2.4個月。相關論文7月29日發表於JAMA Network Open。（科技日報）
相關論文：https://jamanetwork.com/journals/jamanetworkopen/fullarticle/2821611
歐盟《人工智能法案》正式生效
歐盟《人工智能法案》8月1日起正式生效。該法案是全球首部全面監管人工智能的法規，標誌着歐盟在規範人工智能應用方面邁出重要一步。法案規定，聊天機器人等人工智能系統必須明確告知用户他們在與機器互動，人工智能技術提供商必須確保合成的音頻、視頻、文本和圖像內容能夠被檢測為人工智能生成的內容。此外法案還規定，禁止使用被認為對用户基本權利構成明顯威脅的人工智能系統。對有違規行為的企業，歐盟最高將對其處以全球年營業額7%的罰款。
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