美宇航員被困太空逾兩月；2024年度狄拉克獎揭曉 | 科技周覽

整理 | 周舒義、望鄉(xiāng)
美宇航員被困太空逾兩月，歸期仍未確定

據(jù)路透社報道，美國航空航天局（NASA）8月6日宣布，將美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）的下次例行載人航天發(fā)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，宇航員或于2025年2月搭乘SpaceX的“龍”飛船返回地球。

星際客機（Starliner）

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，原定于6月14日返回地球，但由于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(fā)射任務(wù)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(fā)表聲明說，“龍”飛船的發(fā)射推遲到9月24日之后。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。聲明補充說，目前還未就“星際客機”返航做出任何決定。

據(jù)報道，最新的測試數(shù)據(jù)在NASA內(nèi)部引發(fā)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(fā)射的“龍”飛船中為威爾莫爾和威廉姆斯預(yù)留兩個空位。據(jù)美聯(lián)社報道，NASA商業(yè)載人項目負責人史蒂夫·斯蒂克兩周前表示，搭乘本次推遲發(fā)射的“龍”飛船返航是備選方案之一。波音公司發(fā)言人表示，如果NASA決定啟用“龍”飛船，波音將“采取必要措施，配置‘星際客機’在無人狀態(tài)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。上周晚些時候，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。
大堡礁海域溫度飆升，達400年來最高水平

8月7日發(fā)表于Nature的一項研究顯示，澳大利亞大堡礁海域表面溫度已達400年來最高水平，海水溫度升高和大規(guī)模珊瑚白化事件將對大堡礁生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)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年的海表溫度數(shù)據(jù)，結(jié)合1900年至2024年海表溫度記錄進行研究。結(jié)果顯示，在1900年前，海表溫度相對穩(wěn)定；但從1900年到2024年，1月至3月的海表溫度平均每10年升高0.09℃；且升溫速度呈加快趨勢，如果只看1960年至2024年，升溫速度來到了每10年升高0.12℃；到2024年，1月至3月的海表溫度已比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，海水高溫已在大堡礁造成5次大規(guī)模珊瑚白化。在出現(xiàn)大規(guī)模珊瑚白化的2016年、2017年、2020年、2022年和2024年，1月至3月的海表溫度為1618年以來最高。研究人員認為，如果人類活動導(dǎo)致的氣候變化不能得到及時應(yīng)對，大堡礁可能會面臨災(zāi)難性后果。論文作者Benjamin J. Henley表示：“我認為在20年至30年后，大堡礁很可能會變成一個完全不同的地方?！?/p>

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群，也是地球上最復(fù)雜的自然生態(tài)系統(tǒng)之一。當海洋溫度過高時，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(xiàn)白色，稱為“白化”。如果海洋溫度不能恢復(fù)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。由于反復(fù)白化，大堡礁結(jié)構(gòu)正在發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變。

2024年度狄拉克獎揭曉

當?shù)貢r間8月8日，2024年度狄拉克獎在意大利里雅斯特揭曉。國際理論物理中心（ICTP）將獎項頒予四位物理學(xué)家，分別是阿根廷學(xué)者Horacio Casini和Marina Huerta，日本學(xué)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(chuàng)性貢獻”。

左起：Horacio Casini（阿根廷巴里洛切原子中心）、Marina Huerta（阿根廷巴里洛切原子中心）、笠真生（美國普林斯頓大學(xué)）、高柳匡（日本京都大學(xué)）| ICTP

2024年狄拉克獎旨在獎勵將物理學(xué)的兩個方面——量子力學(xué)和引力結(jié)合在一起的研究，半個多世紀以來，這兩個方面的統(tǒng)一描述一直是理論物理學(xué)家孜孜以求的“圣杯”。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(chuàng)性貢獻。笠真生和高柳匡的工作揭示了量子力學(xué)、信息論與時空幾何、引力之間迷人而深刻的聯(lián)系。Casini和Huerta利用量子糾纏熵的性質(zhì)，得出了關(guān)于量子場論結(jié)構(gòu)的重要普適結(jié)果。”

量子熵（馮·諾依曼熵）是量子態(tài)相關(guān)信息量的度量?？紤]處于純態(tài)的大系統(tǒng)的子系統(tǒng)時，它也被稱為“糾纏熵”。2006年，笠真生和高柳匡開創(chuàng)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（黑洞具有正比于其視界面積的熵）類似，但并不相同。該結(jié)果現(xiàn)在一般稱為Ryu-Takayanagi（RT）公式，對闡明黑洞和全息的許多問題產(chǎn)生了深遠影響，在強相互作用系統(tǒng)中也有重要應(yīng)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(qū)域的熵，并將這些結(jié)果應(yīng)用于重正化群流的研究。在1+1維下，他們證明了區(qū)間的熵在重正化群流下單調(diào)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(qū)域中圓形子區(qū)域的熵在重正化群流下遞減。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(zhì)，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(yōu)雅證明。

狄拉克獎是ICTP在1985年為紀念英國物理學(xué)家狄拉克而設(shè)置的年度性獎項。它是理論和數(shù)學(xué)物理領(lǐng)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后獲得了諾貝爾獎。

中國版“星鏈”首批組網(wǎng)衛(wèi)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(yè)組網(wǎng)衛(wèi)星以“一箭18星”升空入軌，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。未來，“千帆星座”將面向普通大眾通信需求，在全球范圍內(nèi)提供低延時、高速率及高可靠性的衛(wèi)星（寬帶）互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。此次發(fā)射被認為是中國版“星鏈”批量發(fā)射的首秀。業(yè)內(nèi)人士認為，這是我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展史上的里程碑。

“千帆星座”是我國規(guī)劃的低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座。低軌衛(wèi)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衛(wèi)星。這些衛(wèi)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(fā)展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)（即以衛(wèi)星為接入手段的互聯(lián)網(wǎng)寬帶服務(wù)模式）。低軌衛(wèi)星軌道與頻段資源容量有限，因此國際上有“先登先占”的不成文規(guī)則。

“千帆星座”將采用多層、多軌道、分階段實施的星座設(shè)計。今年計劃發(fā)射108顆星，2025年底實現(xiàn)648顆衛(wèi)星提供區(qū)域網(wǎng)絡(luò)覆蓋，2027年底提供全球網(wǎng)絡(luò)覆蓋，到2030年底，“千帆星座”將完成超1.5萬顆低軌衛(wèi)星的互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)。據(jù)介紹，規(guī)劃有兩個階段，第一個階段是1296顆星，軌道高度約1000多公里，具備全球范圍的互聯(lián)和完整覆蓋能力，可以提供全方位多樣化的商業(yè)服務(wù)。第二階段，衛(wèi)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(lián)網(wǎng)等高級應(yīng)用服務(wù)。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(wǎng)，不用擔心與世界“斷聯(lián)”。

目前，傳統(tǒng)的陸地移動通信服務(wù)僅覆蓋了不足6%的地表面積，受固有特性限制，要實現(xiàn)陸地基站全面鋪設(shè)成本過高，而低軌衛(wèi)星星座可全球覆蓋，實現(xiàn)對偏遠區(qū)域、海洋等的網(wǎng)絡(luò)補充，也能在救災(zāi)搶險等緊急情況下發(fā)揮作用。此外，“千帆星座”單顆衛(wèi)星重量不到0.3噸（傳統(tǒng)通訊衛(wèi)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，衛(wèi)星還會自主推離軌道，待下一批衛(wèi)星來補全星座。（中國科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院，央視網(wǎng)，文匯網(wǎng)）

微波爐里，住著極端微生物

極端微生物能夠在最惡劣的環(huán)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(huán)境中，科學(xué)家也發(fā)現(xiàn)了它們的身影——比如說，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(nèi)的致病菌，事實并非如此。研究人員對30臺微波爐進行采樣，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(yǎng)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(nèi)分離出101種細菌。其中，優(yōu)勢細菌屬包括葡萄球菌屬、微球菌屬和芽孢桿菌屬，它們常見于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群落結(jié)構(gòu)最為多樣，且抗輻射、干燥和高溫的極端微生物含量也明顯更豐富。研究人員認為，這是由于實驗室微波爐的環(huán)境更為“極端”——與食物相比，化學(xué)試劑和生物樣品通常需要更長的加熱時間。選擇壓力的區(qū)別（如人體接觸、養(yǎng)分有效性、輻射水平）導(dǎo)致了不同使用場景下微波爐的微生物組差異。

基于屬分類水平，三種場景微波爐中細菌含量差異性比較。左起：實驗室、家用、公用

研究人員表示，還需進一步研究，以了解微波爐中的微生物是如何適應(yīng)選擇壓力的。此外，極端微生物可能會在反復(fù)輻射過程中演化并篩選出來，這具有潛在的生物技術(shù)應(yīng)用價值。而對大眾來說，這項研究的意義更為簡單明確：雖然微波爐不是什么“萬菌之源”，但也并非全然純凈。研究人員建議，要經(jīng)常清潔家中微波爐，以消除可能的污染。相關(guān)論文8月8日發(fā)表于Frontiers in Microbiology。

少糖飲食，能讓身體更年輕

一項來自美國加州大學(xué)舊金山分校的研究顯示，遵循富含維生素和礦物質(zhì)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(guān)。

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(jiān)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(jié)果發(fā)現(xiàn)，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(guān)性最強。研究還發(fā)現(xiàn)，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(guān)。

這項研究有助于加深人們對于糖與健康之間關(guān)系的理解。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，可能相當于將表觀遺傳時鐘逆轉(zhuǎn)2.4個月。相關(guān)論文7月29日發(fā)表于JAMA Network Open。（科技日報）
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(jiān)管人工智能的法規(guī)，標志著歐盟在規(guī)范人工智能應(yīng)用方面邁出重要一步。法案規(guī)定，聊天機器人等人工智能系統(tǒng)必須明確告知用戶他們在與機器互動，人工智能技術(shù)提供商必須確保合成的音頻、視頻、文本和圖像內(nèi)容能夠被檢測為人工智能生成的內(nèi)容。此外法案還規(guī)定，禁止使用被認為對用戶基本權(quán)利構(gòu)成明顯威脅的人工智能系統(tǒng)。對有違規(guī)行為的企業(yè)，歐盟最高將對其處以全球年營業(yè)額7%的罰款。

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