關於香港桂冠論壇

歡迎大家來到香港桂冠論壇2021年1月份通訊。

首屆香港桂冠論壇（桂冠論壇）的申請已經在2020年12月13日截止。我們一共收到超過450份來自全球超過30個不同國家/地區包括澳洲、英國、中國、俄羅斯、新加坡及南韓等人士申請參加首屆桂冠論壇，令人鼓舞的是申請者當中，男女比例差不多各佔一半。這些申請在接下來的兩個月會由一組兩級制的國際專業科學總評審團負責甄選，選出200名青年科學家參加首屆桂冠論壇。有關2021桂冠論壇科學總評審團的資料，可到我們的網站查閱。

除了公開申請之外，香港桂冠論壇亦為本地大學本科生設計了一個為期兩日，名為"Tomorrow’s Scientists Exploration Camp"的活動，作為甄選香港青年科學家參加桂冠論壇的渠道。這個活動已經在2021年1月5及16日順利以線上形式舉行，一共有超過60位由他們所屬的香港大專院校提名的學生參加。我們十分榮幸邀請到一些香港的學者擔任是次活動的嘉賓講者和評審，分別是：

• 香港科技大學生命科學部副教授張曉東教授、
• 香港浸會大學數學系助理教授韓汝星博士、
• 香港中文大學物理系副教授李華白教授、
• 香港城市大學數學系助理教授羅永昌博士、
• 香港大學病理學系助理教授黃澤蕾博士及
• 香港城市大學物理系助理教授余詠芝博士

在第一日的活動當中，韓博士和黃博士擔任嘉賓講者與各位學生分享他們追求科學成就路上的經驗，令學生們獲益良多。

韓汝星博士︰「做研究一定會有挫折，但遇上挫折時一定不要放棄。」

黃澤蕾博士︰「作為科學家就像婚姻，對科學有一種責任和傳承。」

而第二日的活動中，學生有機會向各位參予評審的教授和其他學生分享自己研究的項目，藉此可以激發更多有關科學的構思。同時，他們亦以他們組別身份參予桂冠論壇競奪席位。

另外，2020年度創新科技嘉年華亦於2020年12月23日至31日以線上形式舉行，桂冠論壇亦有參展。我們的線上攤位除了介紹了有關桂冠論壇的資料外，更首播了兩段香港中文大學醫學院盧煜明教授分享追求科學旅程的短片，如果大家錯過了，可即時到我們的網站觀賞，已看過的也可以重溫！

「牛年將至，桂冠論壇預祝各位新年快樂、身體健康、豐盛年年！」

相場模型及其高效數值方法

相場方法的思想來源可以追溯到Lord Rayleigh、Josiah Willard Gibbs 和 Van der Waals的研究。從那時起，它就成為了一種模擬和預測介觀尺度形態和微觀結構演變現象的強有力方法。這些現象在許多領域中都會產生，如生物學、材料科學、圖像處理、多相流體力學、化學和石油工程等。科學家們設計出各種各樣的相場模型，用於描述相分離和相變的過程。一般地，相場模型在每個相中取不同的數值（例如圖1中的+1和-1），在界面周圍有限寬度的薄層中，相值之間的變化是平滑的。

( 圖1：相場函數 )

能量泛函在相場方法中起著至關重要的作用。在相場方法中，相分離與相變過程是能量驅動的，其動力學系統可以看作是某個Helmholtz能量泛函的梯度流。Helmholtz自由能泛函可以寫為界面能量和相內自由能兩部分能量之和。界面自由能是指儲存在界面層的能量，可以通過相函數（圖1中的ϕ）來定義。正如預期的那樣，它依賴於界面層的寬度（圖1中的ϕ）。另一方面，相內自由能通常是問題相關的，可能包括其他幾種類型的能量，如動能和勢能/梯度能。能量泛函的引入使得相場建模變得系統化。在實際應用中，相場建模的主要任務是建立Helmholtz自由能泛函和提供能量耗散機制的驅動力。

新冠病毒多角度

新冠病毒疾病疫情繼續影響著全球，不同國家/地區的研究團隊一直努力不懈對抗疫情。我們在之前的通訊中都有分享過一些不同科學範疇在新冠病毒疾病中的角色和分析， 包括2020年5月刊《香港理工大學團隊對2019年冠狀病毒的流行病學研究》、2020年9月刊梁秉中教授的《跨出疫苗的牽滯》以及上一期胡德超醫生的《2019新冠病毒疾病的臨床管理》。除了病學研究、研發疫苗以及臨床管理等這些比較直接與疫情有關的範疇外，香港醫療團隊正在研究新冠病毒疾病對患者護理也有重要影響的醫學領域。在這一期通訊中，我們有香港中文大學醫學院的黃永堅教授和莫仲棠教授的兩個有關的研究。

從數據上發現兒童感染新冠病毒疾病的機會較小，而即使感染後發病的機會也是較小。兒科學系教授黃永堅教授帶領第一個研究團隊研究新冠病毒疾病如何影響被感染的兒童。

黃教授帶領的團隊The Chinese Paediatric Novel Coronavirus study team研究了疫情初期受感染兒童的流行病學特性、臨床特徵和放射學發現。

兒童及少年感染新冠病毒疾病案例的流行病學研究。有助更深入了解SARS-CoV-2病毒的潛在免疫反應及其嚴重性。與成人患者相反，大多數受感染兒童的一般臨床病徵例如咳嗽、疲勞、肌肉疼痛、嘔吐和肚瀉都較輕。只有一半受感染兒童有發燒的病徵。按此閱讀黃教授在The England Journal of Medicine的發表以了解更多。

另一方面，認知障礙症患者也特別容易受到SARS-CoV-2病毒的感染。他們不單止有高風險可能感染新冠病毒疾病，更會在實施針對疫情的對策時，因為未能保持適當社交距離或隔離措施而受到傷害。

內科及藥物治療學系腦神經科主任莫仲棠教授帶領一個國際團隊，為老年人及認知障礙症患者制定策略，令他們在疫情期間能夠得到適當的治療。團隊提倡措施，例如使用線上諮詢和遠程醫療建議等遠程治療方法以確保提供護理服務。其他措施率先用於認知障礙症患者的群體居住設施，在一般情況下也可用於老年人的護理。

該團隊雲集了來自全球16個國家29所大專院校，包括牛津大學、劍橋大學、阿姆斯特丹自由大學、哈佛大學和卡羅琳醫學院。 按此閱讀團隊在Alzheimer’s & Dementia的發表以了解更多。

改變世界的科研力量

全球化是世界發展的大趨勢。隨著互聯網普及，通訊科技發展一日千里，促進了知識傳播和思想交流。知識全球化，科學研究也邁向全球化。從基礎科學研究到前沿技術發展，都有跨地域、跨領域協作的趨勢。細數近二十年的國際科學大奬，例如諾貝爾獎，和被譽為「東方諾貝爾獎」的邵逸夫獎，有不少都是由跨國科學家和研究團隊奪得的。

其中一個例子是2020年諾貝爾化學獎，就由法國女科學家沙爾龐捷教授和美國女科學家杜德納教授共同奪得。二人在2012年發表了名為「CRISPR / Cas9」的基因剪刀技術，為基因編輯科技帶來重大突破。此技術已被應用於農作物和家畜上，並有望為治療癌症和其他遺傳病作出貢獻。杜德納教授於2017年獲香港大學頒授名譽科學博士，並出席了港大醫學院的學位頒授典禮，兩代科學人共濟一堂，傳承了科學和研究的精神。

不得不提的是有「科學界奧斯卡」之稱的科學突破獎，其2020年度的基礎物理獎就是頒發給拍得人類史上首張黑洞相片的EHT團隊。EHT團隊是由全球超過300名科學家合作，把各地的天文望遠鏡連接，組合成一座超巨型、口徑相當於地球直徑的無線電望遠鏡網絡。這些望遠鏡分別位於美國、墨西哥、智利、法國、格陵蘭島和南極。無線電望遠鏡並非直接拍出黑洞的影像，而是提供了許多科學數據，必須經過複雜的運算和調校，再由科學家們建構出黑洞的影像。EHT成員之一、來自香港的天文學家陳志均指出，雲端運算對今次的國際合作非常重要，能跨地域為全球其他科學家提供龐大數據。

由此可見，科學界渴求的生力軍，除了要對科學好奇、具備堅毅的研究精神，還要有創新思維、國際視野，和團隊協作的綜合能力。

回顧科學發展里程，不少具前瞻性的發明和發現，在萌芽階段時，或許只是一些看似天馬行空、遙不可及的想法，但經過科學家和研究團隊的不懈探索研究琢磨，假以時日也會得到實現，甚至改變人類的未來。正如數學物理學家馬克士威在 1865 年，從理論演算中預測了電磁波的存在，當時亦曾被其他科學家質疑。沒想到百年後的今天，從手機的無線網路和電子錢包，以至天上的天氣雷達和太空的氣象衛星，到處都有使用到電磁波了，對人類文明、科技和生活質素產生重大貢獻。

今天的科學夢，可能就是明日的偉大發明。有志成為科學領袖的年青人，可透過參加桂冠論壇的良機，與世界頂尖科學大師接觸和交流，培養前瞻思維，擴闊國際視野，建立人脈網絡，並與科學和科研志趣相投的持份者有效溝通，這些經驗對於提升研究實力、改良技術、尋找資源，以至促進跨文化、跨領域的協作，定會帶來幫助。

大合相

在天文學裡，合相是指從一個特定天體（例如地球）觀察到兩個天體在天空上的位置非常靠近。合相發生的時候這兩個被觀察的天體的位置有相同的赤經或黃經。而「大合相」就是指木星和土星的合相， 被冠名為「大」是因為木星合土星是至今最罕見的由地球上可見行星的合相。2020年12月，香港的上空便出現了一次罕見的大合相，這次大合相從地球看上天空中的木星和土星的距離十分接近，只有6.1角分，而上一次兩顆星體距離少於10角分的大合相已經要追溯至1623年。

大合相，尤其是2020年的這一次有多罕見？

木星的公轉周期約為11.9年，而土星公轉周期約為29.5年，這形成了它們之間一個五比二的共振周期，即是木星要環繞太陽公轉五次，土星才會公轉兩次。 在地球上看，大合相每二十年才會出現一次，相比其他行星的合相更為罕見。例如，水星和金星的合相大約1.6年便會出現一次，木星和火星的合相大約2.2年出現一次。 2020年的大合相吸引了不少天文愛好者觀賞，除了兩天體的距離十分近之外，更因為大家用肉眼便已經可以看得到。因兩顆行星的軌道不同，在每次合相時，它們之間的距離都不一樣，比較接近的合相要六十年一遇， 兩顆星體再接近一點的合相更是四百年一遇。而合相的能見度亦會受到季節、天氣及合相出現的緯度所影響，對上一次能夠用肉眼觀賞到而星體距離這麼接近的大合相是在1226年， 在過去八百年間還有兩次分別是1563年和1623年距離少於10角分的大合相，但是因為這兩次的大合相方向太接近太陽而難以被觀賞得到。 下一次星體距離這麼近的大合相要等到2080年才會再出現。

大合相與伯利恆之星

古時候，人們都會從天象變化中預測未來，認為天空有異象時是對人們的預示。《新約聖經》的《馬太福音》中曾提及，耶穌降生時天空上有一顆十分明亮的星體，照亮了整個伯利恆。東方三博士就奉命跟隨著這顆星體，到伯利恆尋找耶穌。這顆明亮的星體就是「伯利恆之星」。自古以來，不少天文學家及愛好者都致力尋找「伯利恆之星」的真正身份，更提出了不同的假說證明「伯利恆之星」是現實存在。

在十七世紀初，著名的德國天文學家約翰尼斯·克卜勒先生發表行星運動定律，並提出「伯利恆之星」可能就是在公元前七年出現的土木大合相。在公元前七年先後發生了三次土木合相，分別位於5月下旬，9月下旬及12月上旬。這個說法雖然其後被推翻，但啟發人們提出了「伯利恆之星」可能是個天文現象的想法。另外，天文學家歐內斯特·馬丁先生及克雷格·切斯特先生從天文軟件計算中，認為「伯利恆之星」就是在公元前三年時發生的木星和土星的近合，因為兩顆星體當時的距離十分相近，所以被認為是一個明亮的星體。

然而，因為目前仍沒有耶穌準確出生日期的歷史記載，所以以上假說亦沒法被證明是否屬實。或許寄望將來科學更進步時，為我們掀開這顆星的神秘面紗。