關於香港桂冠論壇


歡迎大家來到香港桂冠論壇2021年3月份通訊。

「科學奪寶奇兵」網上科學問答遊戲快來到尾聲了,我們由去年10月開始於社交平台推出遊戲,最後一輪遊戲提交答案將會於4月5日結束。遊戲推出至今接近半年,我們很高興看到大家的反應十分熱烈,總計累計超過3000人次參加比賽。部分參加者在我們發表答案和解釋後,更會積極詢發發有關問題和解釋的問題,希望可以進一步了解更多有關科學的知識。

我們亦希望藉這個機會鳴謝多位本地的科學家和機構,在這次比賽中為我們提供問題,答案和解釋,以及專業地為各位參與者參加者解決他們的問題。他們分別是︰

• 香港科技大學陳鈞傑教授
• 香港教育大學陳文豪博士
• 香港中文大學朱明中教授
• 香港浸會大學何觀陞博士
• 香港浸會大學梁湛輝博士
• 香港中文大學黎冠峰教授
• 法國駐港澳總領事館

雖然比賽即將結束,不要忘記我們還會在4月中抽出大獎、積極參與獎和幸運獎。在5月,我們將會推出一個有關有趣科學名稱的遊戲。


另一方面,首屆香港桂冠論壇申請的第一層評審已經完成,有關更多首屆桂冠論壇的消息我們將會在網站和社交媒體公佈,敬請留意!


推廣生意的競賽牌照號碼:53749-50

預言經已成真?

回顧重力波近五年來的應用狀況


2016年,羅奈爾特•德雷弗、基普•索恩及雷納•韋斯憑藉構思並設計激光干涉儀重力波觀測站(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory ,LIGO),獲頒邵逸夫天文學獎。獲獎讚辭特別包括了「他們最近發明的直接探測重力波方法,為天文學界開打開了新的窗口」。由首次觀測到重力波(由一對黑洞的合併所產生)至今,已經過了大約五年,到底重力波是否真的為天文學打開了新的窗口,我們不妨回顧一下。

從大量數據中的新發現


2015年9月至2016年1月,當時正進行第一次所謂觀測運行。運行中產生大量數據,並首次發現重力波的存在。在第一次觀測運行中,先進激光干涉儀重力波觀測站(Advanced LIGO)兩度探測到重力波,兩次均源自兩個黑洞的撞擊。

自從2016年獲得邵逸夫獎以來,先進LIGO進行過另外兩次觀測。兩個先進LIGO觀測站總共獲得數以萬億字節(terabyte)計的數據;重力波的微弱痕跡,正是深藏在噪訊之中。研究人員以複雜的演算法來搜索所得數據,以分析並核實可能出現過的重力波事件,歷時長達數個月。

他們又利用兩次觀測運行之間的空檔提升觀測站的靈敏度,例如,在頭兩次觀測運行之間的空檔裏,他們將兩個先進LIGO的儀器靈敏度提高了約20%,相當於將可供觀測的訊號增加70%(訊號量與距離的三次方成正比)。

第二次觀測運行於2016年11月至2017年8月間進行,今次觀測運行將測得結果總次數提升至11次。第三次觀測運行則於2019年4月開始,至2020年3月因為新型冠狀病毒肺炎爆發而暫停。到目前為止,截至2019年10月的已報告數據已將重力波事件總次數由頭兩次觀測運行的11次增加至50次。

的而且確,由2015年9月首次發現重力波以來,僅僅經過五年,探測重力波就已趨普及。如今,在掌握到50次的重力波探測結果後,我們在探索整個宇宙的黑洞及中子星的數量方面會更有把握。自從動力波觀測活動激增後,我們得以歸納到一些精采的嶄新見解。


多尺度動理學模型的不確定量化研究

動理學模型在很多重要領域都被廣泛應用,例如稀薄氣體,等離子物理,天文物理,以及一些新興領域例如半導體設置,環境、社會和生物科學。動理學模型描述的是由大量粒子組成的空氣系統的動態演變,其解描述的是某個時刻,粒子出現在某個空間位置,以某個速度運動的概率。在多尺度物理模型的框架中,動理學模型在原子和連續模型之間建立了橋樑。下圖描繪了空氣動理學模型在從微觀到宏觀的多尺度物理模型中的位置:

圖1︰多尺度下的物理模型

玻爾茲曼方程在1872 年被路德維希-玻爾茲曼發現,是動理學物理中最重要的模型之一。它是一個帶有積分和微分算子的方程,描述了單原子稀薄氣體粒子之間的二元碰撞和空間運動。歷史上,人們在理論和數值計算方面已經對玻爾茲曼方程做出大量研究。

至於動理學的應用,舉例來說,稀薄氣體的動理學在航空航天探索中無處不在。受上世紀五六十年代的太空探索項目的推動,世界各地的科學家在中和及離子化的流體學的理論和實驗研究方面取得了突破進展。

太空項目中,研究重返載具周圍的氣流是一項很重要的應用,例如動理加熱,衛星阻力和能量的平衡,火箭在極端高度和太空中操作時的排氣量,設計高空大氣的發聲裝置,極端高度的氣雲,等等。玻爾茲曼方程在其他領域也有廣泛而重要的應用,例如航天物理,等離子體物理,粒子加速器和半導體裝置的設計,等等。


長者的科技採用 – 新一代的精明老人

資訊與通訊科技以火箭般的速度日漸先進和複雜。然而,很多已發展社會正出現人口老化現象,所以需要發展現代的醫術並在營養和公共衛生中作出改善;香港預計在2030年有超過25%人口的年齡為65歲或以上,相比2017年上升超過16%,但長者採用科技尚未普及,他們經常對使用科技有不同意見,有些認為新科技會很複雜甚至帶來不便,費用和私隱亦是常見的擔憂。為了推廣長者採用科技,家庭成員的支持很重要,生產商也可以研發一些簡單和方便使用的產品去協助長者使用科技,政府可以鼓勵或與非牟利機構合作去舉辦不同的宣傳活動、課程和提供持續的支援,去促進使用。科技可以提升長者的生活質素,不論在疫病上或健康上,都有無數潛在的好處。


健康人生


根據世界衛生組織,健康人生是關乎設立一個環境和機會讓人們可在生活上做他們想做和值得去做的事情 (WHO, 2020)。這是一個過程去維持和發展他們的生活能力的,包括達到他們的基本需要、維持他們的靈活性、確保他們可以建立和維持關係、持續學習,並作出自決和為社會作出貢獻。在個人和環境之間是有內在關係,可以是人們對家庭和社會的關係,以及社會政策和體制;個人能力也可以關乎生理上和心理上的能力,例如記憶力、聽力和視力,都會隨著年齡而有所影響。

健康人生包含活躍老化,這是需要不同部門和機構的實質行動去支援家庭和社會。以本地推廣健康人生而言,不同政府部門和公營機構均會提供長者服務,例如衛生署的長者健康服務 (2018) 和香港中文大學賽馬會老年學研究所,他們會教育長者如何從飲食習慣、心理健康、人際關係、科技等方面去達致健康人生。總括而言,科技將會成為推廣健康人生的一個重要因素。


CAR-T細胞:程式控制癌症殺手

墮進幻想空間


癌症對人類來說無疑是其中一種最可怕的疾病,它被定義為一種細胞失控地進行分裂的病症。除了手術外,傳統的治療方法還包括放射治療及化學治療,原意是選擇性地殺死癌細胞,但是這兩種療法都有同時錯誤殺死健康細胞的可能,所以時常帶來不良的副作用。幸好,免疫療法(immunotherapy)近來的突破讓我們可以借用自身的免疫系統,更精確地對抗癌症。讓我們進入幻想世界,認識一下廣為人知的嵌合抗原受體T細胞療法(chimeric antigen receptor T cell (CAR-T cell) therapy)吧:那是一隻我們特意創造來消滅癌症的合成怪物。這個療法的概念就是從病人身體提取一種叫T細胞的免疫細胞,然後在體外把它們基因改造成嵌合抗原受體T細胞(CAR-T細胞),再把已轉化的細胞注射回病人的身體內。利用得來的新能力,CAR-T細胞能辨認並攻擊癌細胞,因此將它們形容為活生生的藥物也絕不誇張!


基本知識 — 工作中的免疫細胞!


CAR-T細胞是基於我們現時對免疫細胞的認識而製成的。免疫細胞是身體對付感染和疾病自然防禦機制的一部分。以下是關於與療法相關的免疫細胞的一些基本知識。



火星探索IV

我們在之前的電子通訊提到,中國、阿聯酋和美國都在去年7月的發射窗口期先後成功發射了火星探測器前往火星執行各種任務。經過超過半年的太空航行,三架火星探測器 – 中國的「天問一號」、阿聯酋的「希望號」和美國的「毅力號」都已經到達了他們的目的地,並正式展開他們的探索任務。

三個國家的火星探測器各有使命,都是為了了解更多火星的資訊。探索火星從來都不是簡單的任務,科學家要不斷努力嘗試克服各種困難。期望他們累積更多經驗,加上科技上的進展,可令未來的火星探索任務更成功!