关于香港桂冠论坛

欢迎大家来到香港桂冠论坛2021年1月份通讯。

首届香港桂冠论坛（桂冠论坛）的申请已经在2020年12月13日截止。我们一共收到超过450份来自全球超过30个不同国家/地区包括澳洲、英国、中国、俄罗斯、新加坡及南韩等人士申请参加首届桂冠论坛，令人鼓舞的是申请者当中，男女比例差不多各佔一半。这些申请在接下来的两个月会由一组两级制的国际专业科学总评审团负责甄选，选出200名青年科学家参加首届桂冠论坛。有关2021桂冠论坛科学总评审团的资料，可到我们的网站查阅。

除了公开申请之外，香港桂冠论坛亦为本地大学本科生设计了一个为期两日，名为"Tomorrow’s Scientists Exploration Camp"的活动，作为甄选香港青年科学家参加桂冠论坛的渠道。这个活动已经在2021年1月5及16日顺利以线上形式举行，一共有超过60位由他们所属的香港大专院校提名的学生参加。我们十分荣幸邀请到一些香港的学者担任是次活动的嘉宾讲者和评审，分别是：

• 香港科技大学生命科学部副教授张晓东教授、
• 香港浸会大学数学系助理教授韩汝星博士、
• 香港中文大学物理系副教授李华白教授、
• 香港城市大学数学系助理教授罗永昌博士、
• 香港大学病理学系助理教授黄泽蕾博士及
• 香港城市大学物理系助理教授余咏芝博士

在第一日的活动当中，韩博士和黄博士担任嘉宾与各位学生分享他们追求科学成就路上的经验，令学生们获益良多。

韩汝星博士︰「做研究一定会有挫折，但遇上挫折时一定不要放弃。」

黄泽蕾博士︰「作为科学家就像婚姻，对科学有一种责任和传承。」

而第二日的活动中，学生有机会向各位参予评审的教授和其他学生分享自己研究的项目，藉此可以激發更多有关科学的构思。同时，他们亦为以他们组别身份参予桂冠论坛竞夺席位。

另外，2020年度创新科技嘉年华亦于2020年12月23日至31日以线上形式举行，桂冠论坛亦有参展。我们的线上摊位除了介绍了有关桂冠论坛的资料外，更首播了两段香港中文大学医学院卢煜明教授分享追求科学旅程的短片，如果大家错过了，可即时到我们的网站观赏，已看过的也可以重温！

「牛年将至，桂冠论坛预祝各位新年快乐、身体健康、丰盛年年！」

相场模型及其高效数值方法

相场方法的思想来源可以追溯到Lord Rayleigh、Josiah Willard Gibbs 和 Van der Waals的研究。从那时起，它就成为了一种模拟和预测介观尺度形态和微观结构演变现象的强有力方法。这些现象在许多领域中都会产生，如生物学、材料科学、图像处理、多相流体力学、化学和石油工程等。科学家们设计出各种各样的相场模型，用于描述相分离和相变的过程。一般地，相场模型在每个相中取不同的数值（例如图1中的+1和-1），在界面周围有限宽度的薄层中，相值之间的变化是平滑的。

( 圖1：相场函数 )

能量泛函在相场方法中起着至关重要的作用。在相场方法中，相分离与相变过程是能量驱动的，其动力学系统可以看作是某个Helmholtz能量泛函的梯度流。Helmholtz自由能泛函可以写为界面能量和相内自由能两部分能量之和。界面自由能是指储存在界面层的能量，可以通过相函数 （图1中的 ϕ）来定义。正如预期的那样，它依赖于界面层的宽度（图1中的 ε）。另一方面，相内自由能通常是问题相关的，可能包括其他几种类型的能量，如动能和势能/梯度能。能量泛函的引入使得相场建模变得系统化。在实际应用中，相场建模的主要任务是建立Helmholtz自由能泛函和提供能量耗散机制的驱动力。

新冠病毒多角度

新冠病毒疾病疫情继续影响着全球，不同国家/地区的研究团队一直努力不懈对抗疫情。我们在之前的通讯中都有分享过一些不同科学范畴在新冠病毒疾病中的角色和分析，包括2020年5月刊《香港理工大学团队对2019年冠状病毒的流行病学研究》、2020年9月刊梁秉中教授的《跨出疫苗的牵滞》以及上一期胡德超医生的《2019新冠病毒疾病的临床管理》。除了病学研究、研發疫苗以及临床管理等这些比较直接与疫情有关的范畴外，香港医疗团队正在研究新冠病毒疾病对患者护理也有重要影响的医学领域。在这一期通讯中，我们有香港中文大学医学院的黄永坚教授和莫仲棠教授的两个有关的研究。

从数据上發现儿童感染新冠病毒疾病的机会较小，而即使感染后發病的机会也是较小。儿科学系教授黄永坚教授带领第一个研究团队研究新冠病毒疾病如何影响被感染的儿童。

黄教授带领的团队The Chinese Paediatric Novel Coronavirus study team研究了疫情初期受感染儿童的流行病学特性、临床特徵和放射学發现。

儿童及少年感染新冠病毒疾病案例的流行病学研究，有助更深入了解SARS-CoV-2病毒的潜在免疫反应及其严重性。与成人患者相反，大多数受感染儿童的一般临床病徵例如咳嗽、疲劳、肌肉疼痛、呕吐和肚泻都较轻。只有一半受感染儿童有發烧的病徵。按此阅读黄教授在The England Journal of Medicine的發表以了解更多。

另一方面，认知障碍症患者也特别容易受到SARS-CoV-2病毒的感染。他们不单止有高风险可能感染新冠病毒疾病，更会在实施针对疫情的对策时，因为未能保持适当社交距离或隔离措施而受到伤害。

内科及药物治疗学系脑神经科主任莫仲棠教授带领一个国际团队，为老年人及认知障碍症患者制定策略，令他们在疫情期间能够得到适当的治疗。团队提倡措施，例如使用线上谘询和远程医疗建议等远程治疗方法以确保提供护理服务。其他措施率先用于认知障碍症患者的群体居住设施，在一般情况下也可用于老年人的护理。

该团队云集了来自全球16个国家29所大专院校，包括牛津大学、剑桥大学、阿姆斯特丹自由大学、哈佛大学和卡罗琳医学院。按此阅读团队在Alzheimer’s & Dementia的發表以了解更多。

改变世界的科研力量

全球化是世界發展的大趋势。随着互联网普及，通讯科技發展一日千里，促进了知识传播和思想交流。知識全球化，科学研究也迈向全球化。从基础科学研究到前沿技术發展，都有跨地域、跨领域协作的趋势。细数近二十年的国际科学大奬，例如诺贝尔奖，和被誉为「东方诺贝尔奖」的邵逸夫奖，有不少都是由跨国科学家和研究团队夺得的。

其中一个例子是2020年诺贝尔化学奖，就由法国女科学家沙尔庞捷教授和美国女科学家杜德纳教授共同夺得。二人在2012年發表了名为「CRISPR / Cas9」的基因剪刀技术，为基因编辑科技带来重大突破。此技术已被应用于农作物和家畜上，并有望为治疗癌症和其他遗传病作出贡献。杜德纳教授于2017年获香港大学颁授名誉科学博士，并出席了港大医学院的学位颁授典礼，两代科学人共济一堂，传承了科学和研究的精神。

不得不提的是有「科学界奥斯卡」之称的科学突破奖，其2020年度的基础物理奖就是颁發给拍得人类史上首张黑洞相片的EHT团队。EHT团队是由全球超过300名科学家合作，把各地的天文望远镜连接，组合成一座超巨型、口径相当于地球直径的无线电望远镜网络。这些望远镜分别位于美国、墨西哥、智利、法国、格陵兰岛和南极。无线电望远镜并非直接拍出黑洞的影像，而是提供了许多科学数据，必须经过複杂的运算和调校，再由科学家们建构出黑洞的影像。EHT成员之一、来自香港的天文学家陈志均指出，云端运算对今次的国际合作非常重要，能跨地域为全球其他科学家提供庞大数据。

由此可见，科学界渴求的生力军，除了要对科学好奇、具备坚毅的研究精神，还要有创新思维、国际视野，和团队协作的综合能力。

回顾科学發展里程，不少具前瞻性的發明和發现，在萌芽阶段时，或许只是一些看似天马行空、遥不可及的想法，但经过科学家和研究团队的不懈探索研究琢磨，假以时日也会得到实现，甚至改变人类的未来。正如数学物理学家马克士威在 1865 年，从理论演算中预测了电磁波的存在，当时亦曾被其他科学家质疑。没想到百年后的今天，从手机的无线网路和电子钱包，以至天上的天气雷达和太空的气象卫星，到处都有使用到电磁波了，对人类文明、科技和生活质素产生重大贡献。

今天的科学梦，可能就是明日的伟大發明。有志成为科学领袖的年青人，可透过参加桂冠论坛的良机，与世界顶尖科学大师接触和交流，培养前瞻思维，扩阔国际视野，建立人脉网络，并与科学和科研志趣相投的持份者有效沟通，这些经验对于提升研究实力、改良技术、寻找资源，以至促进跨文化、跨领域的协作，定会带来帮助。

大合相

在天文学裡，合相是指从一个特定天体（例如地球）观察到两个天体在天空上的位置非常靠近。合相發生的时候这两个被观察的天体的位置有相同的赤经或黄经。而「大合相」就是指木星和土星的合相，被冠名为「大」是因为木星合土星是至今最罕见的由地球上可见行星的合相。2020年12月，香港的上空便出现了一次罕见的大合相，这次大合相从地球看上天空中的木星和土星的距离十分接近，只有6.1角分，而上一次两颗星体距离少于10角分的大合相已经要追溯至1623年。

大合相，尤其是2020年的这一次有多罕见？

木星的公转周期约为11.9年，而土星公转周期约为29.5年，这形成了它们之间一个五比二的共振周期，即是木星要环绕太阳公转五次，土星才会公转两次。在地球上看，大合相每二十年才会出现一次，相比其他行星的合相更为罕见。例如，水星和金星的合相大约1.6年便会出现一次，木星和火星的合相大约2.2年出现一次。2020年的大合相吸引了不少天文爱好者观赏，除了两天体的距离十分近之外，更因为大家用肉眼便已经可以看得到。因两颗行星的轨道不同，在每次合相时，它们之间的距离都不一样，比较接近的合相要六十年一遇，两颗星体再接近一点的合相更是四百年一遇。而合相的能见度亦会受到季节、天气及合相出现的纬度所影响，对上一次能够用肉眼观赏到而星体距离这麽接近的大合相是在1226年，在过去八百年间还有两次分别是1563年和1623年距离少于10角分的大合相，但是因为这两次的大合相方向太接近太阳而难以被观赏得到。 下一次星体距离这麽近的大合相要等到2080年才会再出现。

大合相与伯利恆之星

古时候，人们都会从天象变化中预测未来，认为天空有异象时是对人们的预示。《新约圣经》的《马太福音》中曾提及，耶稣降生时天空上有一颗十分明亮的星体，照亮了整个伯利恆。东方三博士就奉命跟随着这颗星体，到伯利恆寻找耶稣。这颗明亮的星体就是「伯利恆之星」。自古以来，不少天文学家及爱好者都致力寻找「伯利恆之星」的真正身份，更提出了不同的假说证明「伯利恆之星」是现实存在。

在十七世纪初，着名的德国天文学家约翰尼斯·克卜勒先生發表行星运动定律，并提出「伯利恆之星」可能就是在公元前七年出现的土木大合相。在公元前七年先后發生了三次土木合相，分别位于5月下旬，9月下旬及12月上旬。这个说法虽然其后被推翻，但启發人们提出了「伯利恆之星」可能是个天文现象的想法。另外，天文学家欧内斯特·马丁先生及克雷格·切斯特先生从天文软件计算中，认为「伯利恆之星」就是在公元前三年时發生的木星和土星的近合，因为两颗星体当时的距离十分相近，所以被认为是一个明亮的星体。

然而，因为目前仍没有耶稣准确出生日期的历史记载，所以以上假说亦没法被证明是否属实。或许寄望将来科学更进步时，为我们掀开这颗星的神秘面纱。