关于香港桂冠论坛


欢迎大家来到香港桂冠论坛2021年3月份通讯。

「科学夺宝奇兵」网上科学问答游戏快来到尾声了,我们由去年10月开始于社交平台推出游戏,最后一轮游戏提交答案将会于4月5日截止。游戏推出至今接近半年,我们很高兴看到大家的反应十分热烈,总共累积超过3000人次参加比赛。部份参加者在我们公布答案和解释后,更会积极询发问有关答案和解释的问题,希望可以进一步了解更多有关科学的知识。

我们亦希望借这个机会鸣谢多位本地的科学家和机构,在这次比赛中为我们提供问题、答案和解释,以及专业地为各位参加者解答他们的问题。他们分别是︰

• 香港科技大学陈钧杰教授
• 香港教育大学陈文豪博士
• 香港中文大学朱明中教授
• 香港浸会大学何观升博士
• 香港浸会大学梁湛辉博士
• 香港中文大学黎冠峰教授
• 法国驻港澳总领事馆

虽然比赛即将结束,不要忘记我们将会在4月中抽出奖,积极参与奖和幸运奖。在5月,我们将会推出一个有关有趣的科学名称的游戏。


另一方面,首届香港桂冠论坛申请的第一层评审已经完成,有关更多首届桂冠论坛的消息我们将会在网站和社交媒体公布,敬请留意!


推广生意的竞赛牌照号码:53749-50

预言经已成真?

回顾重力波近五年来的应用状况


2016年,罗奈尔特•德雷弗、基普•索恩及雷纳•韦斯凭借构思并设计激光干涉仪重力波观测站(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory ,LIGO),获颁邵逸夫天文学奖。获奖赞辞特别包括了「他们最近发明的直接探测重力波方法,为天文学界开打开了新的窗口」。由首次观测到重力波(由一对黑洞的合并所产生)至今,已经过了大约五年,到底重力波是否真的为天文学打开了新的窗口,我们不妨回顾一下。

从大量数据中的新发现


2015年9月至2016年1月,当时正进行第一次所谓观测运行。运行中产生大量数据,并首次发现重力波的存在。在第一次观测运行中,先进激光干涉仪重力波观测站(Advanced LIGO)两度探测到重力波,两次均源自两个黑洞的撞击。

自从2016年获得邵逸夫奖以来,先进LIGO进行过另外两次观测。两个先进LIGO观测站总共获得数以万亿字节(terabyte)计的数据;重力波的微弱痕迹,正是深藏在噪讯之中。研究人员以复杂的演算法来搜索所得数据,以分析并核实可能出现过的重力波事件,历时长达数个月。

他们又利用两次观测运行之间的空档提升观测站的灵敏度,例如,在头两次观测运行之间的空档里,他们将两个先进LIGO的仪器灵敏度提高了约20%,相当于将可供观测的讯号增加70%(讯号量与距离的三次方成正比)。

第二次观测运行于2016年11月至2017年8月间进行,今次观测运行将测得结果总次数提升至11次。第三次观测运行则于2019年4月开始,至2020年3月因为新型冠状病毒肺炎爆发而暂停。到目前为止,截至2019年10月的已报告数据已将重力波事件总次数由头两次观测运行的11次增加至50次。

的而且确,由2015年9月首次发现重力波以来,仅仅经过五年,探测重力波就已趋普及。如今,在掌握到50次的重力波探测结果后,我们在探索整个宇宙的黑洞及中子星的数量方面会更有把握。自从动力波观测活动激增后,我们得以归纳到一些精采的崭新见解。


多尺度动理学模型的不确定量化研究

动理学模型在很多重要领域都被广泛应用,例如稀薄气体,等离子物理,天文物理,以及一些新兴领域例如半导体设置,环境、社会和生物科学。动理学模型描述的是由大量粒子组成的空气系统的动态演变,其解描述的是某个时刻,粒子出现在某个空间位置,以某个速度运动的概率。在多尺度物理模型的框架中,动理学模型在原子和连续模型之间建立了桥梁。下图描绘了空气动理学模型在从微观到宏观的多尺度物理模型中的位置:

图1︰多尺度下的物理模型

玻尔兹曼方程在1872 年被路德维希-玻尔兹曼发现,是动理学物理中最重要的模型之一。它是一个带有积分和微分算子的方程,描述了单原子稀薄气体粒子之间的二元碰撞和空间运动。历史上,人们在理论和数值计算方面已经对玻尔兹曼方程做出大量研究。

至于动理学的应用,举例来说,稀薄气体的动理学在航空航天探索中无处不在。受上世纪五六十年代的太空探索项目的推动,世界各地的科学家在中和及离子化的流体学的理论和实验研究方面取得了突破进展。

太空项目中,研究重返载具周围的气流是一项很重要的应用,例如动理加热,卫星阻力和能量的平衡,火箭在极端高度和太空中操作时的排气量,设计高空大气的发声装置,极端高度的气云,等等。玻尔兹曼方程在其他领域也有广泛而重要的应用,例如航天物理,等离子体物理,粒子加速器和半导体装置的设计,等等。


长者的科技采用 – 新一代的精明老人

资讯与通讯科技以火箭般的速度日渐先进和复杂。然而,很多已发展社会正出现人口老化现象,所以需要发展现代的医术并在营养和公共卫生中作出改善;香港预计在2030年有超过25%人口的年龄为65岁或以上,相比2017年上升超过16%,但长者采用科技尚未普及,他们经常对使用科技有不同意见,有些认为新科技会很复杂甚至带来不便,费用和私隐亦是常见的担忧。为了推广长者采用科技,家庭成员的支持很重要,生产商也可以研发一些简单和方便使用的产品去协助长者使用科技,政府可以鼓励或与非牟利机构合作去举办不同的宣传活动、课程和提供持续的支援,去促进使用。科技可以提升长者的生活质素,不论在疫病上或健康上,都有无数潜在的好处。


健康人生


根据世界卫生组织,健康人生是关乎设立一个环境和机会让人们可在生活上做他们想做和值得去做的事情 (WHO, 2020)。这是一个过程去维持和发展他们的生活能力的,包括达到他们的基本需要、维持他们的灵活性、确保他们可以建立和维持关系、持续学习,并作出自决和为社会作出贡献。在个人和环境之间是有内在关系,可以是人们对家庭和社会的关系,以及社会政策和体制;个人能力也可以关乎生理上和心理上的能力,例如记忆力、听力和视力,都会随着年龄而有所影响。

健康人生包含活跃老化,这是需要不同部门和机构的实质行动去支援家庭和社会。以本地推广健康人生而言,不同政府部门和公营机构均会提供长者服务,例如卫生署的长者健康服务(2018) 和香港中文大学赛马会老年学研究所,他们会教育长者如何从饮食习惯、心理健康、人际关系、科技等方面去达致健康人生。总括而言,科技将会成为推广健康人生的一个重要因素。


CAR-T细胞:程式控制癌症杀手

堕进幻想空间


癌症对人类来说无疑是其中一种最可怕的疾病,它被定义为一种细胞失控地进行分裂的病症。除了手术外,传统的治疗方法还包括放射治疗及化学治疗,原意是选择性地杀死癌细胞,但是这两种疗法都有同时错误杀死健康细胞的可能,所以时常带来不良的副作用。幸好,免疫疗法(immunotherapy)近来的突破让我们可以借用自身的免疫系统,更精确地对抗癌症。让我们进入幻想世界,认识一下广为人知的嵌合抗原受体T细胞疗法(chimeric antigen receptor T cell (CAR-T cell) therapy)吧:那是一只我们特意创造来消灭癌症​​的合成怪物。这个疗法的概念就是从病人身体提取一种叫T细胞的免疫细胞,然后在体外把它们基因改造成嵌合抗原受体T细胞(CAR-T细胞),再把已转化的细胞注射回病人的身体内。利用得来的新能力,CAR-T细胞能辨认并攻击癌细胞,因此将它们形容为活生生的药物也绝不夸张!


基本知识 — 工作中的免疫细胞!


CAR-T细胞是基于我们现时对免疫细胞的认识而制成的。免疫细胞是身体对付感染和疾病自然防御机制的一部分。以下是关于与疗法相关的免疫细胞的一些基本知识。



火星探索IV

我们在之前的电子通讯提及,中国、阿联酋和美国都在去年7月的发射窗口期先后成功发射了火星探测器前往火星执行各种任务。经过超过半年的太空航行,三架火星探测器– 中国的「天问一号」、阿联酋的「希望号」和美国的「毅力号」都已经到达了他们的目的地,并正式展开他们的探索任务。

探索火星从来都不是简单的任务,科学家要不断努力尝试克服各种困难。期望他们积累更多经验,加上科技上的进展,可令未来的火星探索任务更成功!