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中国空间站首批合作项目公布啦,当然有个国家肯定不来……

青蒿素抗药性难题进展

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X:第一条新闻,就在今天,屠呦呦团队再创新成果,他们将于近期提出青蒿素抗药性难题切实可行的治疗方案。

S:青蒿素联合疗法是目前世卫组织大力推广的一线的抗疟疗法,而一旦疟原虫普遍对其产生耐药性的话后果不堪设想啊。

X:许多同学早就看过去年袁老师关于屠呦呦与青蒿素的科普视频啦,今天还能亲眼见证屠呦呦与她的团队更进一步,相信很多同学一定深受这种进取的科学精神鼓舞!那么就让我们来听听袁老师在得知这一消息是怎么评价的吧:

袁岚峰评论:2018年,我介绍屠呦呦和青蒿素(诺贝尔奖后又有突破,屠呦呦发现青蒿素是怎样的贡献? | 袁岚峰)的时候就说过,令人担忧的是,在一些地区,恶性疟原虫已经出现对于青蒿素的抗药性。这其实是进化论的必然后果,因为药物相当于对病原体的一种自然选择。微生物的生命周期很短,进化得很快,因此这是一场人类长远而言几乎注定要输掉的斗争。药学家就好像古希腊神话里推石头上山后石头又自动滚落的西西弗斯,这是一种悲壮的工作。

2011年,世界卫生组织制定了遏制青蒿素抗药性的全球计划。参与该计划的100多位专家们认为,在青蒿素抗药性传播到高感染地区之前,遏制或消除抗药性的机会十分有限。屠呦呦在2015年的诺贝尔奖演讲中,专门呼吁全球抗疟工作者认真执行WHO的这项计划,可见遏制青蒿素抗药性的任务已经迫在眉睫。

今天我们看到,屠呦呦等人提出了对抗青蒿素抗药性的新方法。这不可能是一劳永逸的胜利,但确实使人类又赢得了一些时间,这本身就是伟大的成就。

正如存在主义哲学家加缪在《西西弗的神话》中所说:“他超出了他自己的命运。他比他搬动的巨石还要坚硬。……西西弗告诉我们,最高的虔诚是否认诸神并且搬掉石头。……他爬上山顶所要进行的斗争本身就足以使一个人心里感到充实。应该认为,西西弗是幸福的。”

北极熊

X:首先欢迎高考学子报考科大,别的先不提,科大的宿舍都配置了空调和暖气,这暖气可是让很多南方的小伙伴羡慕不已啊~

S:什么暖气,最近科大一项研究成果比暖气还刺鸡,那就是北极熊毛发为灵感制作的仿生隔热材料了。

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X:我对这个非常感兴趣,北极熊面对长期的严寒,不只是靠脂肪和毛皮增加物理抗性,其实还靠毛发的特殊结构来增加“魔法抗性”。很多人会觉得北极熊的毛短短的怎么这么耐寒啊?玄机就在这长毛的姿势里了!一直以来北极熊毛发都是仿生材料研究的热门课题,而现在我们科大老师们终于研制出同样姿势的保温材料了。

S:具体来说,北极熊的毛发和其他哺乳动物的不一样,是中空的。这些有空腔结构的毛发有几个很显著的优势:保温、疏水、轻,所以北极熊能在游泳时保持温暖。俞书宏研究组模拟出几百万根中空碳管,每根都相当于一根北极熊毛发,并把它们缠绕成像通心粉一样的气凝胶。产生的新材料和其他保温材料相比更轻更隔热,还几乎不受水的影响。和北极熊毛发相比还具有超弹性,更适用于实际工程。

X:由于实验室设备的限制,研究员们合成的碳管材料还在厘米尺度。对此,俞书宏教授表示下一步准备将它扩大到米级尺度,实现量产,将来或许可以广泛运用于未来建筑、航空航天等各种领域。


S:所以正在填志愿的同学们,你们看这不又多了一个报考科大的理由?来科大你可能马上就能享受到北极熊级别的保暖技术,冬天,不再寒冷(广告语气)。说了这么多我还不知道你为什么对他这么感兴趣。

X:哎,你也知道,(摸头),作为一个程序员,冬天的时候,头确实有点冷。

自由中子平均寿命

X:这世界上的生物都有寿命,微观世界中的各种粒子,也存在“平均寿命”的概念。

S:很多同学可能都知道“半衰期”的概念,它指的是某种粒子衰变一半需要的时间。事实上,粒子数随时间的变化是个指数衰减的函数,如果把这个函数写成exp(-t/τ),那么τ就叫做粒子的平均寿命,即粒子数减少到最初的1/e需要的时间。【建议展示一个指数衰减函数的图像,在纵坐标为1/2和1/e的地方画两条横线和竖线,标出相应的横坐标半衰期和平均寿命】这里的e是自然对数的底数,约等于2.718,因此平均寿命比半衰期长一点,它等于半衰期除以ln2。这两个量都是物理学中常用的概念,而它们包含的信息量是完全相同的。

X:我们今天要说的,就是中子的“平均寿命”之谜。科学家早就知道了脱离原子核的自由中子是不稳定的,那么具体来说中子要花多少时间“寿终正寝”呢?就是在测算这个寿命上出现了问题——在两种不同的测量方法下,结果出现了8秒左右的误差,测出的中子平均寿命分别为14分39秒和14分47秒。这个问题已经困扰了物理学家十多年。

S:那难道不是测算方式的不同造成的误差吗?

X:一种方法是将一些中子放入一个“瓶子”容器中,一段时间后再统计剩下的中子数量;另一种方法,是将中子送入一个探测器中,让探测器对中子衰变过程中产生的质子进行计数。这两种测量方式在理论上都显得可行,而经过反复实验也都获得了大量数据,而这些数据本身又都相当稳定精确,也就是说看上去哪一种结果都很“真实可信”。

S:哇,感觉如果弄清楚这当中的问题,就能进一步发现中子的某些特殊性质了。

X:没错,而且确定中子寿命对于了解138亿年前宇宙大爆炸后几分钟内形成的氢,氦和其他轻元素的数量是非常重要的。科学家们相信,只要能进一步确定中子的寿命,他们就能开启新的物理篇章。最近对于中子平均寿命的疑问也迎来了一丝曙光,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的物理学家已经获得了资金,他们准备让两种测量方式同时进行,也就是将两套测量系统整合到同一台仪器当中。

S:洛斯阿拉莫斯,这个名字袁老师也已经提到好几次了,这里也就是鼎鼎大名的美国“曼哈顿计划”发源地。

X:现在,全世界许多物理学家都在等待新的结果了。我们也拭目以待,等待物理学的进步吧!

袁岚峰评论:我们知道,原子核是由质子和中子组成的。原子核内的中子是稳定的,否则原子核就不会稳定存在了。但自由的中子是不稳定的,会衰变成质子加电子加反电子中微子。现在的问题,就是自由中子的平均寿命到底是多长?

这个问题以前不存在,是因为以前的测量精度不够,不足以显示出不同测量结果之间的区别。比如说,一个测量得到100 ± 10,另一个测量得到95 ± 10,那么这两个结果是否有矛盾呢?没有矛盾,因为它们有重叠的区间。但假如测量精度提高了,一个测量得到100 ± 1,另一个测量得到95 ± 1,这时矛盾就凸显出来了,因为没有重叠的区间。这时你就可以确信,两个结果不可能都正确,至少有一个是错的。

中子寿命的问题,之所以说是困扰了物理学界十几年,而不是几十年,就是因为十几年前的测量精度才达到了误差范围不重叠的程度。

这是一个具有普遍意义的例子,说明提高测量精度是科学进步的一个基本源泉。我们在讲到大型对撞机CEPC的时候,说到它的科学目标是把对希格斯粒子性质的测量精度提高一个量级。许多观众认为这个目标没有什么意义,仅仅是在小数点后增加一位而已,一点都不亦可赛艇。实际上,中子寿命的这个例子就可以说明,这种认识是很naïve的。提高测量精度,本身就有重要的意义,因为肯定会发现很多以前无法确定的东西。当然,这并不是说CEPC一定应该造。你当然可以反对它,但重要的是,反对也要按照基本法,应该以正确的理由来反对,而不是以错误的理由瞎起哄。

具体到中子寿命的问题,两种测量结果不同的原因是什么呢?这两种方法,一种是测量过一段时间后中子剩下多少,另一种是测量过一段时间后质子产生了多少。在这背后隐含的假设,是中子只会衰变成质子。因此,两种测量结果的差异令不少人想到,中子可能还有其他的衰变通道。然后就有更加狂野的猜想,例如中子会衰变成暗物质。想想看,假如暗物质之谜居然是以中子这个最常见的粒子之一作为突破口的,那是多么神奇啊!科学最大的魅力,就是总是能够出人意料!

中国首次海上发射成功

X:2019年6月5日12时6分,我国在黄海海域用长征十一号运载火箭,将捕风一号A/B星和五颗商业卫星顺利送入预定轨道。也就是说,中国已经拥有了海上发射卫星的能力!

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S:唉,很多同学应该和我一样之前就知道中国已经有了酒泉、太原、西昌、文昌四大发射基地,那么海上发射对于我们又有什么特殊意义?

X:要回答这个问题,我们首先要了解一下传统的太阳同步轨道遥感卫星是怎样运作的。看一下这张图就可以发现:它们一般的轨迹是一个垂直于赤道的圆环,这就会使得这些卫星每天经过赤道周围那些低纬度国家的时间很短。而这里提到的“低纬度国家”又恰好包括大量亚非拉发展中国家,人口众多,对于遥感卫星在灾害预防等方面的需求其实是很大的。所以理论上,如果有卫星能在赤道上方运转,每天就可以经过很多次,那对这些国家就会很有意义。

S:那说到这里我好像就明白了,这里就要涉及最基本的物理知识,要发射一颗绕着赤道运转的卫星难度比正常卫星大很多,要么用火箭变轨,要么用卫星自己变轨。无论哪个方案都会增加很多成本。但是如果发射地点的纬度足够低,也就是越接近赤道所在位置,那这个发射成本就也就越低了。

X:对啦!其实海上发射还有个好处,那就是每次发射残骸的处理问题也会变得简单,中国内陆人口密集,火箭残骸经常会掉落到普通居民生活区域,也是一种困扰。而且,前面说的“低纬度国家”同时很多又是中国“一带一路”计划参与者,想必随着我们海上发射卫星的能力进一步成熟,我们的合作前景也就更加明朗了。

S:这次是真的星辰大海了!

糖水驱蚊

X:阿帅阿帅!我们袁周虑长期关注的的科学研究又有突破啦!

S:什么?是可控核聚变有进展了吗?

X:不是,是第二重要的那个。

S:什么?难道是又有新的战胜蚊子的方法了?

X:没错!最近科学家证明了,用糖水也可以达到驱蚊效果!

S:糖水?阿玄你是这几天被蚊子咬傻了吗,产生幻觉了?

X:谁被咬傻了!这可是发表在正式学术刊物上的研究成果!其实原理说起来也很简单,我们都知道雌蚊吸血是为了获得能量去繁衍,但其实它们也会吸食花朵、蜂蜜、树液来获取糖分,因为同样都可以获得能量。于是科学家用不同浓度的糖水进行了分组实验,证实了糖分含量对蚊子吸引力是呈明显正比关系的。换个直观说法,就是只要你给的糖保甜,蚊子就不会想着来吸你血!

S:这么神奇?

X:经过科学家对这些蚊子的RNA进行的测序,他们发现一些基因的表达可能与蚊子的吸血欲望有关。比如其中一种简称为Vg-2的卵黄素基因,在蚊子吃糖时表达得更多,也就是Vg-2表达量越高,蚊子可能就越不会吸血而是选择吃糖。不过科学家也发现,这招似乎只对年轻雌蚊管用,尝过鲜血滋味的那些似乎就改不回来了。

S:别说了,这一次的实践方法你想好了没有?

X:哼哼……(从下面拿出大可乐+大雪碧)


中国空间站应用公开第一批入选项目清单

X:6月12日,中国载人航天工程办公室与联合国外空司在奥地利维也纳举办的联合国外空委第62届会议期间,共同组织召开发布会,宣布了联合国/中国围绕中国空间站开展空间科学实验的第一批项目入选结果。

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S:这些项目也将会是世界各国首次借助中国空间站完成太空实验。中国载人航天工程办公室与联合国合作成立了国际专家评审组,从多达42个项目建议书中,最终筛选出了这9个项目。

X:这里我一定要给大家具体念一念这9个项目的名字,因为光是念出来都觉得自己整个人都有未来范了:

·POLAR-2:中国空间站上的伽玛暴/偏振/探测仪

·星云气体的光谱研究

·部分混相流体在微重力下的行为研究

·高性能微两相冷却系统的空间应用

·中红外地面观测平台

·受涡流和声波影响的火焰不稳定性研究

·用于空间应用的多结GaAs(砷化鎵)太阳能电池的开发

太空肿瘤:来自个体内健康和肿瘤组织的3D类器官培养物由于空间条件导致的早期突变特征研究

·微重力对致病菌生长和生物膜产生的影响

S:听上去每一个都是黑科技,把这些名字直接放进游戏里应该都毫无违和感。

X:当然,除了项目本身的神奇之处以外,最终能参与进中国空间站这9个项目的国家多达17个,其中包括俄、日、德,法,意、秘(必)鲁、肯尼亚等等国家,完全可以说是横跨是几大洲的太空合作了。

S:当然,由于美国1998年出台的ITAR条例,再加上自从特朗普上台后进一步制造了中美之间的技术冲突氛围,我们可能很长时间里都看不到中美在这方面有什么合作了。对于科学本身来说,当今太空领域发展最好的两个国家没办法合作,肯定是遗憾的。但中国的态度也一直是欢迎合作,若你们非要竞争,我们也不怕。

X:换个角度想想,当年美苏宇宙争霸的时候,中国还是一个为吃饱饭奋斗的国家,如果你那时候跟人家提什么中国建空间站,恐怕只会被人笑话。想到这里我又想念几句诗了:

穷则发展经济,达则冲出地球,安得空间站千万间,大庇bi天下科学家俱欢颜!

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