美宇航员被困太空逾两月；2024年度狄拉克奖揭晓 | 科技周览

整理 | 周舒义、望乡
美宇航员被困太空逾两月，归期仍未确定

据路透社报道，美国航空航天局（NASA）8月6日宣布，将美国太空探索技术公司（SpaceX）的下次例行载人航天发射推迟一个月，以便为波音公司争取更多时间，分析解决“星际客机”飞船故障，早日确定滞留太空宇航员的归期。一名NASA官员7日表示，如果“星际客机”迟迟不能满足安全要求，宇航员或于2025年2月搭乘SpaceX的“龙”飞船返回地球。

星际客机（Starliner）

6月6日，美国宇航员巴里·威尔莫尔和苏尼·威廉姆斯乘坐“星际客机”飞船飞抵国际空间站，原定于6月14日返回地球，但由于飞船推进器故障和氦气泄漏等问题，返航时间一再推迟。到8月6日，威尔莫尔和威廉姆斯已在国际空间站滞留两个月。

NASA下一次载人发射任务原定8月18日，由SpaceX的“龙”飞船把4名宇航员送到国际空间站。但NASA在6日发表声明说，“龙”飞船的发射推迟到9月24日之后。NASA表示，希望可以给波音公司更多时间，分析“星际客机”飞船的故障原因，敲定“星际客机”机组人员的返航计划。声明补充说，目前还未就“星际客机”返航做出任何决定。

据报道，最新的测试数据在NASA内部引发了争论和分歧，即冒险使用“星际客机”，还是改用“龙”飞船接回宇航员。NASA一直同SpaceX保持接触，讨论在未来发射的“龙”飞船中为威尔莫尔和威廉姆斯预留两个空位。据美联社报道，NASA商业载人项目负责人史蒂夫·斯蒂克两周前表示，搭乘本次推迟发射的“龙”飞船返航是备选方案之一。波音公司发言人表示，如果NASA决定启用“龙”飞船，波音将“采取必要措施，配置‘星际客机’在无人状态下返航”。

过去几周，波音公司在地面和太空同时开展推进器测试，以查找“星际客机”与国际空间站对接时部分推进器失灵的原因。失灵的5个推进器已有4个重新被激活。上周晚些时候，波音公司谈到正在进行的测试时表示，公司仍对“星际客机”有信心，相信它有能力与机组人员一同安全返回地球。
大堡礁海域温度飙升，达400年来最高水平

8月7日发表于Nature的一项研究显示，澳大利亚大堡礁海域表面温度已达400年来最高水平，海水温度升高和大规模珊瑚白化事件将对大堡礁生态系统构成“生存威胁”。

研究人员通过分析大堡礁海域的珊瑚骨骼样本，重建了1618年至1995年的海表温度数据，结合1900年至2024年海表温度记录进行研究。结果显示，在1900年前，海表温度相对稳定；但从1900年到2024年，1月至3月的海表温度平均每10年升高0.09℃；且升温速度呈加快趋势，如果只看1960年至2024年，升温速度来到了每10年升高0.12℃；到2024年，1月至3月的海表温度已比1900年前的参考值高出1.73℃，升至400年来的最高水平。

观测显示，仅在过去9年间，海水高温已在大堡礁造成5次大规模珊瑚白化。在出现大规模珊瑚白化的2016年、2017年、2020年、2022年和2024年，1月至3月的海表温度为1618年以来最高。研究人员认为，如果人类活动导致的气候变化不能得到及时应对，大堡礁可能会面临灾难性后果。论文作者Benjamin J. Henley表示：“我认为在20年至30年后，大堡礁很可能会变成一个完全不同的地方。”

大堡礁是澳大利亚东北海岸外一系列珊瑚岛礁的总称。它全长2000多公里，是世界上最大的珊瑚礁群，也是地球上最复杂的自然生态系统之一。当海洋温度过高时，珊瑚会吐出生活在其组织中、为其提供颜色和大部分能量的藻类，这样一来，珊瑚就会呈现白色，称为“白化”。如果海洋温度不能恢复正常，珊瑚会大量死亡，进而威胁到依赖珊瑚的物种和食物链。由于反复白化，大堡礁结构正在发生根本性转变。

2024年度狄拉克奖揭晓

当地时间8月8日，2024年度狄拉克奖在意大利里雅斯特揭晓。国际理论物理中心（ICTP）将奖项颁予四位物理学家，分别是阿根廷学者Horacio Casini和Marina Huerta，日本学者笠真生（Shinsei Ryu）和高柳匡（Tadashi Takayanagi），以表彰他们“为理解引力和量子场论中的量子熵做出的开创性贡献”。

左起：Horacio Casini（阿根廷巴里洛切原子中心）、Marina Huerta（阿根廷巴里洛切原子中心）、笠真生（美国普林斯顿大学）、高柳匡（日本京都大学）| ICTP

2024年狄拉克奖旨在奖励将物理学的两个方面——量子力学和引力结合在一起的研究，半个多世纪以来，这两个方面的统一描述一直是理论物理学家孜孜以求的“圣杯”。ICTP主任Atish Dabholkar表示：“2024年狄拉克奖得主为我们理解量子纠缠的不同方面做出了开创性贡献。笠真生和高柳匡的工作揭示了量子力学、信息论与时空几何、引力之间迷人而深刻的联系。Casini和Huerta利用量子纠缠熵的性质，得出了关于量子场论结构的重要普适结果。”

量子熵（冯·诺依曼熵）是量子态相关信息量的度量。考虑处于纯态的大系统的子系统时，它也被称为“纠缠熵”。2006年，笠真生和高柳匡开创性地提出，边界场论的纠缠熵可以由时空中极小曲面的面积描述。其与著名的贝肯斯坦-霍金方程（黑洞具有正比于其视界面积的熵）类似，但并不相同。该结果现在一般称为Ryu-Takayanagi（RT）公式，对阐明黑洞和全息的许多问题产生了深远影响，在强相互作用系统中也有重要应用。

Casini和Huerta研究了量子场论中量子熵的各个方面，特别是子区域的熵，并将这些结果应用于重正化群流的研究。在1+1维下，他们证明了区间的熵在重正化群流下单调递减，为著名的c定理（c-theorem）提供了另一种证明。他们还将其推广到2+1维场论，证明了2+1维子区域中圆形子区域的熵在重正化群流下递减。Casini及其合作者进一步将这些想法推广到了3+1维。此外，Casini利用量子相对熵的性质，给出了量子场论框架下贝肯斯坦上限（Bekenstein bound）的一个精确表述和优雅证明。

狄拉克奖是ICTP在1985年为纪念英国物理学家狄拉克而设置的年度性奖项。它是理论和数学物理领域的最高荣誉，不授予前诺贝尔奖、菲尔兹奖和沃尔夫奖得主。有趣的是，多位狄拉克奖得主却在日后获得了诺贝尔奖。

中国版“星链”首批组网卫星升空入轨

北京时间8月6日14时42分，中国版“星链”计划——“千帆星座（G60星链）”首批商业组网卫星以“一箭18星”升空入轨，发射任务取得圆满成功。未来，“千帆星座”将面向普通大众通信需求，在全球范围内提供低延时、高速率及高可靠性的卫星（宽带）互联网服务。此次发射被认为是中国版“星链”批量发射的首秀。业内人士认为，这是我国卫星互联网发展史上的里程碑。

“千帆星座”是我国规划的低轨卫星互联网星座。低轨卫星是指在距离地球表面约160公里到2000公里之间轨道上运行的卫星。这些卫星因其较低的轨道高度，具有传输时延小、链路损耗低等特点，非常适合发展卫星互联网业务（即以卫星为接入手段的互联网宽带服务模式）。低轨卫星轨道与频段资源容量有限，因此国际上有“先登先占”的不成文规则。

“千帆星座”将采用多层、多轨道、分阶段实施的星座设计。今年计划发射108颗星，2025年底实现648颗卫星提供区域网络覆盖，2027年底提供全球网络覆盖，到2030年底，“千帆星座”将完成超1.5万颗低轨卫星的互联网组网。据介绍，规划有两个阶段，第一个阶段是1296颗星，轨道高度约1000多公里，具备全球范围的互联和完整覆盖能力，可以提供全方位多样化的商业服务。第二阶段，卫星轨道高度将会降到300公里、500公里，提供手机直连、宽窄带物联网等高级应用服务。届时，无论身处深山荒漠、远洋高空，只要有一部手机，就能随时上网，不用担心与世界“断联”。

目前，传统的陆地移动通信服务仅覆盖了不足6%的地表面积，受固有特性限制，要实现陆地基站全面铺设成本过高，而低轨卫星星座可全球覆盖，实现对偏远区域、海洋等的网络补充，也能在救灾抢险等紧急情况下发挥作用。此外，“千帆星座”单颗卫星重量不到0.3吨（传统通讯卫星重量在1吨左右），在轨寿命可达7年，能够在轨自主健康管理、故障处置。到无法工作时，卫星还会自主推离轨道，待下一批卫星来补全星座。（中国科学院微小卫星创新研究院，央视网，文汇网）

微波炉里，住着极端微生物

极端微生物能够在最恶劣的环境下生存甚至繁衍，比如海底热泉的袭人灼热、南极冰层的彻骨深寒，以及地壳的层层重压。然而，在更为日常的环境中，科学家也发现了它们的身影——比如说，微波炉。

一个常见的误解是，微波炉会通过辐射加热彻底杀灭炉腔内的致病菌，事实并非如此。研究人员对30台微波炉进行采样，这些微波炉来自家用、办公室公用和实验室加热样品三种不同的使用场景。

通过实验室培养和DNA测序，研究人员测定微生物的种类和基因多样性，从微波炉炉腔内分离出101种细菌。其中，优势细菌属包括葡萄球菌属、微球菌属和芽孢杆菌属，它们常见于人体肤表和日常接触的物品表面；家用微波炉还分离出了克雷伯菌属和短波单胞菌属等食源性致病菌。三种使用场景中，实验室微波炉的微生物群落结构最为多样，且抗辐射、干燥和高温的极端微生物含量也明显更丰富。研究人员认为，这是由于实验室微波炉的环境更为“极端”——与食物相比，化学试剂和生物样品通常需要更长的加热时间。选择压力的区别（如人体接触、养分有效性、辐射水平）导致了不同使用场景下微波炉的微生物组差异。

基于属分类水平，三种场景微波炉中细菌含量差异性比较。左起：实验室、家用、公用

研究人员表示，还需进一步研究，以了解微波炉中的微生物是如何适应选择压力的。此外，极端微生物可能会在反复辐射过程中演化并筛选出来，这具有潜在的生物技术应用价值。而对大众来说，这项研究的意义更为简单明确：虽然微波炉不是什么“万菌之源”，但也并非全然纯净。研究人员建议，要经常清洁家中微波炉，以消除可能的污染。相关论文8月8日发表于Frontiers in Microbiology。

少糖饮食，能让身体更年轻

一项来自美国加州大学旧金山分校的研究显示，遵循富含维生素和矿物质的饮食，尤其是不添加太多糖的饮食，与细胞水平上生物年龄更年轻相关。

该横断面研究纳入342名女性（171名黑人，171名白人），参与者平均年龄为39岁，每天摄入的添加糖从2.7克至316克不等，平均每天摄入量为61.5克。一块牛奶巧克力含有约25克添加糖，而一罐350毫升的可乐含有约39克添加糖。美国食品药物监督管理局（FDA）建议，成年人每天摄入的添加糖不超过50克。

研究人员研究了三种不同的健康饮食方式如何影响“表观遗传时钟”（一种可以估算健康和寿命的生化测试）。结果发现，人们吃得越健康，细胞看起来就越年轻。其中，坚持地中海饮食与较低的表观遗传年龄相关性最强。研究还发现，即使饮食健康，人们摄入的每1克添加糖也与表观遗传年龄的增加相关。

这项研究有助于加深人们对于糖与健康之间关系的理解。研究人员表示，表观遗传模式似乎是可逆的，如果坚持每天减少摄入10克添加糖，可能相当于将表观遗传时钟逆转2.4个月。相关论文7月29日发表于JAMA Network Open。（科技日报）
欧盟《人工智能法案》正式生效

欧盟《人工智能法案》8月1日起正式生效。该法案是全球首部全面监管人工智能的法规，标志着欧盟在规范人工智能应用方面迈出重要一步。法案规定，聊天机器人等人工智能系统必须明确告知用户他们在与机器互动，人工智能技术提供商必须确保合成的音频、视频、文本和图像内容能够被检测为人工智能生成的内容。此外法案还规定，禁止使用被认为对用户基本权利构成明显威胁的人工智能系统。对有违规行为的企业，欧盟最高将对其处以全球年营业额7%的罚款。

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