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首届「知乎科技榜」结果公布,2022 年有哪些令你印象深刻 ...

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online_member 发表于 2023-2-24 17:23:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
「知乎科技榜」由知乎发起中国科学报社支持,知乎用户参与的年度科技进展评选,分为国内科技榜和国外科技榜。
「知乎科技榜」是首次以用户为评委,评选出的年度科技榜单。答主评审团由 42 位科学领域优秀创作者组成,最终由院士领衔的 15 位专家委员对评选结果进行科学性审核。
「知乎科技榜」架起学术与大众之间的桥梁,兼顾了学术性和大众关注,既宣传了科技创新成果又推动了科学普及。

首届「知乎科技榜」结果公布,2022 年有哪些令你印象深刻 ...949 / 作者:尹泽汐猩 / 帖子ID:113210
online_member 发表于 2023-2-24 17:24:30 | 显示全部楼层
知友们,大家好!很高兴有机会分享中国天眼FAST近期科学进展,也感谢大家对FAST和射电天文的关注。
我们所研究的天文学一方面关注宏大的星系宇宙,一方面又和微观物理挂钩,两者相辅相成。粒子物理还原论视角往往寻找世界基本组成单元,在我们生活的尺度下,起主导作用的只是广义全同粒子间的引力和电磁力,而粒子间究竟又是怎样通过几种相互作用,进而演生出宇宙大千各种物质相和丰富多彩的天文现象,这其中规律复杂性,又不是还原论可一语囊括的,这让我意识到天体物理的广博,深刻和优美之处。
天文学是门观测科学,具有很高的仪器技术门槛,中国天眼FAST的高灵敏度大步迈过了观测技术门槛,才使中国射电天文学者立足国内设备做重大、基础、突破性的科学梦想成为可能。FAST自2020年1月正式投入科学运行以来,已经陪我们走过了1000多个日夜。借助这台人类有史以来建造的最灵敏的单天线射电望远镜[1-3],巡天观测和数据中的科研探索宛如《一千零一夜》秘境历险般曲折生动又令人心醉流连。我和身边越来越多的人开始做起看似天方夜谭但任重道远的事情。
脉冲星
首先我想为大家分享FAST在脉冲星方面的进展。脉冲星自1967年发现以来[4],已经历了56年的研究,目前各类脉冲星已发现了超过3300颗[5]。所谓脉冲星,我们可以简单的理解为高速旋转的中子星,他们就像是宇宙中的灯塔在时时刻刻辐射电磁波,如图1所示。然而,这近60年以来,其辐射机制仍众说纷纭。这就需要我们发现更多奇特的脉冲星,从他们身上找到解决问题的突破口。如今,FAST望远镜正在进行的多项巡天观测和研究,已经发现超过700颗新脉冲星[6, 7],其中不乏有趣的样本。例如,有些自转非常快(毫秒脉冲星),有些具有伴星(双星脉冲星),甚至有些时断时续的辐射行为(旋转射电暂现源)。相信未来FAST能发现更多奇特的脉冲星,比如亚毫秒脉冲星、态转换脉冲星等等。这将为我们解释辐射机制、中子星物态、强相互作用性质等重要物理问题提供绝佳的样本,甚至可以为日后人类探测低频引力波[8]乃至进行星际航行[9]打下基础。

首届「知乎科技榜」结果公布,2022 年有哪些令你印象深刻 ...398 / 作者:梦的衣裳323 / 帖子ID:113210

图1. 脉冲星灯塔模型(拍摄于北京天文馆)

FAST脉冲星发现列表:
http://zmtt.bao.ac.cn/GPPS/GPPSnewPSR.html
http://groups.bao.ac.cn/ism/CRAFTS/202203/t20220310_683697.html
https://fast.bao.ac.cn/cms/article/65/
快速射电暴
快速射电暴(Fast Radio Burst, FRB)与前文所述的脉冲星有着千丝万缕的联系,他们都呈现出脉冲形状的信号。十六年前平常的一天,一名美国西弗吉尼亚大学的研究生在分析澳大利亚Parkes望远镜的脉冲星历史数据时,发现了一个明亮的脉冲信号(图2左),他将这个发现交给了他的导师——天文学家Lorimer。几个月之后,《科学》杂志上的一篇文章引起了射电天文界的广泛关注,这便是有关FRB系统研究的开端[10]。FRB可谓是如今天文学的热点和前沿领域[11],不仅因为FRB起源和机制至今仍是未解之谜,其特殊辐射现象的背后还可能隐藏着新物理机制。FRB特殊之处正如其名,我们可以将其分成三部分来理解,快速-射电-暴。快速指的是持续时间很短,一般只有几个毫秒;射电指的是,在长波无线电波段观测到的;最后,暴在天文中一般指的是短时间内大量的能量释放过程,而一次剧烈的FRB相当于太阳几年的能量释放总和。如此猛烈的爆发现象,由于距离我们非常遥远(大多是来自银河系之外),在近十几年才被天文学家关注到的。
在随后的十几年中,FRB领域的发展经历过惊喜也遭受过挫折,例如“微波炉事件”就一度使得FRB沦为天文学家眼中的乌龙[12](图2右)。好在进一步的观测,打消了科学家们心中的顾虑[13-15],如今FRB这一天文子领域正在快速发展,新的观测很可能取得突破性成果,对本领域发展起到关键贡献。仅《自然》和《科学》期刊,关于报导快速射电暴新的观测突破文章多达二十余篇。我们团队成员也作为一作和主要作者参与到多篇自然和科学的工作中。(如图3)。

首届「知乎科技榜」结果公布,2022 年有哪些令你印象深刻 ...576 / 作者:梦的衣裳323 / 帖子ID:113210

图2. 左:2007年Lorimer团队发现的FRB(Lorimer et al. 2007);右:微波炉乌龙事件发现的人造信号(Burke-Spolaor et al. 2010)

首届「知乎科技榜」结果公布,2022 年有哪些令你印象深刻 ...936 / 作者:梦的衣裳323 / 帖子ID:113210

图3. FRB领域代表性进展图(图源:天文爱好者杂志)

下面我向大家重点分享关于FRB的观测研究,这也是我最近参与较多的课题。虽说FAST望远镜在FRB观测研究中算是后来者,但在近些年的研究进展上大放异彩,真正做到后来者居上。凭借FAST历史最高的灵敏度优势,国家天文台李菂研究员领导的团队对FRB 20121102A进行了跟踪观测,共探测到了1652个爆发(图4),成为当时世界上最大的FRB重复暴样本集[16]。并且我们首次发现该源具有双峰能量分布,这表明可能存在着多种辐射机制。因此,这一发现入选2021年度中国科学十大进展。

首届「知乎科技榜」结果公布,2022 年有哪些令你印象深刻 ...185 / 作者:梦的衣裳323 / 帖子ID:113210

图4.  FAST发现FRB 20121102A爆发能量存在双峰分布(Li et al. 2021)

2022年,我们探究 FRB的脚步没有停下,FAST的FRB观测又有了新进展。李菂研究员团队对FAST新发现的重复暴FRB 20190520B进行了后续观测,发现这个FRB源具有非常罕见的持续活跃性,并且在该源旁边存在一个与之成协的致密持续射电源[17](图5)。同时,该源也是目前唯一一个持续活跃的FRB,以及迄今第二个有持续射电源对应体的FRB。这意味该FRB可能处在一个变化非常剧烈的环境中,或是正处自身非常活跃的年轻阶段。随后,得益于FAST快速射电暴优先及重大项目,北京大学李柯伽教授领导的合作组对重复暴FRB 20201124A进行了定点跟踪观测,共探测到1863个脉冲,获得了迄今为止最大的FRB偏振样本[18]。该团队发现,在跨越了54天的观测中,首次发现该FRB在72小时内从高事件率到突然熄灭的猝灭现象,首次探测到与之前所有FRB都显著不同的高圆偏振度脉冲,并且还发现法拉第旋转量的短时标演化以及偏振度随着电磁波波长振荡的现象。这些特征表明该FRB所处的环境是极为复杂并且动态演化的。

首届「知乎科技榜」结果公布,2022 年有哪些令你印象深刻 ...672 / 作者:梦的衣裳323 / 帖子ID:113210

图5 对FRB 20190520B的多波段定位(Niu et al. 2022)

天文现象的重要性往往体现在其背后的物理属性,而这些特殊的FRB,为我们研究其的起源和机制提供了难得的样本。凭借这些丰富的观测,我们就可以对这些FRB进行统计研究,并分析他们的共性或是不同,进而探究其物理特征。李菂研究团队通过使用FAST数据,并协同美国GBT、VLA等多台望远镜对一批重复FRB的偏振特征进行了系统分析,结果发现FRB信号的偏振特征是存在变化的,甚至不同重复FRB的线偏振度存在着随频率降低而降低的统一趋势[19],如图6。这表明FRB信号在经过其周边环境时,会发生复杂的等离子体多路径散射,因此FRB可能处在类似超新星遗迹的复杂电离环境中。基于此观测和统计结果,我们首次提出了能够统一解释重复FRB偏振-频率演化的机制,并且给出了定量化的描述参数“RM弥散”。弥散值越大表明周边环境越复杂,变化越剧烈,更可能来自年轻的天体。因此,通过使用这个参数,我们可以将FRB的偏振信息用于判断FRB周边环境及其演化阶段,乃至可以用于辨识FRB重复暴和非重复暴。所以这个特征,可以称得上是FRB的“身份证”,将为最终确定FRB的起源提供关键证据。

首届「知乎科技榜」结果公布,2022 年有哪些令你印象深刻 ...953 / 作者:梦的衣裳323 / 帖子ID:113210

图6. 线偏振度随频率的变化趋势图(Feng et al. 2022)

尽管天文学家们仍在推进,奈何FRB起源和机制依然云遮雾绕,其起源可能其仅产生自磁陀星等一两类天体,也许是多类型起源,但其背后的物理机制必然有特定联系或相似之处。我们似乎正一步步揭下FRB神秘面纱,然而游山未至山穷处,终被青山碍眼睛,这个过程注定不会一帆风顺,正因如此,探索其移步换景中横看成岭侧成峰所一路观瞻的自然、宇宙的壮阔和多样性,才会如此引人入胜。未来已至,FAST正在联手国际上多波段天文台开展观测,逐渐解读FRB奥秘,不断扩展人类的知识边界。
中性氢谱线
FAST不仅在FRB的动态宇宙研究领域大显身手,在中性氢(HI)谱线的观测中也有突破性的发现。我们知道,氢是宇宙中最常见的元素,比如氢在太阳中的占比就超过70%,而中性氢是氢原子在宇宙中的主要形态之一。当这些原子内的电子和质子因碰撞等原因而发生跃迁时,就会发射出波长约21cm(频率约是1.4GHz)的电磁波(谱线)。该辐射是示踪星系结构、运动和演化的有力工具。恰好这个波长在FAST的观测波段内,因此在立项之初中性氢谱线就成为重点关注目标。
2022年,李菂研究员团队中的庆道冲博士后使用原创的中性氢窄线自吸收(HINSA)方法,测量星际介质的塞曼效应,实现了分子云磁场探测从0到1的突破(图7)[20]。这一发现将恒星形成的时间减少到百万年量级,对于我们理解恒星演化等天体物理过程至关重要。此外,国家天文台徐聪研究员领导的国际团队利用FAST对斯蒂芬五重星系及周围天区的氢原子气体谱线进行了成像观测,发现了迄今为止在宇宙中探测到的最大的原子气体结构(图8)[21]。这些成功均显示出FAST的高超观测能力,以及在解决重大天体物理问题方面的潜力。

首届「知乎科技榜」结果公布,2022 年有哪些令你印象深刻 ...220 / 作者:梦的衣裳323 / 帖子ID:113210

图7. 中性氢窄线自吸收方法测量星际介质的塞曼效应,《自然》杂志封面图(Ching et al. 2022)

首届「知乎科技榜」结果公布,2022 年有哪些令你印象深刻 ...482 / 作者:梦的衣裳323 / 帖子ID:113210

图 8. 斯蒂芬五重星系团的HI发射等高线图(Xu et al. 2022)

人们常把物理看作是一套基本概念和原理的枯燥理论,但这是发展完善并总结好的教科书。实际上在科学探索中的我们常常不用这种教条方式思考问题。相反,未知领域探索的惯用科研思考方法是使用尽量少的概念和尽量少的假设达到尽量多的测量,同时也使用尽量少的数学完成尽量多的结果,即便这些概念可能并不完全正确。不论是探索极端的致密天体,还是神秘的河外辐射现象,抑或飘渺的星际云团,现象一直都是物理学的根源,而面对未知的好奇心则是科学发展的永恒内驱力。正如莎翁名篇《哈姆雷特》中的金句一样“即使被关在果壳之中,我仍自以为无限空间之王”,凭借着我国大科学装置日益精进的观测手段和数据,我们也正在拼凑和推演宏大的宇宙叙事。FAST望远镜作为观天利器,相信在不久的将来它会实现南仁东老师“FAST是中国射电天文从追赶到超越的一次尝试”的殷切期望,也会如曾经的阿雷西博望远镜一样走在人类探索自然的最前沿,为我们带来更多崭新的发现。

首届「知乎科技榜」结果公布,2022 年有哪些令你印象深刻 ...772 / 作者:梦的衣裳323 / 帖子ID:113210

图9. 工作中的中国天眼FAST望远镜(由机械胶卷相机拍摄)

参考文献
[1]  Nan R, Li D, Jin C, et al. The Five-Hundred Aperture Spherical Radio Telescope (fast) Project [J]. International Journal of Modern Physics D, 2011, 20: 989-1024.
[2]  Jiang P, Yue Y, Gan H, et al. Commissioning progress of the FAST [J]. Science China Physics, Mechanics, and Astronomy, 2019, 62: 959502.
[3]  Li D, Wang P, Qian L, et al. FAST in Space: Considerations for a Multibeam, Multipurpose Survey Using China's 500-m Aperture Spherical Radio Telescope (FAST) [J]. IEEE Microwave Magazine, 2018, 19: 112-9.
[4]  Hewish A, Bell S J, Pilkington J D, et al. 74. observation of a rapidly pulsating radio source [M]. A Source Book in Astronomy and Astrophysics, 1900–1975. Harvard University Press. 2013: 498-504.
[5]  Manchester R N, Hobbs G B, Teoh A, et al. The Australia Telescope National Facility Pulsar Catalogue [J]. The Astronomical Journal, 2005, 129: 1993-2006.
[6]  Han J, Wang C, Wang P, et al. The FAST Galactic Plane Pulsar Snapshot survey: I. Project design and pulsar discoveries [J]. Research in Astronomy and Astrophysics, 2021, 21(5): 107.
[7]  Pn Z, Qian L, Ma X, et al. FAST Globular Cluster Pulsar Survey: Twenty-four Pulsars Discovered in 15 Globular Clusters [J]. The Astrophysical Journal, 2021, 915: L28.
[8]  Hobbs G, Archibald A, Arzoumanian Z, et al. The International Pulsar Timing Array project: using pulsars as a gravitational wave detector [J]. Classical and Quantum Gravity, 2010, 27: 084013.
[9]  Becker W, Kramer M, Sesana A. Pulsar Timing and Its Application for Navigation and Gravitational Wave Detection [J]. Space Science Reviews, 2018, 214(1): 30.
[10]  Lorimer D R, Bailes M, McLaughlin M A, et al. A bright millisecond radio burst of extragalactic origin [J]. Science, 2007, 318(5851): 777-80.
[11]  Petroff E, Hessels J W T, Lorimer D R. Fast radio bursts at the dawn of the 2020s [J]. Astronomy and Astrophysics Review, 2022, 30: 2.
[12]  Burke-Spolaor S, Bailes M, Ekers R, et al. Radio bursts with extragalactic spectral characteristics show terrestrial origins [J]. The Astrophysical Journal, 2010, 727(1): 18.
[13]  Thornton D, et al., Stappers B, et al. A population of fast radio bursts at cosmological distances [J]. Science, 2013, 341(6141): 53-6.
[14]  Spitler L, Cordes J M, Hessels J, et al. Fast radio burst discovered in the Arecibo pulsar ALFA survey [J]. The Astrophysical Journal, 2014, 790(2): 101.
[15]  Spitler L, Scholz P, Hessels J, et al. A repeating fast radio burst [J]. Nature, 2016, 531(7593): 202-5.
[16]  Li D, Wang P, Zhu W, et al. A bimodal burst energy distribution of a repeating fast radio burst source [J]. Nature, 2021, 598(7880): 267-71.
[17]  Niu C-H, Aggarwal K, Li D, et al. A repeating fast radio burst associated with a persistent radio source [J]. Nature, 2022, 606(7916): 873-7.
[18]  Xu H, Niu J R, Chen P, et al. A fast radio burst source at a complex magnetized site in a barred galaxy [J]. Nature, 2022, 609(7928): 685-8.
[19]  Feng Y, Li D, Yang Y-P, et al. Frequency-dependent polarization of repeating fast radio bursts—implications for their origin [J]. Science, 2022, 375(6586): 1266-70.
[20]  Ching T C, Li D, Heiles C, et al. An early transition to magnetic supercriticality in star formation [J]. Nature, 2022, 601(7891): 49-52.
[21]  Xu C K, Cheng C, Appleton P N, et al. A 0.6 Mpc H i structure associated with Stephan’s Quintet [J]. Nature, 2022, 610(7932): 461-6.
online_member 发表于 2023-2-24 17:25:00 | 显示全部楼层
知乎科技榜之国内榜,我航天占3个:

中国空间站完成在轨建造;
夸父一号发射成功;
力箭一号发射成功。
由此可见,中国航天在过去一年确实取得了辉煌的成就。

至于哪个印象最深?哪个印象都很深!
我们来再来回顾一下~
<hr/>2022年,在中国载人航天工程立项30周年之际,中国空间站全面建成!三十而立中国载人航天事业,加速驶向星辰大海。


首届「知乎科技榜」结果公布,2022 年有哪些令你印象深刻 ...151 / 作者:Lily8911 / 帖子ID:113210
2022年,中国航天科技集团有限公司先后成功实施了天舟四号货运飞船、神舟十四号载人飞船、问天实验舱、梦天实验舱、天舟五号货运飞船、神舟十五号载人飞船6次发射任务和2次返回任务。


首届「知乎科技榜」结果公布,2022 年有哪些令你印象深刻 ...972 / 作者:Lily8911 / 帖子ID:113210

▲ 6名航天员首次聚首中国空间站

其间,中国空间站在轨完成三舱“T”字基本构型,首次实现六名航天员太空大会师,神舟十五号与神舟十四号飞行乘组完成在轨轮换,工程将转入应用与发展阶段。

首届「知乎科技榜」结果公布,2022 年有哪些令你印象深刻 ...82 / 作者:Lily8911 / 帖子ID:113210

▲ 中国空间站三舱“T”字基本构型示意图

我国空间站工程使用的空间站各舱段、载人飞船、货运飞船、中继卫星及发射这些航天器所使用的长征系列运载火箭,均由中国航天科技集团有限公司研制,工程其他分系统也有航天科技集团所属相关单位参与。
<hr/>10月9日7时43分,长征二号丁运载火箭在酒泉卫星发射中心点火起飞,托举夸父一号卫星直冲云霄,随后卫星进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。


首届「知乎科技榜」结果公布,2022 年有哪些令你印象深刻 ...939 / 作者:Lily8911 / 帖子ID:113210

▲ 火箭点火起飞

首届「知乎科技榜」结果公布,2022 年有哪些令你印象深刻 ...61 / 作者:Lily8911 / 帖子ID:113210

▲ 火箭一飞冲天

长二丁运载火箭由中国航天科技集团有限公司八院抓总研制,是一型常温液体二级运载火箭,具备在酒泉、西昌、太原三大卫星发射中心实施不同轨道要求的单星、多星发射能力。

首届「知乎科技榜」结果公布,2022 年有哪些令你印象深刻 ...176 / 作者:Lily8911 / 帖子ID:113210
▲ 火箭整装待发(孟凡子 摄)
夸父一号卫星是我国首颗综合性太阳观测专用卫星,主要用于研究“一磁两暴”,即太阳磁场、太阳耀斑和日冕物质抛射的起源、相互作用和彼此关联,也为灾害性空间天气预报提供支持。
本次发射是长征系列运载火箭的第442次发射。
<hr/>7月27日12时12分,由中国航天科技集团有限公司四院提供全部四级固体发动机的力箭一号运载火箭,在我国酒泉卫星发射中心成功首飞,顺利将6颗卫星送入预定轨道,发射任务获得圆满成功!

首届「知乎科技榜」结果公布,2022 年有哪些令你印象深刻 ...425 / 作者:Lily8911 / 帖子ID:113210
力箭一号运载火箭主动力系统采用四级全固体发动机,由航天科技集团四院牵头研制,首发飞行试验全面考核了四级全固体火箭发动机技术方案的合理性和产品综合质量的高可靠性,是我国在全固体运载火箭研制历程中的又一里程碑。首飞成功对于完善优化我国运载火箭型谱、推动空间科学研究发展意义重大。

首届「知乎科技榜」结果公布,2022 年有哪些令你印象深刻 ...257 / 作者:Lily8911 / 帖子ID:113210
力箭一号运载火箭由中国科学院力学研究所抓总研制,火箭由四级全固体发动机串联组成,箭体直径2.65m、箭体长度30m、起飞重量135t、起飞推力200t,采用了国内最大热发射固体火箭技术,500kmSSO轨道运载能力可达1.5t,主要用于太阳同步轨道和其他近地轨道中小型航天器的单星和多星组合发射,以及临近空间飞行器的助推发射。火箭运载能力、设计可靠性、入轨精度等综合性能以绝对优势迈入世界固体运载火箭领域先进行列,首飞后将直接进入高密度发射阶段,未来5~10年甚至更长时间内在国内外运载发射市场具备明显的竞争优势。

首届「知乎科技榜」结果公布,2022 年有哪些令你印象深刻 ...141 / 作者:Lily8911 / 帖子ID:113210
四院配套的四级固体发动机,第一、二级固体发动机均为首次研制的直径2.65m系列固体发动机,其中一级发动机是我国目前工程成功应用的最大整体式固体发动机,平均推力200t,综合性能位于国内领先、国际先进水平;上面级发动机是我国首个采用高性能纤维复合材料的球形壳体固体发动机,工作时间、质量比等综合性能在国际同类别发动机中处于先进水平;火箭使用了四院自研轻质高效防隔热涂层产品,保障了运载火箭发动机在贮存及飞行过程中的安全可靠。

首届「知乎科技榜」结果公布,2022 年有哪些令你印象深刻 ...522 / 作者:Lily8911 / 帖子ID:113210
力箭一号火箭首飞的成功是我国固体发动机技术在运载火箭主流领域成功工程应用的又一次重大突破,也是我国在全固体运载火箭研制历程中的又一里程碑,标志着我国固体运载火箭的综合性能达到世界先进水平,也展露了四院作为固体火箭发动机“国家队”的风采。

2023

中国航天

永远值得期待
online_member 发表于 2023-2-24 17:25:17 | 显示全部楼层
很荣幸被选为这次活动的评审成员之一。
虽然说只排在第十位,但做计算理论的我对于「量子计算机首次成功模拟虫洞」这一成果还是非常兴奋的。
有一说一,这两年量子相关的东西真的是非常火,火到出现了量子速读这种叫人哭笑不得的东西。连我娘,一个物理教授,都“捣毁”过一个量子速度培训班。
有没有人装逼正好撞到你擅长的领域上的?这种现象之所以发生显然是和量子计算这个概念分不开的。
然而实际上在计算机领域内部,最起码是目前为止,量子计算很大程度上属于是雷声大雨点小的状态。
更确切地说,大家还没有找到一个合适的量子计算的应用。
首先从纯算法的角度来谈。量子霸权这个概念大家虽然是提得很多,但是事实上从Shor量子算法分解质因数出现之后,并没有多少领域内普遍关注的、重要的问题被量子算法解决。也因此算法这边仍然有很多人对于量子计算是持观望的态度的。
那量子通信呢,这个不也是经常提吗?而且量子计算机可以用Shor算法直接破掉现存的大多数密码,搞网络安全的人不应该战栗吗?
先不提我们离一台可以实现Shor 算法的量子计算机很遥远。更重要的一点是密码学从来就不是网络安全里最弱的一环,而很大程度上是最强的一环。现实生活中的网络安全事件极少是被人用破译密码的方式攻破的。 所以在这边补强,有点像在头露在外面的情况下,又给自己的防弹衣外面再加了一层。
那短期内合适量子计算的应用在哪里呢?
一个很合理的思路是既然量子计算机本来就是由量子现象产生,那么在模拟量子现象也一定相比传统计算机有难以比拟的优势。
而这次模拟虫洞的突破就很好地印证了这一点。
所以,我相信,虽然说量子计算机对我们的实际生活能产生多大影响未知,但或许能成为我们发现自然奥秘的好帮手。
衷心希望这方面的进展会越来越多!
online_member 发表于 2023-2-24 17:25:28 | 显示全部楼层
知乎的朋友们,大家好!我是中科院紫金山天文台甘为群,“夸父一号”先进天基太阳天文台(ASO-S)卫星工程项目的首席科学家。很高兴“‘夸父一号’发射成功,并发布科学图像”荣登首届知乎科技榜。趁此机会,感谢大家的关注和厚爱。这个荣誉,是对我们“夸父一号”卫星工程和科学团队的鼓舞和鞭策。我心里其实明白,这个关注和厚爱,很大程度上是大家针对“太阳”---我们这个人类赖以生存的星体的,我们是沾了太阳的光,当然我们团队也是问心无愧的。说到印象深刻的科技进展,我还是说说“夸父一号”吧。
2022年是“夸父一号”的高光时刻!10月9日,“夸父一号”在酒泉卫星发射中心顺利发射升空。作为我国首颗综合性太阳探测专用卫星,“夸父一号”承担着开启我国综合性太阳空间探测新时代的神圣使命。卫星在轨一个多月的11月21日,卫星上三大载荷之一的“太阳硬X射线成像仪(HXI)”首图发布会在南京举行。12月13日,“夸父一号”卫星首批科学图像发布会在北京举行。卫星的成功发射和首批科学图像的获取,标志着我们已经取得了重要阶段性成功,为接下来的卫星科学运行和成果产出打下了基础。

首届「知乎科技榜」结果公布,2022 年有哪些令你印象深刻 ...862 / 作者:123457846 / 帖子ID:113210

基于HXI/ASO-S观测重构的2023年2月17日X2.2级耀斑硬X射线像(等值线)与AIA94/SDO紫外快视图的对比


这就像跑马拉松,冲刺阶段被镜头瞄准,撞线那一刻万众瞩目。但这其实是一个漫长的过程。“夸父一号”先后经历了预先研究(2011-2013)、背景型号(2014-2016)、综合论证(2016-2017),并最终在2017年底获得中科院正式批复立项,之后经历了方案设计、初样研制、正样研制等标准的工程研制阶段,历时5年,直至成功发射。其实早在“夸父一号”提出之前,中国太阳物理界就进行过多次太阳探测卫星的尝试,最早可以追溯到上世纪七十年代中期。尽管之前的所有尝试均未走到卫星工程立项,但积累的经验对提出“夸父一号”还是发挥了作用。
“夸父一号”在天上做什么?也许不少知乎的朋友已经知道了,简单地讲,“夸父一号”卫星上面携带了三个有效载荷:全日面矢量磁像仪(FMG)、太阳硬X射线成像仪(HXI)、莱曼阿尔法太阳望远镜(LST),它们分别用来测量太阳磁场、太阳耀斑中的非热辐射、以及日冕物质抛射的形成和近日面传播,服务于“夸父一号”“一磁两暴”的科学目标,即在一个卫星平台上同时观测太阳磁场、太阳耀斑和日冕物质抛射,研究它们的形成、演化、相互作用及可能存在的因果关联,并为空间天气预警和预报提供支持。
“夸父一号”是一个大科学工程,其6大系统涉及数十家单位,前后各阶段参与研制的人员达数百人。能够走到今天,没有强的综合国力是难以想象的。卫星完成在轨测试阶段后,将交给科学应用系统管理,届时科学应用系统将携手地面支撑系统共同维护卫星的科学运行,为用户提供全方位服务,围绕“夸父一号”观测结果的太阳物理前沿研究将全面展开,希望届时不仅能成为中国太阳物理研究的热点,也能成为国际太阳物理的研究热点。为此,我们将有一系列的措施,也希望知乎的朋友们关注。
我是写论文出身,早年写论文用到的资料大多来自国外卫星。时间长了,自然产生这样的想法,中国什么时候才能有自己的太阳探测卫星。早期参与了几乎所有的太阳探测卫星计划尝试,积累了一定的经验和信念。当时的一个基本判断是,中国一定会搞太阳探测卫星,只是迟早的问题,关键是当机会来的时候能不能抓住机会。回头看,2011年中科院空间科学先导专项的机会我们抓住了,如果丢了这次机会,那我国综合性太阳探测卫星将会至少晚十年,因为太阳活动具有11年的周期。
说到这里,我想给知乎的年轻朋友说两句,发表论文固然重要,但有了原始积累后,也应该分出一些精力考虑一些“大事”,研究的真谛是什么?是一个人的事,还是一个社会行为?平台建立、仪器研制、观测开展、数据分析、论文撰写之间是个什么逻辑关系?现在我们有了自己的“夸父一号”,全链条地培养了一批年轻的专家,希望中国在国际上的科学地位能够有实质性地提升,希望通过大家的努力,“夸父一号”的研究成果能够留下历史性的贡献。
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