盘点:2017年度这些科学大事件,哪个给您印象最深?

量子技术爆发:

通信和计算领域的高速发展

量子技术经过实验室中的漫长发展,在今年迎来了爆发期。

1月,由我国完全自主研制的世界上第一颗量子通信卫星“墨子号”正式交付开展科学实验。“墨子号”不仅在国际上率先实现了千公里级星地双向量子纠缠分发和量子力学非定域性检验,更在国际上首次成功实现了从卫星到地面的量子密钥分发和从地面到卫星的量子隐形传态,圆满实现了全部三大既定科学目标。量子密钥是目前人类唯一已知的不可窃听、不可破译的无条件安全的通信方式。“墨子号”的成功,为构建覆盖全球的量子保密通信网络、开展空间尺度量子通信网络研究、空间量子物理学和量子引力实验检验等研究奠定了可靠的技术基础;同时,也为中国在未来继续引领世界量子通信技术发展和空间尺度量子物理基本问题检验前沿研究奠定了科学与技术基础。

5月,中国科学院在上海召开新闻发布会,宣布世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机诞生。IBM于同月发布了17量子比特位的处理器,又在11月宣布了20量子位的量子计算机问世,并构建了50量子比特的量子计算机原理样机,在科学界引起了轩然大波。

量子科学的征途任重道远,科学将全力以赴,上下求索。

AI技术节节开花:

人工智能带来的变化和挑战

3月,人工智能Libratus在宾夕法尼亚州挑战美国顶尖德州扑克游戏玩家,在12万手比赛后,Libratus完胜全部4个对手。Libratus使用的“强化学习”方式能让计算机生成更具创造性的策略,在信息不完全的情况下作出更好的决策。

5月,强化版围棋人工智能AlphaGo在中国乌镇3:0战胜世界第一棋手柯洁,并与八段棋手协同作战在组队战中全胜5位顶尖九段棋手。

10月,横空出世的AlphaGo Zero仅通过40天的学习就战胜了自己的双胞胎兄弟AlphaGo Master。AlphaGo Zero采用无监督学习,从零开始,不需要任何人类的经验,并通过强化学习发现了新的围棋定式。AlphaGo Zero还优化了核心算法,将策略网络和值网络结合,并引入深度残差网络,用更少的算力得到了更好的结果。

随着技术的发展,人工智能的时代已经到来。除了扑克和围棋,人工智能将会更加深入我们的生活,为人类社会带来新的变化和挑战。

时间晶体:打破时间的限制

2012年,诺贝尔物理学奖得主维尔切克提出了一个疯狂的想法:时间晶体。时间晶体的神奇之处在于,降温后它能在时间上自发地出现周期性的运动,从而打破时间平移对称性。如果我们把空间晶体和时间晶体的概念综合起来,就会得到一种特殊的物质,可以同时在四维时空中结晶,形成所谓的时间-空间晶体。在维尔切克的设想中,未来会有一天,人类可以对时空晶体进行编程,把大脑意识上传到“时空晶体”中,做成时光胶囊。即使地老天荒,即使宇宙热寂,那些美妙的情感仍旧永存。

时间晶体引发了广泛的争议,很多人认为它是不可能做到的。但终于还是有人做出来了。

今年3月,美国哈佛大学和马里兰大学两个实验组在《自然》上发表两篇论文,宣布基于金刚石色心和离子阱系统,在实验中验证了离散时间晶体的存在。实验的成功促使人们在各种物理模型中,研究离散时间晶体,乃至时间准晶体。

未来是否还会出现时间玻璃态?谁知道呢,我们期待大自然带来的惊喜。

气候变化领域风云莫测

7月12日,南极Larsen C冰架崩裂,形成的冰山之大史上少见,重量超过一万亿吨,面积约5800平方公里。预计新形成的冰山将命名为A68。科研人员指出,由于冰架在崩裂之前就已经漂浮在水面上,因此应该不会立即对海平面造成影响。不过,这次崩裂可能增加Larsen C冰架其余部分也瓦解的风险。如果Larsen C冰架上的所有冰川崩塌,海平面将升高约10厘米。

在宏观层面,一次又一次的剧情反转让人心生隐忧。

“卡西尼”号传奇谢幕

2017年9月15日3时31分48秒(太平洋夏令时),卡西尼号冲进土星大气开始剧烈摩擦,12秒钟之后与她深爱的那颗行星永远地融为了一体。而人类所接收到的信号,即便在以30万千米/秒的速度狂奔,都要等待83分钟才能从遥远的土星传回地球。

13年的任务周期,卡西尼号为人类传输回来了近500 GB的土星相关的数据,人类科学家为此发表了近3000篇的科学论文,它完全颠覆了我们对土星乃至太阳系的认知。它的复杂轨道设计和控制,也让人类航天的深空探测、控制和导航技术得到了极大地提升。

因此,它是人类历史上最伟大的探测器之一。

引力波获得诺贝尔奖

瑞典皇家科学院宣布将2017年诺贝尔物理学奖授予三位引力波探测计划的重要科学家雷纳·韦斯、巴里·巴里什和基普·S·索恩,三人均来自LIGO/VIRGO合作组,以奖励他们在“LIGO探测器以及引力波探测方面的决定性贡献”。

2017年10月16日深夜,来自地面引力波探测器LIGO(美国)、VIRGO(意大利)和全球大约70个天文台的科学家代表们在华盛顿特区的国家记者俱乐部,举行新闻发布会,公布引力波探测中的新发现。

人造子宫内的奇迹

这不是黑客帝国里的桥段,而是一项在费城儿童医院实现的科学突破。现在,我们可以通过一个充满液体的塑料袋,来维持极度早产羊羔的生存。袋子里装满了人造羊水,以此创造一个与子宫内状况相似的环境。

在这之前,也有其他团队进行过类似研究,但是这一次是由羔羊自己的心脏为子宫提供动力。每只在这些充满了液体的袋子里能存活下来的羔羊,都是基于一个能将血液通过脐带泵入一个特殊的充氧装置的系统。研究中,科学家使用的是约105-115天的早产羊胎,相当于约23周的人类早产婴儿。

未来,我们希望这项技术能够用于庇护那些提前来到人世间的早产儿。

悟空暗物质卫星新发现

2017年11月27日,中国科学院在北京举行新闻发布会,宣布悟空暗物质卫星取得重大成果。

作为基本粒子之一的中微子,有一个臭名昭著的特征:它们像幽灵一般,几乎不与物质发生反应!科学家为了捕捉它们的踪迹通常需要建造包含几万或数十万吨的探测材料的巨大探测器,才能增加中微子和物质间的反应几率。然而,今年8月,美国橡树岭国家实验室设计了一种可以随手携带,并且只有14.6公斤的小型中微子探测器,第一次捕捉到了43年前就被预测的一个反应:低能量的中微子与原子核内所有的核子发生散射。这个过程被称为“相干弹性中微子-原子核散射”。此次的发现不仅验证了物理学家Daniel Freedman在1974年的预言,也为便携式探测器开辟了道路。

(来源:科普中国公众号)

本文来自企鹅号 - 锐科技媒体

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