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科技前沿大师谈丨解读科学类诺贝尔奖

2019-07-23 11:04 - 查看:

第一分场:

解读2017年诺贝尔物理奖科普报告会

内容概要:

2017年10月3日,瑞典皇家科学院宣布,今年诺贝尔物理学奖一半授予雷纳·韦斯(RainerWeiss),另一半授予巴里·巴里什(BarryClarkBarish)和基普·索恩(KipStephenThorne),以表彰他们“为激光干涉引力波天文台,缩称LIGO,以及引力波的观测所作的决定性贡献”。

爱因斯坦1905年创立的狭义相对论,十年后,爱因斯坦又将引力纳入相对论的框架,创立了广义相对论,指出引力就是时空的弯曲,由此决定物质的运动。1916年,爱因斯坦根据广义相对论,预言了引力波,超越了牛顿引力理论。

理论表明,引力波主要来自宇宙中的超新星爆炸、中子星和黑洞等致密天体以及宇宙大爆炸。引力波,“引力的波”,由引力源的质量分布的改变引起,以光速传播,引力波到达之处,在垂直于传播方向的平面上,任何长度都会振荡,且在互相垂直的任意两个方向上步调相反。但直到2015年,引力波还没有被直接探测到。

LIGO的探测原理基于激光干涉。LIGO包括两个同样的探测器,它们相距3002公里。每个探测器是一个巨大的迈克尔逊干涉仪,有两个互相垂直的、约4公里长的臂,构成L-形。每个臂的长度都时长时短地振荡,而且步调相反,一个臂变长时,另一个变短。所以两臂长度差也在振荡,从而激光干涉的光强也在振荡。2015年9月14日,LIGO测到,干涉仪的臂发生了0.0……04米的长度改变(小数点后面18个0)。

LIGO探测到引力波,意义不仅在于直接验证了广义相对论语言的引力波的存在,还在于开启了对强引力,随时间变化的引力以及黑洞的直接观测,打开了认识宇宙的一个新窗口。引力波天文台与传统天文望远镜协同观测中子星并合表明,引力波和电磁波的探测可以协同进行,标志着多信使天文学的开始。

大会流程

1、主持人沈学础开场,介绍到场嘉宾并介绍会议主要内容;

2、主讲人施郁解读2017年诺贝尔物理奖,并以“引力波的世纪追寻:从爱因斯坦到2017年诺贝尔物理学奖”为题进行详细的讲解;

3、主持人、主讲人、互动嘉宾、媒体嘉宾上台就坐进行互动讲解,台下观众进行提问。

提问环节

观众:观测到引力波的意义是什么呢?

主:我们生活在千变万化的世界中,宇宙在不断的演变,现在观测宇宙的方法有我们熟知的天文望远镜,测量宇宙射线等等,现在还加上了引力波。这次探测到的引力波是13亿光年外黑洞合并产生的,也就是说这个事件是在13亿光年前发生的,我们现在才通过引力波观测到。

观众:如何理解引力波难以观测?

施郁:虽然在产生引力波的地方发生的很剧烈,但它是向各个反向传播,以13亿光年画一个球面,地球只是一个很渺小的点,传到地球的信息非常的少,在几个毫秒内,并且地球地球上存在各种干扰。

观众:观测到的引力波是13亿光年,那时我们的地球还有没有?

施郁:地球有45亿光的年龄,这次引力波发生时地球处于初始阶段,是年轻的地球。

观众:运用引力波是否有时空穿越的可能?

施郁:引力波才刚刚被探测到,它未来的发展有无限的可能,但物理学中的因果律时不可回避的。

姜鹏:其实《星际穿越》中的时空穿越是由基普·索恩担当顾问,里面由很多有意思的情景,大家可以去看看,会有不一样的收获。

孙正凡:基础科学的运用未来存在无限的可能性。

孙正凡:理论物理和实验物理哪个更重要一些呢?哪个更会获得诺贝尔奖呢?

施郁:每个奖都有它设置和评价的规则,理论和实验都很重要,它们是互为基础的。

沈学础:实验者观测到的数据会拿来给理论物理提供基础,同样理论假设和理论推测和给实验带来很大帮助。

现场

时刻

现场认真聆听

会场座无虚席

师大学子认真记录

师大研究生学子活动合影

现场关注申小研

嘉宾简介:

主持人:沈学础

沈学础,中国科学院院士,物理学家。中国科学院上海技术物理研究所研究。1978年改革开放后首批出国留学人员,赴徳国马普固体研究所访问研究两年多。中国科学院首批开放实验室和国家重点实验室(红外物理实验室)首任主任;国家863计划,国家攀登计划首席科学家。上海大学理学院院长,复旦大学教授。国际红外毫米波-太赫兹学术会议国际组委会委员,红外毫米波-太赫兹国际学术组织创始委员。上海市学位委员会委员、上海市对外文化交流协会理事、中科院上海技术物理研究所学位委员会主席,国际杂志“半导体科学与技术”(Semiconductorscienceandtechnology)和“固态通讯”(SolidStateCommun),”振动光谱“(vibrationalspectroscopy)编委与编辑。德国洪堡大学,加拿大麦基尔大学,美国纽约大学访问教授,台湾大学讲席教授,香港大学荣誉教授。主要从事固体光谱及其实验方法等方面的研究,著有《半导体光谱和光学性质》等多部著作。三次获国家自然科学奖,1988年获“国家有突出贡献中青年专家”称号,两次获国家“金牛奖”。2002年获何梁何利奖,2006年获国际“KenButton”奖。评述碲镉汞和量子阱红外探测应用的文章被SPIE收入20世纪夜视技术里程碑卷。

主讲人:施郁

施郁,复旦大学物理学系教授,全国量子力学研究会副理事长。1989年毕业于南京大学物理学系,在该校天文系和物理系读研究生,1994年获博士学位。1998至2003年在英国剑桥大学卡文迪许实验室以及理论物理与应用数学系工作,还曾经在德国科隆大学、美国伊利诺依大学、清华大学高等研究中心、美国德克萨斯大学工作过。2005年起任复旦大学物理学系教授。从事理论物理研究,涉及量子物理与量子信息、量子场论与粒子物理、凝聚态物理等。目前的研究课题包括量子纠缠态在引力波探测中的应用。对物理学的历史和文化也有较深入的研究。

嘉宾:姜鹏

姜鹏,中国极地研究中心南极天文学研究室副研究员。2011年6月于中国科学技术大学获天体物理博士学位,获中国科学院院长特别奖学金,中国科学院优秀博士学位论文奖。2011年8月就职于中国科学技术大学天文学系任特任副教授,2015年1月就职于南京大学天文与空间科学学院任项目研究员,2015年10月调入中国极地研究中心南极天文学研究室工作。目前在SCI和EI刊物发表研究论文40余篇,研究方向涉及活动星系核多波段观测、类星体吸收线系统、太阳系外行星、南极天文仪器与技术。主持国家自然科学基金1项,作为科研骨干参与国家自然基金重点项目、联合基金、国家973项目课题和南北极环境综合考察与评估项目等课题。

媒体记者:孙正凡

孙正凡,天体物理学博士、科学松鼠会创始会员、中国科普作家协会会员、曾任第六版《十万个为什么》编辑。对中西方文化比较、科学发展及其对人类文明史的影响,有独到的见解。已翻译科普书十余本,举办科学讲座近百场。

第二分场:

解读2017年诺贝尔化学奖科普报告会

2017年诺贝尔化学奖得主简介:

理查德·亨德森

约阿希姆·弗兰克

雅克·杜博歇

1.理查德?亨德森

发展二维电子晶体学。1975年,英国MRC实验室的理查德博士与其同事开创了二维电子晶体学三维重构技术。并且成功应用该技术解析了首个膜蛋白细菌视觉紫红质蛋白的三维结构,分辨率达到了7埃。

2.约阿希姆?弗兰克

建立三维重构的基本思路,他提出了对随机分布的生物大分子单颗粒大二维电子显微图像进行分类,对中和平均,然后通过三维重构来获得蛋白质的三维结构。通过对三维重构方法的长期探索,建立了冷冻电镜单颗粒三维重构方法学体系。随机锥形倾斜法,该方法导致了冷冻电镜技术的另一大技术——冷冻断层扫描技术的发展。

发展冷冻电镜单颗粒数据处理软件——SPIDER,这是冷冻电镜领域一个老牌的数据处理的数学工具。

3.雅克?杜博歇

首次建立制备玻璃态冰的方法,,并且这些玻璃态的冰或者溶液可以直接在电镜下进行观察检测。这个方法可以不经过改造适用于几乎水溶液或者生物样品悬浮液,并且其重复性良好。首次开发冷冻制样装置并且对其进行改进。

首次利用玻璃态冰生物样品获得高分辨率信息。(在可控条件下,得到重复性很好的各种生物冷冻样品的方法,并且对铜网进行了预处理,使其更有利于生物样品。首次证明了在冷冻状态下,病毒样品得以避免由于脱水造成的一些损害,并且它们在冷冻和吸附到预处理以后的铜网表面过程中没有不良影响。在冷冻电镜下,各种玻璃态的生物样品能够保存并获得高分辨率信息,而这些生物样品的高分辨率信息在之前的电镜方法中很难得到。)

现场流程

主持人:钱旭红

中国工程院院长华东理工大学教授长江学者“973”首席科学家

国家自然科学基金化学部咨询委员英国皇家化学会会士

嘉宾:丛尧余学奎许琦敏

主讲人:丛尧

中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所研究员博士生导师兼任国家蛋白质科学中心冷冻电镜系统副总设计师

主题:冷冻电镜,在原子层次解析生命

主持人:钱旭红

主讲人:丛尧

嘉宾:余学奎

嘉宾:许琦敏

现场对冷冻电镜技术重点介绍

应用透射电子显微镜观测保存在-180度的玻璃态冰中的生物大分子样品的显微结构。该技术对于推进人们对重要生物大分子复合体的精细,动态及原位结构认知将发挥不可替代的作用。

现场

时刻

大会现场

认真记录

认真聆听

上海师范大学研究生参会合影

标签 技术 大学 引力 物理 冷冻