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科技报道集锦

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131#
发表于 2022-5-10 13:34:39 | 显示全部楼层
【案例】
互联网追踪技术发展及其对保密工作的挑战


编者按:
3月以来,吉林长春疫情、深圳疫情、上海疫情、北京疫情,让中国多个城市按下暂停键,也导致由居家办公带来的数据泄露风险上升。5月5日,河南洛阳中级人民法院在其澎湃政务号上刊文称,由微信办公导致的泄密风险呈现快速上升的趋势,已有人被问责、追责。
随着《数据安全法》《个人信息保护法》等法律法规的实施,我国正进一步推动数据安全体系的建设和发展,但这还远远不够。《网络数据安全管理条例(征求意见稿)》仍在立法进程中,它能在多大程度上规范互联网追踪行为,尚待观察。
今日,《互联网法律评论》刊发特约专家左晓栋教授的文章,全面阐述全球互联网追踪技术的发展现状、保密工作当前面对的三大挑战,并提出四项对策建议。
技术是中立的,但有一些技术天生就容易引发遐想,“追踪”便是如此。
互联网最初诞生于军事领域,在其迅速商业化并服务普罗大众后,追踪技术便应运而生,而且几乎被用到了极致。
众所周知,“免费”是互联网的特色,其背后是广告业的支持,而这一商业逻辑得以实现的根本原因,便是追踪技术的应用。
因此,无论从历史,还是应用场合、频率看,互联网追踪技术都不是新鲜事物。但其曾长期脱离公众视野,这固然与互联网发展阶段有关,也反映了各利益攸关方长期博弈但无果的现实。
然而,在今天的移动互联网时代,海量移动互联网应用(App)支撑起我们的工作和生活,这个问题的严重性和影响面已经被放大若干倍,规范互联网追踪技术的应用已经势在必行。特别是追踪技术的滥用正在对新形势下的保密工作带来巨大挑战,必须予以高度关注。
一、互联网追踪技术的前世今生
(一)基本概念
互联网追踪技术(Tracking)的核心是数据,是指对用户在不同应用场景下各种行为数据的收集,然后在其他应用场景下使用、共享和处理这些数据。
为什么要追踪呢?其直接应用就是定向推送,最典型的便是互联网广告。与之相关的技术称为“行为定向”(Behavioural Targeting),即根据访问者的兴趣爱好(即用户画像),将在线内容(尤其是广告)定制化推送的行为。
由于发生在网上,业内对其有一个更通俗的说法:在线追踪。从应用模式上说,其一般分为第一方追踪和第三方追踪。
l 第一方追踪是由与用户直接交互的网站或应用实施的。典型应用是,网站记录用户购物车、偏好等信息。此外,第一方追踪也可用于防欺诈、反洗钱、国家安全、执法等需要。
l 第三方追踪是由独立于用户(用户为第二方)及其直接交互的网站或应用之外的第三方实施的。例如,Facebook通过“like”追踪用户。当用户访问一个含有“like”按钮的网站时,即使用户没有点击这个按钮,Facebook也会收到通知。再如,当一个用户访问一个新闻网站时,浏览器可能会向另一个不相关的社交网站发送信息,随后该社交网站将把这个新闻网站与其持有的用户画像进行关联。
(二)主要用途
l 虽然“追踪”令普通人谈虎色变,但这项技术的产生有着多种客观需求:
l 提升用户的个性化使用体验,如留存用户搜索历史、网页访问历史等。
l 网络分析/测量(Web Analytics/Measurement),如进行网站流量统计、评估广告有效曝光率等。
l 用户画像(User Profiling) ,即收集用户兴趣爱好和个人特征(年龄、性别、购物习惯等),构建用户画像,进而实现在线广告推送。相比“漫天撒网”,广告商有着强大的动力构建精确、完整的用户画像,进而最大化点击率,以获取收入。
l 提供基础服务。丰富多彩的互联网服务离不开对用户行为的追踪,如果不能获取相关数据,某些互联网服务甚至无法实现。典型的例子就是基于位置的服务(LBS) ,其高度依赖对用户物理位置的实时追踪,否则网上约车等功能便难以落地。
l 提供增值服务。一-些企业追踪获取用户行为数据后,在企业内部开发,用于改善服务质量、提升用户体验、研发新产品,或向用户提供网络安全服务。
l 配合执法工作。根据法律法规要求,某些用户的行为数据需要留存- -定时长,如用户登录信息。此外,为减轻企业合规风险,有时企业需要建立风控体系,这也离不开对用户的追踪。例如,企业可能会追踪用户输入身份证号码的速度,以判断是否为本人操作。
二、追踪VS反追踪
几十年来,互联网的巨大红利催生了一代又一代的追踪技术。典型技术有:
l Cookies: 这堪称历史最悠久的追踪技术,其技术实质是用户储存在浏览器中的一-段文本,并作为HTTP请求的一-部分进行传送。例如,可以利用Cookies存储身份识别信息、用户偏好或鉴别令牌等,避免再次输入。这些信息存储在用户浏览器中,直至明确删除或到期。每次访问网站时,浏览器会不加修改地发送回这些信息,故这些信息可被网站用来追踪用户。
l Supercookies和Evercookies。鉴于反Cookies技术层出不穷,业界研发了更加强健的追踪机制,即“Supercookies”, 其中最有名的就是AdobeFlash Plugin 提供的“F1ashCookies”。其不但能够以传统Cookies所有方式追踪用户,并且在用户访问-个包 含F1ash应用的网页时,还会存储或检索用户信息。Evercookies 则是Supercookies的改进版,组合了不同追踪技术,即使标准Cookies和F1ash Cookies被 删除,仍可用来识别客户端。
l JavaScript。 很多网站包含可执行Javascript文件,供用户下载,其能够访问存储在浏览器中的信息,包括缓存对象、访问的链接等。结合Cookies和Javascript,便可追踪到典型HTTP请求的所有信息:用户IP地址、当前和以前的URL、语言偏好等。
l 位置追踪(Location Tracking) 。很多浏览器( 如Firefox、Opera、Chrome、IE)通过插件形式支持W3C Geolocation API,该API允许网站向客户端设备索取位置信息。在得到用户授权后,浏览器将发送客户端IP地址、无线接入点MAC地址、移动电话ID等。
l 无状态追踪(Stateless Tracking)。这项技术也称为浏览器指纹,其主要是利用了网站的各种信息,如用户代理、字体、屏幕分辨率等。有研究表明,浏览器指纹可以从29万个浏览器中确定--个特定的浏览器。
l WebRTC (Web Real-Time Communication) 。该项技术能够收集实时通信协议信息,如视屏会议、屏幕共享等,可用来确定浏览器本地注册IP地址,由此可为追踪生成一-个特定标识符,而且不会被用户察觉。
l Canvas Fingerprinting。 通过读取从存储区映射到显示区的反向渲染文本,可以检测显示的细微差异。这项技术生成的标识符信息量不是很大,但当与其他信息(如源IP地址)组合使用时,仍可识别出用户。
l Font/P1ug-in Detection。 这项技术是利用受浏览器支持的字体和插件生成唯一 签名,服务器可在不同交互中使用该签名来识别用户。
l MediaStream。这项技术是利用Media Capture and Streams API生成的唯一 流标识符,原理是访问媒体设备(如网络摄像头或麦克风)的主要界面,获取视频分辨率、麦克风音量等特征信息。
l Cache Storage。 这是针对已广泛应用的缓存技术做文章。原理是,用户发出页面访问请求时,服务器首先产生Etag,用户再次访问页面时,服务器便会利用Etag来判断页面是否已经发生更新。目前,很多开发者已利用这- -过程识别或追踪用户。
(二)反追踪技术
l 魔高一尺,道高一丈。为有效保护隐私,另外一些团体开发了相应的反追踪技术:
l 可视化工具。以拓扑图或其他直观方式,向用户展现哪些信息被追踪,以及信息的流向,如浏览器插件Collusion、PrivacyBucket等。
l 拦截工具。一般为浏览器工具和插件形式,可检测并拦截部分或全部第三方追踪行为。例如,Firefox插件NoScript确保只有JavaScript运行在一个可信域内才可被执行;Firefox插件BetterPrivacy可以发现硬盘上的Flash Cookies, 并对其定期删除。
l 追踪保护列表。该列表由多个组织共同建立,列出存在恶意追踪站点的网址。如果出现位于列表中的网址,浏览器厂商将阻拦访问,或提出警示。
l 隐私模式、匿名网络。一些浏览器提供了隐私模式,用户选择该模式时,客户端将不会保存浏览记录、Cookie、表单信息等。
l Do not Track (DNT)。DNT的基本原理是,当用户提出DNT请求时,具有该功能的浏览器将在HTTP数据传输中添加一个“头文件信息”,向商业网站的服务器表明用户不希望被追踪。由此,遵守该规则的网站就不会再追踪用户的个人信息。该功能完全依赖于服务端的自觉和自律,因此广告商可以忽略这个机制。
三、移动互联网时代巨头的纠结
进入移动互联网时代后,App取代浏览器,成为人们的上网入口,互联网生态发生巨大改变,导致反追踪技术实施难度加大。
时代将智能手机操作系统推到前台,于是谷歌的安卓和苹果的iOS两大操作系统成为反追踪技术的前沿阵地。特别是,随着欧盟《通用数据保护条例》(GDPR)于2018年开始实施,安卓和iOS两大操作系统受到欧盟前所未有的严格监管,不得不下大力气加强隐私保护功能设计。但在线广告的巨大利益又使谷歌和苹果公司投鼠忌器,这造成两大公司迄今摇摆不定。
(一)谷歌的反追踪方案和技术
2019年,谷歌为其Chrome浏览器提出了“隐私沙盒”方案,目的是兼顾广告商和用户的利益,希望做到两全其美:广告可以精准定位到需要人群,用户也不用担心隐私泄露,即创建一种个性化,但又可以保护用户隐私的安全浏览环境。
为此,Chrome提出了隐私预算的概念,即网站可以调用API、读取用户数据,但读取的信息不会确定到用户个人,只能确定到群体喜好的范围。
在这种情形下,每个用户都是匿名状态。如果网站想要更精准,浏览器将干预并阻止进一步的调用用户数据。Chrome使用联邦学习和差分隐私来完善隐私沙盒。
但实际上,谷歌这样做并不只是为用户考虑,而是旨在限制网站追踪技术的同时,又能让广告商推广到目标客户人群。
2021年1月,谷歌推出FLoC(Federated Learning of Cohorts)技术,旨在逐步替代第三方Cookies。
FLoC技术使用机器学习算法来分析用户数据,将具有相似兴趣的大批人群聚集在一起,帮助企业定位用户,广告商不会获得用户的本地数据,而是直接获得更广泛的人群画像,从而进行广告投放,同时这种方法能有效地将个人隐藏在“人群中”,保护用户隐私。但是,FLoC技术并没有得到业界的普遍认可,多家企业都明确表示反对FLoC,主要是认为尽管FLoC相较于Cookies更具复杂和私密性,但如果未正确实施,仍然有可能带来一些潜在的隐私隐患。
因此,谷歌也在积极探索替代FLoC技术的方案,即Topics API方案。Topics API的工作原理是让浏览器在本地设备上确定“根据浏览历史代表用户本周最感兴趣的主题(Topics)”。
谷歌最初提供健身、旅行和新闻等大约350个主题,但不包括潜在的敏感类别,如性别或种族,而且主题将在三周后被自动删除。用户可以随意查看和删除其主题,或完全禁用该功能。当用户访问请求主题的网站时,浏览器会选择其中三个与出版和广告合作伙伴分享。后者将使用这些信息来投放与主题相关的广告。
(二)苹果的反追踪方案和技术
近年来,苹果一直在逐步增强其产品的用户隐私保护功能,一方面增强软件公司在权限和搜集用户信息上的透明度,并且将选择权完全交给用户;另一方面使用户更好地在网上隐藏自己的信息,使得自己的信息不被他人知晓。
2021年上半年,苹果发布的iOS14.5默认关闭了广告标识符(IDFA)权限。IDFA可以帮助开发者获取用户信息,更好地展示个性化广告。
以往IDFA都是默认开启状态,但在iOS14.5版本中,开发者需要用户的授权同意才能使用这一标识符。iOS15更是增加了App追踪透明度和App Store上的隐私权标签等功能,进一步强化了对用户的隐私保护,例如,增加隐藏电子邮件、APP隐私权报告,以及在iCloud+中加入隐私服务、HomeKit安全录影等功能。
(三)欧盟试图对追踪行为下重手
继2018年《通用数据保护条例》实施之后,欧盟开始制定《数字服务法案》,而且欧盟立法机构已在2022年4月底就此法案达成一致意见,限制大型网络公司利用数据优势未经允许向用户定向发送广告。欧盟立法机构也在2022年3月底就《数字市场法案》达成一致,针对互联网守门人提出更严格、更具体的条件,迫使它们与竞争对手和监管机构共享数据,并公平地推广其服务和产品。欧盟立法机构同时还着手制定《数据治理法》《关于欧洲人工智能方法的条例》等,以加强人工智能应用的数据安全管理。
欧洲数据保护委员会(EDPB)仍向欧盟立法者提出,上述数字法规有可能损害人们的基本权利,监督的分散和法律不一致可能同现有的欧盟数据保护法相冲突。EDPB甚至直接呼吁欧盟立法者对定向广告实施更严格的规定,以支持不需要跟踪和剖析互联网用户的替代方案,并继续呼吁立法者考虑逐步禁止基于广泛跟踪的定向广告。
四、法律法规的有关要求
(一)“互联网追踪”尚不是一个独立的法律命题
近几年来,国内外都进入了个人信息保护的密集立法期。虽然这是一个长期过程,但个人信息保护的基本原则已经确立,个人信息处理规则、个人信息保护义务等都已很清晰,各国对此有高度共识。总体而言,如果法律法规中规定的要求都能得到严格遵循,无论是追踪技术,还是其他的技术或应用,本身都应当已经纳入合规发展的轨道。
但问题的复杂性在于,不同的场景下,人们对于个人信息处理规则的理解往往存在不一致,“打擦边球”的情况普遍存在。例如,收集、使用个人信息应当符合“合法、正当、必要”原则,但什么是“必要”便没有统一的标准,很容易引发争议。这导致对于互联网追踪等特定技术,以及一些特殊的数据处理场景,立法者往往需要制定专门条款,或出台专门指南。
互联网追踪技术涉及个人信息处理的多个环节,包括收集、共享、用户画像、定向推送等。鉴于收集和共享环节的歧义较少,目前各国的立法主要侧重于对用户画像和定向推送进行规范。
(二)欧盟和我国的立法均对追踪后的定向推送作出宽松规定
欧盟《通用数据保护条例》在“自动化决策”的条目下处理此问题。其明确,个人有权随时拒绝对其个人信息的处理,包括画像,除非法律法规另有规定或执行合同的约定。GDPR还规定,如果仅基于对个人信息的自动化处理而作出决策,包括画像,对个人产生法律效力或类似重要影响,则个人有权拒绝接受此决策的约束。不仅如此,GDPR还要求,企业应当实施适当的措施保护个人权利、自由及合法权益,确保个人有权对自动化决策过程进行人为干预,以表达自身观点和对自动化决策提出异议。
我国《个人信息保护法》第24条规定:“个人信息处理者利用个人信息进行自动化决策,应当保证决策的透明度和结果公平、公正”“通过自动化决策方式向个人进行信息推送、商业营销,应当同时提供不针对其个人特征的选项,或者向个人提供便捷的拒绝方式。通过自动化决策方式作出对个人权益有重大影响的决定,个人有权要求个人信息处理者予以说明,并有权拒绝个人信息处理者仅通过自动化决策的方式作出决定。”上述要求与GDPR基本一致。
但无论是GDPR,还是我国的《个人信息保护法》,都回避了一个问题:互联网企业利用用户追踪结果,向用户进行定向推送时,究竟采用opt-in模式还是opt-out模式?
这一点极为重要,因为前者是“默认不进入,未同意不得推送”,而后者是“默认进入,经拒绝才停止推送”。
显然,用户多喜欢前者,但企业多喜欢后者。后者一旦严格施行,很可能严重打击互联网广告业。因此,各国立法者都十分谨慎,目前尚未明确限定只能采取opt-in模式。
(三)我国正在开展新一轮立法尝试
2021年11月,国家互联网信息办公室发布《网络数据安全管理条例(征求意见稿)》,其第49条规定,收集个人信息用于个性化推荐时,应当取得个人单独同意。这事实上会带来opt-in的效果,也因此引发广泛热议。但本条并不是为了限制互联网广告,而是针对定向推送应用的“无所不追踪、无时不追踪”特性而作出的规定。
所谓无所不追踪,是指定向推送所依赖的个人信息是没有边界的,喜好、位置、性别、年龄等任何个人信息都可能被追踪,并用来进行定向推送。所谓无时不追踪,是指个人信息任何时候都可能被收集,而不是限定在某个时刻。
“征得个人同意”是个人信息保护的基点,而在定向推送场景中,收集个人信息的范围和时刻并不明确,故“同意”无从落地。也正因为如此,《网络数据安全管理条例(征求意见稿)》要求将“同意”放在定向推送环节,这比GDPR和我国《个人信息保护法》的规定更为严格,但能在多大程度上规范互联网追踪行为,尚待观察。
五、对保密工作的挑战
(一)传统的保密观念面临冲击
我国已经建立成熟的保密管理制度,除保护国家秘密外,还对国家秘密载体、涉密信息系统、保密要害部门和部位、涉密人员等实施专门管理。但互联网追踪技术的应用,很可能使碎片化的信息被别有用心的人追踪收集后挖掘出涉密事项,而很多这样的信息本来并没有纳入保密管理范围。例如,国外已经发生过由于一组人的运动频率一致,因此被识别出是在操演,从而使军营暴露的事件。
由此看来,移动互联网时代追踪技术的应用,极大地拓展了保密事项和保密管理对象的范围。但问题是,简单地采用加法或简单地禁止未必可行,因为没有人可以不在网上留下碎片化信息。例如,任何人在网上的活动都有偏好,再怎么努力避免,一个政府机关工作人员每天浏览的新闻类型、搜索的关键词都会同一名中学生有明显区别。这就需要再次更新保密观念,重新认识保密工作的范畴和内涵,筑牢新时期保密防线。
(二)在线办公的安全风险增大
新冠疫情使在线办公的需求急剧上升,虽然保密行政管理部门对“涉密信息不上网”三令五申,但利用即时通信工具传输工作文件、讨论工作事项的情况仍比较普遍。
一些人认为,这些文件不属于国家秘密,不存在泄密风险。殊不知,这些工作层面文件的发送者很可能已经被人通过互联网跟踪技术盯上,这同高级持续威胁(APT)的原理如出一辙。不但在线办公的文件可能被悉数获取,还可能被攻击者作为跳板来入侵内网。
更何况,对习惯于在线办公的人而言,输入法录制的个人输入习惯,早已明白无误地跟踪到一个人的工作内容、岗位类型,这在以前是不可想象的,我们的安全防范对策还没有对此做好准备。
(三)窃密和反窃密斗争面临新的形势
近年来,通过互联网策反我内部人员,里应外合窃取国家秘密,成为境外情报机构的惯用手法。互联网追踪技术则为上述活动提供了极为便利的条件,境外情报机构定位目标人员、目标情报的难度大幅降低。即使是使用主流智能手机操作系统最新的隐私保护技术,也无益于问题的解决,因为在所谓的主题群组中,增加一个“政府机关工作人员”的标签易如反掌。
目前,尚未见到有将互联网追踪技术用于窃密和反窃密斗争的公开案例,但暗流涌动之下,这项技术绝不可能只被用于商业领域的定向推送和政治领域的舆情引导。
六、对策建议
(一)出台关于加强移动互联网保密管理的政策
互联网追踪技术是移动互联网时代保密管理遇到的典型问题,但不是全部,故应当针对移动互联网的特性,研究提出一揽子新的保密管理制度,并对追踪技术予以重点规范。需要指出,虽然我国的数据安全法律法规已经和正在作出相关规定,但主要是面向个人权益保护,难以满足保密工作需求,需专门研究解决。
(二)加快研发面向保密管理需求的反跟踪技术
当前的反跟踪技术虽然取得一些进展,但即使距离落实个人信息保护的法律法规要求尚有距离,遑论安全保密。需研究建立移动互联网保密技术体系,但技术思路不是为发现移动互联网上泄露的国家秘密,也不是为了在移动互联网上处理国家秘密,而是重点防范追踪技术对保密工作带来的风险。
(三)加强宣传教育
建立移动互联网条件下的保密工作方法和理论体系,与时俱进更新保密宣传材料,扩充保密学院教学大纲和知识体系,为新形势下保密工作提供强有力的人才队伍保障。
(四)建立移动互联网安全保密标准,推广符合标准的国产智能终端
针对手机厂商、操作系统厂商、App提供商等制定安全保密反跟踪技术标准,支持企业开发符合标准的国产手机等智能终端,并对App应用开展安全保密反跟踪检测认证,逐步在党政部门工作人员中推广合规的手机和App。
作者:左晓栋
《互联网法律评论》特约专家
中国科技大学公共事务学院、网络空间安全学院教授

来源:Internet Law Review

编辑:马源

132#
发表于 2022-5-29 16:40:26 | 显示全部楼层
【案例】

健康:午睡提升大脑活力?白日小憩还有哪些健康益处?

睡午觉和白天打盹是懒惰的表现?完全不是!研究显示,白日小憩可以带来许多健康好处,从降血压到改善情绪和增强记忆力。最近研究还表明,它甚至可以帮助预防心脏病。

BBC科学节目主持人莫斯利医生(Michael Mosley)在播客节目《就一件事》(Just One Thing)中,对白日小憩的好处有以下探讨和分析:

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如何提升睡眠质量 每晚睡个好觉
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恢复午睡习惯?

在古罗马,人们通常会午休。许多著名人物也有午休的习惯,比如,英国前首相丘吉尔喜欢睡个下午觉给自己充电;美国前总统克林顿也喜欢在各种会议之间小憩。

现如今,“忙忙忙”的生活节奏已经让午睡不再风行,但研究显示,白日小睡确实对身心健康好处多多。

上班打个盹?

身体的自然昼夜节律(也称生物钟)往往让我们在午后二、三点时精力不佳,即所谓的“午睡综合症”(也称午后犯困现象)。

越来越多证据显示,如果能顺应身体所需,而不是“负隅顽抗”,其实可以给大脑、甚至生产力带来真正益处。

研究发现,它不仅不会让你思维迟钝和犯困,还能提高学习能力和记忆力。

加州大学伯克利分校的一项研究发现,(白天)睡90分钟似乎可以提高学习新知识的能力,午睡者在晚些时候能够多学习10%的信息量。

另外一项研究发现,小睡还能提高记忆力。午睡者对复杂迷宫表现出更好记忆力,比没睡午觉的人完成迷宫的速度也更快。

由此看来,白日小憩确实似乎对学习和记忆力有好处。还有些人甚至认为,相比延长晚上睡眠时间,午睡对提高我们的生产力效力更大。

大脑仍在工作

研究人员认为,白天小憩有好处,这是因为它有助于把清醒时的经历在大脑中重新彩排一遍。帮助大脑巩固记忆力。

加利福尼亚大学尔湾分校的认知神经科学家以及午睡专家梅德尼克教授解释说,“帮助人恢复精力的20分钟小睡(power-nap,有人把它称为能量盹)当中包含所谓的‘第二阶段睡眠’,它有利于提高注意力、记忆力以及动作技能”。

随着大脑进入睡眠状态,它似乎真的对你白天早些时候的经历进行彩排,以加强处理该信息的不同神经元之间的联系。

如果时间充裕,更长的午睡还能带来更多的好处,例如,创造力与快速动眼睡眠(REM)有关,它发生在入睡后90分钟左右。REM睡眠是指大脑额叶,即大脑执行控制中心被关闭这段时间。

“这是当你可以真正开始在大脑中建立随心所欲连接的时候,这也是为什么REM睡眠被证明有助于创造力的原因”,梅德尼克教授说。

心血管假期?

午睡不仅对大脑有好处,也有大型研究显示,它还可能对心血管产生重大影响。

梅德尼克教授说,小睡可以大大缓解“战斗或逃跑”机制反应,让神经系统平静下来。“这被称为心血管假期”,她说。

的确,最近一项针对3400多名35-75岁人群的调查研究显示,与完全不午睡的人相比,偶尔午睡与心脏病发作、心衰或中风风险降低近一半有关。

如何午睡最好?

如果想感觉更清醒,即使只是小睡5分钟也能让人更有精神。

不同长度的小睡可能带来不同的好处。但梅德尼克教授说,睡眠质量最关键。

至于何时午睡,如果担心它会影响夜间睡眠,那最好不要太晚。这是因为午睡太晚将会产生更多的“慢波睡眠”,它能影响夜间睡眠。

不要因为午睡把白天所积累的一些“睡眠压力”释放掉,它是夜间睡眠的主要驱动力之一。

梅德尼克教授说,也不要完全排除上午打个盹,比如上午11点左右,这也可以帮助改善夜间睡眠,尤其是如果近日失眠的话。

当然,午睡未必适合每一个人:有些人觉得自己根本无法午睡。但如果有时间、机会,并且想尝试的话,不妨白天腾出20、30分钟小憩时间,看看这会给你带来什么好处。
区区小事有可能给身心健康带来收益,何不尝试一下?

来源:BBC中文
编辑:陶鹏辉

133#
发表于 2022-6-4 14:42:35 | 显示全部楼层
【案例】

编辑:屈妍君

134#
发表于 2022-6-14 20:31:22 | 显示全部楼层
【案例】

盖亚任务揭露银河系细节 公布20亿颗恒星数据

(法新社柏林13日电) 猎星望远镜盖亚(Gaia)揭露了银河系更多细节,欧洲太空总署今天发布银河系近20亿颗恒星的大量数据,要打造最准确、最完整的银河系地图。

盖亚太空任务的第3组数据,于格林威治时间上午10时向热切等待的全球天文学家发布。欧洲太空总署(European Space Agency)表示,「这彻底改变了我们对于银河系的了解」。

天文学家希望利用这些数据,更了解恒星是如何诞生和死亡,以及银河系在数十亿年间如何演化。

新数据包括恒星的年龄、质量、温度和化学成分等新资料,可以用来确定哪些恒星其实诞生于另一个星系,然后迁徙至银河系。

盖亚任务还侦测到超过10万次所谓「星震」(starquake)。欧洲太空总署表示,这导致恒星之间发生了大海啸。天文学家阿尔茨(Conny Aerts)表示,科学家能藉此推断出恒星密度、内部旋转和内部温度。

虽然盖亚只收集了银河系大约1%恒星的资讯,但已经为每年约1600篇科学报告的发表提供了基础。

盖亚太空任务于2013年由欧洲太空总署发起,目前正从距离地球约150万公里远的环绕轨道上观察星际。

欧洲太空总署表示,观察到星震是「新数据中最令人惊讶的发现之一」。这种巨大的震动会改变遥远恒星的形状。

盖亚的目的虽然并非观察星震,却依旧观察到成千上万恒星发生了这种奇异现象,包括一些至少根据人类目前对宇宙理解不应发生任何星震的恒星。

阿尔茨说,「我们挖掘到一个神奇的新金矿,也就是对银河系中数十万颗恒星进行星震学研究」。

来源:法国国际广播电台
链接:https://www.rfi.fr/cn/%E7%9B%96% ... F%E6%95%B0%E6%8D%AE

编辑:张铭麟

135#
发表于 2022-7-14 11:53:17 | 显示全部楼层
【案例】
编辑:屈妍君

136#
发表于 2022-7-18 23:05:57 | 显示全部楼层
【案例】
泡水后手指皮肤起皱纹的惊人好处
花几分钟的时间泡在浴缸里或在游泳池里划水,你的手指会经历戏剧性变化。在曾经有精致轮状表皮的地方,会发现丑陋的皮肤隆起褶皱。

这种惊人变化是我们都很熟悉的,但也令人困惑。浸泡在水中时,只有手指和脚趾的皮肤会起皱,而前臂、躯干、腿和脸等身体其他部位的皱纹不会比浸泡前更明显。

几十年来,科学家们一直在思考和研究这种由水引起的指尖和脚趾皮肤皱纹。大多数人一开始都不知道是什么原因导致了这种褶皱,但最近,为什么会出现这种褶皱,以及它可能有什么目的引起了研究人员的注意。然而更有趣的是,我们起皱的手指揭示了自身的健康状况。

在温水中——摄氏40度被认为是最理想的温度——大约需要3.5分钟,你的指尖才会开始起皱,而在摄氏20度的较低温度下,可能需要10分钟。不过大多数研究发现,大约30分钟的浸泡时间才能达到最大皱纹。

指尖起皱通常被认为是一种被动反应,当水通过渗透作用流入细胞时,上层皮肤肿胀。渗透作用是指水分子穿过膜以平衡两边溶液的浓度。但早在1935年,科学家们就怀疑这个过程远不止如此。

医生研究受过伤正中神经断裂的病人,发现他们的手指没有皱纹。正中神经是贯穿手臂到手部的主要神经之一。正中神经有许多作用,其中之一就是帮助控制所谓的交感神经活动,如出汗和血管收缩。他们的发现表明,水引起的指尖皱纹实际上是由神经系统控制的。

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20世纪70年代,医学研究进一步证明了这一点,他们提出将手浸泡在水中作为一种简单的床边测试(bedside test,指在病床边进行的简单测试),来评估神经损伤是否会影响无意识过程(如血液流动)的调节。

2003年,当时在新加坡国立大学医院工作的神经学家艾纳·怀尔德·史密斯(Einar Wilder Smith)和艾德琳·周(Adeline Chow)测量了志愿者浸泡在水中的血液循环情况。他们发现,当志愿者指尖的皮肤开始起皱时,手指的血液流量会显著下降。

他们在健康志愿者的手指上涂抹一种局部麻醉药膏,使血管暂时收缩,发现这种药膏产生的皱纹水平与浸泡在水中相似。

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曼彻斯特城市大学(Manchester Metropolitan University)的神经学家和心理学家尼克·戴维斯(Nick Davis)对指尖皱纹进行了研究,他说:“当你看着自己的手指时,这是有道理的。指尖变得苍白,这是因为血液供应从表面被收缩了。”

怀尔德·史密斯和他的同事们提出,当手浸在水中时,手指上的汗管会打开,让水进入,这导致皮肤中的盐分失衡。这种盐分的变化会触发手指神经纤维兴奋,导致汗管周围的血管收缩。这反过来又会导致指尖的肉部体积损失,从而将覆盖的皮肤向下拉,扭曲成皱纹。皱纹的模式取决于最外层皮肤,即表皮,与下面几层皮肤的固定方式。

也有人认为,皮肤的外层也可能会膨胀一点,以增加皱纹。不过仅仅通过渗透作用,我们的皮肤需要膨胀20%才能产生皱纹,这将使它们变得可怕地扩大。但是,当上层皮肤轻微膨胀,下层皮肤同时收缩时,皱纹就会很快明显起来,巴勃罗·萨伊兹·维纳斯(Pablo Saez Viñas)说,他是加泰罗尼亚技术大学(Technical University of Catalonia)的生物力学工程师,他使用计算机建模来研究这一机制。

他说:“你需要两者都有正常水平的皱纹。如果没有发生神经反应,皱纹就会受到抑制。”

但如果皱纹是由我们的神经控制的,那就意味着我们的身体对泡在水中有积极反应。“这意味着它的发生是有原因的,”戴维斯说。“它可能会给我们带来优势。”


最近,戴维斯的一个孩子在洗澡时问他,为什么手指会起皱,这让他深入研究了这种优势。在2020年参观伦敦科学博物馆(Science Museum)的500名志愿者的帮助下,戴维斯测量了他们抓一个塑料物体所需的力量。不出所料,手干燥、没有皱纹的人比手湿的人需要更少的力量,所以他们对物体的抓力更好。但是,当他们把手放在水浴中浸泡几分钟,让手起皱时,即使手还是湿的,他们之间的握力也会下降。

“结果非常清楚,”戴维斯说。“皱纹增加了手指和物体之间的摩擦力。特别有趣的是,我们的手指对表面摩擦的变化很敏感,我们利用这一信息用更小的力来牢牢地抓住一个物体。”

戴维斯的志愿者所抓的物体重量还不到几个硬币,所以所需要的握力也很小。但当在潮湿的环境中执行更艰巨的任务时,摩擦力的差异可能会变得更重要。

他说:“如果你不需要用力挤压来抓东西,手中的肌肉就不会那么累,所以可以做得更久。”

他的发现与其他研究人员的发现相吻合,这些研究人员发现,指尖的褶皱使我们更容易处理潮湿的物品。2013年,英国纽卡斯尔大学(Newcastle University)的一组神经科学家要求志愿者将不同大小和重量的玻璃弹珠从一个容器转移到另一个容器。在一种情况下,这些物体是干燥的,而在另一种情况下,它们处在一个装满水的容器底部。参与者在手指没有皱褶的情况下转移浸入水中的物品比手指干燥时多花了17%的时间。但当他们的手指起皱时,转移浸入水中的弹珠和重物的速度比手指湿而没有起皱时快12%。有趣的是,转移干燥物品时,手指有皱纹或没有皱纹并没有区别。

一些科学家认为,我们指尖和脚趾上的皱纹可能就像轮胎纹或鞋底的纹路一样。在下雨天,皱纹产生的通道有助于把手指和物体接触点的水挤出去。

这表明,人类可能在过去的某个时刻进化出了指尖和脚趾的褶皱,以帮助我们抓住潮湿的物体和表面。

领导2013年研究的纽卡斯尔大学进化神经科学家汤姆·斯莫德斯(Tom Smulders)说:“由于它似乎能在水下更好地抓握,我认为它与在非常潮湿的条件下的运动或操纵水下物体有关。”例如,当我们的祖先在潮湿的岩石上行走或抓住树枝时,它可能给了我们一个关键的优势。或者也可以帮助我们捕捉或寻找食物,如贝类。

“后者可能意味着它是人类独有的,而如果是前者,我们预计它也会发生在其他灵长类动物身上,”斯莫尔德斯说。我们在灵长类世界的近亲,如黑猩猩,还没有观察到手指皱纹,但日本猕猴的手指,众所周知,在热水中洗澡很长时间,被发现在水中浸泡后也会皱纹。但在其他灵长类动物中,缺乏证据并不意味着这种情况不会发生,可能只是因为还没有人足够仔细地观察过,斯莫尔德斯说。“我们还不知道这个问题的答案。”

还有一些其他有趣的线索,表明这种适应可能是何时在人类物种中出现。指尖的褶皱在盐水中不那么明显,比在淡水中需要更长的时间。这可能是因为在盐水中,皮肤和周围环境之间的盐分梯度较低,所以触发神经纤维的盐分失衡不那么剧烈。所以,这可能是一种适应,帮助我们的祖先生活在淡水环境,而不是沿海。

但目前还没有确切的答案,一些人认为这可能只是一种偶然的生理反应,没有适应功能。


奇怪的是,还有其他一些令人困惑的谜团——比如,女性需要比男性更长的时间指尖才会出现皱纹。还有,如果指尖有皱纹时抓干燥的物体并没有明显的缺点,那为什么我们的皮肤会在10-20分钟后恢复到正常状态呢?如果有皱纹的手指在潮湿时可以提高抓握力,而在干燥时却不会引起伤害,那么为什么我们的手指不会永久地起皱纹呢?

其中一个原因可能是皱纹引起的感觉变化。我们的指尖充满了神经,皮肤的细微改变会影响我们对触摸物体的感觉(不过一项研究表明,它不会影响我们根据触摸区分物体的能力)。

戴维斯说:“有些人对它非常反感,因为用皱巴巴的手指拿东西感觉很奇怪。这可能是因为皮肤受体的平衡改变了位置,但也可能有心理方面的因素。探究原因会很有趣。对于有皱纹的手指,我们还可以做一些其他的研究。”

但我们手指和脚趾在水中的皱纹也可以用令人惊讶的方式揭示有关健康的关键信息。例如,患有牛皮癣和白癜风等皮肤病的人需要更长的时间才能形成皱纹。囊性纤维化患者的手掌和手指会出现过度的皱纹,甚至在疾病的遗传携带者身上也会发现这一点。2型糖尿病患者把手放在水里的时候,皮肤皱纹也会明显减少。类似地,在患有心力衰竭的人身上也发现了皱纹减少的现象,这可能是由于他们的心血管系统控制受到了一些干扰。

尽管浸泡的时间相同,手指出现不对称的皱纹,即一只手的皱纹比另一只少,可能被认为是帕金森病的早期迹象,因为这表明身体一侧的交感神经系统功能不正常。

所以,虽然我们的手指和脚趾为什么会在水里起皱的问题还没有解决,但事实证明,手指皱褶会以一种令人惊讶的方式告诉医生,我们的身体可能出现了什么问题。

来源:BBC NEWS
编辑:吴漫

137#
发表于 2022-11-10 20:57:05 | 显示全部楼层
【案例】

罕见的“血月”今天上演,这是一种月全食现象。除了月食和日食,还有星食,这些天文现象背后有什么原理?
11月8日出现被称为“血月”(blood moon)的一种月全食,亚洲、北美洲、中美洲、大洋洲都可以看到。
根据美国国家航空暨太空总署(NASA),这次月全食全长约一个半小时。
有别于日食,观察月全食可以用肉眼直接观看,不需要望远镜或专业设备。若错过这次月全食,下一次要等到2025年3月。
食(eclipse)这个天文现象之所以产生,是由於一个天体进入另一个天体的影子。
月食的原理
月食的产生,是当地球运行到太阳和月球中间,三者并排一线,月球被地球的阴影(分为本影和半影)覆盖,无法直接被阳光照亮。换言之,我们在月食期间看到的是地球投在月球表面的影子。
月球运行到地球不同的阴影区,会产生三种不同的月食:月全食、月偏食、半影月食。
月全食
当整个月球进入地球本影内时,就会出现月全食。部分阳光会穿过地球大气层,过滤掉了大部分蓝光,只剩下红光,让月亮呈现铜红色,就是坊间所称的“血月”。由于地球直径比月球大四倍,其阴影也更宽,因此月食可持续一个多小时。
月偏食
当月球部份进入地球本影内,就会出现月偏食。根据月食的大小,月球变暗的区域或变成暗红色丶古铜色或炭灰色,这是由于阴影区和未受阴影影响的明亮月球表面之间的对比所致。月偏食每年至少发生两次。
半影月食
当月球进入地球半影时,就会产生半影月食。半影月食较难用肉眼分辨,月球进入半影的部分越小,就越难观测,因此这种月食甚少被提及。
日食的原理
至于日食,是月球运行到太阳和地球中间时,太阳的光线被月球遮住。换言之,我们会看到月球在地球表面投下的阴影。
根据月球覆盖太阳的程度,日食也可分为三类:日全食、日环食和全环食。
日全食
太阳比月球宽400倍,但离地球也是400倍远,当太阳丶月球和地球并列在一起,月球的阴影宽度就刚好可以遮挡整个太阳。发生日全食的地方会在几秒到几分钟内,天空变得像夜晚般黑暗。
日环食
当月球离地球较远时,它看起来会“变小”,不能完全覆盖太阳圆盘,太阳没被月亮挡住的部分呈现环形,称为日环食。日环食最长可持续十多分钟,但通常也不会超过5或6分钟。明年10月将在北美和南美看到日环食。
全环食:又称混合日食,是月球刚刚达到可完全覆盖太阳的距离,形成日全食,但其後远离地球并转为日环食,又或者由日环食转为全食。全环食相当罕见,仅占所有日食的4%,上一次发生在2013年,下一次要等到2023年4月20日在印尼丶澳大利亚和巴布亚新几内亚观看。
星食
除了太阳和月亮,恒星也会出现星食(stellar eclipse)。
联星(binary star)是两颗恒星组成的恒星系统,互相围绕着共同的质心。部分联星的轨道与地球平面非常吻合,因此在其轨道的某部分,一颗恒星在另一颗恒星前面经过并遮挡了它,就出现星食。


来源:搜狐


编辑:邓秋雨

138#
发表于 2022-12-26 16:57:41 | 显示全部楼层
【案例】
星系在宇宙中的分布不对称?这一现象的发现有望冲击诺奖!

导读

最新研究表明,若将宇宙中四个星系连成一个四面体,该四面体形成某一种构型的概率比它的镜像构型的概率更大。如果被证实,那这将是诺奖级的成果。不过这个结论目前还需要进一步验证。

撰文|Katie McCormick
翻译|陶兆巍
审校|王昱
译文来源 | 环球科学

物理学家相信他们最近检测到了一个令人震惊的现象:星系在宇宙中的分布似乎是不对称的。如果这个结论得到证实,那它将为我们带来有关宇宙大爆炸时期物理规律的一些线索。
“如果真的是这样,那可有人要得诺贝尔奖了。”马克·卡米翁科夫斯基(Marc Kamionkowski)说,他是一位约翰霍普金斯大学的物理教授,也是2021年格鲁伯宇宙学奖得主,他没有参与此项研究。
研究人员把宇宙中的星系看做点,四个一组构成四面体的四个顶点。他们统计了一个数据集里的一百万个星系,发现这些星系构成的四边形中,一种“方向”的比另一种方向的多。
纽约哥伦比亚大学的天体物理学家奥利弗·菲尔考克斯(Oliver Philcox)9月份在《物理评论D》上发表了一篇论文,首次提到了这种四面体和其镜像的数量可能不一致。在同时进行的一项独立研究中,佛罗里达大学的侯嘉敏(Jiamin Hou,音译)和扎卡里·斯雷皮安(Zachary Slepian)以及劳伦斯伯克利国家实验室的罗伯特·卡恩(Robert Cahn)也检测到了这种不对称性,这项研究目前正在接受同行评审。
但是,专家认为,我们需要谨慎对待这个(仍在审核中的)巨大发现。“没有明显理由表明他们犯了一个错误,”奥克兰大学的宇宙学家肖恩·霍奇基斯(Shaun Hotchkiss)说,“但这不意味着一定没有错误。”
这种数量上的不一致违反了我们称之为“宇称”(Parity)的对称性,也就是左和右的镜像对称。如果观测结果可靠,物理学家认为它一定反映了宇宙早期状态中有一个我们还不知道的违反宇称的过程,它为宇宙中所有结构的发展播下了种子。
“这个结果真是难以置信,”卡米翁科夫斯基说,“我都不知道我该不该相信它了。我打算先等等再庆祝。”

宇宙是个左撇子
科学家曾认为我们的世界中的物理定律和镜像世界中应该是一致的。但后来,在1957年,华裔物理学家吴建雄的核衰变实验显示,我们的宇宙有轻微的手性。弱相互作用力导致了原子核的衰变,这个过程中的亚原子粒子总是有着与运动方向相反的磁力方向,因此它们像左旋螺丝一样旋转。但是它们的镜像粒子却不受弱力作用。
证明了宇称不守恒的吴建雄。图片来源:public domain

吴建雄的结果震惊了世界。物理学家约翰·布拉特(John Blatt)在给泡利(Wolfgang Pauli)的信中写到:“我们都为我们亲爱的朋友——宇称——的去世感到浑身发抖。”而泡利一开始根本就不相信这个结果。
弱力的左手性的作用是局域性的,它不可能在星系的层面上影响到宇宙。但是自从吴健雄的发现以来,物理学家们一直在寻找宇宙层面上的手性。如果说我们的宇宙在萌芽状态时经历了一些违反宇称的过程,它就可能在宇宙的结构上留下一些扭曲的痕迹。
在宇宙诞生或者接近宇宙诞生的时候,一种名为“暴胀子”(inflaton)的场充满了整个空间。暴胀子场是一种浑浊、沸腾的介质,暴胀粒子在其中不断冒泡和消失,同时它带来一种斥力。在它可能存在的短暂的时间里,它会导致我们的宇宙的直径迅速膨胀到原来的102⁶倍。暴胀子场中所有粒子的量子波动被抛出并冻结在宇宙中,构成了现在宇宙中的物质密度分布。这些物质在引力的作用下逐渐聚合成如今的星系和大尺度结构。
1999年,包含卡米翁科夫斯基在内的研究人员考虑了一种可能性:如果在暴胀之前存在不止一种场的话,会发生什么。其他的场可能产生了一些左右手性的粒子,暴胀子场与它们相互作用,假如这种作用是手性的话,那么它可能会更有倾向性得创造某一种手性的粒子。这种所谓的陈-西蒙斯(Chern-Simons)耦合会给早期的量子波动注入一种偏好的手性,它将最后演化为星系四面体分布的手性不对称。
至于这种额外的场可能是什么,有一种可能性是引力场。这种情况下,一些引力子(引力的量子单元)将在暴胀期间突出出现在引力场中,然后一种违反宇称的陈-西蒙斯相互作用将发生在暴胀粒子和引力子之间。这种相互作用会在早期宇宙的密度变化中产生手性,进而导致如今宇宙大尺度结构的手性。
这张图片大概覆盖了天空的1/20,每一个点都代表了一个星系。这幅图是由斯隆数字化巡天(SDSS)和其重子震荡光谱巡天绘制的。文中的星系数据即来源于此。图片来源:Daniel Eisenstein/SDSS-III collaboration

2006年,现布朗大学的物理学家斯蒂芬·亚历山大(Stephon Alexander)提出,陈-西蒙斯引力有可能解决宇宙学中的最大谜团之一——为什么我们的宇宙中物质多于反物质?他推测,陈-西蒙斯相互作用可能产生了相对丰富的左手引力子,这进一步会优先创造左手物质而不是右手反物质。
多年来,亚历山大的想法没有引起大家的注意。当他听到新的发现时,他说:“这真是个巨大的惊喜”。

宇宙中的四面体
卡恩认为,用早期宇宙中的宇称破缺来解决物质-反物质不对称难题是“冒险的,但又是诱人的挑战”。2019年,他决定在斯隆数字化巡天(SDSS)的星系目录中寻找宇称破缺。他并不指望能找到什么,但认为这值得一试。
为了测试星系分布是否违反宇称,他和合作者需要研究四个星系的四面体排列——四面体是最简单的三维形状,而只有三维物体才有机会违反宇称。为了理解这一点,可以看看你的手。因为手是三维的,所以没有办法旋转左手使其看起来像右手。把你的左手翻过来,让两只手的大拇指都在左边,你的手看起来还是不一样——两只手掌的朝向相反。相比之下,如果你在一张纸上描画一只左手,并剪下二维图像,将剪下的图像翻转过来,就会看起来像一只右手。二维的剪纸和它的镜像是无法区分的。
2020年,斯雷皮安和卡恩想出了一种定义四面体排列的星系的 “手性”的方法,以便比较天空中的左手排布和右手排布的数量:如下图所示,我们取一个星系,并观察其与其他三个星系的距离。如果距离延顺时针方向增加,我们就称四面体称为右手的。如果距离沿逆时针方向增加,则为左手的。(实际上定义的是给定一个顶点的四面体。)
图片来源:Merrill Sherman/Quanta Magazine

为了确定整个宇宙是否有偏好的手性,他们得在100万个星系的数据库中构建的所有四面体上重复计算——总共有102⁴那么多个四面体,计算量大到无法接受。但是,基于他们此前在一系列研究中积累的大量计算技巧,他们最终找到了快得多的算法。然后,研究人员基于保宇称的物理学定律模拟了宇宙的生成和演化过程,得到一个“假的宇宙”,然后对比了两个宇宙的计算结果。研究小组在真实宇宙得到的数据中发现了7σ级别可信度的宇称破缺,这意味着如果这个模拟的保宇称的宇宙生成过程符合真实情况,那么每生成大约1012个宇宙会出现一次我们观测到的不平衡水平。
卡米翁科夫斯基称,“他们能够做到这一点是不可思议的。从技术上讲,这绝对是令人震惊的。这是一个非常、非常、非常复杂的分析。”
菲尔考克斯使用了类似的方法(他曾与侯、斯雷皮安和卡恩共同撰写论文,提出了这样的分析方法),但是他做了一些不同的选择,并且在分析中省略了一些有问题的四面体,因此发现了一个更温和的2.9σ的宇称破缺。科学家们正在研究他们分析之间的差异。即使大家在理解这些数据上已经做出很大努力,目前各方仍然保持着谨慎的态度。

寻找确凿的证据

这一惊人的发现可能有助于我们回答关于宇宙的长期问题。但这项工作才刚刚开始。
首先,物理学家们需要验证(或证伪)这一观察。为了重复此次分析结果的宏大巡天调查已经启动。例如,正在进行的暗能量光谱仪巡天,到目前为止已经记录了1400万个星系,最终将超过3000万个。卡恩说:“这将给我们一个机会,以更好的统计数字更详细地观察这个问题。”
图片作为四面体四个顶点的罗伯特四重星系。图片来源:ESO

此外,如果违反宇称的信号是真实的,它可能会在星系分布以外的数据中显示出来。例如,世界上最古老的光线——宇宙微波背景辐射(CMB),它是早期宇宙留下的照片。物理学家认为应该可以从CMB的斑纹模式中找到类似的宇称破缺的信号。
另一个要注意的地方是在暴胀期间可能产生的引力波模式,称为随机引力波背景(SGWB)。这些螺丝纹路形状的时空涟漪既可以是左旋的也可以是右旋的。在一个保宇称的世界中,两者数量相等。因此,如果有办法测量SGWB,并证明某个方向受到概率更大,这又将是对早期宇宙中宇称破缺的另一个独立的证明。
随着寻找确凿证据的工作开始,理论物理学家将研究可能产生该信号的暴胀模型。菲尔考克斯与新泽西州普林斯顿高等研究所的理论物理学家乔瓦尼·卡巴斯(Giovanni Cabass)一起,最近用他的方法测量了一系列可能违反宇称的暴胀模型,包括那些陈-西蒙斯型的模型。(他们目前还不能肯定地说有哪个模型是正确的)
亚历山大还将他的工作重点重新放在理解陈-西蒙斯引力上。卡米翁科夫斯基,西蒙斯基金会下的纽约熨斗区研究所(Flatiron Institute)的西里尔·克雷克-萨宾诺夫斯基(Cyril Creque-Sarbinowski),他们与亚历山大合作,已经开始研究早期宇宙中的陈-西蒙斯引力如何影响今天的星系分布的微妙细节。
“有好一段时间,我像一个孤独的士兵一般独自在推动这个研究,”亚历山大说。“很高兴看到人们对此感兴趣了。“图片

原文链接:
https://www.quantamagazine.org/asymmetry-detected-in-the-distribution-of-galaxies-20221205/
本文译文首发于微信公众号“环球科学”(ID:huanqiukexue),原标题为“有望冲击诺奖!这一现象触及宇宙诞生的秘密”。译文有删改。

来源:赛先生(公众号)

编辑:马源

139#
发表于 2023-4-20 23:29:25 | 显示全部楼层
【案例】
《耶鲁极简科学史》:耶鲁经典之作,40个故事浓缩5000年人类求索之旅
许多人阅读的雄心壮志,常常溃败于书籍的厚重难读。而且越是重要的话题,大部头就越多——一个话题写大了容易,写小了难;写深了容易,写浅了难;写艰涩了容易,写有趣了难。
因此,真正一流的读物往往是小册子。正如《耶鲁极简科学史》,用讲故事的方式,直面科学这个最 老大难的话题,却比大部头更能重塑我们的科学观,真正讲透科学的本质。
科学的历史时间跨度大,范围广,理论多,既不好读也不好讲——
科学的跨度极大,源头可以追溯至数千年前的古希腊;
科学的历史极复杂,常常与哲学、巫术、炼金术相互纠缠;
科学的进展更是伴随着大量原理、定律……
而《耶鲁极简科学史》这本耶鲁经典之作,却能以简驭繁,以小胜大,将这一切浓缩在三百多页的小书里:
穿透技术和知识的魔咒,将科学的历程还原为一场充满惊喜的伟大冒险
对科学的固有印象,让大部分人都将科学当作少数从业者的专利,将实验室里的枯燥工作当作科学的日常,将显微镜和试管、术语和图表当作科学的伴侣。
《耶鲁极简科学史》颠覆了我们对科学的固有印象,让我们看到:科学自始至终都来自那些有趣的人,那些对大自然孜孜不倦发问的人;科学不仅有实验,也有仰望天空和俯瞰大地;科学真正的伴侣不是数据和理论,而是发现旅途中的好奇与惊喜。
只有从枯燥的技术和繁琐知识中认识到科学最核心的精神本质,将科学看成这样一场关于勇气、智慧和探索的伟大冒险,我们才能更好地理解世界、认识人类,也更好地认识自己。
一本浓缩了5000年人类探索、涵盖多个领域的极简科学史
《耶鲁极简科学史》就像一场快速的时光穿梭,追溯科学足迹,将人类5000年科学发展浓缩在短短的篇幅里。
科学被还原为一个个发现惊喜的现场。从大爆炸到数字时代的漫长演变,天文、数学、医学、化学、地理、物理、生物演化、信息技术等众多领域的演进,被化约为40个主题和人物故事。浅显的语言,趣味性极强的讲述,让每一个人都可以在轻松的阅读体验中,完成对人类5000年的探索的纵览和俯瞰。
耶鲁极简史的代表之作
耶鲁大学向来以通识教育著称,而本书为耶鲁一系列极简史中的代表作,该系列的撰写者中不乏世界知名大学者,影响极大。《华尔街日报》曾这样评价耶鲁极简史:读它们的孩子,是幸运的;读它们的大人,是智慧的。引进国内后更是广受好评,有读者说:如果我在高中获得此书,该是一件多么荣幸的事。
来源:蚂蚁过冬
编辑:屈妍君

140#
发表于 2023-7-31 22:19:20 | 显示全部楼层
【案例】
揭秘最古老恒星的光谱之王”LAMOST,未来如何进阶?|重器风华
【开栏语】
习近平总书记在广东视察时强调,实现高水平科技自立自强,是中国式现代化建设的关键。科技创新对当今中国而言,不仅是发展问题,也是生存问题。然而,推动重大科技创新的利器,要不来,买不来,讨不来。
工欲善其事,必先利其器。发展建设国之重器,对推动我国经济科技高质量发展、保障国家安全意义十分重大。
中国智慧何以打造国之重器?即日起,南方+客户端推出《重器风华》系列主题报道,立足尖端科研、重大基建、健康保障等领域,探访一系列大国重器建设现场,对话参与建设的当事人、亲历者,解码大国重器的硬核秘籍。敬请垂注!
日前,中国科学院国家天文台研究员赵刚团队观测到了一颗古老的特殊恒星,首次证实了第一代恒星的质量可以达到260倍太阳质量,对恒星考古意义非凡。这一发现的幕后功臣,便是专注于光谱观测的郭守敬望远镜(LAMOST)。
LAMOST,为大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜的英文简称,是中国天文学家自主研制的大视场兼大口径的新型光学望远镜。LAMOST发布光谱数和恒星参数星表数量已连续十年稳居世界第一,它通过亮眼的观测成绩,久居世界光谱之王的位置。
十年巡天,遍览星河。回顾LAMOST观星历程,它取得了哪些重要成就?推动了哪些重要的天文发现?已取得丰硕成果的它,未来又将走向何方?南方+记者专访LAMOST运行和发展中心常务副主任、中国科学院国家天文台研究员赵永恒带来独家解读,并邀请了中国科学院国家天文台副研究员邢千帆分享其依托LAMOST数据发现的最新成果。
01
最新研究:
LAMOST揭秘宇宙最古老恒星遗迹
近日,一篇发布在《自然》上的研究为天文学家恒星考古带来了新进展。中国科学院国家天文台研究员赵刚团队在银河系晕的一颗特殊恒星中,发现了260倍太阳质量的第一代超大质量恒星演化后坍缩形成的对不稳定超新星PISN)存在的化学证据。
这项研究的发现离不开LAMOST获得的海量光谱数据。
光谱如何与恒星研究产生联系?光谱就像物体的名片,它可以告诉我们物体的组成成分。比如,通过分析太阳光,我们可以知道太阳由哪些元素组成。根据光谱来鉴别物质并确定它的化学组成,这种方法叫做光谱分析。当光谱分析应用于天文学,结合LAMOST获取的恒星光谱,便可以帮助科学家探索恒星的元素组成和元素丰度。
该论文第一作者邢千帆提到,上世纪六十年代,第一代恒星质量可以达到太阳质量的数百倍的理论猜想已被提出,但人们一直未能从观测上发现相关证据。
这是因为第一代恒星的寿命太, 直接观测到第一代恒星的难度极大,直到今天,天文学家仍未在观测上真正看到过第一代恒星。
早在130多亿年前,绝大部分第一代恒星就以剧烈的超新星爆发的形式结束了一生。邢千帆说。超新星爆发,即某些恒星在演化接近末期时经历的一种剧烈爆炸。此过程将会反应产生新的金属元素,这些释放的金属元素被第二代恒星继承并保留了下来。
LAMOST获得的500万条光谱数据中,我们挑选了5000多颗镁元素含量异常低的恒星。之后通过与日本昴星团望远镜开展联合观测,研究团队基于高分辨率光谱数据,从这些恒星中找到了这颗特殊的恒星,并确认了其中钠、锰、钴等十几种元素的含量。邢千帆说,这颗恒星的种种化学基因特征与PISN理论计算结果高度吻合。因此,天文学家认为这是一颗保留了PISN化学遗迹的贫金属星,为一直以来未能露面的第一代超大质量恒星及其演化形成的PISN提供了清晰的观测证据。
邢千帆表示,它是现在能够直接观测到的最古老的恒星,数量极其稀少。得益于LAMOST极高的光谱获取效率,天文学家对银河系开展了人口普查式的巡天,获取了大量的恒星光谱数据,增加了光谱样本覆盖到特殊恒星的概率,让天文学家有幸能够找到这颗罕见的恒星。
只有对恒星的观测覆盖面足够广,才能更全面地了解银河系历史。邢千帆表示,有些恒星在银河系边缘,覆盖到这些恒星难度比较高。这时,就需要LAMOST的普查本领,帮助我们发现更多边缘的恒星。
02
十年回顾:
斩获千万量级光谱,为银河系画像
上述研究发现,仅是LAMOST相关研究成果的冰山一角。
LAMOST兢兢业业地观测着银河系中的星星,不断刷新着光谱数据的世界纪录,天文学家借此为银河系画像,让我们有机会一窥银河系的更多秘密。
在十多年前,银河系只有较少的天体获得过光谱数据。LAMOST在设计时的技术创新——4000根光纤并行可控的快速定位技术,使LAMOST成为全世界光谱获取率最高的望远镜。它可以同时观测几千个天体,在科学上开创了大规模光谱巡天的先河。
LAMOST在完成为期一年的先导巡天后,于2012928日正式开启了第一期五年巡天,一步步走上了光谱之王的位置。
巡天第七年,LAMOST获取光谱数据量达到约1125万,成为世界上第一个获取光谱数突破千万量级的光谱巡天项目,这对LAMOST巡天而言是具有划时代意义的里程碑事件。
2023331日,中国科学院国家天文台发布了LAMOST自先导巡天至20226月观测获取的光谱数据共2229万条,其中,中、低分辨率光谱均突破千万。LAMOST成为世界上首个发布光谱数突破两千万的巡天项目。
LAMOST创造了多个世界纪录,其发布的光谱数和恒星参数星表数量,迄今已连续十年稳居国际第一。
天文是一个观测学科,只有看得足够多,才能找到里边各种好玩的、奇怪的事物。赵永恒说。
LAMOST两千万量级的光谱数据对于绘制银河系画像意义重大。借助LAMOST,天文学家不断获得新的发现,刷新着人类对银河系的认知。
如何找到银河系中的 星际移民
依托LAMOST的数据,天文学家揭开了银河系内重元素(金、铕、铀等)超量恒星的身世之谜,为基于化学DNA识别银河系中的星际移民提供了新的线索。
银河系小时候是什么样子?它是如何长大的?
天文学家利用LAMOST的光谱数据和欧空局盖亚卫星(Gaia)观测到的恒星位置、距离和运动数据,获取了银河系迄今最为精确的25万恒星的年龄信息,从时间轴上清晰还原了银河系幼年和青少年时期的成长史,刷新了人们对银河系早期形成历史的认知。
银河系家园有多大?
天文学家借助LAMOST数据两次刷新了银盘的大小,发现人类居住的家园银河系比之前认识的大了一倍。
银河系晕长啥样?
LAMOST大样本的光谱数据给出了答案——银晕是个内扁外圆的胖子
除了为银河系画像LAMOST也帮助天文学家搜寻着茫茫星海中那一抹特殊星光。如上文中提到的,目前观测到的最古老的、保留了PISN化学遗迹的贫金属星;还有,天文学家通过LAMOST的观测数据发现了一颗当时人类已知锂元素丰度最高的恒星,被称为宇宙最大的充电宝
偶尔,LAMOST也会极力远望,看向宇宙深处。它发现了4.2万余颗类星体,并估算出其中心黑洞的质量,对河外星系的研究同样作了重要贡献……
03
来日可期:
LAMOST有望创造上亿量级光谱纪录
回首过往,LAMOST记录和见证了我国第一个天文类重大科技基础设施的发展历程。在LAMOST成绩斐然之时,再次回顾它的成长经历,对今后规划大科学装置有着重要意义。
“2009年,LAMOST通过国家验收,此后便进入了精密调试和科学试观测。试观测就是用来判断它的科学目标是否合理。赵永恒说,2011年,LAMOST开始了为期一年左右的先导巡天,此时,我们一直在和科学家们讨论,这台望远镜的观测时间该如何分配。最终决定将立项时的核心科学目标进行调整,研究银河系结构和演化被调整为第一核心科学目标。
因为在当时,世界上还未有过大规模银河系巡天,若是专注于银河系巡天,LAMOST有望在该领做出最出色的观测成果。这并非意味着其他观测任务不再进行,但是观测的时间分配和侧重点发生了变化。赵永恒说。
1996年项目启动到2011年先导巡天,十五年间,天文科学研究一直发生着变化。进入21世纪以来,银河系研究掀起了全球性高潮,在此机遇下,LAMOST银河系巡天的数据价值日益凸显。
LAMOST方案设计初期便参与其中的赵永恒评价,验收后的十年,这座巍峨的LAMOST走过调试的艰辛,跨越测试的难关,蹚出了一条从无到有的巡天之路。无论在获取光谱数据量还是高显示度的研究成果方面,它都交上了一份收获颇丰的答卷。
过去的答卷如此精彩,LAMOST能否延续辉煌,甚至创造新的奇迹?
如今,LAMOST二期正筹划着搬家——跨越2500公里去青海冷湖。
1958年,北京天文台第一任台长程茂兰筹划在北京周边兴建天文台,北京周边的兴隆晴夜数多、夜天光背景暗、大气稳定,符合台址要求。因此,上世纪60年代初便在兴隆建观测站。2008年,LAMOST也落户兴隆。
无奈随着时间的推移,兴隆站发生了不少变化,影响了天文观测的效果。一方面由于气候变化,如今兴隆的晴夜数在减少,这意味着可用于天文观测的时间变少了;另一方面,兴隆县城越来越亮,光污染变强,这就导致许多暗的星星看不到了。以上种种因素削弱了LAMOST的科学效能。赵永恒说。
而冷湖拥有大量的晴朗夜空,并进行了暗夜保护,可以称得上是一片天文沃土
除此以外,还有一个重要因素,那便是冷湖绝佳的视宁度可到达世界级水平。光学视宁度无疑是天文观测中最受关注的台址参数。视宁度反映了大气的稳定性,通俗来说,视宁度越好(数值低),大气就越稳定,星星眨眼越慢,这时星象就越清晰。
兴隆的视宁度平均2角秒,而冷湖的视宁度在0.75角秒附近,与目前公认的最佳天文台选址夏威夷大岛天文台的水平相当。赵永恒说。
如果搬去冷湖,有望让LAMOST的光纤数量有望破万。赵永恒解释:冷湖的视宁度优于兴隆两倍多,相当于星象清晰了两倍多。目前,在兴隆的16台光谱仪能放4000光纤,搬过去时可换成1角秒光纤,光纤变细,那么数量就能翻倍到8000
如此大体量的望远镜,搬家难度高吗?事实上,LAMOST在最初设计时就具备前瞻性,考虑到了未来可能换址的情况。现在LAMOST611.1米六角形光学镜面都是拼接组合,每年做镀膜时会进行拆装。搬家相当于各部件拆分后换地方组装,难度不算高。赵永恒说。
若是搬迁后,LAMOST光谱仪的数量拓展、望远镜口径提升,LAMOST的巡天效率将进一步提高。最终,巡天规模有望实现从千万条光谱突破至上亿条光谱。
千万级的光谱数据纪录由中国创造,希望未来上亿的光谱数据也由我们创造。赵永恒展望,现在,LAMOST处在光谱巡天望远镜的国际第一梯队,大家都是你追我赶的状态。若LAMOST搬迁后的扩建设想得以实现,它将在世界上处于绝对领先优势,可以做到力压群雄。
来源:南方plus
编辑:洪韵

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