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newsletter (July 2021 – Issue 10)
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newsletter (July 2021 – Issue 10)
關於香港桂冠論壇
歡迎大家來到香港桂冠論壇2021年7月份通訊。
現時，首屆香港桂冠論壇（簡稱「桂冠論壇」）將延期一年至2022年11月，但是我們在促進不同世代、文化和領域的科學家互相交流；提升年輕一代對不同科技領域的認識和興趣等使命的工作是不會慢下來的。香港桂冠論壇委員會The Council of the Hong Kong Laureate Forum Limited（簡稱「論壇委員會」）現正籌備一系列「首屆論壇前奏活動」，繼續努力加強世界各地青年科學家的聯繫；並且積極迎接首屆桂冠論壇的來臨。活動包括有展示香港科研成果的 “Science Exposition”、與世界知名科學家進行研討會和對談的 “Masterminds, Masterclasses”、實地了解有作為的科學家工作的”Exploring New Horizons”、展示和表揚女性在科學方面的貢獻，從而啟發更多女性投身科學的 “Wonder Women in Science – Inspiring and Empowering the Next Generation”，以及為首屆香港桂冠論壇打開序幕的發佈會”Beckoning the Inaugural Hong Kong Laureate Forum”。
另一方面，我們的網上遊戲「牠和它的名字 他和她的姓氏」遊戲已經在7月9日完滿結束，兩輪遊戲中我們一共收到超過70份作品，在綜合評審團的評分以及在Facebook超過800人次的投票後，各獎項的得獎者都是實至名歸的，他們的作品都是十分有趣和具吸引力。再次恭喜今次遊戲的一眾得獎者，他們亦很高興領取了獎品。在此特別鳴謝為遊戲評分的三位評審，他們分別是︰
– 香港天文台前台長岑智明先生, SBS
– 香港中文大學湯兆昇博士
– 香港浸會大學何觀陞博士論壇委員會會繼續舉辦有趣生動及資訊性質的科學遊戲，在社區層面推廣科學發展。
更多有關「首屆論壇前奏活動」和科學遊戲的資訊，歡迎留意我們的網站和社交媒體！
最後，邵逸夫獎基金會已於2021年6月1日舉行的新聞發佈會上公佈了2021年度邵逸夫獎得獎者名單。
天文學獎平均頒予加拿大麥吉爾大學的維多利亞•卡士比教授和美國喬治華盛頓大學的赫里莎•庫韋利奧圖教授以表彰她們對理解磁星作出貢獻。磁星是一種高度磁化的中子星，與很多壯觀的瞬變天體物理學現象有關。她們開發了新穎和精確的觀測技術，從而證實具有超強磁場的中子星存在，並描繪出它們的物理特性。她們已將磁星確立為一種嶄新而又重要的天體物理物體。
生命科學與醫學獎頒予美國康奈爾大學的斯科特•埃姆爾教授以表彰他所發現的內體蛋白分選轉運複合體 (ESCRT) 途徑，對於涉及膜生物學的多樣化過程至關重要，其中包括細胞分裂、細胞表層受體調節、病毒傳播及軸突修剪等。這些過程對於生命、健康及疾病尤其重要。
數學科學獎平均頒予法國巴黎第十一大學的尚—米歇爾•比斯姆教授和美國紐約大學的傑夫•奇格教授以表彰他們對幾何學的貢獻。他們非凡的見解改變了現代幾何，其影響歷久彌新。
恭喜5位2021年邵逸夫獎得獎者！2021年度的頒獎禮將會再次以虛擬形式，於今年10 月在網上舉行。有關資訊，請留意邵逸夫獎和我們的網站和社交媒體！
香港天文台的早期歷史
建立天文台的需要
香港在1841年開埠以來，不斷發展成為一個重要的貿易港口，要確保港口運作暢順和船隻航行安全，首先必須提供準確的報時服務。在上一期的《香港桂冠論壇通訊》，香港天文台前台長岑智明先生談到觀象授時對航海的重要性，尤其是在海上需要一個準確時鐘來測定船隻的經緯度。早在1861年，香港社會已經有意見認為當時以鳴炮報時的服務不準確，提議設立一個以科學方法提供的準確報時服務。
香港位於華南沿岸，每年5月到11月都可能受颱風侵襲。早在18世紀外國人在廣州黃埔港和十三行進行貿易時已經對颱風的影響有詳細記錄。當英國人在1841年佔領香港不久，於同年7月已經感受到颱風的威力，在第一次鴉片戰爭中舉足輕重的英國海軍司令伯麥（Gordon Bremer）和香港第一任行政官義律（Charles Elliot）幾乎在1841年7月的颱風中喪命。到了1874年9月，史稱「甲戌風災」的猛烈颱風在香港和澳門造成嚴重傷亡 ─ 香港死亡人數超過二千，而澳門死亡人數更達五千，佔當時人口8%之巨。建立一個能夠監測風暴來臨和發出預警的機構顯得相當迫切。
作者︰
香港天文台前台長岑智明先生
香港天文台高級科學主任李子祥博士
香港天文台台長鄭楚明博士
平均場博奕應用淺談
平均場博奕（mean field game，MFG）理論專門探討數量龐大的智能體（agent）在競爭環境下所使用的策略。每個智能體都會因應身邊其他智能體所採取的行動而隨之應變，務求令自可獲得最大利益。例如，在股票市場，每位交易者為追求最高回報率，都會先留意其他交易者所採取的策略，再決定買入或賣出若干數量的股票。「平均場」（mean field）一詞本來是物理學術語，意思是大群體裏的單一智能體行為對系統的影響微不足道。在典型的MFG裏，智能體的行為是基於其他智能體的狀態分佈而作出反應，而非個別地針對其他智能體的行為而行動。例如，在購物市場裏，某位客人可以在得知其他客人及賣家的交易資訊後才去購買商品，然而這種做法現實幾乎不可能做到，而且費時失事。相反，在平均場的情境之下，他/她可以只看商品的價格就作決定，令決定的流程變得簡單。在市場裏，價格是由買賣雙方經過互動而得出，因此，它蘊含了市場內所有智能體的狀態及策略的概率分佈。將價格視為平均場，能大大節省決策時間，而它本身亦可算是一種平均場。
作者︰
香港城市大學數學系助理教授牟宸辰博士
流言終結者：黑洞篇
簡介黑洞
雖然科學家早於18世紀已經猜測到黑洞的存在，但最先在科學上預測到黑洞存在的卻是愛因斯坦的廣義相對論，那是作為愛因斯坦重力場方程式中的一個解。愛因斯坦的相對論大概可以用約翰·惠勒（John Wheeler）的一句話優雅地總結：「時空告訴物質怎樣移動，物質告訴時空怎樣扭曲（Space-time tells matter how to move; matter tells space-time how to curve）」。
物質會令時空變得扭曲；在黑洞事件視界（event horizon）的周圍，時空扭曲得甚至連光也不能逃逸。這發生在一顆恆星塌縮至一定小的體積時，更準確地說，比史瓦西半徑（Schwarzschild radius）
還要小的時候（這裡M代表恆星的質量、c是光速、G是重力常數）。
讓我們從具體例子看看：如果我們的太陽是一個黑洞的話，它的半徑就會約為2.95公里；相比之下，太陽現時的半徑為696,340公里。事實上，因為太陽的質量相比下實在太微不足道了，所以我們永遠都不用擔心太陽會變成一個黑洞 — 這一定不會發生！
宇宙裡的黑洞都是從重力塌縮（gravitational collapse）的過程形成的。在一顆瀕死的恆星裡面，較重的元素會進行核聚變，令恆星的內部壓力降低；隨著恆星的壓力降低，引力會令它進一步塌縮，這星體的密度將會變得極高，所產生的重力也自然大得驚人 — 這就是黑洞。修讀高中物理的同學可能記得逃逸速度（escape velocity）這個概念：黑洞的體積極小、質量極大，令逃逸速度比光速還要快，所以沒有東西能逃出黑洞 — 連光也不能。
作者︰
蔡蒨珩小姐
《科言》學生編輯
香港科技大學
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newsletter (July 2021 – Issue 10)
About the Hong Kong Laureate Forum
Welcome to the July 2021 issue of the newsletter of the Hong Kong Laureate Forum!
While the inaugural Forum would be deferred for one year to November 2022, our work on fostering exchanges among scientists of different generations, cultures and disciplines; promoting understanding and interests of young generation in various disciplines in science and technology will not slow down. The HKLF is organising a series of pre-Forum events to continue our effort in facilitating networking among young scientists from different parts of the world and to beat the drum for the inaugural Forum. The “Prelude to the Inaugural Forum” would include “Science Exposition”, which showcases the research achievements of Hong Kong; “Masterminds, Masterclasses”, seminars by and dialogues with world-renowned scientists; “Exploring New Horizons”, an opportunity to witness promising scientists at work; “Wonder Women in Science – Inspiring and Empowering the Next Generation”, which showcases and affirms women’s contribution in science as well as promotes women’s wider participation in science. A press event “Beckoning the Inaugural Hong Kong Laureate Forum” will also be held to kick start the inaugural Forum.
For our online game “Your Fame, Its Name”, which ended on 9 July, we received more than 70 entries in total after two rounds of the Game. The winners were chosen after consolidating the scores by the judging panelists and the votes cast by more than 800 visitors to our Facebook page. Their entries were indeed very interesting and engaging. Once again, congratulations to the winners of the game, who had collected their prizes with glee. Special thanks to the three judging panelists, they are:
– Mr SHUN Chi-ming, SBS, former Director of the Hong Kong Observatory
– Dr TONG Shiu-sing Dominic, The Chinese University of Hong Kong
– Dr HO Koon-sing, the Hong Kong Baptist UniversityWe will continue to launch interesting and informative science games and promote science in the community.
Please stay tuned to our website and social media channels for more information on the “Prelude to the Inaugural Forum” and science games!
Last but not least, the Shaw Laureates 2021 were announced on 1 June 2021 at a press conference held by The Shaw Prize Foundation.
The Shaw Prize in Astronomy is awarded in equal shares to Prof Victoria M Kaspi of McGill University, Canada and Prof Chryssa Kouveliotou of George Washington University, USA for their contributions to our understanding of magnetars, a class of highly magnetised neutron stars that are linked to a wide range of spectacular, transient astrophysical phenomena. Through the development of new and precise observational techniques, they confirmed the existence of neutron stars with ultra-strong magnetic fields and characterised their physical properties. Their work has established magnetars as a new and important class of astrophysical objects.
The Shaw Prize in Life Science and Medicine is awarded to Prof Scott D Emr of Cornell University, USA for the landmark discovery of the ESCRT (Endosomal Sorting Complex Required for Transport) pathway, which is essential in diverse processes involving membrane biology, including cell division, cell-surface receptor regulation, viral dissemination, and nerve axon pruning. These processes are central to life, health and disease.
The Shaw Prize in Mathematical Sciences is awarded in equal shares to Prof Jean-Michel Bismut of Université Paris-Saclay, France and Prof Jeff Cheeger of New York University, USA for their remarkable insights that have transformed, and continue to transform, modern geometry.
Congratulations to the five Shaw Laureates 2021! The Award Ceremony for The Shaw Prize 2021 will again be presented online this year and is scheduled to be held in October this year. Stay tuned to The Shaw Prize website and social media as well as ours for further information!
Early History of the Hong Kong Observatory
The need for an observatory
Since 1841, Hong Kong became an important port of trade. In order to ensure smooth port operations and safe navigation of ships, there was a need to provide accurate time service. In the last edition of the Hong Kong Laureate Forum Newsletter, Mr SHUN Chi-ming, former Director of the Hong Kong Observatory (HKO), discussed the important role that astronomical observations played in maritime navigation, especially the need for an accurate clock onboard for determining latitude and longitude at sea. Initially, the time service was provided by the Noonday Gun, which was fired daily at noon. However, by 1861, people began to question the accuracy of this method, and there were calls to provide a more accurate time service based on scientific methods.
Located on the southern coast of China, Hong Kong is susceptible to typhoons between the months of May to November every year. As early as the 18th century, foreign merchants working in Huangpu Port and the ‘Thirteen Factories’ in Guangzhou wrote detailed records of typhoons and their impacts. In July 1841, shortly after the British occupation of Hong Kong, a typhoon almost claimed the lives of Gordon BREMER, Commander-in-chief of the British forces in the area and pivotal figure in the First Opium War, and Charles ELIOT, the first Administrator of Hong Kong. A few decades later in September 1874, one of the strongest typhoons in Hong Kong’s history caused serious damage across Hong Kong and Macau, killing over 2,000 people in Hong Kong and 5,000 people in Macau – approximately 8% of its population. In the aftermath of these disasters, there was an urgent need for an organisation that could predict the arrival of storms and issue warnings.
Authors:
Mr SHUN Chi-ming, Former Director of the Hong Kong Observatory
Dr LEE Tsz-cheung, Senior Scientific Officer, Hong Kong Observatory
Dr CHENG Cho-ming, Director of the Hong Kong Observatory
A Glimpse into the Applications of Mean Field Games
Mean field game (MFG) theory studies the strategies of agents of a large population in a competitive environment. Each agent seeks to maximise its own benefit according to the actions of other agents surrounded. For example, in the stock market, each trader buys or sells a certain number of shares based on other traders’ strategies in order to maximise his / her rates of return. The term “mean field” comes from physics, which means that the behaviour of an individual agent in a large population has negligible impact upon the system. In a typical MFG, an agent behaves based on the distribution of the states of other agents instead of reacting upon the behaviour of other agents individually. For instance, in a shopping market, a customer can buy some good after knowing the trading information of other customers and sellers, which is somehow impossible and troublesome. Instead, in a mean field scenario, he / she can decide based only on the price of the good, which simplifies the decision. In the market, the price is formed through the interaction of buyers and sellers. Thus, it encodes the probabilistic distributions of the states and strategies of all the agents in the market. The price, viewed as a mean field, enormously saves the time of making decisions.
Author:
Dr MOU Chenchen, Assistant Professor, Department of Mathematics, City University of Hong Kong
MythBusters: Black Holes
Black Holes: A Brief Introduction
Although the existence of black holes was first speculated in the 18th century, they were first scientifically predicted by Einstein’s theory of general relativity as a solution to the Einstein field equations. Einstein’s theory of relativity can be elegantly summed up in twelve words from John Wheeler – “Space-time tells matter how to move; matter tells space-time how to curve.”
Mass bends the fabric of space-time itself; around a black hole’s event horizon, the space-time is bent in a way that even light cannot escape. This occurs when the size of a star collapses to a small enough size – more specifically, smaller than the Schwarzschild radius,
. (Here M is the mass of the star, c is the speed of light, and G is the gravitational constant.)
To put things into perspective, if the Sun were a black hole, it would have a radius of approximately 2.95 km; in comparison, the current radius of the Sun is 696,340 km. Actually, owing to the relatively tiny mass of the Sun, it can never turn into a black hole – so we won’t have to worry about our Sun turning into a black hole any time soon!
The black holes we can see in the sky are formed by a process known as gravitational collapse. In a dying star, there is a reduction in internal pressure due to the fusing of heavier elements. As the internal pressure continues to decrease, gravity causes the star to further collapse onto itself. Eventually, the density of the star becomes high enough that it creates a very strong gravitational pull – and this is a black hole. You may recall the concept of escape velocity from high school physics; black holes are so small and massive that the escape velocity is greater than the speed of light. Nothing escapes a black hole – not even light.
Author:
Ms Sonia Choy
Student Editor, Science Focus
The Hong Kong University of Science and Technology
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newsletter (Mar 2021 – Issue 8)
关于香港桂冠论坛
欢迎大家来到香港桂冠论坛2021年3月份通讯。
「科学夺宝奇兵」网上科学问答游戏快来到尾声了，我们由去年10月开始于社交平台推出游戏，最后一轮游戏提交答案将会于4月5日截止。游戏推出至今接近半年，我们很高兴看到大家的反应十分热烈，总共累积超过3000人次参加比赛。部份参加者在我们公布答案和解释后，更会积极询发问有关答案和解释的问题，希望可以进一步了解更多有关科学的知识。
我们亦希望借这个机会鸣谢多位本地的科学家和机构，在这次比赛中为我们提供问题、答案和解释，以及专业地为各位参加者解答他们的问题。他们分别是︰
• 香港科技大学陈钧杰教授
• 香港教育大学陈文豪博士
• 香港中文大学朱明中教授
• 香港浸会大学何观升博士
• 香港浸会大学梁湛辉博士
• 香港中文大学黎冠峰教授
• 法国驻港澳总领事馆虽然比赛即将结束，不要忘记我们将会在4月中抽出奖，积极参与奖和幸运奖。在5月，我们将会推出一个有关有趣的科学名称的游戏。
另一方面，首届香港桂冠论坛申请的第一层评审已经完成，有关更多首届桂冠论坛的消息我们将会在网站和社交媒体公布，敬请留意！
推广生意的竞赛牌照号码：53749-50
预言经已成真？
回顾重力波近五年来的应用状况
2016年，罗奈尔特•德雷弗、基普•索恩及雷纳•韦斯凭借构思并设计激光干涉仪重力波观测站（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory ，LIGO），获颁邵逸夫天文学奖。获奖赞辞特别包括了「他们最近发明的直接探测重力波方法，为天文学界开打开了新的窗口」。由首次观测到重力波（由一对黑洞的合并所产生）至今，已经过了大约五年，到底重力波是否真的为天文学打开了新的窗口，我们不妨回顾一下。
从大量数据中的新发现
2015年9月至2016年1月，当时正进行第一次所谓观测运行。运行中产生大量数据，并首次发现重力波的存在。在第一次观测运行中，先进激光干涉仪重力波观测站（Advanced LIGO）两度探测到重力波，两次均源自两个黑洞的撞击。
自从2016年获得邵逸夫奖以来，先进LIGO进行过另外两次观测。两个先进LIGO观测站总共获得数以万亿字节（terabyte）计的数据；重力波的微弱痕迹，正是深藏在噪讯之中。研究人员以复杂的演算法来搜索所得数据，以分析并核实可能出现过的重力波事件，历时长达数个月。
他们又利用两次观测运行之间的空档提升观测站的灵敏度，例如，在头两次观测运行之间的空档里，他们将两个先进LIGO的仪器灵敏度提高了约20％，相当于将可供观测的讯号增加70%（讯号量与距离的三次方成正比）。
第二次观测运行于2016年11月至2017年8月间进行，今次观测运行将测得结果总次数提升至11次。第三次观测运行则于2019年4月开始，至2020年3月因为新型冠状病毒肺炎爆发而暂停。到目前为止，截至2019年10月的已报告数据已将重力波事件总次数由头两次观测运行的11次增加至50次。
的而且确，由2015年9月首次发现重力波以来，仅仅经过五年，探测重力波就已趋普及。如今，在掌握到50次的重力波探测结果后，我们在探索整个宇宙的黑洞及中子星的数量方面会更有把握。自从动力波观测活动激增后，我们得以归纳到一些精采的崭新见解。
多尺度动理学模型的不确定量化研究
动理学模型在很多重要领域都被广泛应用，例如稀薄气体，等离子物理，天文物理，以及一些新兴领域例如半导体设置，环境、社会和生物科学。动理学模型描述的是由大量粒子组成的空气系统的动态演变，其解描述的是某个时刻，粒子出现在某个空间位置，以某个速度运动的概率。在多尺度物理模型的框架中，动理学模型在原子和连续模型之间建立了桥梁。下图描绘了空气动理学模型在从微观到宏观的多尺度物理模型中的位置：
图1︰多尺度下的物理模型
玻尔兹曼方程在1872 年被路德维希-玻尔兹曼发现，是动理学物理中最重要的模型之一。它是一个带有积分和微分算子的方程，描述了单原子稀薄气体粒子之间的二元碰撞和空间运动。历史上，人们在理论和数值计算方面已经对玻尔兹曼方程做出大量研究。
至于动理学的应用，举例来说，稀薄气体的动理学在航空航天探索中无处不在。受上世纪五六十年代的太空探索项目的推动，世界各地的科学家在中和及离子化的流体学的理论和实验研究方面取得了突破进展。
太空项目中，研究重返载具周围的气流是一项很重要的应用，例如动理加热，卫星阻力和能量的平衡，火箭在极端高度和太空中操作时的排气量，设计高空大气的发声装置，极端高度的气云，等等。玻尔兹曼方程在其他领域也有广泛而重要的应用，例如航天物理，等离子体物理，粒子加速器和半导体装置的设计，等等。
长者的科技采用 – 新一代的精明老人
资讯与通讯科技以火箭般的速度日渐先进和复杂。然而，很多已发展社会正出现人口老化现象，所以需要发展现代的医术并在营养和公共卫生中作出改善；香港预计在2030年有超过25%人口的年龄为65岁或以上，相比2017年上升超过16%，但长者采用科技尚未普及，他们经常对使用科技有不同意见，有些认为新科技会很复杂甚至带来不便，费用和私隐亦是常见的担忧。为了推广长者采用科技，家庭成员的支持很重要，生产商也可以研发一些简单和方便使用的产品去协助长者使用科技，政府可以鼓励或与非牟利机构合作去举办不同的宣传活动、课程和提供持续的支援，去促进使用。科技可以提升长者的生活质素，不论在疫病上或健康上，都有无数潜在的好处。
健康人生
根据世界卫生组织，健康人生是关乎设立一个环境和机会让人们可在生活上做他们想做和值得去做的事情 (WHO, 2020)。这是一个过程去维持和发展他们的生活能力的，包括达到他们的基本需要、维持他们的灵活性、确保他们可以建立和维持关系、持续学习，并作出自决和为社会作出贡献。在个人和环境之间是有内在关系，可以是人们对家庭和社会的关系，以及社会政策和体制；个人能力也可以关乎生理上和心理上的能力，例如记忆力、听力和视力，都会随着年龄而有所影响。
健康人生包含活跃老化，这是需要不同部门和机构的实质行动去支援家庭和社会。以本地推广健康人生而言，不同政府部门和公营机构均会提供长者服务，例如卫生署的长者健康服务(2018) 和香港中文大学赛马会老年学研究所，他们会教育长者如何从饮食习惯、心理健康、人际关系、科技等方面去达致健康人生。总括而言，科技将会成为推广健康人生的一个重要因素。
CAR-T细胞：程式控制癌症杀手
堕进幻想空间
癌症对人类来说无疑是其中一种最可怕的疾病，它被定义为一种细胞失控地进行分裂的病症。除了手术外，传统的治疗方法还包括放射治疗及化学治疗，原意是选择性地杀死癌细胞，但是这两种疗法都有同时错误杀死健康细胞的可能，所以时常带来不良的副作用。幸好，免疫疗法（immunotherapy）近来的突破让我们可以借用自身的免疫系统，更精确地对抗癌症。让我们进入幻想世界，认识一下广为人知的嵌合抗原受体T细胞疗法（chimeric antigen receptor T cell (CAR-T cell) therapy）吧：那是一只我们特意创造来消灭癌症的合成怪物。这个疗法的概念就是从病人身体提取一种叫T细胞的免疫细胞，然后在体外把它们基因改造成嵌合抗原受体T细胞（CAR-T细胞），再把已转化的细胞注射回病人的身体内。利用得来的新能力，CAR-T细胞能辨认并攻击癌细胞，因此将它们形容为活生生的药物也绝不夸张！
基本知识 — 工作中的免疫细胞！
CAR-T细胞是基于我们现时对免疫细胞的认识而制成的。免疫细胞是身体对付感染和疾病自然防御机制的一部分。以下是关于与疗法相关的免疫细胞的一些基本知识。
火星探索IV
我们在之前的电子通讯提及，中国、阿联酋和美国都在去年7月的发射窗口期先后成功发射了火星探测器前往火星执行各种任务。经过超过半年的太空航行，三架火星探测器– 中国的「天问一号」、阿联酋的「希望号」和美国的「毅力号」都已经到达了他们的目的地，并正式展开他们的探索任务。
探索火星从来都不是简单的任务，科学家要不断努力尝试克服各种困难。期望他们积累更多经验，加上科技上的进展，可令未来的火星探索任务更成功！
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關於香港桂冠論壇
歡迎大家來到香港桂冠論壇2021年3月份通訊。
「科學奪寶奇兵」網上科學問答遊戲快來到尾聲了，我們由去年10月開始於社交平台推出遊戲，最後一輪遊戲提交答案將會於4月5日結束。遊戲推出至今接近半年，我們很高興看到大家的反應十分熱烈，總計累計超過3000人次參加比賽。部分參加者在我們發表答案和解釋後，更會積極詢發發有關問題和解釋的問題，希望可以進一步了解更多有關科學的知識。
我們亦希望藉這個機會鳴謝多位本地的科學家和機構，在這次比賽中為我們提供問題，答案和解釋，以及專業地為各位參與者參加者解決他們的問題。他們分別是︰
• 香港科技大學陳鈞傑教授
• 香港教育大學陳文豪博士
• 香港中文大學朱明中教授
• 香港浸會大學何觀陞博士
• 香港浸會大學梁湛輝博士
• 香港中文大學黎冠峰教授
• 法國駐港澳總領事館雖然比賽即將結束，不要忘記我們還會在4月中抽出大獎、積極參與獎和幸運獎。在5月，我們將會推出一個有關有趣科學名稱的遊戲。
另一方面，首屆香港桂冠論壇申請的第一層評審已經完成，有關更多首屆桂冠論壇的消息我們將會在網站和社交媒體公佈，敬請留意！
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預言經已成真？
回顧重力波近五年來的應用狀況
2016年，羅奈爾特•德雷弗、基普•索恩及雷納•韋斯憑藉構思並設計激光干涉儀重力波觀測站（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory ，LIGO），獲頒邵逸夫天文學獎。獲獎讚辭特別包括了「他們最近發明的直接探測重力波方法，為天文學界開打開了新的窗口」。由首次觀測到重力波（由一對黑洞的合併所產生）至今，已經過了大約五年，到底重力波是否真的為天文學打開了新的窗口，我們不妨回顧一下。
從大量數據中的新發現
2015年9月至2016年1月，當時正進行第一次所謂觀測運行。運行中產生大量數據，並首次發現重力波的存在。在第一次觀測運行中，先進激光干涉儀重力波觀測站（Advanced LIGO）兩度探測到重力波，兩次均源自兩個黑洞的撞擊。
自從2016年獲得邵逸夫獎以來，先進LIGO進行過另外兩次觀測。兩個先進LIGO觀測站總共獲得數以萬億字節（terabyte）計的數據；重力波的微弱痕跡，正是深藏在噪訊之中。研究人員以複雜的演算法來搜索所得數據，以分析並核實可能出現過的重力波事件，歷時長達數個月。
他們又利用兩次觀測運行之間的空檔提升觀測站的靈敏度，例如，在頭兩次觀測運行之間的空檔裏，他們將兩個先進LIGO的儀器靈敏度提高了約20％，相當於將可供觀測的訊號增加70%（訊號量與距離的三次方成正比）。
第二次觀測運行於2016年11月至2017年8月間進行，今次觀測運行將測得結果總次數提升至11次。第三次觀測運行則於2019年4月開始，至2020年3月因為新型冠狀病毒肺炎爆發而暫停。到目前為止，截至2019年10月的已報告數據已將重力波事件總次數由頭兩次觀測運行的11次增加至50次。
的而且確，由2015年9月首次發現重力波以來，僅僅經過五年，探測重力波就已趨普及。如今，在掌握到50次的重力波探測結果後，我們在探索整個宇宙的黑洞及中子星的數量方面會更有把握。自從動力波觀測活動激增後，我們得以歸納到一些精采的嶄新見解。
多尺度動理學模型的不確定量化研究
動理學模型在很多重要領域都被廣泛應用，例如稀薄氣體，等離子物理，天文物理，以及一些新興領域例如半導體設置，環境、社會和生物科學。動理學模型描述的是由大量粒子組成的空氣系統的動態演變，其解描述的是某個時刻，粒子出現在某個空間位置，以某個速度運動的概率。在多尺度物理模型的框架中，動理學模型在原子和連續模型之間建立了橋樑。下圖描繪了空氣動理學模型在從微觀到宏觀的多尺度物理模型中的位置：
圖1︰多尺度下的物理模型
玻爾茲曼方程在1872 年被路德維希-玻爾茲曼發現，是動理學物理中最重要的模型之一。它是一個帶有積分和微分算子的方程，描述了單原子稀薄氣體粒子之間的二元碰撞和空間運動。歷史上，人們在理論和數值計算方面已經對玻爾茲曼方程做出大量研究。
至於動理學的應用，舉例來說，稀薄氣體的動理學在航空航天探索中無處不在。受上世紀五六十年代的太空探索項目的推動，世界各地的科學家在中和及離子化的流體學的理論和實驗研究方面取得了突破進展。
太空項目中，研究重返載具周圍的氣流是一項很重要的應用，例如動理加熱，衛星阻力和能量的平衡，火箭在極端高度和太空中操作時的排氣量，設計高空大氣的發聲裝置，極端高度的氣雲，等等。玻爾茲曼方程在其他領域也有廣泛而重要的應用，例如航天物理，等離子體物理，粒子加速器和半導體裝置的設計，等等。
長者的科技採用 – 新一代的精明老人
資訊與通訊科技以火箭般的速度日漸先進和複雜。然而，很多已發展社會正出現人口老化現象，所以需要發展現代的醫術並在營養和公共衛生中作出改善；香港預計在2030年有超過25%人口的年齡為65歲或以上，相比2017年上升超過16%，但長者採用科技尚未普及，他們經常對使用科技有不同意見，有些認為新科技會很複雜甚至帶來不便，費用和私隱亦是常見的擔憂。為了推廣長者採用科技，家庭成員的支持很重要，生產商也可以研發一些簡單和方便使用的產品去協助長者使用科技，政府可以鼓勵或與非牟利機構合作去舉辦不同的宣傳活動、課程和提供持續的支援，去促進使用。科技可以提升長者的生活質素，不論在疫病上或健康上，都有無數潛在的好處。
健康人生
根據世界衛生組織，健康人生是關乎設立一個環境和機會讓人們可在生活上做他們想做和值得去做的事情 (WHO, 2020)。這是一個過程去維持和發展他們的生活能力的，包括達到他們的基本需要、維持他們的靈活性、確保他們可以建立和維持關係、持續學習，並作出自決和為社會作出貢獻。在個人和環境之間是有內在關係，可以是人們對家庭和社會的關係，以及社會政策和體制；個人能力也可以關乎生理上和心理上的能力，例如記憶力、聽力和視力，都會隨著年齡而有所影響。
健康人生包含活躍老化，這是需要不同部門和機構的實質行動去支援家庭和社會。以本地推廣健康人生而言，不同政府部門和公營機構均會提供長者服務，例如衛生署的長者健康服務 (2018) 和香港中文大學賽馬會老年學研究所，他們會教育長者如何從飲食習慣、心理健康、人際關係、科技等方面去達致健康人生。總括而言，科技將會成為推廣健康人生的一個重要因素。
CAR-T細胞：程式控制癌症殺手
墮進幻想空間
癌症對人類來說無疑是其中一種最可怕的疾病，它被定義為一種細胞失控地進行分裂的病症。除了手術外，傳統的治療方法還包括放射治療及化學治療，原意是選擇性地殺死癌細胞，但是這兩種療法都有同時錯誤殺死健康細胞的可能，所以時常帶來不良的副作用。幸好，免疫療法（immunotherapy）近來的突破讓我們可以借用自身的免疫系統，更精確地對抗癌症。讓我們進入幻想世界，認識一下廣為人知的嵌合抗原受體T細胞療法（chimeric antigen receptor T cell (CAR-T cell) therapy）吧：那是一隻我們特意創造來消滅癌症的合成怪物。這個療法的概念就是從病人身體提取一種叫T細胞的免疫細胞，然後在體外把它們基因改造成嵌合抗原受體T細胞（CAR-T細胞），再把已轉化的細胞注射回病人的身體內。利用得來的新能力，CAR-T細胞能辨認並攻擊癌細胞，因此將它們形容為活生生的藥物也絕不誇張！
基本知識 — 工作中的免疫細胞！
CAR-T細胞是基於我們現時對免疫細胞的認識而製成的。免疫細胞是身體對付感染和疾病自然防禦機制的一部分。以下是關於與療法相關的免疫細胞的一些基本知識。
火星探索IV
我們在之前的電子通訊提到，中國、阿聯酋和美國都在去年7月的發射窗口期先後成功發射了火星探測器前往火星執行各種任務。經過超過半年的太空航行，三架火星探測器 – 中國的「天問一號」、阿聯酋的「希望號」和美國的「毅力號」都已經到達了他們的目的地，並正式展開他們的探索任務。
三個國家的火星探測器各有使命，都是為了了解更多火星的資訊。探索火星從來都不是簡單的任務，科學家要不斷努力嘗試克服各種困難。期望他們累積更多經驗，加上科技上的進展，可令未來的火星探索任務更成功！
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newsletter (Mar 2021 – Issue 8)
About the Hong Kong Laureate Forum
Welcome to the March 2021 issue of the newsletter of the Hong Kong Laureate Forum!
“Science Hunt” online quiz game is coming to an end! We launched the Game last October and deadline for submission of answers for last round of games is 5 April. It has been almost six months since we launched the Game, we are excited to see enthusiastic participation from the community. There are more than 3,000 entries so far, some participants also further enquired about the answers and explanations after we published them on our website, hoping to gain more scientific knowledge.
We would like to take this opportunity to thank our local scientists and organisation for their assistance in providing questions, answers and explanations and to further answer participants’ enquiries in a professional manner. They are:
• Prof Jason CHAN, HKUST
• Dr CHAN Man Ho, EdUHK
• Prof CHU Ming Chung, CUHK
• Dr HO Koon Sing, HKBU
• Prof Tjonnie LI, CUHK
• Consulate General of France in Hong Kong & MacauDon’t forget that we also have lucky draws for the Grand Prize, Active Participation Prize and Lucky Prize in mid-April. In May, we will launch a new game about interesting scientific terms.
On the other hand, the first-tier review of applications for the inaugural Hong Kong Laureate Forum has been completed, more information on the inaugural Forum will be published on our website and social media, please stay tuned!
Trade Promotion Competition Licence No.: 53749-50
Prophecy Fulfilled?
Reviewing Half a Decade of Gravitational Waves
In 2016, the Shaw Prize in Astronomy was awarded to Ronald Drever, Kip Thorne and Rainer
Weiss for conceiving and designing the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory
(LIGO). In particular, the award statement includes the phrase “whose recent direct detection of
gravitational waves opens a new window in astronomy”. Some five years after the first
observation of gravitational waves (from the merger of a pair of black holes), it is worth
reviewing whether a new window in astronomy has indeed been opened.Discoveries from a Wealth of Data
The first discovery of gravitational waves was made during the first so-called observation run,
extended stretches of data taking, between September 2015 and January 2016. During this first
observation run, Advanced LIGO made two detections of gravitational waves, both originating in
the collision of two black holes.Since the award of the 2016 Shaw Prize, Advanced LIGO has conducted two more observation
runs. Altogether, the two Advanced LIGO detectors have generated terabytes of data in which
faint traces of gravitational waves are buried within the noise. The data is being searched using
complex algorithms, which take months to analyse and verify potential gravitational-wave
events.The periods in between observation runs are used to enhance the sensitivity of the detectors.
For example, in the interval between the first two observation runs, the sensitivity of both
Advanced LIGO instruments was improved by about 20%, which equals being able to observe
70% more signals (the volume grows with the cube of the distance).The second observation run was conducted between November 2016 and August 2017. This
observation run lifted the total number of detections to 11. The third observation run started in
April 2019 and ran until March 2020 when the observation run was suspended due to the
COVID-19 pandemic. So far, the data so reported up to October 2019, had added 39
gravitational-wave events to the 11 from the first two observation runs.Indeed, as improbable as it seems, the detection of gravitational waves has now become
commonplace, only five years after the first detection in September 2015. With now 50
gravitational-wave detections we are better able to explore the population of black holes and
neutron stars throughout the Universe. This proliferation of gravitational-wave observations has
enabled us to generate some exciting new insights.
A Study on Multiscale Kinetic Models with Uncertainties
Kinetic equations are widely used in many important areas
such as rarefied gas, plasma physics, astrophysics, and have also seen a host of new
applications such as semiconductor device modeling, environmental, social and
biological sciences. They describe the non-equilibrium dynamics of a gas system
composed of a large number of particles. The solutions to kinetic models determine
the probability density functions of the dynamical states of a large number of
particles, which usually depend on time, space and velocity. Kinetic equations bridge
atomistic and continuum models in the hierarchy of multiscale modeling. The
diagram below shows where kinetic equations stand in the hierarchy of different
physics models from microscopic to macroscopic:
Figure 1: Physics models of different scales. The Boltzmann equation, founded by Ludwig Boltzmann in 1872, is one of the most
important examples of kinetic models. It is an integro-differential equation that
describes particle transport and binary collisions of a rarefied mono-atomic gas. In
the past decades, there have been enormous studies on the Boltzmann equation,
both in theory and numerical computation.As for applications of kinetic models, for example, aerospace activities arise in many
problems of rarefied gas dynamics. A rich harvest of research activities was achieved
in the last fifties and sixties thanks to the spectacular space programs, which led to
numerous theoretical and experimental problems concerning flows of neutral and
ionized gases.One of the most significant
applications are flows over reentering vehicles, in particular kinetic heating, drag and
energy balance of satellites, the exhaust volume of rockets operating at extreme
altitudes and in space, design high-atmosphere sounding devices, production of gas
clouds at extreme altitudes, etc. The Boltzmann equation also has extensive and
important applications in other fields, such as astrophysics, plasma physics, design of
particle accelerators or semiconductor devices and so on.
Technology Adoption among the Elderly – Smart Older Adults in the New Decades
Information and communication technology (ICT) keeps advancing at a skyrocketing speed and complexity. Meanwhile,
many developed societies are seeing an ageing population as a result of advancement in modern medicine as well as
improvement in nutrition and public health. Indeed, in the case of Hong Kong, the number of persons aged 65 and above is
projected to account for over 25% of the population in 2030, up from just over 16% in 2017. Adoption of the technology,
however, has not been widespread in the elderly population. Many elderlies often have mixed views about the use of
technology. Some consider new technology as being complicated and not user-friendly. Costs and privacy are also common
concerns. To promote technology adoption among the elderly, family members’ support is often the key. Manufacturers can
also assist by improving the products through creating simple and user-friendly devices. Governments may facilitate the
adoption by encouraging or even working with non-government organisations (NGOs) to organise promotional activities,
coaching sessions and providing continuous support. Technology can enhance the quality of life of the elderly, whether in
sickness or in health. Potential benefits are countless.Healthy Ageing
According to the World Health Organisation (WHO, 2020), healthy ageing “is about creating the environment and
opportunities that enable people to be and do what they value throughout their lives”. It is a process of maintaining and
developing their functional abilities, which could meet their basic needs, keep their mobility, ensure they can build and keep
relationships, continue to learn and make decisions as well as contributions to the society. There is an intrinsic correlation
between individuals and the environment, which can be the home, community with relationships among people, as well as
social policies and system. Individuals’ capacities are also related to physical and mental abilities like memory, hearing and
vision, that can be affected by age.Healthy ageing encompasses active ageing, which requires actions from different bodies and parties to provide resources to
the family as well as community. In the local context, to promote healthy ageing, many government departments and public
organisations are responsible for elderly services such as the Elderly Health Service under the Department of Health (2018)
and The Chinese University of Hong Kong Jockey Club Institute of Ageing, which provide education to elderly on how to
age healthily in the aspect of eating habit, mental health, relationship, technology, etc. Among all, technology is becoming
the key element in promoting healthy ageing.
CAR-T Cells: The Programmed Cancer Killer
Enter the Chimera
Cancer is undoubtedly one of the most dreaded maladies known to humans. It is defined as a
condition where cells proliferate uncontrollably. Besides surgery, conventional cancer
treatments include radiotherapy and chemotherapy that aim at selectively killing cancer cells.
However, this is often accompanied by unwanted side effects, as these therapies tend to kill
off healthy cells as well. Fortunately, recent developments of immunotherapies allow us to
fight cancer in a more precise manner, with our own immune system. Enter the Chimera – the
renowned chimeric antigen receptor T cell (CAR-T cell) therapy, a man-made hybrid created
for the sole purpose of eradicating cancer. The idea of this therapy is to extract a type of
immune cell known as T cells from the patient, genetically engineer them into CAR-T cells in
vitro, and infuse the transformed cells back into the patient’s body. With the newly gained
ability to recognise and attack cancer cells, CAR-T cells are almost like a “living drug”
against cancer, fighting them off cell by cell!Background Information – Immune Cells at Work!
CAR-T cells are constructed based on our current understanding of immune cells, which is a
part of our natural defense mechanism for dealing with infections and diseases in our body.
Here’s some background information about our immune cells related to the therapy.
Exploration of Mars IV
We mentioned in previous issues of our newsletter, that China, the UAE and the US
had successfully launched their Mars probes during the launching window in July last
year. After more than half a year of space travel, the three Mars probes, namely,
“Tianwen-1” of China, “Hope” of the UAE and “Perseverance” of the US have arrived
their destinations and started their missions.The probes from the three nations have their own missions, but all of them are trying to study and learn more about the red planet. Exploring Mars was never easy and scientists are working hard to overcome different challenges. We hope that with more experience in exploring Mars and technology breakthrough, future Mars missions will be even more successful!
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newsletter (May 2021 – Issue 9)
关于香港桂冠论坛
欢迎大家来到香港桂冠论坛2021年5月份通讯。
鉴于新冠疫情持续、全球和香港疫苗接种的进展，以及全球对安全旅游的关注，香港桂冠论坛委员会The Council of the Hong Kong Laureate Forum Limited（简称「论坛委员会」）经谨慎考虑后，决定将原订于2021年11月15至20日举行的首届香港桂冠论坛（简称「桂冠论坛」）延期至2022年11月举行。
论坛委员会秘书处已就论坛延期事宜，与所有将会参与桂冠论坛的邵逸夫奖得主和每位申请者及合作伙伴联络。我们将在明年首届论坛举办日期和内容确定之后再通知所有相关人士和机构。我们会继续努力筹办，确保首届桂冠论坛能够顺利举行。
2021年5月14日是论坛委员会成立两周年的日子。为此，我们将以天气和气候变化作为我们今期通讯的重点主题。我们很高兴得到香港天文台台长郑楚明博士和前任天文台台长岑智明先生的支持，协助撰写今期通讯。今期通讯内的两篇文章，分别关于天气预测的挑战和子午线，便是由他们两位所提供的。他们亦同意为桂冠论坛拍摄一系列短片，分享他们追求科学的旅程和当上天文台台长的经验。
我们的网上科学问答游戏「科学夺宝奇兵」已经于2021年4月上旬完满结束。恭喜今次游戏的一众得奖者，他们很高兴领取了奖品。我们想借此机会感谢小米集团赞助了今次以及下一次游戏的大部分奖品！为了继续在社区层面推广科学发展，我们已在5月10日推出了一个名为「它和它的名字 他和她的姓氏」的新游戏。这个有趣的游戏要求参加者选择一个现时正在使用的科学名字并写一小段相关的有趣资讯，科学名字需要以名人、卡通或虚构人物命名。请大家踊跃参与，不要错过这个有趣的游戏。
更多有关桂冠论坛的最新消息、即将发布的短片以及我们的新游戏，记得留意我们的网站和社交媒体！
最后，2021年度邵逸夫奖的提名在2020年9月上旬开始并已于2020年11月30日完满结束。三个奖项的得奖者名单将于2021年6月1日公布。
气候变化 全球倾力应对
气候变化和它的不利影响
地球气候 一直在变
从1901至2012年间，全世界几乎每一个角落都有暖化趋势。暖化主要原因，是因为人类活动所引致。过往地球气候主要受太阳活动、地球轨道改变、火山活动等自然因素影响，自从1760年第一次工业革命兴起以来，大气中的温室气体浓度不断增加，人为因素逐渐盖过了自然因素，成为气候变化的主因。气候变化，也反过来成为人类目前及往后最重大的挑战。
据资料显示，由1880至2012年间，全球表面温度平均上升了0.85度。而过去的三个年代，也一个比一个温暖。据统计，北半球地区从1983至2012年的气温，可能是过去一千四百年以来最暖的三十年。全球暖化，已是不争的事实，这变化到底为人类带来什么影响？首先，海平面受全球变暖的影响而上升，主要是海水受热膨胀，加上冰川、冰帽以及格陵兰和南极洲的冰盖因气候暖化而融化流入海洋所致。自1992年起，格陵兰冰盖质量流失有加速的迹象，平均流失速度从1992至2001年间每年340亿吨增加到2002至2011年间每年2150亿吨。南极洲冰盖流失平均速度从1992至2001年间每年300亿吨增加到2002至2011年间每年1470亿吨，流失的冰盖主要来自南极洲半岛北部和南极洲西部阿蒙森海区域。
天气预测的挑战
古代天气预测
自古以来，人类的生活与天气息息相关。农民耕作收成，皆看天气的变化。早在殷商年代（公元前13世纪）的甲骨文中，已经有关于天气观测和天气预测的文字纪录。有研究表明，公元前1217年的中国不仅有连续10天的天气实况记录，而且还作出10天的天气预报，可见古时对天气的重视。
近代气象科技发展
现代天气预测，主要是靠电脑模式，相关技术叫数值天气预报。首先是收集天气观测的数据，然后利用电脑来分析现时的天气状况（技术上叫“初始条件”），再按照物理定律来计算未来天气的演化。利用电脑模式的运算结果，便可以制作显示未来天气的预测图。
作者︰香港天文台台长郑楚明博士
香港子午线解密（一）
观象授时有几重要？
自十九世纪开阜以来，航运是香港的经济命脉。要确保港口运作畅顺和船只航行安全，必须提供准确的报时服务、气象观测和地磁观测。这就是香港天文台在1883年成立时的三大任务。
早在1860年代，香港社会已经有声音提议需要成立一个以科学方法提供的准确报时服务。再加上1874年的一场大风灾（史称「甲戌风灾」）令香港数千人死亡，促使香港殖民地政府考虑成立一所以科学为基础的天文台，香港天文台遂应运而生，屹立在九龙尖沙咀弥敦道旁的一座小山上，直至今天。
与世界各地的天文台一样，香港天文台利用时间球向海港船只提供报时服务。第一代的时间球塔安装在尖沙咀前水警基地，于1885年1月1日开始运作。后来因环境改变，第二代时间球塔安装在尖沙咀信号山上。
相信大家如果有机会去到著名的英国格林威治皇家天文台参观，一定会在「本初子午线」（Prime Meridian）上拍照留念。但大家可能没有想过，原来香港都有一条子午线，而且是随着香港天文台成立而确立的，已经存在了超过130年。
航海与时间
为什么一艘远洋轮船能够安全地在海上航行需要一个准确的时间呢？这个要追溯到17及18世纪，当时欧洲人争相拓展海洋探索，以图增加经济及政治影响力。在此之前，船只必须沿着海岸线行走，即使有地图帮助，渡过茫茫大海非常危险，这是因为无法准确地确定船的位置，而偏离预定航道，除了会迷失方向，严重时船会触礁沉没。
作者︰香港天文台前台长岑智明先生
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