簡介
主持人：香港電台公共事務組
每個星期六，我們會邀請一位科學家，介紹在其研究範疇內一個正在影響世界未來發展、我們不可不知的趨勢，以專業和視野來培養具前瞻的預測與洞察力。
監製: 林嘉瑜
製作: 張璟瑩
最新
利用新型望遠鏡研究超新星殘骸
嘉賓:香港大學物理學系副教授吳志勇
「大家好，我是吳志勇教授，我是港大物理學系副教授，我是一位天文學家，我主要觀測宇宙裏面比較極端的天體，譬如一些超新星爆炸的遺骸，以及脈衝星、脈衝星風雲等。 其實一般的星星，大家看見天上的星星和人類一樣有壽命，它完結後會變成另一種天體，例如太陽過多五十億年後會變成白矮星，我研究的是大質量的行星，八至十倍太陽質量的行星，它們燒光燃料之後，就會有很劇烈的超新星爆炸，剩下的可能變成黑洞或者變成脈衝星，我研究的方向主要是觀測這些超新星的遺骸，以及這些脈衝星，我會用國際上主要的太空望遠鏡，以及射電望遠鏡去觀測這些星的遺骸。 這些星的特別之處就是它們其實好細小，好像香港島這樣細小，但是質量很大，即是想像將太陽置於香港這樣細小的地方。 」
這些如此緻密的星體，對於科學家研究一些極端的重力、磁場等會有很大幫助，因為在地球上，永遠提供不到這樣極端的環境去進行物理學研究。
「我研究的最主要範疇是看這些脈衝星上面，它們有很強的磁場，它們亦轉得很快，那麼它們會將粒子加速到很高能量，這樣在宇宙會形成所謂的宇宙射線。 宇宙射線被發現超過一百年，它們的來源是怎樣的，人們未太清楚。 目前最主流的學說，是指這些在銀河系的粒子會在脈衝星附近，以及在超新星遺骸的擊波裏面加速，它們來到地球之後形成了高能的粒子，其實對我們的生活也會有一點影響。 譬如我們常用到的碳-14年代測定法，是由於這些高能粒子不斷撞擊地球的碳-14原子，不斷產生碳14，才做到測定時間。」
傳統天文學幾千年以來，都是觀測可見光為主，不過，最近的一百年間，已經超越了可見光，進而透過電磁波，甚至中微子等理解天體。
「即是由射電一路到可見光、紅外、紫外、X射線、伽瑪射線都有，現時這被稱為多波段觀測，可觀察一個星體不同波段發出來的強度、能量，估計它背後的物理狀況，但新的趨勢不止多波段，除了電磁波之外，還有其他中微子、重力波等，或者宇宙射線，即是將幾個不同方向組合起來去觀測天體，它的背後有甚麼正在發生，這超越了可見光的範圍，亦超越了電磁波的範圍，有些東西是從電磁波中觀察不到的，例如中微子，現在我們已經有中微子天文台。譬如我研究的脈衝星，如果兩粒脈衝星撞在一起時，它們會產生很強的引力波，事實上現時已觀測到有幾個這樣的事件，而重要性是在於其實很多重的金屬會在這個過程中誕生，估計有大部分重的元素會在超新星爆炸的時候誕生，以及會在兩個脈衝星碰撞的時候誕生，這些都會導致很強烈的引力波，這亦都可以解釋到很多重的元素，在宇宙如何誕生，以及在地球觀測到的，例如金、銀、銅，這些重的元素是如何在宇宙中產生。」
未來影響天文學發展的一個重要因素，在於學者會運用到不少新型的望遠鏡。
「今後五至十年，會陸續有很多新的望遠鏡落成，最主要譬如我從事射電的方向，有一個名為平方公里列陣，具備多支望遠鏡，會在南非和澳洲分別建設多支望遠鏡，規模屬史無前例的大。它當初的計劃是收集面積達一平方公里，它會每天觀察天上星的變化。 這樣大的望遠鏡會收集到很多數據，可能一秒鐘一個terabyte (TB)，一個一TB的硬碟，一秒鐘就填滿了，這樣大量的數據究竟如何儲存和分析，是未來我們關注的趨勢，以及未來研究的課題。 現時科學家嘗試用人工智能的辦法去分析，可能只會保存有用的數據，即時篩選，否則很快就填滿硬碟，數據產生速度太快，難以保存太多。 現時新型的望遠鏡會每日觀天，看星的光度有何變化，這亦是未來的大方向，因為現在我們有這樣的儀器，有條件和運算能力，可以每晚觀天，每晚拍一張照片，然後看光度有何變化，這是屬於Time-Domain Astronomy，即是時間性的天文學。從前並不是這樣的，從前可能隔幾十年，才有人拍某個天區的一張照片，現在可以做得很頻密。」
重溫
建立「材料基因组」系統化了解不同建材性能
主持人：香港電台公共事務組
嘉賓: 香港青年科學院創院院士、香港城市大學建築學及土木工程學系教授劉特斌
「我的名字是劉特斌，現時是香港青年科學院創院院士、香港城市大學建築學及土木工程學系教授，最近也擔任了一個新的崗位，是城大創新學院的副院長。 我主要的研究關注新一代的建築材料，包括怎樣進行開發，現時已有很多建築材料，怎樣可以用一個很有系統的方法，處理老化的問題。 建築材料的開發或怎樣進行有效的維修，我們很需要去了解物料，用一個很基本的方法去了解它和環境之間的關係，所以我的主要研究方法英文稱為Molecular Dynamic Simulations，中文是分子動力學。」
透過分子動力學，學者可以微觀地研究建築材料與環境之間如何相互影響，同時亦有助探究有何針對性的方法，應對建築物老化問題。
「建築物或者建築材料的老化問題，其實和人一樣，都會隨時間老去，老去的意思就是一些機能會比起初的時候差。建築物有這個情況的話，我們會覺得有點危險，因為我們不想住在一棟建築物，但它的功能經已減弱，強度不足，未能達到設計的限度就已經出現問題，例如出現裂縫，所以我們很需要去了解建築材料和環境之間的關係。
有些關係其實是必然存在的，如今我們的理解其實不太清楚，譬如建築材料與溫度、水份之間的關係，會怎樣影響到結構或物料本身的演化，其實如果我們欠缺良好的分子動力學模擬，其實我們未必了解得到。 過往我們處理這些問題，其實很多時候也是利用一些實驗的方法，就好像我們煮食一樣， 可能有一個食譜，我告訴你以後，你希望有所改進，但是怎樣增減材料，可能是基於藝術家般的感覺，而不是真的從根本去了解出現個別問題時，一定要加入某一個材料，或者按某一個份量才可以解決到問題， 所以分子動力學可以讓我們因應老化問題，針對性地加入某些材料，以達成我們的目標。」
隨著電腦運算能力提高，加上人工智能發展迅速，專家未來可能不需要進行實驗，都可以有效率和有系統地了解到建築物料的性能。
「如果刻意利用微觀方法去了解物質的機制，其實需要很大的電腦計算能力，正因為這幾年至十年間，人工智能的發展迅速，硬件和軟件都配備，我們需要很大量的計算能力，在這一刻才可以滿足到，所以我相信未來十年，當我們具備人工智能，將更加可以將微觀和宏觀世界連結起來。
如果我們可以做到一個良好的多尺度模擬，將來從事物料研究和設計，就會變得很有系統，可能實驗都不需要做， 因為很當我們了解到分子、原子當中的互動，我們就會知道物料的性能，我們可能不需要再以實驗方式進行核證，因為計算出來的結果已經很精確。當然去到一刻，如果實驗都不需要，其實我們對分子、原子當中的機制，可能已經很徹底和精確。如果我們真的可以計算到一些很難才計算到的，過往未必處理到的，現時都處理得到，那麼我相信這件事在未來十年可以預見發生。
如果每一個元素和材料，我們都可以利用電腦方法，計算它們的性能和特性的話，其實將來進行任何設計的時候，都會變得很有系統。這是一個很長遠的發展，做到一個材料基因組並不簡單，所以我相信未來十年，我們需要投放一些研究資源和努力，才可以達成一個很全面的材料基因组，可以用於不同的工程範圍，土木工程當然是其中一個有需要的範圍，我相信其他工程領域，包括機械工程、電子工程，都很需要如此有系統和效率去了解每種物質性能的方法，這是很重要的一步，我們需要達成。」
