主持人:香港電台公共事務組
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。」
主持人:香港電台公共事務組
嘉賓: 香港中文大學農業生物技術國家重點實驗室主任林漢明教授
「我是林漢明,是香港中文大學生命科學學院教授,亦是農業生物技術國家重點實驗室主任。我主要從事大豆研究,雖然大豆在中國起源,但是今天中國每年進口近一億噸大豆,佔全國需要超過八成,花費幾千億元人民幣。驟眼看來,大豆是一種廉價且平凡的農作物,我們已經習已為常,忘記了它的價值。細心想想,平日我們吃的豆腐、豆皮、腐竹、枝竹、甜竹、豆豉、豉油、腐乳、納豆、枝豆、味噌湯、大醬等都是大豆製品。在世界的範圍內,其實大豆主要用作飼料,食物動物身上長的肉,蛋白質很多都是來自大豆。大豆提供了全世界百分之七十的蛋白質,以及百分之二十八的食用油,是我們重要的營養來源。世界上有些地區的人因為缺乏蛋白質,出現營養不良的問題,所以大豆和糧食安全是息息相關的。」
今天的社會很常會討論永續環境和減少碳排放等問題,原來這些課題和大豆都有密切關係。
「大豆可以通過與根瘤菌的共生固氮作用,將空氣中的氮氣轉化為有機氮,增加土地肥力,減少化學氮肥使用,因此也減少製造和使用化學氮肥而產生的溫室氣體。中國有十八億畝耕地,其中五億畝受鹽鹼影響,而西北地區的淡水資源比較缺乏,所以我過去二十多年的工作,主要是利用新的科技,包括基因組學、遺傳學、分子生物學等來研究大豆對逆境,例如鹽和乾旱的應對。十多年前,我們團隊聯合深圳華大基因研究院,率先將全基因組測序技術應用在大豆研究,首先研究中國大豆,特別是野生大豆的生物多樣性,了解野生大豆馴化成現化培植大豆所產生的變化。後來我們進一步利用基因組學、遺傳學和分子生物學方法,找到大豆本身最重要的耐鹽基因。我們將大豆研究,命名為「大豆回家」,意思是將最前沿的大豆研究,帶回大豆的故鄉中國。除此之外,我們亦和甘肅省農業專家張國宏教授合作,結合新科技和傳統農業技術,製造出四種抗旱耐鹽新大豆。跨學科之間,科學家真誠的合作,更能夠為問題提供答案。我們其中三種大豆到 2023 年的累積種植面積已達 118 萬畝,約七萬八千多個足球場。雖然這個數字在中國農地上只佔極少部分,但是能夠讓香港科研從實驗室走向農田,將科學論文寫在大地上面,對我們團隊來說,意義是十分重大的。近年我們開展了在南非和巴基斯坦的大豆合作研究,主要是針對地理環境和氣候改變在當地引起的乾旱和高溫問題。我們希望能將香港科學家的一份善意繼續傳播。去年我們還進行了一個小型航天搭載項目,將我們研發的大豆,以及相關的固氮根瘤菌,通過神州十六號和天舟六號送上中國太空站,了解它們在太空狀態下的可能改變。期待日後能有更多機會,為未來人類探索太空在有關農業建設方面,作一些前期舖墊。」
在未來十年,農業研究的重點除了在於如何減少碳排放以外,另外一個重要的問題,就是如何將農產品的價值提升。
「透過科學令農產品價值提升的同時,增加農民的收入,鼓勵更多人繼續農業活動。 我們也希望在未來探索更遠的地方,例如想想可否在月球建設立太空基地進行種植,大豆這種環境友善的作物可能會扮演一個很重要的角色。 我們的想像有多大,世界便有多大。科學能走多遠,人類的疆界便有多遠。善用新的科技,通過跨學科協作,可以應用科研來改變世界,令它變得更好。」