回顧2022年世界重大科學(xué)進(jìn)展和科學(xué)風(fēng)波，法國(guó)數(shù)學(xué)會(huì)網(wǎng)站公布了去年“年度亮點(diǎn)”工作（of the Year） 中國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院
潘建偉、陸朝陽(yáng)、朱曉波等
他們的一項(xiàng)研究成果獲獎(jiǎng)了，他們的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)排除了實(shí)數(shù)形式的標(biāo)準(zhǔn)量子熱。 該研究論文將于明年1月發(fā)表（推薦閱讀：虛數(shù)不是虛數(shù)：來(lái)自量子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的否定）。 另外值得一提的是，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次進(jìn)一步堵住局域性、測(cè)量獨(dú)立性、糾纏源獨(dú)立性等漏洞，嚴(yán)格驗(yàn)證了復(fù)數(shù)在量子熱中的必要性。 該研究論文于去年10月發(fā)表。
激光聚變的輝煌一年
這一年以高調(diào)結(jié)束——國(guó)家點(diǎn)火裝置（NIF）以一個(gè)期待已久的里程碑結(jié)束了這一年。 去年早些時(shí)候，該團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)，即自維持燃燒條件中國(guó)十大量子物理學(xué)家，其中局部自加熱比外部加熱和環(huán)境能量損失占主導(dǎo)地位。 最近，研究人員宣布他們已經(jīng)采取了下一步——證明激光引發(fā)的聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量少于其消耗的能量。
耶拿亥姆霍茲研究所的澤普夫表示，雖然實(shí)用的基于激光的聚變反應(yīng)堆還需要數(shù)到六年的時(shí)間，但可以預(yù)見(jiàn)的是，激光聚變將以與計(jì)算機(jī)科學(xué)相似的速度發(fā)展。
復(fù)數(shù)在量子化學(xué)中不可或缺
薛定諤多項(xiàng)式中的虛數(shù)單位 i 意味著它的解也可以是復(fù)值。 （注：在經(jīng)典化學(xué)中，人們可以?xún)H使用實(shí)數(shù)寫(xiě)出所有定理；有時(shí)引入復(fù)數(shù)只是為了方便估計(jì)。）量子熱中的復(fù)數(shù)主觀上僅作為一種方便的估計(jì)工具引入，或者它是一個(gè)量子什么關(guān)于熱本身不可分割的一部分？ 量子理論只能用實(shí)數(shù)來(lái)描述嗎？ 確實(shí)，一些化學(xué)家之前認(rèn)為基于實(shí)數(shù)的量子熱可以給出與當(dāng)前復(fù)數(shù)描述相同的結(jié)果； 學(xué)院范景云團(tuán)隊(duì)基于貝爾方程類(lèi)型的三方實(shí)驗(yàn)表明事實(shí)并非如此。 剖析表明，復(fù)數(shù)對(duì)于描述此類(lèi)實(shí)驗(yàn)至關(guān)重要，這意味著實(shí)數(shù)不足以描述我們通常理解的量子世界。
化學(xué)的多種聲音
去年，《物理學(xué)雜志》推出了一個(gè)新的播客“”。 第一集講述了 LGBTQ+（女同性戀、男同性戀、雙性戀、跨性別者和酷兒）化學(xué)家面臨的困難。 最近的研究表明，LGBTQ+ 化學(xué)家常常充滿(mǎn)敵意或受到恐嚇，而敵對(duì)經(jīng)歷會(huì)極大地影響他們的職業(yè)生涯。 接受采訪的 LGBTQ+ 科學(xué)家分享了他們個(gè)人奮斗的積極經(jīng)歷。 他們還指出了可以改善化學(xué)氛圍的行動(dòng)，例如尊重人稱(chēng)動(dòng)詞的使用（以表達(dá)對(duì)他們性別認(rèn)同的尊重）、提供中性沐浴以及為那些受到冤屈的人挺身而出。 出去。
人類(lèi)看到了銀河系黑洞
（EHT）
去年五月，科學(xué)家發(fā)布了第二張黑洞圖像。 第一張黑洞照片于 2019 年發(fā)布，顯示了距離月球超過(guò) 5000 萬(wàn)光年的超大質(zhì)量黑洞。 而第二個(gè)就是人馬座A*（A*），這個(gè)“黑色深淵之口”距離我們只有26000光年。
這項(xiàng)任務(wù)絕非易事，因?yàn)榭茖W(xué)家需要根據(jù)不同望遠(yuǎn)鏡拍攝的快照重建完整的圖像。 這些快照因人馬座 A* 周?chē)趸嫉倪\(yùn)動(dòng)而變得模糊。 為了解決這個(gè)問(wèn)題，該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種算法，可以從數(shù)千張重建圖像中選擇最適合觀察數(shù)據(jù)的圖像。
“我們花了幾年時(shí)間才得到這個(gè)結(jié)果，但我們從未被挑戰(zhàn)嚇倒，”負(fù)責(zé)該算法的加州理工學(xué)院工程師凱蒂說(shuō)。
有關(guān)希格斯玻色子骰子的更多信息
希格斯波骰子發(fā)現(xiàn)六年后，尚未發(fā)現(xiàn)任何違反標(biāo)準(zhǔn)模型的情況。 但粒子化學(xué)家認(rèn)為研究希格斯粒子比以往任何時(shí)候都更加重要。 了解希格斯粒子如何與其自身以及與其他粒子相互作用，或發(fā)現(xiàn)其他類(lèi)希格斯粒子，可以幫助化學(xué)家破譯暗物質(zhì)的本質(zhì)或解釋物質(zhì)相對(duì)于反物質(zhì)的主導(dǎo)地位。 LHC（小型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)）的第三次運(yùn)行將于 7 月開(kāi)始，將使可用于解剖的希格斯粒子數(shù)量增加一倍。 希格斯粒子的共同發(fā)現(xiàn)者 CMS 合作組織的發(fā)言人盧卡說(shuō)：“我們確實(shí)正在進(jìn)入精確希格斯化學(xué)的時(shí)代。”
太空探索的兩個(gè)里程碑
（NASA、ESA、CSA 和 STScI）
7 月 12 日，加拿大航天局 (NASA) 與世界分享了詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的第一張圖像。 詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡是迄今為止發(fā)射到太空的最大望遠(yuǎn)鏡。 整整三個(gè)月后，行星防御工事的首次演示實(shí)驗(yàn)成功進(jìn)行。 該演示實(shí)驗(yàn)使用航天器撞擊小行星并實(shí)現(xiàn)其既定目標(biāo)：改變小行星的軌道。 事實(shí)上，這兩件事的進(jìn)一步應(yīng)用和影響還有待發(fā)現(xiàn)，但今年可能會(huì)作為太空研究的分水嶺載入史冊(cè)。
破譯蛋白質(zhì)折疊
在過(guò)去的幾年里，（一種機(jī)器學(xué)習(xí)模型）在從肽序列預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)方面取得了巨大的成功。 去年中國(guó)十大量子物理學(xué)家，研究人員提高了闡明控制折疊過(guò)程的基礎(chǔ)化學(xué)的能力。 任何給定的多肽序列都可以通過(guò)多種方式折疊，并且可以從所有候選結(jié)構(gòu)中選擇可行的一種。 研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)這樣做，他們“學(xué)習(xí)”了化學(xué)原理，例如蛋白質(zhì)的折疊潛力。
這一發(fā)現(xiàn)表明，機(jī)器學(xué)習(xí)可以了解復(fù)雜的分子生物過(guò)程——那些很難從第一原理中推導(dǎo)出來(lái)的過(guò)程。
當(dāng)代“伽利略”
（APS/R. 和 Maki Naro）
夏末，“”（顯微鏡）——一項(xiàng)基于衛(wèi)星的實(shí)驗(yàn)宣布，它已經(jīng)以迄今為止最高精度證明了等效原理。 根據(jù)等效原理，引力質(zhì)量和慣性質(zhì)量完全等效。 探索三者之間的差異可以揭示標(biāo)準(zhǔn)模型之外與暗物質(zhì)和暗能量等謎團(tuán)相關(guān)的數(shù)學(xué)。 自伽利略時(shí)代以來(lái)，人體實(shí)驗(yàn)已經(jīng)越來(lái)越精確地驗(yàn)證了這一原理。 由于沒(méi)有月球地面的引力干擾，“顯微鏡”打破了之前所有的靈敏度記錄。
該實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較不同材料的兩個(gè)圓錐體的下落速率，表明重力質(zhì)量和慣性質(zhì)量的差異小于千萬(wàn)億分之一（10-15）。
水星之謎已解開(kāi)
汞是第一種被發(fā)現(xiàn)具有超導(dǎo)特性的金屬。 研究人員提出了一種理論描述，可以根據(jù)第一原理預(yù)測(cè)這些金屬的行為，這一理論實(shí)際上揭示了汞最后一些鮮為人知的秘密。 1911 年，化學(xué)家 Heike Onnes 將水銀冷卻至約 4 開(kāi)爾文，發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)性。 事實(shí)上，汞后來(lái)被認(rèn)為是一種“常規(guī)超導(dǎo)體”，但沒(méi)有微觀理論可以準(zhǔn)確描述它。
通過(guò)了解與汞超導(dǎo)特性相關(guān)的微妙但經(jīng)常被忽視的影響，研究人員成功地開(kāi)發(fā)了一種精確描述汞超導(dǎo)行為的新理論。 這一發(fā)現(xiàn)可能有助于在接近常溫常壓條件下設(shè)計(jì)和搜救常規(guī)超導(dǎo)材料。
更清晰的量子觸覺(jué)
研究人員開(kāi)發(fā)了一種“量子光學(xué)耳機(jī)”，其性能優(yōu)于傳統(tǒng)耳機(jī)，基于一種快速檢測(cè)量子熱糾纏光子對(duì)的新技術(shù)。 該團(tuán)隊(duì)將一系列低音短語(yǔ)編碼為糾纏光子攜帶的光信號(hào)，然后檢查光信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為錄音。 受試者能夠比傳統(tǒng)聲音記錄的短語(yǔ)更準(zhǔn)確地識(shí)別“量子記錄”的短語(yǔ)。
研究人員表示，這些技術(shù)有可能檢測(cè)快速且嘈雜的信號(hào)，例如生物細(xì)胞中單個(gè)分子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的信號(hào)。