《麻省理工科技評論 MIT Tech》8/1
* 【改善空氣污染能降低患阿茲海默症風險】
根據 7/26 日在美國丹佛舉行的 2021 年阿茲海默病協會國際會議上發佈的多項研究報告,改善空氣污染會改善認知功能,降低阿茲海默症風險。此前報告曾顯示,長期暴露於空氣污染與阿爾茨海默病相關腦斑有關。而此次會議是第一次累計證據表明,減少污染,特別是空氣中的細顆粒物和燃料燃燒產生的污染物,與降低全因失智症和阿茲海默症風險有關。
* 【MIT科學家研究了如何減少一次性口罩對環境的影響】
據估計,COVID-19大流行期間每天產生多達7200噸的醫療廢物,其中大部分是一次性口罩。近日,麻省理工學院(MIT)的一項新研究指出,通過採用可重復使用的口罩可以大大減少這一損失,該研究計算了幾種不同的口罩使用方案的財務和環境成本。研究人員表示,完全可重復使用的硅膠N95口罩能更大程度地減少浪費,而他們現在正致力於開發這種新型口罩。目前,這項研究已經刊登在《British Medical Journal》上。
* 【新發明的的尿液或血液測試方法可以發現腦腫瘤】
劍橋大學的醫學研究人員開發了兩種新的測試方法,能夠檢測最惡的腦癌膠質瘤。使用新開發的測試可以在病人的尿液或血漿中檢測到腫瘤,這也是世界上第一個此類測試方式。
* 【歐洲科學家開發出可低成本製造發光材料的新技術】
劍橋大學和慕尼黑工業大學領導的研究人員發現,通過將一種材料的每 1000 個原子中的一個換成另一個,他們能夠將一種被稱為鹵化物鈣鈦礦的新材料類發光體的發光能力提高兩倍。該發現有益於製造更有效的低成本發光材料,這些材料具有柔性,並可使用噴墨技術列印。相關研究發表於《美國化學會志》。
* 【哈佛科學家發起伽利略項目,致力尋找宇宙中的外星科技文明】
哈佛帶領的一支科學家團隊,已經發起了一個旨在宇宙中尋找外星生命證據的伽利略項目(Galileo Project)。結合地面望遠鏡、人工智能等方案,這項研究將著重於外星智能的物理例證,而不是源自遙遠文明的電磁信號。
* 【科學家發現潛在療法能提高人類免疫系統在體內搜索和消滅癌細胞的能力】
近日,南安普敦大學和米蘭國家分子遺傳學研究所的研究人員發現了一種潛在的治療方法,可以提高人類免疫系統在體內搜索和消滅癌細胞的能力。研究人員表示,他們已經確定了一種限制調節免疫系統的一組細胞的活動的方法,這反過來可以釋放其他免疫細胞來攻擊癌症患者的腫瘤。目前,這項研究已經發表於《PNAS》。
* 【美國研究團隊在太陽能制氫方面獲得新突破】
數十年來,世界各地的研究人員一直在尋找利用太陽能來制氫的關鍵反應方法,即如何將水分子分解成氫氣和氧氣。儘管大多數努力以失敗而告終,且少數成果也面臨著成本過高的尷尬。德克薩斯大學奧斯汀分校的一支研究團隊,還是設法找到了一種通過厚二氧化硅層來創建導電路徑的方法來有效從水中分離氧分子。該方案能夠低成本地運用,並擴展到大批量生產流程中。有關這項研究的詳情,已經發表在近日出版的《Nature Communications》期刊上。
* 【現近 20% 的原始森林景觀與採礦、石油和天然氣等採掘業特許地相重疊】
國際野生生物保護學會(WCS)和世界自然基金會(WWF)的一項新研究顯示,近 20% 的熱帶原始森林景觀(IFLs)與採礦、石油和天然氣等採掘業的特許地相重疊。重疊的總面積約為97.5萬平方公里,大約相當於埃及的面積。採掘業特許地與熱帶國際森林公園重疊最多,佔總面積的 11.33%,而石油和天然氣特許地的重疊面積佔總面積的 7.85%。該研究發表在《森林與全球變化》上。
* 【MIT研究人員用紅外攝像機和人工智能來預測「沸騰危機」】
最近,麻省理工學院(MIT)核科學與工程系的研究人員,通過訓練一個神經網絡模型來預測「沸騰危機」。研究人員表示,該模型能夠從具有不同形態和潤濕性(或吸濕性)的表面上的氣泡動力學的高分辨率紅外測量中預測沸騰危機的餘量(即偏離核沸騰比,DNBR)。這項研究成果或將應用於冷卻計算機芯片和核反應堆。目前,該研究已經發表於《Applied Physics Letters》。
* 【英國研究人員使用一種創新方法來「逆轉」與年齡有關的記憶衰退】
英國研究人員的一項新研究提出了一種創新的方法來治療與年齡有關的記憶衰退。臨床前研究顯示,通過「操縱」大腦中被稱為神經元周圍基質網絡(PNNs)的結構組成,可以逆轉衰老小鼠的記憶衰退。
* 【中國科學家利用簡單的 RNA 微調讓馬鈴薯和水稻產量提高 50%】
北京大學的研究小組將一種叫做 FTO 的單一基因插入到馬鈴薯和水稻植株中。由此產生的植物是更有效的光合作用者,這意味著它們長得更大,產量也更高 —— 在實驗室中產量提高了 3 倍,在田間產量提高了 50%。它們還能長出更長的根系,這有助於它們更好地忍受乾旱。
* 【歐盟提出一攬子應對氣候變化方案】
歐盟委員會近日提出應對氣候變化的一攬子計劃提案,旨在實現到 2030 年歐盟溫室氣體淨排放量與 1990 年的水平相比至少減少 55%,進而到 2050 年實現碳中和的目標。這份提案涉及交通、能源、建築、農業和稅收政策等諸多領域,具體內容包括收緊現有碳排放交易體系,增加可再生能源的使用,提高能源效率,盡快推出低碳運輸方式及相關配套基礎設施和燃料,制定與脫碳目標相一致的稅收政策等。
* 時間晶體即將誕生?當地時間 7 月 28 日,谷歌在一篇預印本論文中表示,其首次使用 「懸鈴木」 (Sycamore)量子計算機創造出了 「真正的時間晶體」。
參與該研究的科學家超過 80 人,分別來自Stanford 大學、普林斯頓大學、MIT 和德國德累斯頓馬普固體化學物理學研究所(德累斯頓)等科研院所,論文標題為《在量子處理器上觀測時間晶體的本徵態序》(Observation of Time-Crystalline Eigenstate Order on a Quantum Processor )。
* 【新分子圖譜揭示腦細胞發育軌跡】
瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)和瑞典卡羅林斯卡學院的研究人員首次繪制了胚胎大腦細胞在成熟過程中遵循的遺傳和發育軌跡。這份分子圖譜不僅可幫助人們識別與神經發育狀況有關的基因,確定腦癌中惡性細胞的來源,還可以作為評估實驗室中乾細胞產生的腦組織的參考,同時能改進神經退行性疾病的細胞替代療法。相關研究發表在近日的《自然》雜誌上。
* 【液體填充光纖設計可實現更可靠的數據傳輸】
瑞士 Empa 研究所的研究人員開發了一種光纖,該光纖由連續的液體甘油芯和透明含氟聚合物護套組成。這種光纖以光脈衝的形式傳輸數據的能力跟固體塑料光纖差不多,另外它還擁有更高的抗拉強度。
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#能源轉型 #綠電先行
《解開逾 40 年光衰減謎團,矽太陽轉換效率研究再獲進展》
研究團隊發現,光照下缺陷轉換後,雖然電荷載子的壽命顯著下降,但這種反應是可逆的,只要在黑暗中加熱材料,電荷載子的壽命會再次延長,目前研究已發表在《Journal of Applied Physics》。🎉
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我不太認同這種解釋收入不均的說法,幾個問題如下:
1. 對真實世界侷限條件過度簡化與忽略。
2. 錯誤的學科類比,拿「流動結構」來類比財富分配,我認為不恰當。況且流動結構本身之所以形成那種形狀的支流,也有其背後物理侷限條件影響,過去我在土木工程修過的「水文學」就專門在討論這一塊。
3. 「演員vs理髮師」之舉例也不當。文中宣稱前者職業可以縮放,後者不可,完全是悖於事實。
三流演員的收入肯定無法與國際一流美髮師相較,這個真實世界的現象就把這個理論給反駁了。
我認為比較正確的「收入不均」緣由,還是要回歸經濟學的「比較優勢定理」。
天生萬物,人人不同,也造就人人有不同的比較優勢。
而在市場經濟、裙帶資本制度或共產制度下,分別有不同的遊戲規則來分配財富。三種制度下都有人特別勝出、有人特別失敗。但某種遊戲規則下的勝出者不見得能在它種制度下同樣勝出。
因此我認為真正能說明解釋收入不均的理論,應該是從人人比較優勢不同(先天具備與後天學習),佐以遊戲規則之不同來解釋。
而我們可以確定的是:越是市場經濟導向,越有利於那些「無從攀親帶故」、「政治不正確」但「願意勤奮工作努力學習者」獲得較高報酬。
反之,越是摒棄市場制度,論資排輩、論關係、論政治正確、論門路賄絡手法等等它種競爭規則必然引進,對白手起家者越不利。
而台灣這30年來是不是從尊重市場經濟越來越往排除市場競爭的方向走?大家可以自己感受與思考。
#好文推薦 【物理看經濟:收入差距增大的必然性】
一早讀到一篇好文,作者是得到APP上的知識網紅萬維綱。
歸納起來,這篇文章提出了三個觀點:
1. 財富正比於東西的流動
2. 貧富不均是經濟發展必然的副產品
3. 不平等是自然界的本質現象
正確與否,我只能說現實狀態確實可印證。
然而,這篇文章讓我想起西薩‧希達戈在《資訊裂變》中提出的三個觀點:
1. 知識創造了想像,把想像力結晶化的結果,讓知識成為了本領。
2. 一個國家資訊的量與複雜度的,等於一個國家的經濟競爭力。(這裡的資訊,意指各種知識、技術與訊息等可連結、結晶為產品的資訊。)
3. 經濟是資訊成長的世俗展現
兩者觀點維度不同,但完全可互補,所以我在心裡私自這麼歸納:
1. 財富正比於東西的流動,流動是重點,而東西的複雜度等於資訊的複雜度,等於想像力結晶化的複雜度。
2. 而隨著複雜度增加,分配必然會傾向於效益導向,因而產生不平等。
3. 換言之,財富與經濟的增及代價,其實是資訊成長的世俗展現。
以上作為萬維綱好文的補充,於此分享,雅俗共賞。
***
〖一個對收入差距增大的物理學解釋〗by 萬維鋼
很多人工作是為了賺錢,物理學家搞物理則幾乎都是出於興趣。而如果你對物理學感興趣,你就對很多東西都感興趣……也包括賺錢。
當然我的意思不是說物理學家琢磨自己怎麽賺錢,這個興趣是研究全社會的人都是怎麽賺錢的。傳統上賺錢的事兒都是經濟學家研究,但是有時候物理學的方法也能幫上忙。我們今天就講一個用物理學方法解釋收入差距增大這個現象的新研究。
人和人有收入差距,這個一般人都能接受,畢竟絕對的平均是不存在的,適當的收入差距還能刺激人們努力工作。但現在的問題是這個世界不但有收入差距,而且收入差距還越來越大。那這是為什麽呢?
以前普遍的解釋是富人是通過投資、用錢賺錢,這是一個正反饋的過程。但我今天要說的這個研究則說明,哪怕沒有股票之類的投資手段,所有人都靠做實業賺錢,局面也會是收入差距越來越大。這個研究就是物理學家做的。
1.財富來自流動
阿德裏安·貝揚(Adrian Bejan)是杜克大學工程物理系的教授,他是個“非典型”的物理學家,他的研究五花八門 [1]。貝揚賴以成名的工作,是他總結了一個適用於不同領域的熱力學定律,叫“構造定律(Constructal Law)” [2]。
這個定律的大概意思是說,對於任何一個存在某種“流動”的系統,比如說河流的脈絡,它的長期演化趨勢必定是要慢慢調整結構,讓這個流動越來越容易。
比如說有一條河來到了一片平原地帶,它會慢慢分叉,分出各種支流,支流還會再分支流。構造定律就是說,在河水經年累月的沖擊之下,這些支流的分布會越來越合理,讓水流越來越順暢。
(見圖一)

植物的葉脈、哺乳動物的血管,都具有這種特點。我們前面講《規模》那本書的時候說過,這其實具有分形的特點,但貝揚的關註點不是分形的結構,而是流動的順暢性。
構造定律是貝揚二十多年前就提出來了,現在已經被人接受,今年還剛剛得了一個工程力學的大獎。好,現在貝揚把構造定律的思想給用到了財富上。貝揚2017年有一篇論文 [3],用構造定律解釋了為什麽收入差距越來越大。
財富是從哪來的呢?貝揚的洞見是財富正比於東西的流動。
比如你擁有一座礦山,這不能算你創造了財富。你得把礦石挖出來運送都別的地方去,才算是創造財富。當然這是一個簡略的模型,像房租收入之類的都沒算進去。不過這個模型已經能說明問題,比如說,統計表明,各國的 GDP,都和花費在交通運輸上的總能量成正比 ——
(見圖二)

好,現在構造定律說,經濟系統必然向越來越有利於財富流動的方向演化。這完全符合歷史數據!咱們看下面這張圖 ——
(見圖三)
這張圖上有三條曲線,從上到下,分別表現了1971年以後世界人均能源消耗、單位GDP能源消耗、和總能源消耗。
一個有意思的趨勢是明明我們創造單位GDP要消耗的能源在減少 —— 也就是我們對能源的使用是越來越有效率了 —— 但是我們使用的總能源卻還在增加。以前人們不理解這個現象,稱之為“傑文斯悖論(Jevons paradox)”。貝揚認為這個現象完全可以用構造定律解釋:能源使用效率增加是經濟系統演化、東西流動的阻礙越來越小的結果;而也恰恰是因為經濟系統在進步,總的流動反而越來越多。
用中國話說這差不多就是“要想富先修路” —— 你是通過技術進步也好、多修路也好,盡量增加商品的流動,你創造的財富就增加了。
好,現在請記住:財富正比於東西的流動。
這一點已經有宏觀經濟數字的證據。但接下來貝揚把它推廣到了微觀 —— 你控制的流量越大,你創造的財富就越多。
2.流量的分叉
想象你運送一批貨物。貨物的重量是 M,你運送的距離是 L,那麽你要花費的汽油錢,應該正比於 ML。前面我們說了財富正比於能量消耗,所以我們基本上可以說,你做這個工作的收入,正比於 ML。
(嚴格地說貨物重量越大,能源效率也越高,用大車運送十倍的貨物比用小車運送一倍的貨物省錢,所以收入應該正比於 M^(1-α)L,其中 α 代表能源利用效率,但這個細節並不重要。)
假設有一批來自哈爾濱的商品,要賣給北京的市民,而現在我們只考慮運輸。第一步是讓一個人,用火車把貨物整體從哈爾濱運到北京,這個工作的貨物重距離長,所以這個人收入是最高的。
接下來一層,我們把北京分成四個大區,讓四個人從火車站出發,把貨物分別送到四個區的分發中心。那麽顯然,這四個人的人均收入肯定就不如第一個人了。
下一層是從四個大區的分發中心把貨物運到各個商店去,這個工作的收入就更低了。
這麽一層層下去,你看,收入差距就出來了。這是一個非常粗糙的模型,沒有這個模型你也能明白人和人有收入差距。但是這個模型的好處是它能解釋為什麽收入差距會越變越大。
假設這個貨物運輸系統一共分了 k 層,每一層分為 n 份。按照河流盆地的分叉規律來說,每層支流的長度差不多是它上一層長度的一半。根據這些信息,我們就可以計算整個這個系統創造的總財富,和整個系統一共有多少人參與運輸。
具體數學細節我就不講了,對照論文推導一下其實也很簡單。我直接說結論。通過財富在這些人群中的分布,我們可以計算,從底層往上數,到底需要多少人,才能擁有全部財富的50%。結果是下面這張圖 ——
(見圖四)
縱坐標這個 β_(1/2) 代表需要底層人數的比例。比如 β = 0.8,那就是說占總人數80%的人,擁有全部財富的一半 —— 然後剩下那20%的人分享另一半。β 越高,收入差距就越大。
而這個結果表明,收入差距跟系統的總層數(k)和每一層分的份數(n)密切相關。k 和 n 越大,收入差距就越大。
那你說這能說明什麽呢?說明收入差距是由經濟發展的深度決定的。流動分叉系統越精密,收入差距就越大。
所以經濟越發達收入差距就越大,恰恰就是因為發達的經濟分了更多層,每一層分了更多份,能把商品送到每一個角落去,能給更多的人提供服務,同時也養活了更多的人。
3.評論和啟發
《石英》雜志最近報道了貝揚的這個研究 [1],如果你只看這個報道可能還以為物理學家一舉破解了貧富差距增大這個大問題。其實咱們了解一下他這個研究的細節,貝揚用的是一個非常簡單的模型,有很多東西都沒考慮到。
比如眾所周知股票和房產是富人的重要收入來源,貝揚這個模型裏完全沒有考慮。貝揚只考慮了運輸。但是我們仔細想想,財富到底是從哪來的呢?股票和房產升值並不創造新財富,它們只是社會財富增加的一個副產品。
真正對應到財富的,也許恰恰就是把這個國家能把多少東西分發到每個人手中。就算是發達國家實體經濟占的比重下降,人們的衣食住行最終也還是對應到交通上。所以貝揚這個模型的確有道理 ——
所謂財富,就是東西的流動。
那如此說來,這就對你個人有個啟發:你擁有多少流量,就創造多少財富。
當然我可不是說人人都應該去搞互聯網業務。流量,具有通用的含義。創造財富有個網絡效應。我們看貝揚的計算結果,想要增加收入,就要增加 k 值和 n 值。
比如傳銷網絡,就特別需要增加 k 值。你有若幹個“下家”,每個下家又有自己的下家,然後最好下家的下家還有下家……這樣分層越多,你站在高層的收入就越高。
對應到合法的商業,提高 k 值差不多就相當於提高你在食物鏈上的位置。你從商店買電腦,商店從聯想進貨,聯想從英特爾買芯片,這個過程裏英特爾賺錢是最愉快的。
而在政府看來,k 值越高系統就越不平等,層層分銷不合理。所以要禁止傳銷、減少中間商,降低 k 值,讓社會更平等。
擴大收入更合理的辦法是提高 n 值。n 值增加,雖然頂層的人收入還是增加很快,但每一層的 n 個人的收入是平等的。
網絡科學有個概念叫“可縮放”,英文是 scalable。所謂可縮放,就是你這個網絡能不能方便地擴大。
比如你是個理發師,你這個工作就是不可縮放的。你每天拼命幹也只能給這麽多人理發,你的收入完全由付出的勞動決定。就算明天有一千個人要讓你給理發,你也幹不了。
但如果你是個演員,你的工作就是可縮放的。拍個電影有十萬個人看,你是付出這麽多勞動;有一千萬個人看,你還是只付出了這麽多勞動。你的勞動是固定的,收入卻可以任意增長。
其實每個行業都有一定的可縮放成分。比如汽車制造,流水線上的工人每天只能生產固定數量的汽車,他們的工作似乎是不可縮放的。但汽車制造裏有相當大的部分是研發和設計,研發和設計是可縮放的。你只要做出一份圖紙,就可以覆制任意多輛車。如果品牌、研發和設計的 n 值高,汽車公司就會獲得高收入,連帶流水線工人也能有不錯的工資。
我們可以想象,收入越高的職業,可縮放的成分就越大,在商品流動網絡上的位置就越好。程序一旦寫好就能賣很多份,程序員就應該是個高收入職業。
所以財富的本質的確是東西的流動,不同職業收入不平等符合自然規律。那你說我就是個理髮師,我能不能也獲得高收入呢?可以,你可以間接從流量中獲益 —— 比如你可以做一個專門給高收入者理發的高級理髮師。不過你最好找演員別找程序員,程序員一般不重視理髮。
參考文獻
[1] Everything, including the growing income disparity, can be explained by physics, QUARTZ, https://qz.com/957711
[2] https://mems.duke.edu/…/energy-techno…/bejan-constructal-law
[3] A. Bejan and M. R. Errera, Wealth inequality: The physics basis, Journal of Applied Physics 121, 124903 (2017).
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#物理看經濟
《資訊裂變》by 西薩‧希達戈
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Journal of Applied Physics is the American Institute of Physics' (AIP) archival journal for significant new results in applied physics; content is published ... ... <看更多>