2023年十大科學新聞
一、發現「愛因斯坦地磚」 用地磚鋪滿一個平面有各式各樣的拚接方式，最簡單的當然是用正方形、正三角形或正六邊形拼接，但這樣太過單調無趣，因此自古數學家們就嘗試用兩種以上的不同幾何形狀來鋪滿平面，尤其伊斯蘭學者更是在建築中發揮得淋漓盡致。 不過這樣雖然大大增加了美感，卻仍有明顯的規律性，同樣的圖案不斷往四周延伸，也就是所謂的「週期性重複」。那麼是否有「非週期性重複」的拼接方法？ 數學家在1964年找到了這種拼接方法，不過需用到20,426種地磚，後來又簡化到103種形狀。因為對黑洞的研究而獲頒2020年諾貝爾物理獎的潘洛斯（Roger Penrose），於1974年又進一步發現兩種地磚形狀，可以非週期性地鋪滿整個平面。這令人不禁要追問：是否可能減少到只用一種地磚？由於德文的「一塊石頭」(ein stein) 和「愛因斯坦」(Einstein)同音，因此這種假想中的地磚也叫「愛因斯坦地磚」。 大部分的數學家直覺上都認為不可能有愛因斯坦地磚，不過退休的印刷技師史密斯（David Smith）在2022年發現一種13邊形，這種形狀和其鏡像的組合（也就是地磚的正面和反面）似乎可以不重複地完全鋪滿。但他無法加以證明，於是求助於另外三位數學家。2023年3月，他們四人發表論文證明史密斯的確找到了愛因斯坦地磚。 緊接著在5月，他們又發現不需要鏡像就能不重複地鋪滿平面的方法，而且這個13邊形還可以再變形出一系列的愛因斯坦地磚。誰能料到，長久以來普遍認為不可能的數學問題，就這麼解決了，而且破解的還是一位把數學當閒暇興趣的業餘玩家。 二、成功從太空將電力傳回地球 太陽能是取之不竭的乾淨能源，不過由於日夜交替與天候因素，太陽能板所能產生的電力終究有無法突破的上限。布署在太空的太陽能板就一天24小時都會受到日照，如果能將所產生的電力送回地球，不就可以大幅改善能源問題？ 這個科幻作品中早就有的構想如今終於證明是可行的。2023年6月1日，加州理工學院的團隊宣布他們成功從地球軌道上的「太空太陽能演示器一號」(Space Solar Power Demonstrator-1, 簡稱SSPD-1)，將太陽能轉換的電能，透過微波傳送到地面上的指定位置。 雖然這項「微波陣列傳輸電力低軌道實驗」(Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment, 簡稱MAPLE) 還只是概念驗證，要提供足夠電力仍有許多工程問題要克服，但這已為太空太陽發電邁開重要的一步。 三、室溫超導體成真？ 2023年7月27日，韓國科學技術研究院的團隊發表論文，宣稱發現一種以銅摻雜鉛磷灰石的合成材料”LK-99”，在常溫常壓下就有超導現象，也就是零電阻以及完全抗磁性。這則新聞一出立即轟動全球，因為如果屬實，那麼從能源、交通、醫療，乃至各種電子用品及電氣設備，都將產生革命性的躍進，徹底改變人類的科技文明。 世界各地的學術機構立即進行實驗加以驗證，結果發現LK-99並不是超導體，只是具有一定的抗磁性。韓國團隊宣稱的重大突破終究是烏龍一場，室溫超導體這個聖杯還有待科學家們繼續追尋。 四、探測器首度在月球南極成功著陸 2023年8月23日，印度的「月船3號」(Chandrayaan-3) 成功在月球南極軟著陸。由於月球的兩極地區崎嶇不平，又有巨大的隕石坑，較不容易著陸，因此之前美國、蘇聯及中國的登月任務都是選擇較為平坦的中低緯度區域。如今印度不僅成為第四個成功登月的國家，更是史上首度在月球南極登陸。 印度之所以選擇較困難的月球南極，是因為2008年發現那裏的隕石坑底下蘊藏豐富的水冰。水不僅可以供太空人飲用，經電解處理成氧氣和氫氣後，還可分別供太空人呼吸及作為火箭燃料，是建立月球基地的必要資源。而且隕石坑周邊高聳的山峰一直受到陽光照射，宛如永晝，在峰頂上架設太陽能板，便能為月球基地提供源源不絕的電力。 接下來其它國家當然也將陸續進行登陸月球南極的太空任務，尤其這次印度全部才花費7,500萬美元，倘若藉此低廉的成本為其它國家提供登月服務，勢將改變原本由少數強國把持的生態，展開新一輪的太空競賽。 五、人類祖先曾瀕臨滅絕 現在分布全球的人類都是源自五萬年前至二十萬年前，陸續走出非洲的智人；他們取代了更早離開非洲的尼安德塔人，卻也因為混血而把尼安德塔人的部分基因留傳了下來。 若更往前推，智人和尼安德塔人在70萬年前有共同的祖先，當然也算是我們人類的祖先。根據刊登於2023年8月31日出刊的《科學》期刊的一篇論文，人類的祖先在90萬年前曾急遽銳減，僅1.3%倖存下來，繁衍的個體數量最少時只有1,280個，而且接下來 11萬7千年都沒有再擴增。 這個數字實在令人觸目驚心，在那麼長的時間裡，倘若有嚴重一點的危險或災難，人類祖先就從此滅絕了。這也讓人不禁省思，高達98.7%的人類祖先之所以消失，肯定是環境變遷所致，如今人類造成的地球暖化導致氣候變遷的問題日益嚴重，我們豈能不積極挽救，以免重蹈瀕臨滅絕的覆轍。 六、NASA回收探測器採集的小行星樣本 小行星探測器「歐塞瑞斯號」（OSIRIS-REx）於2016年發射升空，2020年10月降落在小行星貝努（Bennu）表面，成功採集了170克的樣本，隨後飛返地球。…