“一步千里”的跨越

关毅 (本刊特约记者)

科学时评

“一步千里”的跨越

关毅 (本刊特约记者)

宛如两条长腿在世界上率先跨出千公里级的量子纠缠分发记录，中国“墨子号”量子卫星从星空中向地球发出的两道光束，再次震惊了全球科技界。因这一史诗级实验成果，“墨子号”登上了《科学》杂志封面。或许难以置信，两个处于纠缠状态的量子就像有“心灵感应”，无论相隔多远，一个量子状态变化，另一个也会随之改变。爱因斯坦称之为“鬼魅般的远距作用”。中国量子卫星此次实现的就是“千里之外”的“鬼魅感应”。从以往百公里级到千公里级，“墨子号”将量子纠缠分发的世界纪录提高了一个数量级，被《科学》杂志誉为里程碑式成就。最前沿的科学在初期看上去都像魔法。电磁波、极光、晶体管、核磁共振等许多一开始看似枯燥无味或高深难懂的基础研究和实验，却催生了后来不少改变社会的重大发明。这次量子纠缠分发实验，也正是这样一项兼具潜在实际应用和基础科研重要性的重大技术成就，赢得了国际同行的高度评价。让我们为中国科学家团队一往无前的攻坚开拓精神点赞！也期待这次量子通信实验的成功，早日化成利益人类的实际成果。

中国天文学家测绘出大尺度宇宙3D图像

由中国天文学家领衔的一个国际研究团队利用宇宙深处类星体的空间分布，首次成功探测宇宙膨胀历史，绘制出大尺度结构的宇宙3D图像，并再次证实了暗能量的存在。

“为了揭开宇宙加速膨胀的奥秘，天文学家对整个宇宙的测绘一直在向纵深进军，中国天文学家已经深深融入这项国际前沿大科学计划，”中国国家天文台副台长薛随建教授接受记者采访时说。

类星体是由超大质量黑洞驱动的遥远高光度天体，其非比寻常的亮度来自其中心存在的超大质量黑洞。当物质和能量落向中心的黑洞，它们的温度不可思议地升高并放出耀眼的光芒，这让人类可在地球上借助2.5 m口径望远镜探测到它们，也由此成为天文学家绘制宇宙图像的理想天体。

世界最大星系巡天项目“斯隆数字巡天”近日发布报告指出，通过观测距离地球68亿光年到105亿光年之间遥远类星体的空间分布，斯隆数字巡天的国际科技计划合作组织“扩展重子振荡光谱巡天”(eBOSS)的天文学家发现了显著的重子声波振荡信号。

重子声波振荡信号是早期宇宙中声波振荡留下的遗迹。从宇宙大爆炸后38万年到今天，宇宙中都包含相同的重子声波振荡信号，所以可将其作为“标准尺”测量宇宙遥远天体间的距离从而确定宇宙的膨胀速度。通过望远镜的观测，天文学家可以推算类星体的距离，从而绘制类星体的三维空间分布。在eBOSS运行的两年内，天文学家利用斯隆地基望远镜已精确测量了超过14.7万颗类星体的三维空间位置。

工作组联合负责人、中国科学院国家天文台天文学家赵公博在声明中说，类星体非常遥远，“我们看到的是它们在宇宙诞生之后30亿年到70亿年间发出来的光，远在地球形成之前”。

结合近日测量数据与信号，斯隆数字巡天在6.6个标准差水平上证实了暗能量的存在。这是除超新星、宇宙微波背景辐射观测之外的暗能量存在的又一独立证据。

“暗能量是当前科学中最重大的谜团之一，在这次的国际合作研究中，中国科研人员发挥了非常重要的作用，向着精确测量暗能量、解开其本质之谜迈出了坚实的一步，”国家天文台星系宇宙学部副主任陈学雷说。

最新研究成果确认了20年来科学家们建立起的标准宇宙学模型，在该模型框架下，宇宙演化遵从爱因斯坦广义相对论的预言，即宇宙中除了构成恒星和星系等的普通物质外，还包括不可见的、但具有引力效应的暗物质，以及神秘的暗能量。在当前宇宙中，暗能量占据主导地位，并推动当前宇宙加速膨胀。

不过，为了理解宇宙的膨胀历史，一张图还远远不够。eBOSS项目组仍在通过位于美国新墨西哥州阿帕奇山顶天文台的斯隆望远镜进行巡天观测。据介绍，随着项目推进，天文学家将观测到更多类星体和近邻星系，测绘的宇宙图像也将随之增大。eBOSS结束后，包括暗能量光谱仪、欧洲空间局欧几里得卫星等下一代巡天项目也将拉开帷幕，将测绘出比eBOSS的图像精度高10倍的宇宙图像。

薛随建说，在eBOSS之后，中国天文学家参与的国际暗能量巡天计划会进一步测绘100亿光年范围的宇宙，预计将于2018年启动。

特朗普宣布退出《巴黎协定》(图片来源：Brendan Smialowski/AFP/Getty)

美国在批评与抗议声中退出《巴黎协定》

美国总统特朗普2017年6月1日宣布退出《巴黎协定》。在6月5日“世界环境日”将至之际，美国这一决定给全球气候治理进程带来不确定性，受到广泛批评并引发民众抗议。

当天在白宫玫瑰园举行的发布会上，特朗普对忍着酷热等待的幕僚、官员和记者宣布，《巴黎协定》给美国带来“苛刻财政和经济负担”，美国从即日起停止落实这份他认为“不具有约束力”的协议，包括停止落实国家自主贡献目标和停止为联合国“绿色气候基金”提供资金。

“我们退出了，”身着深色西服、打红色领带的特朗普说，“但我们将开始谈判，我们将看看能否达成一个公平协议。如果可以的话，那太棒了。如果我们不能，那也没关系。”

特朗普宣布完毕，在场记者大声提问，但他并未作答即转身离去。

当天出席发布会的人员安排也体现了特朗普的立场。反对《巴黎协定》的白宫首席战略师班农、环境保护局局长普鲁伊特在座，而希望留在《巴黎协定》中的国务卿蒂勒森、特朗普长女伊万卡及女婿库什纳没有现身。

《巴黎协定》于2015年达成，2016年11月生效，是继《京都议定书》后第二份有法律约束力的气候协议，为2020年后全球应对气候变化行动作出安排。

特朗普曾称气候变化是骗局，他就任总统后不久便要求评估修改奥巴马政府的《清洁电力计划》。特朗普政府提出的2018财年联邦政府预算也提议停止向一些联合国应对气候变化项目拨款，并大幅削减环保预算。

特朗普政府在气候问题上的立场遭国际社会广泛批评。美国前总统奥巴马说，美国“加入了少数拒绝未来的国家行列”。联合国秘书长古特雷斯表示这令人失望。

在白宫正门外，数百民众举着“退出《巴黎协定》是一场噩梦”、“没有《巴黎协定》，美国落在最后”等标语牌，高喊“可耻”口号，抗议特朗普在气候治理问题上“开倒车”。

特朗普当天讲话时辩称，美国人选择他当总统，是让他“代表匹兹堡(曾有‘世界钢都’之称)市民，而不是巴黎市民”。匹兹堡市长比尔·佩杜托随即在推特上反驳：“作为匹兹堡市长，我向你们保证，为了我们的人民、我们的经济和未来，我们将遵循《巴黎协定》的指导原则。”

美国曾是全球许多环保理念的发源地，而6月也记载着人类保护环境进程中的许多重要时刻。55年前的6月，美国生物学家蕾切尔•卡森所著《寂静的春天》开始连载，引发全球环保浪潮。1972年联合国人类环境大会也在6月举行，并将6月5日定为“世界环境日”。

科学家第三次探测到引力波由距离地球约30亿光年的两个黑洞合并产生

美国激光干涉引力波天文台(LIGO)科学家近日宣布，他们第三次探测到了由双黑洞合并事件产生的引力波。此外，这次时空的微妙震颤还透露了黑洞的一个关键特征——它们的自旋，这是不正常的。这可能有助于揭示黑洞最初是如何配对的。

引力波是由一些宇宙中最“暴力”事件引发的时空涟漪。它被认为是爱因斯坦广义相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”，它的发现是物理学界里程碑式的重大成果。

由1 000人组成的LIGO科学合作组织副发言人、佐治亚理工学院物理学家Laura Cadonati表示：“这些黑洞不像彼此环绕的两个整齐排列的龙卷风，而像两个倾斜的龙卷风。”Cadonati说：“这可能会影响最终的结果。”

最新一期美国《物理评论快报》发表的报告说，这两个黑洞距离地球约30亿光年，在合并前的质量分别相当于约19个和32个太阳，合并后的总质量相当于约49个太阳，有约两个太阳的质量转变成能量以引力波的形式释放。

2017年1月4日，这个来自宇宙深处的引力波信号抵达地球，以3毫秒之差被LIGO组织位于华盛顿州汉福德市与路易斯安那州利文斯顿市的两个引力波探测器先后探测到。经过分析，科学家确定它是引力波。

美国科学家之前于2016年2月11日宣布第一次直接探测到引力波的存在。这个于2015年9月14日探测到的引力波来自于另外两个黑洞合并，但这两个黑洞合并前的质量更大，分别相当于约36个与29个太阳质量，合并后的总质量相当于约62个太阳，相当于3个太阳质量的能量在合并过程中以引力波的形式释放。

之后，美国和欧洲的两个引力波探测项目的研究人员于2016年6月15日在加利福尼亚州圣迭戈再一次宣布，他们“非常清晰”地再次探测到引力波的存在。探测项目组说，此次探测到引力波的时间是2015年12月25日。

之所以探测到引力波信号与宣布发现之间隔了一段时间，是因为科学家还要分析和确认相关数据。在这项研究中，科学家探测到来自两个黑洞合并而产生的引力波信号。这两个黑洞位于距地球14亿光年外，在合并前的质量分别相当于大约8个和14个太阳，合并后的总质量相当于约21个太阳，其中约1个太阳的质量变成能量，在合并过程中以引力波的形式释放。经过漫长旅行，这一引力波信号被LIGO项目组的两个引力波探测器“清晰”地捕捉到。

科学家认为，多次明确探测到引力波信号表明，引力波并非偶然事件，未来将有可能继续探测到中子星等其他天体在碰撞过程中产生的引力波。

LIGO科学合作组织发言人、麻省理工学院物理学家David Shoemaker表示，LIGO将在2017年8月结束目前的运行状态。研究人员将在接下来的12至18个月中尝试提升这部机器的灵敏性——自从2015年至2016年运行以来，LIGO只进行过少量的改进工作。

艺术家绘制的双黑洞合并事件(图片来源：LIGO/Caltech/MIT/Sonoma State)

中国独立设计实验首次飞向国际空间站

一个对于中美太空合作具有“破冰”意义的中国实验正在飞向国际空间站。

美国东部时间2017年6月3日下午5时7分(北京时间4日上午5时7分)，美国太空探索技术公司从佛罗里达州卡纳维拉尔角利用“猎鹰9”火箭向国际空间站发射“龙”飞船，飞船携带第一个由中国独立设计的实验项目。

“历经各种困难，小心翼翼，如履薄冰，终于在今天随着‘猎鹰9’一飞冲天，成功飞向国际空间站，”在现场观看发射的实验负责人、北京理工大学邓玉林教授说，“此刻，除了激动就是激动。”

如果一切顺利，邓玉林团队的项目将在两天后登上空间站。此后，美国宇航员将在15天内开展两次对比实验，研究空间辐射及微重力环境对抗体编码基因的突变影响，所获数据将传回地面供邓玉林团队分析。

这次发射也将为空间站送去第一个中子星研究设备。此外，这是以前曾承担过送货任务的“二手”“龙”飞船又一次执行任务。作为研制可重复使用火箭的一部分，“猎鹰9”火箭第一级被再次成功回收。

受阻于美国国会2011年出台的“沃尔夫条款”，中国官方与美国航天局的太空合作被完全“冷冻”。但邓玉林团队通过商业合作模式，在2015年与美国纳诺拉克斯公司签署协议，成功突破中美太空合作“坚冰”。

美国航天局发言人凯瑟琳·汉布尔顿证实，“龙”飞船上携带中国实验。“美国航天局遵守所有法律规定，向国会报告了这一行为。空间站所有合作伙伴都批准了携带这个实验。”汉布尔顿说。

她指出，从广泛意义上看，这不是空间站的第一个中国实验。包括2011年发射的阿尔法磁谱仪项目在内，空间站一些实验已由中国科学家负责或共同负责。

纳诺拉克斯公司的载荷业务负责人玛丽·墨菲认为，双方合作树立了一个“很好的榜样”，是未来可继续的一种合作模式。

对中国实验登上空间站，观察人士给予高度评价。

美国海军军事学院教授琼·约翰逊－弗雷泽认为，这次合作证明商业太空活动日益增加的重要性。“太空不再仅仅是政府活动的范畴，就像汽车和电脑那样，太空正在发展成为商业活动的一个领域，这是与过去相比一个很大的变化。”

美国华裔宇航员焦立中认为，美中向前迈出了很好的一步。“我一直相信，合作——特别是以民用航天探索作为途径——是美中两国向前走的最好方式。”焦立中说。

科学家首次成功测量白矮星质量哈勃望远镜观测到附近恒星光弯曲

美国宇航局(NASA)的哈勃太空望远镜日前发现了由附近一颗白矮星引力而产生的光弯曲——这是天文学家第一次在太阳以外的恒星周围观测到这种扭曲现象。这一发现也再次证实了爱因斯坦的广义相对论。同时，在广义相对论提出100多年后，天文学家第一次成功利用它“称”出了一颗恒星的质量。

由马里兰州巴尔的摩市空间望远镜科学研究所天文学家Kailash Sahu率领的一个研究团队观测发现，当一颗遥远恒星发出的光线射向地球观测者时，随着其在一颗白矮星附近产生的光弯曲，这颗恒星的位置也发生了轻微晃动。这一扭曲的数量使得研究人员能够直接计算出这颗白矮星的质量——大约相当于太阳质量的67%。

并未参与该项研究的英国考文垂市华威大学天体物理学家Pier-Emmanuel Tremblay表示：“这是一项难度很大的观测，最终取得了很好的结果。”

研究人员在最新出版的《科学》杂志上报告了这一发现，同时在2017年6月7日于得克萨斯州奥斯汀市召开的美国天文学会会议上报告了该成果。

爱因斯坦1915年提出的广义相对论让人类对宇宙的认识发生了革命性变化。其一个关键预测是，距地球较近的星球会如同放大镜一般扭曲来自它身后遥远星球的光线，出现所谓“引力透镜”现象。当前方星球正好挡住后方星球时，光线围绕前方星球构成一个圆环，人称“爱因斯坦环”。1919年，英国科学家在日全食观测中验证了这一预测的正确性。

爱因斯坦还预测，当前方星球与后方星球不完全成一条直线时，“引力透镜”效应会导致后方星球稍稍偏移实际位置，并可利用偏移距离直接计算出前方星球的质量，被称作“天体测量透镜”。可是，1936年，爱因斯坦又补充说，由于星球相距遥远，“没有直接观测到这种现象的希望”。

在最新研究中，Sahu等人利用哈勃望远镜的优异角分辨率，在5 000多颗恒星中寻找“天体测量透镜”。他们意识到，一颗快速移动的白矮星Stein 2051 B恰好符合这种定位，于是在2013年至2015年间8次把哈勃望远镜对准这颗星球。Stein 2051 B距离地球约17光年，是第六近的白矮星。

研究显示，在这颗白矮星的引力作用下，其身后的星球的观测位置与实际位置相距约2毫弧秒，据此可计算白矮星的质量相当于太阳质量的67%。

Sahu的研究团队如今已经开始了另一个项目，用比邻星(距离地球约4光年，是最近的恒星)寻找这一现象。研究人员已经利用哈勃太空望远镜获得了一些观测结果，Sahu说。

Stein 2051 B是一颗位于鹿豹座中的白矮星(图片来源：STSI)

摩洛哥发现最古老智人化石距今31.5万年 或改变人类起源认识

研究人员日前报告称，他们在一个不太可能的地方——摩洛哥发现了最古老的智人化石。

研究人员在大西洋海岸附近的一处考古遗址，发现了可以追溯到距今31.5万年的早期智人的头骨、脸和下颌骨化石。这一发现意味着，智人出现的时间要比之前的预期早了10万年——大多数研究人员认为现代人大约在距今20万年起源于东非地区。

科学家表示，这一发现并不意味着智人起源于北非地区。它表明早期智人的进化事实上遍布了整个非洲大陆。研究人员在2017年6月7日出版的《自然》杂志上报告了这一研究成果。

这项研究的作者、德国莱比锡市马普学会进化人类学研究所所长Jean-Jacques Hublin表示：“迄今为止，人们普遍认为，我们的祖先可能就出现在‘伊甸园’的某个地方，而这个‘伊甸园’就位于撒哈拉以南的非洲地区。”如今，“我想说的是，非洲的‘伊甸园’可能就是整个非洲——这是一个巨大的花园”。Hublin是被称为Jebel Irhoud的摩洛哥遗址长达10年的挖掘工作的负责人之一。

智人是生物学分类中“人属”中的一个“种”，是目前全人类共有的生物学名称。学术界一直无法确定智人出现的确切地点和时间。很长一段时间以来，被归为智人的“最古老”化石来自东非，约有20万年历史。不少观点认为人类起源于东非。

在这项新的研究中，科学家在深入分析Jebel Irhoud出土的智人化石后发现，这些化石至少来自5个智人个体，他们的面部及下颌形态与现代人类非常相似，脑部大小也较为接近，但头骨相对更平、更长。研究人员认为，新发现揭示了智人进化的早期阶段。

Hublin说：“我们通常认为20万年前在东非某处出现了人类的摇篮，但新研究表明，智人约在30万年前就已散布在非洲大陆各地，也就是说早在智人走出非洲前，他们已开始在这片大陆上分散开来。”

《自然》杂志当天还发表了一篇同样基于这批化石发现的报告。研究人员发现，考古地点出土的火石经测定有30万到35万年的历史，从另一个角度说明了有关智人化石年代的判断。

在摩洛哥发现的早期智人化石(图片来源：NHM London)

美国宾夕法尼亚州匹茨堡大学古生物学家Jeffrey Schwartz表示，新的发现非常重要，但他对于这些化石代表了早期智人表示怀疑。Schwartz认为，在这一人种之下，有太多不同的化石被聚集在一起，使解释新化石以及它们如何、何时及何地出现的努力变得更加复杂。

英国伦敦大学学院古人类学家Maria Martinon-Torres表示：“智人尽管为人们所熟知，它却是一个没有过去的物种。”她强调与人类起源有关的化石在非洲稀少。但定义智人特征的缺失——例如突出的下巴和前额——使Martinon-Torres相信，Jebel Irhoud的遗骸可能不属于智人。

来自伦敦自然历史博物馆的古人类学家Chris Stringer表示，当自己第一次在20世纪70年代看到Jebel Irhoud遗骸时便知道，他们不是尼安德特人，但对于智人来说又太原始。但新的研究让Stringer相信，这就是早期智人。他强调：“这项研究把摩洛哥从默默无闻推向了研究智人进化的前台。”

生于阿尔及利亚的Hublin则表示：“我觉得我与这个遗址有一种私人关系。”他说：“我不能说我们画上了句号，但在这么漫长的一段旅程后，我们得出了惊人的结论。这让我感到无比震撼。”

确定哪些蝙蝠携带了能感染人的病毒是非常棘手的工作(图片来源：Alex Hyde/NPL)

蝙蝠是致命冠状病毒全球宿主该发现有助科学家更好预测病毒将在哪里传播

在世界范围内，蝙蝠是冠状病毒的主要宿主，这是对非洲、亚洲和美洲的数千种动物进行的一项调查得出的结论。动物被认为与之前由冠状病毒引起的严重急性呼吸系统综合征(SARS)疫情和中东呼吸道综合征(MERS)疫情的暴发有着直接关系，然而直到现在，研究人员并不确定这仅是一个巧合还是表明了一种更大的趋势。

这一研究结果表明，研究传染病的科学家可以通过着眼于不同蝙蝠物种的地理分布及其携带的病毒属性，从而提高他们对于冠状病毒会在哪里从动物传播到人身上的预测水平。

这项研究的第一作者、美国纽约市哥伦比亚大学病毒学家Simon Anthony表示：“是时候主动出击了。”他说：“关键是要采取不同的方法，并且在病毒实际出现之前更加积极主动地了解其多样性。”

这项研究是由美国国际开发署资助的，目的是在那些从动物到人类的病毒大流行之前抢占先机。研究人员在2017年6月12日出版的《病毒进化》杂志上报告了这一成果。

冠状病毒在2002年成为媒体的头条新闻，当时SARS在中国出现并蔓延到27个国家，造成774人死亡。2012年，导致MERS的冠状病毒出现在沙特阿拉伯，造成640人死亡。先前的研究已经表明是蝙蝠把这种病毒传播给骆驼，然后再传播给人类。

为了绘制冠状病毒的分布图，Anthony及其同事捕获并释放了约12 300只蝙蝠、3 400只啮齿动物和3 500只猴子。他们的工作遍及非洲、亚洲、南美洲和中美洲的20个国家——这些地方之前被确定为“热点地区”，那里的疾病很可能是从野生动物传播到人类身上的。

从黄昏到天黑，包括当地研究人员在内的生物学家团队将飞进捆在树间的网中的蝙蝠捕获。他们收集了动物唾液、尿液和粪便的样本，之后将这些样本运往实验室进行基因检测。

结果显示，近10%的蝙蝠携带了冠状病毒，相比之下，其他动物样本的比例只有0.2%。研究小组同时发现，在多种蝙蝠栖息的地方，冠状病毒的多样性也最高，例如亚马逊雨林。

然而，蝙蝠的多样性并不能单独成为一个风险指标，这是因为只有一小部分冠状病毒能够感染人类。Anthony及其同事发现，冠状病毒在非洲蝙蝠中蔓延的速度是在墨西哥、巴西、玻利维亚和秘鲁的4倍。这可能是由于每个区域的冠状病毒之间存在遗传差异，或不同种类的蝙蝠在不同森林中的互动方式不同造成的。

“拉丁美洲的冠状病毒就不会跳来跳去，这是非常有趣的。”蒙大拿州汉密尔顿市美国国立卫生研究院落基山实验室病毒学家Vincent Munster说，“这值得进行更多的研究。”

Anthony说，下一步的工作是更多地了解病毒如何在宿主物种之间迁移以及不迁移。例如，在4月4日发表于mBio杂志的一项研究中，他的团队指出，在实验室中，一种在乌干达蝙蝠体内发现的与MERS密切相关的病毒无法绑定在人类细胞受体上。正因为如此，这种病毒不会对人类健康造成直接威胁。

但是一些研究传染病的科学家主张采用更加务实的方法。明尼阿波利斯市明尼苏达大学传染病研究和政策中心主任Michael Osterholm认为，研究人员和政治家们应该把有限的资源转向防止致命病原体的再次流行，而不是试图预测哪些将是下一个在动物与人类间传播的病毒。

“与埃博拉疫情在西非地区暴发时相比，今天我们并没有准备得更好，因此你必须要认清这一点。”Osterholm说，“如果我们不去准备迎接已经知道的会在不久的将来暴发的疫情，那么我们了解溢出事件又有什么好处呢？”

Anthony则认为这两种策略都是至关重要的。“如果我们想要获得领先，”他说，“我们首先需要了解它从哪里开始。”

中国“墨子号”量子卫星(图片来源：C. BICKEL/SCIENCE; (DATA) JIAN-WEI PAN)

中国量子卫星实现“一步千里”的世界跨越

从百公里到千公里，中国“墨子号”量子卫星将量子纠缠分发的世界纪录提高了一个数量级。

2017年6月15日发布的美国《科学》杂志封面上，“墨子号”从星空向地面发出两道光，宛如两条长腿跨出一大步，也象征量子通信向实用迈近一大步。杂志刊发了中国科学技术大学教授、量子卫星项目首席科学家潘建伟等人的论文。

量子纠缠是奇特的量子力学现象。通俗地说，两个处于纠缠状态的量子就像有“心灵感应”，无论相隔多远，一个量子状态变化，另一个也会改变。爱因斯坦称之为“鬼魅般的远距作用”。

量子纠缠分发，就是将一对有“感应”的量子分置于两地。这尤其适用于保密通信，在此基础上的量子通信技术被誉为信息安全“终极武器”。

潘建伟说：“这项工作为未来开展大尺度量子网络和量子通信实验研究，以及开展外太空广义相对论、量子引力等物理学基本原理的实验检验奠定了可靠的技术基础。”

《科学》杂志在一份简介中将这项中国科学家独立完成的工作称为“一项里程碑式的研究”。论文审稿人认为，这一成果是“兼具潜在实际应用和基础科研重要性的重大技术成就”、“毫无疑问将在学术界和广大社会公众中产生非常巨大的影响”。

这篇题为《基于卫星的纠缠分发距离超过1 200公里》的论文说，通过“墨子号”向地面发射光子，每对处于纠缠状态的光子中的一个发向青海德令哈站，另一个发向云南丽江站，两个地面站之间的距离达到1 203公里。这是世界上首次实现千公里量级的量子纠缠。

“墨子号”科学应用系统总设计师彭承志说：“这是量子卫星上天以来迄今为止发布的最大成果。”

要让量子通信实用化，需要实现量子纠缠的远距离分发。但量子地面传输无论通过光纤或大气都有较大信号损耗，此前国内外地面实验的分发距离一直停留在百公里量级。

解决这个问题的一个有效办法就是利用卫星向地面分发。作为世界首颗量子科学实验卫星，“墨子号”星地纠缠分发的传输衰减仅是同样距离地面衰减的万亿分之一。但这种方式对精度要求极高，好比从万米高空飞机上扔下一连串硬币，在地面用存钱罐接住。

“这项工作是纠缠分发技术的一个真正突破，”美国麻省理工学院凯克极限量子信息理论中心主任塞思·劳埃德说，“这项实验表明远距离量子通信确实在技术上可行，让人们看到了在不久的未来构建远程量子通信的希望。”。

南极分裂出最大冰山拉尔森C冰架或有崩塌可能

科学家在2017年7月13日表示，气候变化又有了一个新的宣传海报：面积相当于美国特拉华州大小的一个巨大冰山——这是有史以来最大记录之一——在上个星期的早些时候脱离了拉尔森C冰架，后者是南极半岛上现存最大的冰架。

虽然研究人员不能明确地将此次裂冰事件与变暖的空气和水联系在一起，但这些监测整个事件的科学家现在担心，在失去了超过12%的面积之后，剩下的冰架最终也将重蹈其北方同伴(拉尔森A冰架和拉尔森B冰架)的覆辙。(这两个冰架分别于1995年和2002年完全倒塌。)

来自MIDAS项目的研究人员表示，此次裂冰事件大约发生在7月10日至12日之间。这些英国研究人员多年来一直在努力监测冰架的情况。他们已经注意到，之前稳定的拉尔森C冰架变薄了并出现了裂缝。在2013年，一条裂缝甚至设法穿过了冰架的“缝合带”——这些不规则的区域是由陆地上的冰流入后形成的，而“缝合带”往往会阻止裂缝穿过它们继续前进。

在过去的1年里，蜿蜒曲折的裂缝加速前进。“我们在几个月前便已经预测到这一事件的发生，并对裂缝用这么短的时间便冲破了最后几公里的冰层感到惊讶。”Adrian Luckman说，他是英国斯旺西大学的冰川学家，也是该项目的首席研究员。

科学家目前还不确定拉尔森C冰架在此次损失之后是否会崩溃。来自新形成的冰山的压力可能会导致部分坍塌，或者新暴露出来的冰架可能更容易被裂缝所影响。挪威斯瓦尔巴大学中心冰川学家Chris Borstad说，观察是否有一些休眠的裂缝——目前都被“缝合带”所停滞——将是非常重要的。

Borstad表示：“如果其中任何一条裂缝开始生长，它们可能会对冰架的稳定性带来更大的问题。”其他研究人员则指出，新冰山可能形成“被动的”冰，从而使拉尔森C冰架避免进一步的损失。同时，该冰架或许能够保持稳定，并在未来数十年的时间里开始添加新的冰。

但是如果拉尔森C冰架真的消失了，它将会移除防止南极大陆上的冰川滑入南极水域的支撑物。科学家表示，失去这一屏障并释放冰川将会使全球海平面上升几毫米，这几乎相当于全球每年因气候变化而导致的海平面上升幅度。

随着拉尔森C冰架裂缝在过去1年中的发展，它受到了媒体的广泛关注。位于美国博尔德的科罗拉多大学冰川学家Daniel McGrath说：“这是一种类似于电视真人秀的冰川学研究。”

这些关注也暴露了冰川学家关于气候变化如何影响冰山发展的争论。裂冰作用的动力学是很复杂的，在变暖的空气和水与裂缝的扩展之间并没有建立起因果联系——它们是否改变了冰的内部压力？它们是否削弱了“缝合带”？抑或它们根本没有产生任何影响？

这一切都很难说。但是Borstad认为，说裂冰作用是由人类引起的气候变化驱动的更大趋势的一部分，这并不是必然的。他说：“即便我们无法确定某一条裂缝和某一座冰山是否与气候变化有关，我们也应该能够预测一个经历着变暖和变薄的冰架会退缩并最终坍塌。”

无论拉尔森C冰架何时崩溃——或者很快或者在数十年后，新冰山的出现表明，冰盖的不稳定性正在向南、向着南极大陆的方向发展。在南极，大量陆地上的水也同样被冰架所支撑——而它们所导致的海平面上升水平将不是以毫米计量，而是以米计量。

“随着气候变暖进一步向南发展”，加州大学欧文分校冰川学家Eric Rignot在一份声明中说，“它将会影响当前正在支撑着更大冰川的越来越大的冰架，因此它们的崩溃将对海平面上升造成更多的影响。”而随着海平面的上升，世界各地的沿海城市将受到严重影响。

2016年11月拍摄的拉尔森C冰架的主要裂缝(图片来源：John Sonntag/NASA)

中国超算再夺冠 美国跌出前三

新一期全球超级计算机500强榜单2017年6月19日发布，中国超算“神威·太湖之光”与“天河二号”连续第三次占据榜单前两位，美国超算“泰坦”则被瑞士的“代恩特峰”挤到第四。这是20年来美国首次跌出前三名。

全球超算500强榜单每半年发布一次。中国超算“神威·太湖之光”一年前以每秒9.3亿亿次的浮点运算速度首次夺冠，被榜单编撰人形容为“毋庸置疑是这个星球上最强大的数字运算机器”。它的核心部件全部为国产。

中国国家超级计算无锡中心副主任、清华大学副教授付昊桓说，中国国产系统连续三次获得世界第一，凸显了中国在超算领域的自主研发能力。

他说，中国超算在硬件和软件研发两方面正同步提升。预计将来飞速发展的国产硬件将在国产软件的支撑下，为各领域带来更为强大的科学研究能力和工程试验能力。

中国国防科技大学的“天河二号”浮点运算速度为每秒3.39亿亿次，本次依然排名第二。美国“泰坦”的排名曾多次紧随“天河二号”，但这次，瑞士国家计算中心的“代恩特峰”经升级后浮点运算速度达到每秒1.96亿亿次，从半年前第八名升至现在的第三名。“泰坦”自2012年上榜以来运算速度保持每秒1.76亿亿次没变化，排名从第三跌至第四。

国际TOP500组织在一份声明中说，这是全球超级计算机500强榜单24年历史上美国第二次无缘前三名。第一次是在1996年11月，当时3台日本系统占据前三位置。不过，此次榜单前十名中，美国依然占据5席，超过其他国家。

付昊桓说，美国的积累不容忽视。如不出意外，年底排名中将会出现美国的两台每秒20亿亿至30亿亿次规模的新系统。瑞士的系统杀进前三确实比较意外，显示了欧洲对于大型超算系统投资的增加。

本次500强榜单中，美国上榜系统总数排名第一，达到169台，中国以159台排第二。不过，相比半年前各自171台的上榜数量，两个国家所占份额均有所减少。

全球超级计算机500强榜单始于1993年，是对全球已安装的超级计算机排座次的知名排行榜，由美国和德国超算专家联合编制。就在此次榜单发布前夕，美国能源部宣布将在未来3年拨给6家公司总额2.58亿美元资金，旨在2021年前研制出至少一台每秒可进行百亿亿次计算的超算系统。中国、日本和欧洲也已宣布百亿亿次超算研制计划。专家预计，未来500强榜单的榜首位置可能将出现多国交替占据的态势。

(2017年7月19日收稿)

(编辑：沈美芳)

A step leaps over thousands kilometers

GUAN Yi

10.3969/j.issn.0253-9608.2017.04.010