- [Making mice with two dads: this biologist rewrote the rules on sexual reproduction 制造了两个父亲的老鼠：这位生物学家重新编写了有关性繁殖的规则](https://readwise.io/reader/shared/01hhp0yfbmdkqjvf2srhj9aq7w) - [Nuclear-fusion breakthrough: this physicist helped to achieve the first-ever energy gain 核聚变突破：这位物理学家帮助实现了有史以来的首次能量增益](https://readwise.io/reader/shared/01hhp10yg7mks0f44njfn49t5p) Q 今日文章中，当选人物是谁？因为什么科学发现而入选？ ## 生殖突破 2023 年《自然》杂志的十大人物之一Katsuhiko Hayashi。Katsuhiko Hayashi因成功从两个雄性父本的细胞中产生了小老鼠而当选。 Hayashi 和同事们从雄性老鼠的尾巴中提取细胞，这些细胞中包含X和 Y 染色体。经过复杂的过程，Hayashi和团队将细胞转化为了卵子并进行受精，将胚胎移植到了雌性小鼠的体内，630 次的胚胎移植仅成活了 7 只活体幼崽。 ## 核聚变突破 物理学家Annie Kritcher在2023年取得了核聚变领域的历史性突破，首次在实验室里完成了能量增益。 几十年来各地实验室想要达成的目标：“将原子压缩得如此紧密以至于它们核融合，并产生了比反应消耗的能量更多的能量。” Kritcher实验室的一次重大突破是“7月30日，该设施的192束激光向一个悬浮在金色圆筒中的冻结的氢同位素氘和氚的小球体输送了2.05兆焦的能量。由此产生的内爆使得同位素在融合成氦的过程中释放能量，产生的温度是太阳核心温度的六倍。这些反应产生了创纪录的3.88兆焦的聚变能量。” 与chatGPT结对子学习 这项成就为何难？ 根据能量守恒定律，能量不能被创造或销毁，只能从一种形式转换为另一种形式。而在大多数情况下，在能量转换的过程中，能量的一部分也会以热量的形式被消耗，导致实际转换后的能量小于输入的能量。例如在炼钢的过程中，能量转换效率就很重要。炼钢的过程需要通过燃烧化石燃料产生高温，使铁矿石达到融化点，这个过程会产生很大一部分热量，大约有 50%。 什么是核融合？ 核融合是太阳和其他恒星产生能量的主要方式，它发生在两个轻原子核（如氢的同位素）合并形成一个更重的原子核，就是文章中提到的“将原子压缩得如此紧密以至于它们核融合“。 实验的过程 在试验中，科学家向一个小球体输送了 2.05 兆焦的能量（一度电（千瓦时）大约等于3.6兆焦。所以，2.05兆焦相当于大约0.57度电。9 个苹果的能量）这个小球体中包含了氢的两种同位素——氘和氚，这些同位素是核聚变反应的燃料。所输送的能量导致了小球体发生了核融合内爆。在核聚变的过程中，氘和氚融合成了氦，并在此过程中释放了能量。这个过程产生的温度高达太阳核心温度的六倍，产生的能量为3.88兆焦，大约是输入能量的 2 倍。 这项实验的成功代表核聚变可以作为一种安全、清洁且几乎无限的能源，解决地球上的资源问题。 这个实验打破了能量守恒定律吗？ 在核聚变的过程中，能量只是发生了高效转换和放大，并没有创造新的能量，也就没有打破能量守恒定律。在核聚变时，氢的两种同位素——氘和氚发生了核融合，形成了更重的原子核，氦。根据爱因斯坦的质能等价原理（E=mc²），质量发生变化时将产生巨大的能量。 # 参考资料 [与 GPT 结对子学习](https://chat.openai.com/share/7a864873-ff68-4e18-9f18-89f79205e98b) 1. **日常用电**：一度电（千瓦时）大约等于3.6兆焦。所以，2.05兆焦相当于大约0.57度电。这可能是一个家庭一天内使用几个小型电器的电量。 2. **食物热量**：一卡路里（卡）约等于4.184焦耳，即0.004184兆焦。一个标准的苹果大约含有52卡路里的能量，即大约0.217兆焦。因此，2.05兆焦相当于大约9个苹果的能量。 3. **汽油能量**：一升汽油大约能产生34.2兆焦的能量。因此，2.05兆焦相当于大约0.06升汽油的能量。 通过这些比较，可以看出2.05兆焦虽然对于日常活动来说是相对较大的能量，但在工业或科学实验中则是相对较小的能量单元。在核聚变实验中，这样的能量能够产生极端的温度和压力，从而实现原子核的融合。 E=mc² 是爱因斯坦在相对论中提出的一个著名方程式，被称为质能等价公式。这个方程式简洁地阐述了质量（m）和能量（E）之间的关系，其中 c 是光速在真空中的速度。具体来说： 1. **E** 代表能量，单位通常是焦耳（J）。 2. **m** 代表质量，单位通常是千克（kg）。 3. **c²** 是光速（大约每秒299,792,458米）的平方，表示一个非常大的数值。 方程的含义是，一小块质量可以转化为巨大的能量。这个原理是现代物理学的基石之一，对于理解核能、核武器的工作原理以及恒星如何产生能量（例如太阳的核聚变反应）至关重要。 例如，在核裂变或核聚变过程中，微小的质量差异（物质转化为能量）可以产生巨大的能量。这就是核反应释放如此巨大能量的原因。E=mc² 方程揭示了宇宙中质量和能量深刻的内在联系。