科学事业的发展如何影响了一个世纪的量子物理学

奥地利量子理论家埃尔温·薛定谔(Erwin Schrodinger)在1935年首次使用“纠缠”一词,描述了两个相距遥远的粒子的行为相互联系在一起的令人费解的现象。纠缠是一种能让薛定谔夜不能寐的东西;和他的朋友阿尔伯特·爱因斯坦一样,他认为量子力学是对世界的一种可行的描述。这怎么可能是真的呢? 

然而,越来越多的证据表明,纠缠是存在的。两年前,麻省理工学院教授David Kaiser和一个国际团队使用激光、单光子探测器、原子钟和巨大的望远镜来收集80亿年前遥远的类星体释放的光,以进一步完善量子纠缠的测试。因此,研究人员有效地排除了一个潜在的反对意见,即纠缠的出现可能源于要进行的测量的选择和被测粒子的行为之间的某种相关性。

是的,纠缠违反了我们的直觉,但至少科学家们可以继续了解它,凯瑟指出。

“薛定谔只能整夜不睡,”凯泽说,这意味着20世纪30年代的理论家们只有“铅笔、纸、经过深思熟虑的计算和令人信服的类比”来指导他们,却几乎没有实物证据。相比之下,今天“我们有了研究这些问题的工具,而这些方法直到最近才在实验或经验上成为可能。”

现在,麻省理工学院的物理学教授、麻省理工学院科学、技术和社会项目的Germeshausen科学史教授Kaiser撰写了关于这一主题的新历史,“量子遗产:来自一个不确定世界的报告”,本月由芝加哥大学出版社出版。凯泽在核心物理学家的小插图、有关该领域发展的原始研究,以及他自己在宇宙学方面的工作记录之间穿梭,强调了该领域随时间的巨大变化。

“这门学科的命运真的发生了非常戏剧性的变化,”凯泽说,他说他的目标是向读者呈现“一个非常动荡的世纪里,一个不同类型的故事,有着不同的主线。”

物理学的繁荣和崩溃

事实上,许多量子物理学的历史都以望远镜的形式出现,聚焦于该领域最著名的明星:基础量子理论家尼尔斯·玻尔、保罗·狄拉克、维尔纳·海森堡和薛定谔,而爱因斯坦通常被描述为著名的量子怀疑论者。在物理学界因二战而陷入混乱之前,这些科学家发展了量子力学,并确定了它最令人困惑的特征——包括纠缠和不确定性原理(在测量粒子位置和动量等事物时的准确性权衡)。

我们仍然在努力解释这些概念,但其他很多东西已经改变了。凯瑟特别强调,从20世纪40年代开始,物理学经历了四分之一个世纪的空前增长,尤其是在二战后,学生们涌入美国的大学。

“战后的四分之一世纪里,我们培养的物理学人才比以往任何时候都要多,”凯泽谈到这个成长阶段时说。

同时,大型粒子对撞机改变了物理学的方法,产生了关于亚原子结构的新知识。庞大的团队合作进行实验,严格意义上是为了取得经验上的进步。越来越多的人成为了物理学家,但思考量子物理学提出的“哲学”问题的人似乎越来越少,而量子物理学已经不再流行。

“这不仅仅是一个钟摆的摆动,”凯撒说。“物理学在一个真正的问题上看到了这些戏剧性的转变。”

凯泽通过仔细阅读物理教科书,详细记录了这一转变,展示了实用主义计算的风气是如何占据主导地位的。他补充道,教科书的作者“总是做出一系列价值判断:什么是合适的主题,什么是合适的方法?”我们应该问些什么问题呢?什么是‘纯粹的’哲学?”

然后物理泡沫破灭了:由于经济放缓和联邦资金减少,20世纪70年代初,这一领域的资金、注册人数和就业机会都急剧下降。 

凯瑟说:“这些数字几乎在学院的每一个研究领域都大幅下降,但没有一个下降得比物理更快。”

大型对撞机之道

或许令人惊讶的是,上世纪70年代的就业市场危机帮助人们重新燃起了对上世纪30年代量子好奇心的兴趣。正如Kaiser在他2011年出版的《嬉皮士如何拯救物理学》一书中所详细描述的那样——这本书是由这本书项目衍生出来的——理解纠缠的一些关键进展来自于当时处于边缘地位的物理学家,他们缺乏快速的研究机会,有相对的自由去探索被忽视的问题。

凯泽在《量子遗产》一书中指出,这种非传统思维很快也开始影响教学。弗里奇夫·卡普拉(Fritjof Capra)在那个时代的畅销书《物理学之道》(The Tao of Physics)将东方宗教和量子奥秘联系在一起,如今被称为新时代的主要读物——但它在20世纪70年代登上了学术大纲,这要归功于物理学教授渴望吸引学生回到他们的教室。

自20世纪70年代以来,量子物理学经历了多个迷你时代。国防开支刺激了物理学在20世纪80年代的复苏,但当美国国会在1993年终止超导超级对撞机项目时,该学科的一些分支物理学家无法产生许多新的实验结果——直到2008年大型强子对撞机投入使用。因此,最近几代学者都认为物理学是一门动荡的学科,其命运与遥远的政治息息相关。

凯泽说:“有时人们会陷入不同步,他们在经济繁荣时期进入物理学领域,在获得学位之前机会就消失了,这并不是他们自己的错。”“在过去的半个世纪里,我们已经看到这种情况在这个国家发生了两次。”

因此,虽然像薛定谔这样的人可以用铅笔和纸取得进步,但物理学的物质条件对当代这门学科的进步至关重要。

“这些想法非常重要,”凯撒说。“但这些想法是根植在一个不断变化的世界里的。”

《量子遗产》获得了学者们的赞誉;加州理工学院获得诺贝尔奖的物理学家基普·索恩(Kip Thorne)称赞这本书“讲述过去一个世纪物理学和宇宙学的重大发展的一系列精彩片段”,“将科学与人类历史完美地融合在一起”。屡获殊荣的小说家内尔·弗罗伊登伯格(Nell Freudenberger)指出,凯泽“具有揭示超凡脱俗的思想与形成它们的社会和政治世界之间联系的天赋”,她继续写道,这使得“这本书成为一本引人入胜的宇宙奥秘指南”。

就凯撒本人而言,他希望读者能思考科学家的“双重性”——他们希望找到永恒的答案,尽管被他们那个时代的工具和假设所束缚。在《量子的遗产》一书中,作者探讨了狄拉克等物理学家的个人生活,凯泽也希望读者能够理解,量子物理学是一个多么彻底的合作事业。

“科学有一个传统的写一个天才,但量子力学从第一天需要一个全明星阵容,”皇帝说,补充道,“当我们研究机构,一代又一代,军团,我发现更有价值的比山顶上思考这些高不可攀的天才——这总是一个寓言,但它是一个特别poor-fitting寓言这组发展。”

他说,考虑到超过15000名物理学家发表了关于希格斯玻色子的论文——探索亚原子粒子如何获得质量——超过50年的时间跨度。但只有在大型强子对撞机开始运行后,科学家们才能找到它存在的证据。

“它让我以一种不同的方式思考我自己的(工作),”凯泽说。“有什么是我没能想到的,那就是下一代将会开放?”我发现,作为一个人类的故事,一个概念性的故事,比关注一个孤独的天才更令人兴奋。”

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在Covid-19危机期间,学生急救中心继续为校园救护车服务

对于大四学生Alice Lin来说,加入麻省理工学院紧急医疗服务(EMS)是一个经过计算的风险。“刚开始上大学时,我是一个非常害羞、没有安全感的新生。我很害怕,我对自己没有信心,我希望在紧急情况下能够有所作为。林对医学很感兴趣,想要成为一名急救医务人员(EMT)似乎是满足她求知欲和处理棘手挑战的掌控感的好方法。

现在,林是生物工程和神经科学双学位的大四学生,他不仅是一名急救专家,还是麻省理工学院急救服务(MIT EMS)的现任负责人。她是麻省理工学院40-50名学生和校友中的8名之一,他们和他们的导师一起,决定在covid19危机期间留在校园,并继续提供服务。

计算机科学与生物专业的大三学生Nathan Han说:“我们做志愿者是因为我们认为这是一个在必要的时候回馈MIT社区的好机会。”他加入了麻省理工学院的EMS,因为校园里的招聘海报引起了他的注意,他觉得EMS既有趣又有意义。

韩欣赏麻省理工学院EMS的文化,他将其描述为结合了专业组织和学生组织的最佳方面。平时,大家喜欢在不当班的时候聚在一起。这个服务处不是一个,而是两个社会官员,他们经常组织聚会和活动。

当然,现在,校园里的一小群急诊医生遵循着社交疏远规则,只在换班时才见面。首先,EMS的使命是健康、安全、服务社会。学生们从位于Stata中心地下室的总部开始轮班工作,以便能够在接到电话时迅速做出反应。当学生24小时轮班或通宵工作时,学校为他们提供床位,而在西蒙斯医院,任何需要住宿的急救人员,包括那些不住宿舍的麻省理工学院EMS成员,都可以得到房间。

麻省理工学院的救护车在Stata中心的装货码头上的一个海湾里等待着,急着把急救专家送往医疗紧急情况,从轻微的受伤和小病到严重的创伤和心脏骤停——现在,可能的病例是致命的19例。紧急医疗服务人员已经接受了关于Covid-19的适当规程的充分培训,并正在采取一切必要的预防措施以保证患者和公众的安全。

19岁的Cullen Clairmont在麻省理工学院EMS工作,同时作为麻省总医院的临床研究员远程工作。他希望在这个不确定的时代,人们如果需要帮助,会毫不犹豫地打电话给EMS。他说:“我希望人们不要因为太害怕或太担心而不敢伸出手去。”“叫麻省理工学院的警察,我们马上就来。”

在危机时刻挺身而出是麻省理工学院EMS团队的职责所在,他们的奉献精神和专业精神体现在他们决定在流感大流行期间为社区服务,这使得每个人的互动都变得复杂。林承认,她和她的机组人员每次接电话都是在冒险。但是,她说,“接受风险并继续前进是很重要的。”

真正的交易

对于电气工程专业的朱尼尔·迪伦·鲍威尔(junior Dillon Powell)来说,加入EMS是一个自然的选择。作为一名退休警官的儿子,他在成长过程中一直赞赏父亲在危险面前挺身而出帮助他人的态度。他从小就对医学感兴趣。他说:“我一直想尽我所能把事情做好,但医学院离我还很远,要达到这个目标还有很长的路要走。”“这是实实在在的东西——我现在就可以帮助我社区里的人。”

麻省理工学院社区的成员可以通过校园电话拨打100,或通过任何电话拨打617-253-1212,来获得救护车服务。虽然它的主要职责是为麻省理工学院服务,但它经常与当地的警察、消防和紧急部门合作。波士顿和剑桥的专业救护车服务机构相信他们的专业知识,任何怀疑学生急诊是否是“真正的”人都应该相信这一事实。鲍威尔指出,“有时我们会接到波士顿的电话,有人打了911,我们是唯一能做出反应的人。”

支持当地的合作伙伴是林觉得必须留在学校的原因之一。她解释说:“我们知道,公共卫生基础设施可能无法完全支持病例数量的突然增加,因此我们希望确保在没有其他救护车可用的情况下,我们的外部合作伙伴能够提供额外的救护车。”“我们真的在努力确保在这一刻我们都能度过难关。”

麻省理工学院应急管理主任苏珊娜·布莱克对他们为社区所做的贡献表示感谢。她说:“早些时候,我们与专业救护车、剑桥消防局和麻省理工学院警察局长约翰·迪法瓦(John DiFava)进行了讨论,我们认为在这段时间不应该让一辆好的救护车停止服务。”“这一小群学生想留在校园,他们提供了很多帮助。”应急管理旨在为他们提供任何可能需要的安全应对措施,包括对他们进行大量的PPE培训,这是一种个人防护装备,在covid19危机期间变得非常重要。

学生亦可透过紧急事故管理,协助处理紧急救援工作的压力和责任。布莱克强调:“无论我们在做什么,麻省理工学院EMS的成员永远是我们的第一要务。”“我们关心他们为社区服务的使命,但更重要的是,我们关心他们作为个人。举一个例子,在最近的一个周一,EMS响应了一个帮助心脏骤停病人的电话。第二天,一封电子邮件发到了麻省理工学院的社区:由于Covid-19课程被取消,学生们不得不离开校园。即使在处理大流行对麻省理工学院社区的影响的过程中,紧急管理部门也能够在任何特别困难或有压力的电话之后,与紧急医疗救护人员举行例行的登记会议。鲍威尔对他们保持急诊健康和安全的奉献精神印象深刻。“他们要处理数百件事情,”他说,“但他们仍然挤出时间来开会。”

沟通的压力下

对于想要加入EMS的学生,旅程从独立活动期间提供的免费EMT- b课程开始,该课程提供基本生命支持(BLS)的强化培训,并使学生有资格获得国家注册EMT认证和马萨诸塞州EMT- b许可证。专业救护车为班级提供有执照的教师,学生学习生理学、药理学、急性医疗条件以及创伤和休克的影响。他们练习病人评估、出血控制、如何夹板骨折、如何将病人稳定在篮板上——当然,还有驾驶救护车。

但是在教室里提供医疗是一回事;帮助人们经历现实生活中的紧急情况是另一回事。首先,经验较少的急诊医生要花一两个学期的时间来支持更多的资深成员,在他们建立信心和技能时承担更多的责任。导师制是关键,船员们很快就学会了互相依赖,同时也学会了训练。

林指出,只有大约一半的急诊医生是医学预科生,而这项服务吸引了来自不同背景和兴趣的学生的兴趣。潜在的新成员会接受现有成员的面试,获得一个职位是很有竞争力的。对医学感兴趣是可以考虑的,但不是必须的。相反,新员工对麻省理工学院EMS的热情和真正的兴趣会得到评估。

克莱尔蒙特说:“你在EMS学到的很多东西都在这个领域,‘软’技能最终会变得非常重要。”他强调了与患者沟通的重要性,并对他们个人表示出兴趣。他指出:“如果你不是真心实意地感兴趣,你通常就不会那么有效率。”“你想念的东西。”

当然,一个关键的技巧是在有压力的情况下保持冷静——尽管鲍威尔指出,“模拟压力是非常困难的。这是很难准备的。他强调与患者、机组人员和其他合作伙伴保持良好沟通的重要性。他表示,在压力下沟通是他从EMS学到的最大技能。

林谈到了她在成为一名急救员的最初阶段所培养的自信和决策能力。“当我刚加入时,我非常谨慎和安静。我无法真正做出决定,因为我害怕可能的后果。通过EMS,我成为了一个更果断的人。我很喜欢做决定。我知道我有能力处理任何可能发生在我身上的事情。”

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问与答:Gregory Rutledge对公共卫生官员使用的KN95呼吸防护口罩进行了初步测试

在马萨诸塞州,公共卫生官员和其他人正在努力确保个人防护装备(PPE)的安全,以确保卫生保健提供者和直接与Covid-19患者打交道的其他人的安全。由美国政府监管的N95防毒面具和口罩一直供应不足,导致包括马萨诸塞州在内的一些实体和州将KN95防毒面具作为替代选择。

KN95防毒口罩由中国政府根据类似美国N95防毒口罩的规格进行监管,并已被FDA批准在某些情况下紧急使用。N95防毒面具密封在面部,保护佩戴者免受环境中微粒气溶胶的伤害。口罩不合身,但可以保护佩戴者和周围的人不受飞溅和大液滴的影响。

为了评估国家储备中呼吸器的有效性,公共卫生官员求助于马萨诸塞州制造应急反应小组(M-ERT),以帮助快速分析材料和产品。在麻省理工学院,格里高利·拉特里奇教授是这一计划的一部分;他捐赠了实验室的服务,其中包括生成和分析气溶胶的专业设备,以测试用于(或计划用于)呼吸器或口罩的过滤效率和材料的透气性。

拉特利奇对麻省理工新闻谈到了他的实验室正在进行的测试,为什么他会参与其中,以及他的测试帮助填补了早期的空白。他描述了实体如何利用这类数据为决策和指导提供信息,例如马萨诸塞州公共卫生部(DPH)和马萨诸塞州应急管理局(MEMA)在4月24日发布的数据。不过,他警告不要得出过于宽泛的结论,指出像他这样的早期分析有一定的局限性。

问:据报道,周二,州长贝克在新闻发布会上提到了麻省理工学院对KN95呼吸防护口罩的检测,有关报道也提到了这些检测。你能描述一下你的实验室进行的测试和你的发现吗?

答:我们实验室一直对利用静电纺丝技术制备纳米纤维非织造材料感兴趣。“这种材料最有前途的应用之一是作为高效微粒空气(HEPA)过滤器。在我们的研究中,我们之前已经表明,这种纳米纤维过滤器可以将最大穿透颗粒尺寸(MPPS,或最可能通过过滤器的颗粒尺寸)移动到100纳米以下,并去除99%以上的这些颗粒。为了证明这一点,我们在空气中制造了一个20到300纳米的盐颗粒气溶胶,然后测量当空气通过过滤器时,其中的百分之几被过滤掉了,这一特性被称为“过滤效率”。“同时,我们测量了过滤器的压降,这反映了对气流的阻力。

当cod -19危机第一次出现在新闻上时,人们对威胁的规模、以及在未来几周和几个月内缺乏足够的库存或国内生产能力来满足对PPE(尤其是N95呼吸器)的需求有很多担忧。几乎在同一时间,该地区和全国各地的医院都在争相寻找足够的这种设备来保护他们的工作人员和病人。关于合适的替代品,有很多讨论,包括已经通过认证但在美国没有使用的呼吸器比如来自中国的KN95口罩。

像N95呼吸器,KN95s应该移除至少95%的固体颗粒在300纳米,确切的范围气溶胶感兴趣的我们的实验室。不幸的是,也有一些证据来自欧洲,这是前几周,美国的大流行,一些KN95呼吸机的质量控制是不如它可能导致回忆说,比如一个在荷兰。尽管如此,中国的呼吸器生产能力非常强,所以在我看来,英联邦寻找合适的替代品是合乎逻辑的。

很快,很明显,英联邦想要对它收到的kn95进行自己的质量控制。在我的实验室里,我们已经测试了过滤效率和压降,医院正在考虑使用替代过滤材料来保护医护人员和病人。在AFFOA(一家总部位于剑桥的制造创新机构)和M-ERT的帮助下,我们开始测试联邦从各种制造商、捐赠品等处采购的KN95呼吸器所用的材料。

需要明确的是,像N95或KN95这样的呼吸器必须满足一系列的标准,包括对面部形成密封的能力,而我们没有资格认证N95或同等的呼吸器;这种全部能力属于联邦政府。然而,高过滤效率和低压降是必不可少的特性,没有这些特性,呼吸器就无法发挥作用。这两个标准是我的小组应英联邦的要求能够审查的标准。

在过去两周内,应公共卫生部的要求,我们的实验室对来自MEMA库存的40多个不同的kn95进行了一式三份的测试。我们可以将它们在测试中的表现与认证的N95呼吸器进行比较,并迅速区分哪些可以通过N95认证,哪些不可以。后一组在非危急情况下仍然有价值,但重要的是要知道,在大流行前线的卫生保健工作者和应急人员正在获得最佳的可用保护。到目前为止,我们测试过的KN95s中,约有三分之一的表现与宣传的一致。

问:你在麻省理工学院的实验室为什么要参与材料测试?

答:与covid19的战斗最终可能是一场马拉松,但在最初几周,目标是“让曲线变平”,这是一场与时间的赛跑。每个人都想尽自己的一份力,但在缺乏可靠信息的情况下,很难做正确的事情。这就是测试的理由。不幸的是,通常认证N95防护口罩性能的组织非常少,而且由于全国范围的大流行,他们已经经历了很长时间的准备时间。正是在这种情况下,我们意识到,我们可以提供的过滤效率和吸入阻力的初步信息,可以帮助决策者,并帮助他们提供最大的保护,最多的人。

我们认为,在一个非常动态的情况下,我们必须以尽可能快和负责任的速度来满足需求,同时确保我们提供的结果是可靠的,并随着时间的推移得到验证。在这样做的过程中,我相信我们帮助争取了时间,而额外的测试能力已经在全州范围内上线,在麻省理工学院林肯实验室,在纳蒂克的美国陆军作战能力发展司令部(CCDC),以及很快在洛厄尔的马萨诸塞大学。这几个实验室在测试过滤效率、液体渗透(用于外科口罩)和PPE的其他要求方面提供了互补的能力。

我希望澄清的是,我们的检测并不等同于国家职业安全与健康研究所(NIOSH)进行的官方国家检测。同样,我们不提供官方认证或验证。然而,我们收集的初始测试数据使公共卫生官员和其他决策者能够在等待NIOSH过程完成时获得一些光照。

问:当你被要求进行测试时,你会提供什么样的报告?实体如何使用您提供的数据或信息?

答:麻省理工学院通过我的实验室与阿福亚和林肯实验室的同事们的协调努力,为应对covid19大流行贡献了它的检测能力,结果是“按原样”提供的。“虽然我们不能重现测试协议规定NIOSH过滤效率和吸入阻力产生的气溶胶挑战口罩材料和测试执行的条件是为了尽可能模仿,这将是由fda批准的precertification设施时,受到的约束我们的设备和当前危机的要求。

我们只测试过滤材料本身,不测试呼吸器的设计,也不测试它是否“适合”面罩,也不测试任何阀门或其他辅助部件。对于像KN95s这样的人工呼吸器,我们的测试是针对有缺陷或欺诈性的材料进行的检查,并为这些设备的选择、采购和分发提供指导。在其他情况下,我们的数据已被创新团队用于开发新的呼吸器设计,并被制造商用于重新设计其产品线,以增加国内呼吸器供应链。这样的设计往往在很大程度上偏离了我们今天所知道的传统N95,并且需要更长的时间来开发。我们提供了在不同使用条件下分析这些设计的灵活性,我们正在建立一个材料性能评估的数据库,该数据库可能随后被挖掘用于过滤和流动阻力特性,供更多的PPE开发人员使用。

问:你从过去几周的义工活动中学到了什么?

答:麻省理工学院的学生和他们合作的医生、临床医生、科学家和工程师的热情和投入给我留下了最深刻的印象,他们在很短的时间内放弃了他们在解决个人防护装备不足方面所做的工作。其他的例子还有大量生产像面罩一样简单或像呼吸机一样复杂的部件的项目。实验室里的学生,在不确定的时间长时间工作,是这些努力中的明星。这场危机激发了大量基层行动,这些行动通常是并行的,但朝着共同的目标前进。在某种程度上,我的作用是帮助把这些努力引导到最有成效的途径上。

问:你认为公共卫生官员和急救人员最应该注意什么?

答:与一般的学者不同,那些在这次大流行第一线的人受到的训练是每天都要做出决定,而且要迅速做出决定。但是为了做出好的决定,他们需要好的信息,而且他们需要迅速而负责任的信息。我们在这里提供及时、可靠的数据,尽我们所能帮助作出这些决定。

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在流感大流行期间,每周的电话让学生与学院保持联系

麻省理工学院的校园充满生机时,它几乎是充满了创新和激情。学生们通过各种各样的活动来互相支持,从在makerspaces的建筑到宿舍楼的布置,再到在操场上踢足球。但在大流行期间,身体上的疏远是新常态,他们如何能保持联系呢?有什么可以代替课后与教师的非正式交谈?再加上远程学习——无限的走廊似乎无限遥远。

进入麻省理工学院学生成功辅导项目,这是一个让学生“与无限连接”的新项目。该项目由学生生活部门(DSL)和副校长办公室(OVC)发起,将学生与来自学院多个领域的志愿者“教练”或教职工配对。在很多情况下,学生们可能已经通过他们的“日常工作”——体育教练、专业支持人员或教员——了解了这些教练。

教练们被分配到各个地方,从一名到20名本科生,他们将在学期结束时每周与他们联系一次,了解他们如何过渡到在线学习,更普遍的是,了解他们在covid19危机期间的表现。参与的学生每周都会通过Zoom、FaceTime、甚至是电话或电子邮件收到签到通知。

该项目是应副校长兼学生生活学院院长苏西·纳尔逊(Suzy Nelson)的要求而推出的;伊恩·韦茨,本科和研究生教育副校长;还有数字学习学院院长克里希纳•拉贾戈帕尔(Krishna Rajagopal)。该项目的联合主席是OVC特别项目主任Lauren Pouchak;Gustavo Burkett, DSL多样性和社区参与高级副院长;还有伊丽莎白·科利亚诺·杨(Elizabeth Cogliano Young),她是OVC学院的副院长兼第一年的主任,为该学院的项目提供咨询。

Cogliano Young说,现在有500多名志愿教练与大约4400名本科生相匹配。该项目也对麻省理工学院的研究生开放,但它服务的人数较少,“因为许多研究生可能已经定期与导师见面了,”Pouchak说。该团队致力于确定研究生可以从选择加入的教练项目中受益的项目。

倾听是第一位的

联合主席的首要任务之一是为志愿者开展培训。他们求助于研究所的同事,包括在第一次长达一小时的虚拟培训会议上发言的Rajagopal。他在信中强调,这些教练并不意味着要取代学术顾问或为学生支持服务和年级支持工作的学生支持专业人员。

Rajagopal说:“要做的第一件事就是倾听,倾听,再倾听。”

麻省理工学院医学院(MIT Medical)的高级项目经理苏珊娜·巴里(Susanna Barry)也在培训会上发表了讲话,她鼓励教练让学生自己解决问题。为此,成立了一个Slack小组,教练可以相互交流,项目联合主席可以分享他们从学生那里听到的东西,集思广益,以应对挑战,并开发新的想法,以加强学生与学院的联系,在这一时期的远程学习。

Pouchak说,Slack的渠道反馈意味着已经“冒泡”的问题可以实时得到解决。例如,许多学生报告说,他们在校外时睡眠和时间管理都有问题。与巴里合作,联合主席和一群“超级教练”(员工有特殊的专业知识和经验,努力支持学生每天)引入了几个新的变焦研讨会等主题睡眠和时间管理,其中包括建议如不睡,试图得到一些阳光每天中午之前。

瑞秋•舒尔曼(Rachel Shulman)是麻省理工学院(MIT)能源计划(Energy Initiative)的本科生学术协调员,她与18名本科生进行了配对,她渴望与其他导师分享自己的见解。她说,在最初与几名学生交谈后,她注意到许多人发现很难保持专注。

舒尔曼说:“每个人都会分心,每个人都很难集中精力听课,有些人还会给自己施加压力,要求自己做得和以前一样好。”虽然舒尔曼的一些学生表示,他们在向虚拟学习过渡的过程中做得很好,但他们仍然很感谢麻省理工学院的一些人。

舒尔曼告诉学生们,每周的辅导课程可以是学生们想要的任何形式。

“我告诉他们,如果他们有具体的目标,我可以试着帮助他们弄清楚如何实现这些目标,或者我可以把它们与资源联系起来。我有一个学生问我关于招聘会的,这很好,因为有一个松弛的通道为麻省理工学院的教练…我能松弛时其中一个变焦与学生的电话(我可以回答学生的问题),”舒尔曼说。

在网络中有一个人工节点

机械工程专业的四年级学生卢克·哈特尼特(Luke Hartnett)一开始对这项训练计划持怀疑态度。但是,在第一次与教练交谈后,他意识到他很感激教练的额外支持——尤其是在他90岁的祖母被诊断出患有Covid-19之后。

“(我的教练)帮了我很大的忙,告诉我如何处理学校的事情……以及如何规划这学期剩下的时间。”每个人都在处理一些事情,所以我认为麻省理工想出这种独特的方式来支持学生是件好事。”哈特尼特说。

另一名机械工程专业的大三学生亚历克斯·恩西纳斯(Alex Encinas)说,他在休斯顿的家的时间管理一直很艰难。尽管他可以随时观看自己的演讲录音,但他仍坚持按照在校期间的计划行事。他说他已经很好地适应了新的训练,但是在和他的教练谈话时,“我甚至不知道的事情开始源源不断地发生,困扰着我……我们只是谈了谈。”这让我平静下来,”他说。

少数族裔教育办公室负责职业发展项目的副主任戴文·门罗(Devan Monroe)说,学生们正在以符合他们需要的方式使用这个项目。

“到目前为止,我已经收到了五个学生的回信。大多数人都觉得自己处于一个不错的位置,不需要每周的签到。还有一些人选择参加会议,要求每两周开一次会,而不是每周开一次。”

学校也在为他们的学生实施辅导计划。麻省理工学院斯隆管理学院(MIT Sloan School of Management) MBA和MSMS项目办公室副主任珍妮弗•马歇尔(Jenifer Marshall)表示,该学院已呼吁员工自愿每周为MBA学生报到。

马歇尔表示,约有90名麻省理工学院斯隆管理学院的员工自愿与MBA学生配对。如果学生觉得不需要额外的支持,他们可以选择退出。虽然每个MBA学生都已经有了一个MBA项目顾问,Marshall说,麻省理工学院实体办公室的关闭促使MBA项目办公室保持每周签到的沟通渠道畅通,因为现在每个人都很遥远。

“学生们经常与他们的导师见面,因为他们有学术或政策上的问题。一旦我们开始谈论这个话题,他们可能会更愿意进行更私人的谈话,然而他们不一定会这样做。因为在这段时间里,我们没有那种细致入微的能力与学生互动,所以我们认为制定一个呼叫计划是很重要的,”马歇尔说。

马歇尔还鼓励斯隆管理学院的志愿者参与学院范围内的学生成功辅导项目,并指导他们了解项目提供的培训和支持信息。

斯隆管理学院的学生尤其关注即将到来的夏季实习和工作机会。

“我们不能总是在那一刻解决学生的担忧。但是,即使没有一个具体的方法来解决问题,与他人联系,讨论各种选择,了解各种资源确实会有所帮助。我们都是来支持我们的学生的。

一个麻省理工学院

每周签到的一个意想不到的好处是:教练们也报告说,这种交流激励着他们,并与同事建立了新的联系。舒尔曼在学生成功团队Slack channel上成立了一个虚拟编织小组,约有12人参加了前两次会议。

项目联合主席Burkett说:“除了对学生的好处之外,教练们还发现了彼此之间的社区,这已经成为一个巨大的资源。”“在我看来,这个项目已经成为‘一个MIT’理念的现实例子。”

麻省理工学院的学生成功辅导项目对所有来自麻省理工学院的志愿者开放,但仍有一些研究生没有导师。如果你想成为志愿者,请发邮件至[email protected]联系我们的联合主席。

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播客:与萨曼塔·法瑞尔的音乐对话

以下播客和文字记录的主角是麻省理工学院助理萨曼塔·法雷尔。nano的导演Vladimir Bulovic,也是一位专业的音乐家。下面,她讲述了音乐是如何让她保持专注、高效和理智的,以及在这样的困难时期,艺术家比以往任何时候都更重要。

Massachusetts Institute of Technology (MIT) · Podcast: Musical conversation with Samantha Farrell

完整的记录:

萨曼塔·法雷尔:

有几个人说,它让我从焦虑中解脱出来,或者让我在一天中得到片刻的休息。我只是有点忘记了,对我来说,这就是完成的任务,就像这样。对于这件事,我听不出比这更好的说法了。

萨曼塔·法雷尔:

(唱)

萨曼塔·法雷尔:

我叫萨曼莎·法瑞尔。我是一名音乐家,碰巧也在麻省理工学院工作。我是麻省理工学院创始人的助理。纳诺、弗拉基米尔·布洛维奇和我还帮助管理他的研究小组“一个实验室”。

萨曼塔·法雷尔:

(唱)

旁白:

萨曼莎在21世纪初还在上大学的时候就开始了职业表演。大多数晚上你都能发现她在外面听音乐,在乐队排练或现场表演。她和她的乐队是波士顿音乐界的常客。然而,和我们大多数人一样,他们现在发现自己被困在家里,难以适应新常态。当萨曼莎开始适应并处理取消的演出和远程工作时,她发现自己需要更多的东西,一些创造性的、协作的和有趣的东西。

萨曼塔·法雷尔:

那个星期一,在他们要求我们不要回来工作后,我感到很难过。我真的感到很难过,昏昏欲睡,对一切都不确定。这一周我一直在想,好吧,我怎么才能保持清醒?我知道,继续创作音乐将有助于保持我的良好,甚至感觉良好的事情。我的男朋友和我,他是一名摄像师,我们在想,好吧,我们能合作做些什么呢?我们可以和我们的朋友做什么?如果我们要被孤立,我们还是一起努力吧。这就是我们提出分屏隔离的想法的原因。

萨曼塔·法雷尔:

(唱)

旁白:

分屏隔离是萨曼莎每周在她的YouTube频道上发布的系列视频。她称之为“传输”的每个视频,都是她和不同的音乐家合作,表演他们选择的歌曲。谈到这个想法,萨曼莎说,她不太确定每一次合作的最终结果会是什么,但她知道的是,她想在每一次合作中保持一种特定的审美。

萨曼塔·法雷尔:

我们想保持国内本土拍摄发现footagey看,所以我们决定拍摄这些iPhone或其他手机,我们花了很长时间让键盘声音字体所以它看起来和听起来像来自一个地堡在80年代,像在世界末日电影之类的。我们只是想了解这一切的诡异之处。

萨曼塔·法雷尔:

(唱)

萨曼塔·法雷尔:

所以每个人做的就是记录他们的镜头,然后每个人发送文件,然后克里斯多夫,视频制作人和这些的编辑,把它们缝合在一起。

萨曼塔·法雷尔:

每个视频的制作和制作都要花上几个小时,而音频,我们花了很多时间来混音,所以幕后的编辑和制作都得到了大家的热烈掌声。

萨曼塔·法雷尔:

(唱)

旁白:

她的合作者大多是音乐家朋友和乐队成员,有些人是她经常合作的,有些人是她从未合作过的。她唯一的要求是,要有一个和她一样兴奋、一样积极参与的合作者。她最近的一次合作是与一位麻省理工学院的校友合作,她不仅演奏了一种乐器,还演奏了四种不同的乐器。

萨曼塔·法雷尔:

我们只记录一个旋律Gardot歌,我爱,我玩我的乐队,这是一个很大的打击与蓝军社区跳舞,所以我习惯看到很多人摇摆捧腹大笑当我们玩这个和我记录的迈克尔·瓦尔迪兹,他是麻省理工学院的校友。他是90年的学生,本科16年级然后他在93年拿到了航空航天的硕士学位,在同一个系。我大概是八年前认识他的。他刚在一次演出上找到我,他说,我应该是你的钢琴手。我说,好吧。就是这样。但他是一个多乐器演奏家。他是个很聪明的人,当然,上过麻省理工。他正在用这个演奏竖式贝斯、钢琴、鼓和Wurlitzer。希望大家喜欢。

萨曼塔·法雷尔:

(唱)

萨曼塔·法雷尔:

我很享受与人合作的乐趣。下一个和我一起做这件事的人是范·莫里森的前钢琴师。他马上就要来了,马上就要来了。我在阿姆斯特丹有个朋友打算和我一起做。我在洛杉矶有个朋友打算和我一起做一个。这是一种非常有趣的方式,可以和人们交流,和人们进行音乐对话。我发现我并没有受到这种抗拒。不是,哦,让我想想,每个人都想做。我认为有一个创造性的焦点和任务,记录和记录音频,然后记录自己,它给你一些积极的事情去做。然后每个周一都有一个成品,这让每个人都觉得很有效率。

萨曼塔·法雷尔:

(唱)

萨曼塔·法雷尔:

我觉得在这样的时代,艺术才能真正闪耀,人性才能真正闪耀。这是音乐家、电影制作人和艺术家比以往任何时候都更需要的时候。

萨曼塔·法雷尔:

(唱)

萨曼塔·法雷尔:

再次,我的名字是萨曼塔法雷尔和感谢你倾听,如果你想继续听分屏隔离传输,他们会出来每一个周一到麻省理工学院让我们回去,这可能是一段时间,但你可以通过订阅我在YouTube上找到他们。只是萨曼莎·法瑞尔音乐,或者我会在Facebook上发布,萨曼莎·法瑞尔音乐在Facebook上。

萨曼塔·法雷尔:

(唱)

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技术可以使化肥生产更便宜

世界上大部分的化肥都是在大型工厂生产的,这些工厂需要大量的能源来产生高温和高压来将氮和氢合成氨。

麻省理工学院的化学工程师们正致力于开发一种规模较小的替代肥料,他们设想这种肥料可以用于为撒哈拉以南非洲等偏远农村地区的农民在当地生产化肥。在这些地区,肥料往往很难获得,因为从大型生产设施运输肥料的成本很高。

在向这种小规模生产迈进的过程中,研究小组设计出一种方法,利用电流将氢和氮结合起来,产生锂催化剂,在那里发生反应。

“在未来,如果我们设想将来如何使用它,我们想要一种能呼吸空气、吸收水、连接太阳能电池板并能产生氨的设备。麻省理工学院化学工程助理教授、该研究的资深作者Karthish Manthiram说。

研究生Nikifar Lazouski是这篇论文的主要作者,这篇论文发表在今天的《自然催化》杂志上。其他作者包括研究生Minju Chung和Kindle Williams,以及本科生Michal Gala。

规模较小

100多年来,人们一直使用Haber-Bosch工艺生产化肥,该工艺将大气中的氮气和氢气合成氨。用于这一过程的氢气通常是从天然气或其他化石燃料中提取的甲烷。氮是非常不活泼的,所以需要高温(500摄氏度)和压力(200个大气压)才能使它与氢反应生成氨。

使用这种方法,制造工厂每天可以生产成千上万吨的氨,但是它们的运行成本很高,而且会排放大量的二氧化碳。在所有大量生产的化学品中,氨是温室气体排放的最大贡献者。

麻省理工学院的研究小组着手开发一种可替代的制造方法,这种方法可以减少这些排放,并带来分散生产的额外好处。在世界上的许多地方,几乎没有分配肥料的基础设施,这使得这些地区获得肥料的成本很高。

“新一代合成氨方法的理想特征是它是分布式的。换句话说,你可以让氨接近你需要的地方,”Manthiram说。“理想情况下,它还能消除原本存在的二氧化碳足迹。”

当Haber-Bosch过程使用极端的热量和压力来迫使氮和氢发生反应时,麻省理工学院的团队决定尝试用电来达到同样的效果。以往的研究表明,施加电压可以改变反应的平衡,有利于氨的形成。然而,研究人员说,以一种廉价和可持续的方式做到这一点是很困难的。

以前在常温常压下进行这种反应的大多数尝试都使用了锂催化剂来打破氮气分子中存在的强三键。由此产生的产品氮化锂可以与有机溶剂中的氢原子发生反应生成氨。然而,通常使用的溶剂,四氢呋喃,或THF,是昂贵的,并被反应消耗,所以它需要不断地更换。

麻省理工学院的研究小组提出了一种利用氢气代替THF作为氢原子来源的方法。他们设计了一种网状电极,允许氮气通过电极扩散,并在电极表面与溶解在乙醇中的氢气相互作用。

这种不锈钢网结构是由锂催化剂涂覆而成,由镀出锂离子的溶液制成。氮气在网格中扩散,通过锂介导的一系列反应步骤转化为氨。这种结构使得氢和氮的反应速率相对较高,尽管它们通常不溶于任何液体,这使得它们的反应速率更高。

拉扎斯基说:“这种不锈钢布是一种非常有效地将氮气与催化剂接触的方法,同时还具有所需的电连接和离子连接。”

分裂水

在大多数的氨气生成实验中,研究人员使用了从气瓶中流入的氮气和氢气。然而,他们也证明了他们可以利用水作为氢的来源,首先电解水,然后将氢流动到他们的电化学反应器中。

拉扎斯基说,整个系统足够小,可以放在实验室的工作台面上,但它可以通过将多个模块连接在一起来生产更多的氨。另一个关键的挑战是提高反应的能源效率,目前只有2%,而Haber-Bosch反应的能源效率是50%到80%。

他表示:“我们的总体反应最终看起来是有利的,这是向前迈出的一大步。”“但是我们知道仍然有一个能量损耗的问题需要解决。这将是我们未来工作中要解决的主要问题之一。”

Manthiram说,除了作为小批量肥料的生产方法,这种方法也可以用于能源储存。这一想法现在正被一些科学家所追求,他们呼吁利用风能或太阳能产生的电力来为氨发电提供动力。氨可以作为液体燃料,相对容易储存和运输。

曼瑟勒姆说:“氨是一种非常重要的分子,它可以扮演多种不同的角色,而同样的氨生产方法也可以用于多种不同的应用。”

这项研究由国家科学基金会和麻省理工学院能源计划种子基金资助。先前的研究是由麻省理工学院的Abdul Latif Jameel水和食品系统实验室(J-WAFS)支持的。

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机器人真正代替了多少工作?

这是一个由三部分组成的系列的第一部分,该系列考察机器人和自动化对就业的影响,基于经济学家和研究所教授Daron Acemoglu的新研究。 

在美国的许多地方在过去的几十年里,机器人一直在取代工人。但在什么程度上,真的?一些技术专家预测,自动化将导致一个没有工作的未来,而其他观察家则对这样的场景持怀疑态度。

如今,麻省理工学院(MIT)一位教授与人合作撰写的一份研究报告用确切的数字说明了这一趋势,发现了一个非常真实的影响——尽管它远远比不上机器人的接管。该研究还发现,在美国在美国,机器人的影响因行业和地区的不同而有很大差异,而且可能在加剧收入不平等方面发挥显著作用。

麻省理工学院(MIT)经济学家达隆•阿西莫格鲁(Daron Acemoglu)表示:“我们发现了相当严重的就业负面影响。”不过他指出,这种趋势的影响可能被夸大了。

该研究显示,从1990年到2007年,每1000名工人增加一个机器人,全国就业人口比减少了约0.2%,美国一些地区受影响的程度远远超过其他地区。

这意味着,在全国范围内,每增加一个机器人,就会平均替换掉3.3个工人。

在同一时期,机器人在工作场所的使用也降低了大约0.4%的工资。

阿西莫格鲁说:“我们发现了工资的负面影响,在受影响更大的地区,工人的实际工资正在下降,因为机器人很擅长与它们竞争。”

这篇题为《机器人和工作:来自美国劳动力市场的证据》的论文,以在线形式提前发表在《政治经济学杂志》上。作者是Acemoglu和Pascual Restrepo PhD ‘ 16,波士顿大学经济学助理教授。

在底特律流离失所

为了进行这项研究,Acemoglu和Restrepo使用了由国际机器人联合会(IFR)汇编的19个行业的数据。学者们将其与美国结合起来美国人口普查局(U.S. Census Bureau)、经济分析局(Bureau of Economic Analysis)和劳工统计局(Bureau of Labor Statistics)等机构提供的有关人口、就业、商业和工资等方面的数据。

研究人员还将美国的机器人部署情况与其他国家进行了比较,发现美国的机器人部署情况落后于欧洲。从1993年到2007年,美国公司实际上几乎每1000名工人就引进一个新机器人;在欧洲,公司每1000名工人引进1.6个新机器人。

阿西莫格鲁说:“尽管美国是一个技术非常先进的经济体,在工业机器人的生产、使用和创新方面,它落后于许多其他发达经济体。”

在美国在美国,四个制造业占了70%的机器人:汽车制造商(38%的机器人在使用),电子(15%),塑料和化学工业(10%),金属制造商(7%)。

在美国这项研究分析了美国大陆722个通勤区域(主要是大都市地区)中机器人的影响,发现在使用机器人的密集程度上存在相当大的地理差异。

考虑到机器人部署的行业趋势,该国受影响最严重的地区是汽车工业的所在地。密歇根州的机器人在工作场所的集中度最高,底特律、兰辛和萨吉诺受机器人影响最大。

“不同的行业在美国不同的地方有不同的足迹”,阿西莫格鲁说。“机器人问题最明显的地方是底特律。无论汽车制造业发生什么变化,对底特律地区的影响(比其它地方)都要大得多。”

研究人员发现,在那些增加了机器人劳动力的通勤区域,每个机器人在当地替代了大约6.6个工作岗位。然而,一个微妙的转折是,在制造业中增加机器人有利于其他行业和国家其他地区的人们——通过降低商品成本等方式。这些国家的经济效益是研究人员计算出增加一个机器人将替代全国3.3个工作岗位的原因。

不平等的问题

在进行这项研究的过程中,阿西莫格鲁和雷斯特雷波花了相当大的力气去研究机器人密集地区的就业趋势是否可能是由贸易政策等其他因素造成的,但他们没有发现任何复杂的经验效应。

然而,这项研究确实表明,机器人对收入不平等有直接影响。他们所取代的制造业工作来自于部分劳动力,没有很多其他好的就业选择;因此,使用机器人的行业的自动化与蓝领工人收入下降之间存在直接联系。

阿西莫格鲁说:“这对分配有重大影响。当机器人被添加到制造工厂时,“负担落在低技能工人身上,尤其是中等技能工人。”这确实是我们(对机器人)整体研究的一个重要部分,自动化实际上是导致过去30年不平等加剧的技术因素中更大的一部分。”

因此,尽管有关机器完全取代人类工作的说法可能有些言过其实,但阿西莫格鲁和雷斯特雷波的研究表明,机器人效应在制造业中非常真实,具有重大的社会意义。

阿西莫格鲁说:“它肯定不会给那些认为机器人会抢走我们所有工作的人任何支持。”“但这确实意味着,自动化是一种需要应对的真正力量。”

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研究:在氢元素的世界里,生命可能会存活并茁壮成长

未来几年,随着更强大的新望远镜的出现,天文学家们将能够将这些巨型望远镜瞄准附近的系外行星,观察它们的大气层,以破译它们的成分,并寻找外星生命的迹象。但是想象一下,如果在我们的探索中,我们确实遇到了外星生物,但却没有认出它们是真实的生命。

这是像萨拉·西格尔这样的天文学家希望避免的前景。1941年,西格尔在麻省理工学院(MIT)担任行星科学、物理学和航空航天学的教授。他正在超越“以地球为中心”的生命观,为寻找地球以外可能适合人类居住的环境而展开更广泛的研究。

在今天发表在《自然天文学》杂志上的一篇论文中,她和她的同事们在实验室研究中观察到,微生物可以在以氢为主的大气中生存和繁衍——这种环境与地球上富含氮和氧的大气有很大的不同。

氢是一种比氮或氧轻得多的气体,富含氢的大气会延伸到岩石行星更远的地方。因此,与有着更紧密的类似地球的大气层的行星相比,它更容易被强大的望远镜发现和研究。

西格尔的研究结果表明,简单形式的生命可能居住在大气中富含氢的行星上,这表明,一旦下一代望远镜(如美国国家航空航天局(NASA)的詹姆斯韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope))开始运作,天文学家们可能想要首先寻找以氢为主的系外行星,以寻找生命的迹象。

西格尔说:“外面有各种各样的宜居星球,我们已经证实,地球上的生命可以在富含氢的大气中生存。”“当我们思考其他星球上的生命,并试图找到它们的时候,我们肯定应该把这些行星添加到选项菜单中。”

西格尔在麻省理工学院的论文合著者是黄静成、雅努斯•佩特考斯基和米克尔•帕尤萨卢。

发展的氛围

在数十亿年前的地球早期,大气看起来与我们今天呼吸的空气大不相同。这颗刚刚诞生的行星还没有氧气,它是由大量气体组成的,包括二氧化碳、甲烷和非常少的氢。氢气在大气中可能停留了数十亿年,直到所谓的大氧化事件,以及氧气的逐渐积累。

今天仅存的少量氢被某些古老的微生物所消耗,其中包括产甲烷菌——一种生活在极端气候条件下的微生物,如冰下深处或沙漠土壤中,它们和二氧化碳一起吞噬氢,产生甲烷。

科学家们通常研究在实验室条件下培养的含80%氢的产甲烷菌的活性。但是很少有研究探索其他微生物对富氢环境的耐受性。

西格尔说:“我们想要证明生命能够在氢气环境中存活和成长。”

一个氢顶部空间

研究小组前往实验室,研究两种微生物在100%氢气环境下的生存能力。他们选择的生物是大肠杆菌(一种简单的原核生物)和酵母(一种更复杂的真核生物)。

这两种微生物都是科学家长期研究和鉴定的标准模式生物,这有助于研究人员设计他们的实验并理解他们的结果。更重要的是,E。大肠杆菌和酵母可以在无氧和无氧的情况下存活,这对研究人员来说是一个好处,因为他们可以在将它们转移到富含氢的环境之前,在露天对这两种微生物进行实验。

在他们的实验中,他们分别增长了文化的酵母和大肠杆菌,然后与微生物的文化注入单独的瓶子,充满了“汤”,或营养丰富的微生物能够抵制文化。然后他们冲出来的富氧空气瓶,剩下的“顶部空间”感兴趣的某些气体,如氢气体的100%。然后,他们把瓶子放在培养箱里,在那里轻轻不断地摇晃,以促进微生物和营养物质之间的混合。

每小时,一名团队成员从每个瓶子中收集样本,并计数活的微生物。他们继续采样长达80小时。他们的结果代表了一个典型的生长曲线:在试验开始时,微生物数量迅速增长,以营养物质为食,并在培养基中繁殖。最终,微生物的数量趋于稳定。随着新的微生物不断生长,取代那些已经死亡的微生物,种群数量依然兴旺,但却保持稳定。

西格尔承认,生物学家并不觉得这个结果令人惊讶。毕竟,氢是一种惰性气体,它本身对生物体并没有毒性。

西格尔说:“这并不是说我们用毒药填满了大脑。”“眼见为实,对吗?”如果没有人研究过它们,尤其是真核生物,在一个以氢为主的环境中,你会想要做实验来相信它。”

她还明确表示,这项实验的目的不是为了证明微生物是否可以依赖氢作为能量来源。更确切地说,重点是要证明一个百分之百的氢大气不会伤害或杀死某些形式的生命。

西格尔说:“我不认为天文学家会想到氢环境中可能存在生命。”他希望这项研究能鼓励天文学家和生物学家之间的交流,特别是在寻找宜居行星和外星生命的过程中。

氢的世界

利用现有的工具,天文学家还不能很好地研究小型岩石系外行星的大气层。他们所观测到的为数不多的附近的岩石行星要么缺少大气层,要么太小,无法用现有的望远镜探测到。虽然科学家们已经假设行星应该有富含氢的大气层,但是没有一台工作中的望远镜有足够的分辨率来观测它们。

但是,如果下一代天文台确实发现了这种以氢为主导的类地行星,西格尔的结果表明,存在着生命在其中茁壮成长的机会。 

至于一颗多岩石、富含氢的行星会是什么样子,她把它比作地球上最高的山峰——珠穆朗玛峰。试图徒步走到山顶的徒步旅行者耗尽了空气,因为所有大气的密度都随高度呈指数级下降,这是基于我们以氮和氧为主的大气的下降距离。如果一个徒步旅行者在氢气(一种比氮气轻14倍的气体)占主导地位的环境中攀登珠穆朗玛峰,她就能在耗尽空气之前爬上14倍的高度。

西格尔解释说:“你的头有点晕,但这种轻气体只是让大气更加膨胀。”“而对于望远镜来说,与行星的恒星背景相比,大气越大,就越容易被探测到。”

如果科学家们有机会对这样一个富含氢的星球进行采样,西格尔想象他们可能会发现一个不同于我们地球的表面,但又不是完全不同于我们地球的表面。

西格尔说:“我们设想,如果你往下钻到火星表面,很可能会发现富含氢的矿物质,而不是我们所说的氧化矿物质,还有海洋,因为我们认为所有的生命都需要某种液体,而且你可能还能看到蓝色的天空。”“我们还没有考虑到整个生态系统。但不一定非得是一个不同的世界。”

坦普尔顿基金会提供了种子基金,而这项研究的部分资金是由麻省理工学院教授阿马尔·g·博斯研究资助计划提供的。

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致社区的信:为麻省理工学院后视频时代的未来构建一个愿景

以下这封信是麻省理工学院校长雷夫(L. Rafael Reif)今天寄给麻省理工学院社区的。

麻省理工学院的成员们,

在周二的麻省理工学院在线市政厅——明天,5月5日下午4点(格林威治时间2000)——之前,我有四个重要的理由:

  • 为了让你对正在进行的基础工作有个概念,以便为夏季和新学年的开始制定我们的选择方案
  • 宣布即将到来的机会,让你听到更多,贡献你的想法
  • 阐明关键原则,以指导未来的决策
  • 让你知道一个重要的新努力,开始建立一个愿景,为麻省理工学院的后科维德的未来。

夏天和秋天的计划:2020年团队

正如我在4月13日所写的,应我的请求,副校长伊恩·维特兹和代理副执行副校长托尼·沙龙已经成立了一个团队来管理夏季和新学年的复杂计划。2020团队负责指导和协调多个连续性工作组,这些工作组正试图以某种形式阐明和分析恢复校园生活的可行路径。

在明天的市政厅,研究、学术、学生和居住生活、社区和空间规划工作组的领导人将分享他们正在探索的选项,从最有希望的到最受限制的。这张幻灯片提供了有用的背景知识。

每个小组的工作都与所有其他小组的工作深深交织在一起。每一个决定,我们必须在某种程度上取决于不确定估计关于进展的速度测试,跟踪、治疗和潜在的疫苗研发——更不用说病毒的轨迹,转移社会期望在实践像戴着面具和物理距离,和发展政策从联邦、州和地方政府。(例如,周五,马萨诸塞州州长查理·贝克(Charlie Baker)发布了一项全州范围内的命令,要求在进一步通知之前,在公共场所戴口罩。)

寻求您的输入

在这个阶段,我们渴望更广泛地分享我们最初的想法,并从整个社区获得进一步的投入。明天的市政厅会议是第一步。在未来几天,我们还将推出互动会议的邀请

  • 本科生
  • 研究生
  • 不同类别的员工
  • 教师,学校/学院

此外,在接下来的几天里,我们将启动一项社区调查,以更好地了解每个人在这场危机中的处境。

在接下来的几周内,我们将从彼此身上学到什么,这对于我们在夏天和秋天做出明智的、可行的决定是至关重要的。

四、这项工作的指导原则

在我们共同努力解决这些问题时,我想提出一些指导我们的原则。面对这场全球性危机,我们必须努力:

  1. 保证彼此的安全和健康,为我们的科学决策奠定基础
  2. 坚持mit的使命和卓越的标准。通过为学生提供卓越的教育经验和稳定的学术发展,通过恢复和保持我们的研究事业的势头
  3. 维持学院的财政基础
  4. 确保我们的决定是基于对社区中每个人的同情、同情和尊重
  5. 作为个人和机构,帮助领导全球大流行应对

设想流行病后的麻省理工学院:2021年工作组

我们可以肯定,后科维德时代的世界将会不同。所以将麻省理工学院。现在,我们大多数人都失去了彼此的陪伴和心爱的校园,自然会担心“不同”可能主要意味着“更糟”。“但我相信,我们可以通过另一场激烈的颠覆性变革——二战——以奇妙的方式,找到希望和灵感。”

麻省理工学院帮助美国应对战争的直接威胁,它发明了一种新的未来:通过构建生产新的联邦政府之间的关系和研究型大学,麻省理工学院帮助全国来看我们基础科学的发展作为核心力量­——建立了一个领导角色本身的工作。第二次世界大战还使麻省理工学院从一个只有少数研究生的技术学院变成了一所伟大的研究型大学,它的贡献在1944年获得了第一个诺贝尔奖。通过迅速发展雷达技术的庞大的“Rad实验室”项目,麻省理工学院获得了其强烈的跨学科文化——更不用说传奇的20号楼的精神,这个“神奇的孵化器”教会了几代麻省理工学院的研究人员无畏创新的艺术。

换句话说,那场可怕的战争带来的痛苦最终传递出了我们现在对麻省理工学院的热爱。

历史中获取灵感,我已经要求教员里克Danheiser主席和副总统对开放学习桑杰Sarma组装和联合特遣部队2021——一个协作、cross-Institute集团将帮助我们整个社区开始设想post-Covid麻省理工学院,2021年及以后。

你可以在这里找到2021特遣部队的初步费用。

工作队的全部成员仍在形成中;瑞克和桑贾伊希望能招募到一个具有广泛代表性的团队,包括来自整个学院的75多名教职员工和学生,其中高级教职员工将领导许多工作。2021年工作组成员将与社区积极沟通和协商。我期望在2020年底前收到他们的初步调查结果。

我毫不怀疑,在2021年工作组的协作领导下,麻省理工学院的人们将利用这一时刻为我们的社区和世界创造一个更美好的未来。

* * *

最后一封长信挤满了行政事实,我停下来记住开车这一切Covid-related活动是一个伟大的人类痛苦的重量——失望、焦虑、孤独、疾病、损失和悲伤——实施如此不均,加剧耗尽每日推和拉的挫折和希望。

当我们共同努力,为我们整个社区的共同利益服务时,我感谢你们每一个人,你们每天都在倾听他人的烦恼,并给予你们自己的密切关注、同情和关怀。

真诚地,

l·拉斐尔·赖夫

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机器人帮助了一些公司,尽管各行各业的工人都在苦苦挣扎

这是一个由三部分组成的系列的第二部分,该系列考察了机器人和自动化对就业的影响,基于经济学家和研究所教授Daron Acemoglu的新研究。

总的来说,在制造业中增加机器人会减少工作岗位——事实上,每个机器人会减少3个以上的工作岗位。但一项由麻省理工学院(MIT)教授与人共同撰写的新研究揭示了一个重要的模式:迅速使用机器人的公司往往会增加员工,而行业裁员更多地集中在那些让这种变化变得更缓慢的公司。

麻省理工学院(MIT)经济学家达隆•阿西莫格鲁(Daron Acemoglu)的研究考察了近几十年来机器人在法国制造业的引入,详细阐述了机器人对商业动态和劳动力的影响。

阿西莫格鲁说:“当你在公司层面上观察机器人的使用时,你会发现它真的很有趣,因为它还有一个额外的维度。”“我们知道,企业采用机器人是为了降低成本,所以很有可能的是,较早采用机器人的企业将以其成本没有下降的竞争对手为代价进行扩张。”这正是我们所发现的。”

事实上,研究显示,从2010年到2015年,机器人在制造业中的使用增加了20个百分点,导致整个行业的就业率下降了3.2%。然而,在这段时间内,采用机器人的公司的员工工作时间增加了10.9%,工资也有小幅增长。

一篇详细介绍这项研究的新论文——《与机器人竞争:来自法国的企业层面证据》(compete with Robots: Firm-Level Evidence from France)——将发表在5月号的《美国经济协会:论文与进展》(American Economic Association: Papers and Proceedings)上。作者是Acemoglu,麻省理工学院学院教授;法国央行(Banque de France)和经济政策研究中心(Center for Economic Policy research)高级研究经济学家克莱尔•勒拉基(Clair Lelarge);还有Pascual Restrepo Phd ‘ 16,波士顿大学经济学助理教授。

法国机器人普查

为了进行这项研究,学者们调查了55,390家法国制造公司,其中598家在2010年至2015年期间购买了机器人。该研究使用了法国工业部提供的数据、来自法国机器人供应商的客户数据、进口机器人的海关数据、公司层面的销售、就业和工资等财务数据。

598家采购机器人的公司,虽然只占制造企业的1%,但在这5年里却占了制造业生产的20%。

阿西莫格鲁说:“我们的论文是独一无二的,因为我们对机器人的采用有一个几乎全面的(观点)。”

在法国,制药公司、化学品和塑料制造商、食品和饮料制造商、金属和机械制造商以及汽车制造商是在生产线上增加机器人数量最多的制造业。

从2010年到2015年,对机器人投资最少的行业包括造纸和印刷、纺织和服装制造、家电制造商、家具制造商和矿业公司。

那些在生产过程中增加了机器人的公司变得更有生产力和利润,而自动化的使用降低了他们的劳动份额——收入的一部分——大约4到6个百分点。然而,由于他们在技术上的投资促进了更多的增长和更多的市场份额,他们整体上增加了更多的工人。

相比之下,没有增加机器人的公司的劳动力份额没有变化,而竞争对手每增加10个百分点,这些公司的就业率就下降2.5%。从本质上说,没有投资于技术的公司正在输给竞争对手。

这种动态——robot-adopting公司的就业增长,但总体失业——符合另一个发现阿赛莫格卢和雷斯特雷波在一个单独的纸机器人在美国对就业的影响,经济学家们发现,每个机器人添加到劳动力基本上消除了在全国范围内3.3个职位。

阿西莫格鲁说:“看看结果,你可能会认为(一开始)这与美国的结果正好相反。美国的结果是,采用机器人会导致工作岗位的减少,而在法国,采用机器人的公司正在扩大就业。”“但那只是因为他们在以竞争对手为代价进行扩张。我们发现,当我们把对这些竞争对手的间接影响加在一起时,总的影响是负面的,与我们在美国发现的影响差不多。”

超级明星公司和劳动力分配问题

研究人员在法国发现的竞争动态,与麻省理工学院(MIT)教授最近发表的另一篇备受瞩目的经济学研究文章中所描述的类似。在最近的一篇论文,麻省理工学院经济学家大卫•奥特尔和约翰•范•雷南,还有三个合作者发表的证据表明劳动份额的下降在美国作为一个整体是由收益由“明星企业”,找到方法来降低他们的劳动并获得市场份额的力量。

虽然这些精英企业可能会雇佣更多的员工,甚至随着企业的发展,薪酬也会相对较高,但总体而言,它们所在行业的劳动力比例会下降。

“这是非常互补的,”阿西莫格鲁评论奥托尔和范·雷宁的作品时说。不过,他指出,“略有不同的是,超级明星公司(在奥托尔和范·雷南的工作中)在美国可能来自许多不同的来源。通过获得这些公司层面的技术数据,我们能够证明,其中很多都与自动化有关。”

因此,尽管经济学家们为劳动力份额的普遍下降提供了许多可能的解释——包括技术、税收政策、劳动力市场制度的变化等等——阿西莫格鲁怀疑技术,特别是自动化,是主要的候选者,在法国肯定如此。

阿赛莫格鲁说:“现在有关技术、全球化和劳动力市场制度的很大一部分经济文献都在转向如何解释劳动力份额下降的问题。“这些都是相当有趣的假设,但在法国,只有那些采用机器人的公司——他们是非常大的公司——减少了他们的劳动力份额,这就是法国制造业劳动力份额下降的全部原因。这确实强调了自动化,尤其是机器人,是理解正在发生的事情的关键部分。”

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