本周，我们将讲述人类如何凝视太空的故事，从最初的基本望远镜到引力波现在揭示的黑洞的工作原理。此外，在新闻中，有证据表明人们再次感染了COVID，在飞机上感染冠状病毒的风险有多大，以及蜂毒治疗乳腺癌……
在这一集里
再次感染是可能的
Jeremy Rossman，肯特大学
香港医生报告了首例再次感染新型冠状病毒的确诊病例。到目前为止，感染COVID然后康复是否会让你免疫一直是一个悬而未决的问题。但这起案件——以及现在浮出水面的其他案件，包括一名美国男子——表明情况并非如此。菲尔·桑索姆询问病毒学家杰里米·罗斯曼的想法……
杰里米:我们最近从香港和美国看到的一些数据显示，当一个人最初被感染时，他们实际上对病毒进行了排序。然后当这个人再次生病时，他们再次对病毒进行测序。通过比较这两种病毒样本的基因组，他们可以说，事实上，这不是一次长期感染，而是两种不同的COVID-19变体的感染。所以我们现在可以肯定地说，事实上，再次感染是可能的，
菲尔-天啊。那么，在这种糟糕的情况下，谁是不幸的赢家呢?
杰里米-我也不知道。这是个有趣的问题。其实我也不知道。
菲尔-我真的有，我给你。在香港，一名33岁的男子在3月份首次感染了冠状病毒，他们对他进行了检测。然后他在8月又得到了它。然后是内华达州的另一个人。他是一个25岁的男人，但那个香港人第二次实际上没有出现症状。但内华达那家伙害得更惨。
杰里米:是的，我们很想知道再感染会发生什么，因为这对接种疫苗的人有很大的影响。疫苗提供一定程度的免疫力，但有些疫苗不能完全预防感染。因此，如果有人再次感染，疾病严重程度较低，这是一个很好的迹象，表明疫苗也可能降低疾病严重程度。但如果你有更严重的疾病，那我们可能会有些担心。我们还不知道是不是这样。从我们目前所知的两次再感染中，我们看到了非常不同的现象。在一种情况下，我们看到了更轻微的再感染，在另一种情况下，我们看到了更严重的再感染，
菲尔，你找到了我们可以从中学到的积极的东西，我有点印象深刻。因为这种再感染不是人们一直非常非常担心的事情吗?
杰里米-是的。但我们必须对此持保留态度，因为我们正在研究大量的冠状病毒病例，全世界有数百万例。我们正在研究前两个已知的再感染病例。所以，是的，这表明可能会发生再感染，但这可能是一个非常小的数字。这可能只会在一段时间后发生。我们没必要担心。
菲尔:你认为这和你的免疫系统第一次的反应有关吗?
杰里米-当然。我们研究的是免疫记忆的发展。获得免疫记忆主要有两种方式。抗体，或者B细胞和T细胞，这两者都非常有效，可以共同保护你。但真正的问题是这些免疫反应在预防感染方面有多有效。我给你们举个抗体的例子。有时抗体不够活跃，它们不能防止感染。也许它们只是降低了疾病的严重程度。另一方面，因为你已经形成了免疫记忆，它往往会随着时间的推移而衰退。我们已经看到了一些证据。 There are a lot of variables here, and we're really just starting to get the answers. And there's still a lot of data that we don't know yet.
冠状病毒在飞机上传播
朱利安·唐，莱斯特大学
最近，在16人的冠状病毒检测呈阳性后，从赞特返回英国的所有193名旅客都被告知要隔离两周。运营商途易正在紧急调查航班上可能导致疫情爆发的做法。那么飞机有多安全呢?世界卫生组织建议，传播仅限于感染者两侧的几排。莱斯特大学的朱利安·唐(Julian Tang)专门研究病毒感染的空气传播。
朱利安:从呼出气体的气流动力学来看，风险最高的时候，就是他们在你身边的时候。如果他们在你的前面和后面，座位的偏转效应实际上可能会使很多气溶胶向上偏转，而飞机的通风——非常有效——实际上可以消除呼出的气溶胶。飞机的通风通常是每小时换气20到30次，这意味着他们可以在两到三分钟内清除和替换整个机舱的空气量，并迅速清除空气中的病毒。但如果你能闻到邻居饭后的蒜味或酒味，那么你就有足够的空气在你们之间的短距离内传播空气传播的病毒，然后通风才能真正将病毒带走。
克里斯:飞机里的空气到底在哪里流动?它是从上面来的，然后从地板上消失，还是像一个巨大的洗衣机一样混在一起?
朱利安:从本质上讲，这是一股非常强大的气流，它们是反向旋转的气流，从你的头顶上发出，向下拉到你的脚下。不同的平面有稍微不同的流动模式，但一般来说，它们的设计是为了防止任何空气污染物沿着平面的长度纵向流动。所以它们就像一系列反向旋转的气流，一直沿着平面向下，以限制这种向前向后的传输。不幸的是，在你与邻居交谈的近距离接触中，它们可能效率不高，无法迅速将空气吸走。
克里斯:当然还有机场本身的问题，不是吗?因为虽然飞机上可能有这些措施，但在机场大楼里却没有类似的措施，在那里你可能会让人们长时间呆在一起，共享空气。
朱利安:没错。所以很难确定一个被感染的人是从哪里感染的，特别是如果你在登机前两个小时，下飞机一到两个小时去取行李，你站在海关安检口的人旁边，或者拿起你的行李，这可能会传染给你。当他们在三到五天后对你进行测试时，很难判断你实际上是从哪里感染的，因为这些潜在接触者的时间距离很近。
Chris:那么在你看来，飞机上有所有这些措施，而火车和公共汽车没有，你认为坐飞机比坐火车去伦敦更安全吗?
朱利安:我认为，如果每个人都戴上面具，在类似的基线下，我认为飞机将是一个更安全的地方。飞机唯一的缺点是，你要在一个非常非常狭小的空间里容纳200到300名乘客，而在火车或公共汽车上，你可能会把自己分散得更开一些，而且你还可以打开窗户。所以飞机确实是一个高密度的俘虏观众;你很大程度上依赖机械通风，这是经过过滤的，这在火车或公共汽车上是不常见的;你依靠你的同伴戴上口罩来减少在那个非常狭窄的密闭区域的传播。
当然，说起来容易做起来难，不是吗?如果你需要吃东西，你需要喝东西，你需要做各种各样的事情，你可能无法保持百分之百的掩蔽。尤其是在长途飞行中。
朱利安:没错。这就是为什么，不幸的是，像这样的疫情可能是不可避免的。当你在一年中有1亿到10亿乘客乘坐飞机旅行时，你可能会不幸地看到一些这样的聚集，尤其是这种病毒，它似乎更具传染性;病毒刺突蛋白的突变表明，它的传播能力越来越强，适应了人类，继续向前发展。但希望如果你能错开乘客吃饭的时间，这样一些人可以在其他人吃饭的时候戴上口罩，你就可以进一步降低这种传播率。
克里斯:你能给我们的听众一些建议吗?如果他们在不久的将来要坐飞机，他们就可以把出国旅行可能带来的风险降到最低。
朱利安:我一直在考虑的一件事是，如果主要的风险是摘下口罩吃饭或喝茶点，如果你能试着找个时间，当你的邻居——你左右的近邻——不这样做的时候，我可能会考虑这样做，因为他们是最有风险的病毒来源。空姐确实会定期收集托盘，所以她们可能会在不同的时间错开分发食物托盘和点心托盘，这样乘客就可以错开进食;但我不知道这有多容易，特别是如果他们的飞行时间不长，他们必须及时提供茶点。此外，如果你不能和你的邻居说话，在厕所等待的时候不要说话——这是反社会的，因为说话实际上是一种风险——这将最大限度地减少你的接触，以及你的呼吸对其他乘客的接触。
改进COVID - 19检测
Ravi Gupta，剑桥大学
对人们进行COVID-19检测时的一个大问题是假阴性检测结果。在这里，一个人接受冠状病毒感染检测，并被告知他们是阴性的，而实际上他们真的被感染了:一项研究发现，超过一半的患者可能就是这种情况。这可能是因为从鼻子和喉咙采集的拭子可能无法检测到可检测到的病毒，特别是在感染的早期或晚期。但是有一些方法可以确保这些人不会从网里溜走。亚当·墨菲采访了剑桥大学的拉维·古普塔，他一直在测试其中一种……
拉维:是的。好吧，这一切都源于我们在疫情早期的经历，在我在阿登布鲁克工作的医院的第一波疫情中，有相当多的病人在第一次拭子测试中呈阴性，然后被送进重症监护室或需要吸氧。所以很明显这些人很有可能被感染，但结果是阴性的。这让我想到我们真的需要一种方法来做出明确的诊断。测试结果为阴性的原因有很多。一个可能是交换技术不充分或者更可能的是在疾病的后期，当你发展到中度或严重的疾病时，病毒实际上是在复制，分裂或复制自己，不仅在鼻子和喉咙里，而且在肺部，它会引起更严重的炎症，这就是为什么人们会更生病。
所以这项研究并没有质疑筛查策略发生了什么。所以如果你的筛查呈阴性，那么你就没有传染性。所以我真的想确保人们不会放弃这样的想法，即在社区中进行阴性测试意味着你仍然可能感染COVID。我们的研究实际上是在观察住院患者，他们的病毒生产向下延伸到肺部。所以我们开始问自己，好吧，你还能怎么测量暴露于病毒或得到诊断?当然你的抗体反应，你的免疫反应，是感染的标志。所以我们开始研究冠状病毒的抗体，我们能够使用选定的快速手指刺破测试来告诉我们某人是否有抗体。当我们把抗体测试和寻找遗传物质的棉签测试结合在一起时，我们就能够为来医院的病人提供一种高度敏感和特异性的测试，这样我们就可以得到100%的诊断。
亚当:那是你能达到的水平吗，100%?
拉维:是的，在这个小型研究中，这是一个相对较小的数字。我们只在50个病人身上做了这个，因为你需要储存血清，你需要在前门就有一个诊断，你需要取正确的棉签。所以你可以用聚合酶链反应和抗体测试来识别每个感染冠状病毒的人。这是有道理的，因为如果你观察病毒上下移动的方式和抗体上下移动的方式，两者之间有非常重要的重叠。所以你应该抓住每个人同时使用这两个测试。
亚当-那另一边呢?假阳性。这种方法会产生问题吗?
拉维-鼻咽拭子检测病毒遗传物质，即我们所说的聚合酶链反应，已被证明非常敏感，假阳性率非常低。你真的不会得到很多误报。但另一方面，抗体测试以假阳性率较高而闻名。所以当病人实际上是阴性的时候，你会想到一个阳性的。为了解决这个问题，我们研究了120到150名进行抗体测试的患者。我们发现，我认为，只有0到1个假阳性，所以这实际上比我们预期的要好。所以测试结果非常好。人们认为做得不好的手指刺抗体测试，在我们的手上表现得很好。这是关键。有好的测试和坏的测试取决于制造商。 So if you choose the right test, you really can get high levels of accuracy.
亚当:那你打算怎么部署这种系统呢?比如，是测试中心还是医院，它是如何运作的?
拉维:就我们的研究结果的直接应用而言，我认为我们目前确实应该将其限制在医院。我认为随着流感季节的到来，许多不同的病毒在传播，入院后15分钟内进行手指刺破抗体测试将非常有帮助，因为如果结果是阴性的，而且病人已经有一周的症状，那么你可以自信地说他们没有感染冠状病毒，可能还有其他疾病。所以我认为，在NHS面临压力的时期，这可能非常非常有用。
诺维乔克:这是什么?
菲尔·桑塞姆
德国医生证实，8月底在飞往莫斯科的航班上生病的俄罗斯反对派领导人、普京的直言不讳的批评者阿列克谢·纳瓦尔尼是神经毒剂诺维乔克中毒的最新受害者。这和2018年在索尔兹伯里袭击俄罗斯叛逃者谢尔盖·斯克里帕尔及其女儿时使用的武器是一样的。纳瓦尔尼已经从药物诱导的昏迷中醒来，柏林的医生表示，虽然他对言语刺激有反应，但他们仍然不知道长期影响有多严重。那么诺维乔克是什么，它是如何工作的，它是从哪里来的?Phil Sansom报道。
Novichok是一个俄语单词，意思是“新人”或“新手”，它指的是一些可能是有史以来最致命的神经毒剂。事实上，诺维乔克是一个由7种不同的特工组成的家族，在上世纪七八十年代由苏联和俄罗斯开发，经过精心设计，可以绕过化学武器禁令，不被北约发现。
它们的工作原理是使用两种不同的成分或试剂，当它们结合在一起时，会产生一种强大的毒药，破坏人类的神经系统。它通过干扰一种叫做乙酰胆碱的化学物质来做到这一点，乙酰胆碱在神经和肌肉之间，或者在神经和腺体之间，甚至在神经和其他神经之间传递信号。
更具体地说，这种毒药阻断了通常会分解乙酰胆碱的第二种化学物质。实际上，在细胞之间的连接处会积累太多的乙酰胆碱。你的肌肉会受到过度刺激并全部锁住，有效地使你瘫痪，并可能因心力衰竭或窒息而死亡。这是一种令人讨厌的死亡;虽然阻断乙酰胆碱受体的药物有时会有所帮助。那只是在他们及时到来的情况下。
诺维乔克毒剂威力巨大——几毫克剂量就能致死——但它们如此有效的部分原因是，这两种试剂本身几乎是无害的，而且它们的保质期足够长，可以运送到世界各地。2018年在索尔兹伯里毒害谢尔盖和尤利娅·斯克里帕尔的那一种被称为A234的病毒，巧妙地使用了可以伪装成合法生产农药的试剂和方法。
如果他们如此有效，那么为什么斯克里帕尔兄弟能活下来呢?虽然纳瓦尔尼处于昏迷状态，但他的病情怎么会好转呢?答案是，人确实能活下来，但持久的伤害可能是终身的。一位俄罗斯科学家在研制诺维乔克药剂时意外暴露，从此再也不能行走，病情恶化了五年，直到他经历了可怕的、挥之不去的死亡。
此外，如果这一切还不够糟糕的话，它们似乎是非常稳定的分子——一种物质可以在环境中存留半个世纪，在使用后很长一段时间内仍会构成威胁。
用蜜蜂治疗癌症
西澳大利亚大学的Ciara Duffy说
来自西澳大利亚大学和珀斯哈里·珀金斯研究所的澳大利亚科学家Ciara Duffy发现，蜂毒的主要成分——一种被称为“蜂毒素”的分子——可以选择性地杀死癌细胞，它看起来对侵袭性乳腺癌特别有用，包括那些我们目前正在努力治疗的“三阴性”肿瘤。Chris Smith和Ciara谈到了这项发表在npj精密肿瘤学杂志上的新工作。
几千年来，人类一直把蜜蜂的产品作为药用:蜂蜜、蜂胶和毒液。近年来，人们对毒液对癌症的影响产生了很大的兴趣。所以它被证明能够杀死癌细胞，但没有人在所有类型的乳腺癌上进行过测试并将其与正常细胞进行比较。这个项目的开始是一个来自智利的兽医在一次会议上展示了他们的研究，他们把这些狗，它们的身体两侧有肿瘤，他们把这些蜜蜂刺进这些肿瘤里，它们正在缩小和消失。每个观众都很惊讶，这是怎么回事?帕金斯的一些研究人员聚集在一起，我想找到一种治疗乳腺癌的新方法。他们说，我们有一个研究蜜蜂的项目。
克里斯-你哪来的毒液?
我从西澳大利亚大学以及伦敦和都柏林的大学的蜂箱中收集了毒液，以便比较不同种群蜜蜂的毒液。
克里斯-在你告诉我们你做了什么之前你最好告诉我们你是怎么把蜜蜂的毒液取出来的。
西亚拉:基本上，我会抓住蜜蜂的翅膀或腿，把它们放在一个盒子里，然后把它们带到实验室，让它们在二氧化碳中睡觉。然后在显微镜下仔细解剖毒腺。
克里斯:每只蜜蜂有多少毒液?
西亚拉:哦，它真的很小。大概是3微升。但我要做的是稀释它，因为它太强大了。
克里斯:毒液里到底有什么?
席亚拉-是的。所以这是一系列不同的化学物质，主要的化学物质被称为蜂毒素。基本上，它具有主要的抗癌作用。
Chris -好的，你收集了毒液，然后你用它做什么?
Ciara:我在实验室培养了一系列细胞系，这些细胞系代表了不同类型的乳腺癌，以及正常细胞。基本上是稀释毒液，然后在这些细胞上进行测试，看看效果是否有所不同。
克里斯:这很简单，只要把毒液放入细胞生长的液体中，看看它对细胞有什么影响?
席亚拉-是的。就细胞存活而言，这就是那些实验。我们也用显微镜观察细胞发生了什么。我们可以看到，毒液很快就能使这些细胞破裂并导致它们死亡。值得注意的是，与正常细胞相比，毒液在这些具有攻击性的细胞系中更有效。所以这是一个有趣的治疗窗口。
克里斯-你知道毒液是如何选择癌细胞的吗?为什么癌细胞特别脆弱，而不是健康组织?
西亚拉:嗯，有一些理论是关于毒液中的这种化学物质蜂毒素，它更能影响癌细胞的表面，因为癌细胞更容易受到这种化学物质的影响。但在我们的研究中，我们发现这些在癌细胞中过度表达或更丰富的分子正在被关闭，它们是癌细胞生长、复制和存活的基础。所以通过蜂毒素干扰这些，我们认为这会导致一些选择性破坏这些癌细胞比破坏正常细胞更多。
克里斯:当蜂毒蛋白与癌细胞结合时，如果你在显微镜下观察，它对细胞有什么作用?
Ciara:它所做的实际上是6-8个蜂毒蛋白分子会进入细胞表面，潜入其中，基本上形成这些孔或洞，穿过细胞膜，使细胞破裂和死亡。
Chris -所以如果你有一些东西可以在细胞膜上打洞，特别是癌细胞，这是否意味着即使它没有杀死细胞，你也可以把它作为辅助疗法使用?你可以把它和其他药物混在一起，这些药物有时很难进入擅长杀死癌细胞的细胞。然后你就可以得到一个完美的鸡尾酒，其中既有在细胞上打洞的物质，也有想要进入细胞杀死细胞的物质?
席亚拉:是的，绝对的。这就是我们所做的。所以我们将复合蜂毒素与一种用于乳腺癌治疗的化疗药物多西他赛结合起来。我们发现，在细胞中，以及在小鼠体内生长的肿瘤中，这种组合在减少肿瘤生长和肿瘤增殖方面比单独使用蜂毒素或多西紫杉醇更有效。
Chris -再进一步，因为很明显这是早期实验，很多工作都是在培养皿中观察细胞完成的，那么下一阶段是考虑如何在临床上使用它吗?
席亚拉-是的。当然，还有很多实验要做，但就这些侵略性和难以治疗的癌症而言，最糟糕的预后之一是三阴性乳腺癌患者。这个基本上没有任何临床有效的靶向治疗。所以我们希望我们可以开始开发一种针对这些难以治疗的细胞的蜂毒蛋白的靶向治疗。
望远镜的历史
理查德·邓恩，伦敦科学博物馆
亚当·墨菲通过与伦敦科学博物馆技术与工程管理员理查德·邓恩的对话，了解了望远镜是如何诞生的。
亚当:自古以来，人们，包括我，都对太空着迷。但是用我们人类的小眼睛向上看也就到此为止了。要真正看清外面，你需要更多的东西。你需要一个望远镜。在某些方面，望远镜似乎是一个简单的想法。它是一些玻璃碎片，也许是一面镜子，都放在一个管子里，但为了了解它们是如何产生的，以及它们的遗产是什么，我采访了理查德·邓恩，他是伦敦科学博物馆的技术和工程管理员。
理查德:当然，到了16世纪，人们就在考虑如何用镜片看得更远。有很多文献都在推测，有时是用一种神奇的方式，关于奇妙的装置来做到这一点。关键的发展似乎是在17世纪初，当时有人发现，如果你用隔膜切除镜头的外部部分，你就能产生分辨率更高的图像。1608年9月底，我们收到一封信，信中说有个家伙有一种能看到远方事物的新装置。这是在荷兰共和国。最初宣布作为一个设备，从远处看到你的敌人。所以主要是在陆地和海上使用，而不是用来观察宇宙。从那里开始，望远镜的传播速度非常快。不到六个月，你就能在巴黎等地买到便宜的望远镜。这种新型的低功率双透镜望远镜正在欧洲各地普及。
亚当:所以它们很受欢迎，很多人都能买到。但在这群人中，有一个名字特别引人注目。
理查德·伽利略·伽利莱与望远镜有着密切的联系，他是望远镜在天文学中的第一个应用，尽管他不是第一个记录天文观测的人。他在1609年中期来到现场，听说了望远镜，开始制作自己的望远镜。在秋天，大概10月或11月的时候，我们知道他正在使用一种可以放大20倍的仪器开始进行天文观测，特别是对月球的观测，还有夜空的其他部分。这导致了他革命性的作品，《星际信使》出版于次年3月。
他之所以与望远镜及其在天文学中的应用联系在一起，是因为他出版了这本了不起的书。他是第一个发表望远镜观测报告的人，并提出了一系列不同寻常的主张。他说月球不是一个光滑的球体，但它有山脉和山谷。他说，银河系不是这种固体带，而是由单个恒星组成的。它说天空中有些星星是肉眼无法看到的，你只能用望远镜才能看到它们。最后他说木星有四颗卫星环绕着它。其中一些观点确实颠覆了当前关于当时宇宙构成的观点。
亚当-这些发现在历史上留下了印记。他在木星周围看到的四颗卫星仍然被称为伽利略卫星，但它是如何彻底改变我们对地球在宇宙中的位置的认识的呢?
理查德:伽利略公布的观测结果，并不能证明地球绕着太阳转，但它们确实颠覆了传统的同心圆绕着地球旋转的地心论。月球不是一个完美球体的观点破坏了这一点。木星有自己的卫星以其为中心，这一观点破坏了所有运动都以地球为中心的观点。但这并不一定表明地球在绕着太阳转。即使在《恒星使者》发表之后，伽利略宣布他观察到了金星的相位，即使这也不能绝对证明太阳中心系统是正确的。
所以直到18世纪，我们才第一次观测到地球绕太阳运动的证据。这是詹姆斯·布拉德利的作品，他在18世纪20年代在东伦敦进行了一系列的观察后，发现了我们现在所说的星光像差。这是由地球运动引起的观测到的恒星位置的明显变化。所以直到1729年，当他宣布，我们才有了直接的观测证据。所以很有趣的是，那个时候的人们，早就接受了我们生活在一个日心说系统中，但实际上并没有绝对确凿的证据来证明这一点。
用重力观察太空
艾德·道，谢菲尔德大学
早期天文学先驱使用的望远镜都依赖于从遥远的太空到达地球的可见光。但望远镜也可以用其他方式观察。在过去的几年里，利用引力波观测太空深处，天文学又向前迈出了更大的一步，开启了一个新时代。激光干涉引力波天文台(LIGO)捕捉到黑洞等大质量物体在空间结构中产生的涟漪，使我们能够以一种全新的方式研究事物。谢菲尔德大学的埃德·道(Ed Daw)是引力波和暗物质的教授，他和克里斯·史密斯(Chris Smith)谈论了这个沉重的话题……
这是一件很难解释的事情，所以我要打个比方;因为我来自谢菲尔德，所以这个比喻和斯诺克有关。因为你知道，我们每年在克鲁斯堡都有大型的斯诺克比赛。当你看一场斯诺克比赛时，你看到的是球在一张绿色的平桌子上滚来滚去，桌子下面是石板，对吗?从斯诺克游戏中我们可以看出球的运动并不会影响球桌。事实上，桌子被设计成一个非常被动的物体。事实证明，这有点像经典的，传统的，人们对空间和时间的思考。人们认为空间和时间是一个剧场，物体在其中发挥它们的作用。
然而，爱因斯坦表明，事实上，现实世界的行为更像是斯诺克桌，而不是由上面有毛毡的石板制成，实际上是由弹性橡胶制成的。现在你想想，如果你在一块橡皮板上玩斯诺克游戏情况就会大不相同;举个例子，如果我把一个球放在桌子上，放在我的弹性橡胶桌子上，它会导致桌子变形。所以背景时空同样会受到物质存在的干扰，这些物质的形式是恒星，甚至是你提到的黑洞等更奇特的物体。引力波是物体更复杂运动的结果。回到斯诺克桌上，想象你有两个斯诺克球绕着对方旋转。现在我知道真正的斯诺克球不会发生这种情况，但是我们在斯诺克中没有重力……
克里斯-那要看谁在玩了!
艾德——……我们稍微扩展一下，好吗?那么当斯诺克球互相旋转时，它们会对橡胶桌造成什么影响呢?他们会在上面掀起波澜。这些波是引力波的类比，是引力波的直接类比，这些是我们已经学会用LIGO来探测的东西。
Chris -那么，Ed，如果我可以问的话:我通过观察球的去向来判断一场斯诺克比赛。在斯诺克比赛中，你是如何探测重力的?你怎么知道黑洞要去哪里?
艾德:首先要做的就是探测到引力波。因为它们非常非常小……我说过它是一块橡胶，但实际上时空比橡胶要坚硬得多，所以你要寻找的运动是非常微小和微妙的。简而言之，探测器由两个普通的钟摆组成实际上不止两个，让我们假设它是两个一端有质量，间隔一定距离。当引力波通过时，两个钟摆都开始摆动;但事实证明它们以这样一种方式摆动它们之间的距离振荡。通过使用激光探测器，你可以探测到两个悬浮物体之间距离的变化。
克里斯-我们想要发现的差异有多大?
艾德:如果你有两个这样的钟摆，它们之间相隔一公里，它们之间的距离变化小于质子直径的千分之一。
克里斯:你到底是怎么发现的?
Ed -通过使用非常非常复杂，高度控制的激光计量方法。基本上就是建立谐振腔。实际的质量并不是普通的钟摆，它们是由反射红外光的镜子组成的，然后你用两个镜子做一个谐振器在镜子之间建立激光强度;当它们开始振荡时，就会导致镜子之间的光也开始振荡，你可以利用谐振器的特性放大微小运动的影响。
克里斯:艾德，这能告诉我们什么，是我们用哈勃太空望远镜学不到的?
艾德:嗯，事实证明，就像地球上的许多物体实际上不允许太多的光一样，宇宙中可能有很多物体也不发射太多的光，也不发射任何其他类型的电磁波。因此，用普通望远镜或其他电磁波传感器，这些物体实际上是看不见的。我们可能会认为,可能有很多的宇宙中黑洞之前我们的引力波探测器,但整个类的对象,例如,黑洞,原来是完全看不见我们所有的电磁检测器,它现在已经揭示了黑洞碰撞时会发生什么,这是他们发出引力波在短时间内拿起的重力波在LIGO干涉仪和处女座。
克里斯:这些引力波在宇宙中传播多远，我们才能探测到它们?
埃德:我们最近探测到的，最近的一次探测是在去年5月，也就是2019年5月，距离我们170亿光年。源头在那么远的地方。所以这些物体离我们有多远，真是太棒了。
哈勃的继承者
多米尼克·本福德，美国宇航局
亚当·墨菲一直在关注南希·格蕾丝·罗马望远镜，该项目将成为哈勃太空望远镜的继任者，哈勃太空望远镜是有史以来最著名的望远镜之一，美国宇航局的项目科学家多米尼克·本福德…
亚当-哈勃太空望远镜是标志性的。哈勃望远镜于1990年送入太空，传回的图像令人惊叹，吸引了数百万人的想象力，但它已经有30年的历史了。有点进展了。因此，新一代望远镜正在计划中，试图填补哈勃庞大的靴子。其中之一是南希·格蕾丝·罗马望远镜，以美国宇航局第一位女性执行官的名字命名，这台望远镜将继续哈勃的遗产。我采访了望远镜项目科学家多米尼克·本福德。
多米尼克:我们设计了罗马太空望远镜，以便能够进行天文学家在过去几代人使用任何工具都无法完成的调查。那就是专注于能够以极高的灵敏度拍摄天空广阔区域的清晰图像，能够看到非常非常遥远的物体，同时在近红外波段进行优化，这是比我们眼睛敏感的波长稍长一点的波长，因为近红外波长能更好地穿透尘埃，所以它能让我们看到更远的银河系。而且，我们还能看到来自非常非常遥远星系的红移光。所以它能让我们看得更远。因此，这种结合能够看到我们自己的星系和遥远的其他星系，并且能够非常快速，非常有效地做到这一点，意味着我们可以开始进行调查，而不是观察几个物体，几个星系或几颗恒星，我们可以开始研究，监测和理解数百万甚至数亿个星系，数百万颗恒星，同时，为了能够进行更多的人口统计调查，我们真正了解整个，宇宙的所有这些方面。
亚当-这意味着南希·格蕾丝·罗马望远镜的设计更像是一个空间的广角镜头，而不是变焦镜头。但它将如何执行任务呢?
多米尼克-罗马太空望远镜调查的设计是为了能够回答宇宙学和系外行星科学方面的紧迫问题。对于宇宙学，我们将对遥远的宇宙进行大量的调查，以便我们能够了解星系的分布以及宇宙如何在宇宙时间内膨胀。从宇宙只有几十亿年的时候到现在，宇宙已经有137亿年的历史了。通过观察星系演化的方式，它们是如何形成的，它们是如何相互靠近和远离的，我们可以推断出暗物质的影响，暗物质是宇宙质量的一个很大的未知组成部分，而暗能量是最近发现的一种神秘的力量，它似乎在把宇宙分开，因此把宇宙中的所有物质都推离其他物质。这样我们就能进行这种明确的测量来理解它们的影响，这样我们就能更好地理解推动宇宙进化的基本物理学。
亚当-那我们的银河系呢?当望远镜指向银河系的中心时，能得到什么?
多米尼克:我们计划进行一项调查，我们将观察银河系的星系凸起，那里是银河系中大多数恒星可以找到的地方。因此，我们将盯着银河系的大片区域，追踪数百万颗恒星的亮度，在很多很多个月的时间里，大约每15分钟拍摄一张照片。我们将寻找偶然的相遇，当一颗恒星碰巧经过另一颗背景恒星的前面时。当它这样做的时候，根据广义相对论，来自背景恒星的光会像透镜一样被前景恒星聚焦，聚焦在我们身上，因为恒星在星系中缓慢移动。这种变亮是我们可以测量的。
通过测量亮度随时间的变化，我们将能够推断出前景恒星的样子。如果前景恒星有行星，我们也会看到它们变亮。事实上，即使这些行星有很大的卫星，我们也能看到这些恒星周围行星的卫星发出的光亮。通过对数百万颗恒星进行这样的研究，我们将能够追踪到足够多的行星，我们认为是数千颗，围绕其他恒星运行的行星，我们将能够对行星系统进行完整的人口普查。在我们的太阳系中，我们有八颗行星我们基本上可以看到所有这样的行星围绕着另一颗恒星，也许不是水星，因为它非常小，离我们很近，但肯定的是，所有其他的行星，甚至像火星这样的行星，我们将能够探测到这些恒星周围的行星并能够明确地回答这个问题，“我们的太阳系在银河系中是常见的吗?”它在银河系中罕见吗?甚至可能是独一无二的。”这样做，我们就能理解我们在宇宙中的位置以及我们的源系统是如何形成的。
有史以来最大的望远镜
Phillip Diamond，平方公里阵列组织
一个同样令人印象深刻的项目正在进行中，这将是我们有史以来建造的最强大的望远镜。它能让我们看到比现在远十倍的地方。它是平方公里阵列，简称SKA，是一种射电望远镜，它的不同寻常之处在于它将跨越大陆:它的一部分在澳大利亚，其余部分在非洲南部。总部设在英国的乔德雷尔银行天文台，总干事是菲利普·戴蒙德，他和克里斯·史密斯谈论了这个项目……
菲利普:嗯，有不同类型的光。所以，是的，伽利略观察到我们用眼睛看到的可见光，但是其他类型的光，我们称之为电磁波谱的是x射线，紫外线，可见光是在电磁波谱的中间。无线电波就是我们所说的长波，是电磁波谱的一部分。为了通过无线电波来观察宇宙，我们需要建造大型的天线来接收这种长波辐射，所以在Jodrell bank使用像这样的大型天线，它有76米宽。
克里斯-无线电波，以及其他类型的辐射因为它们是我们看不到的光的有效形式不是吗，它们能告诉你什么关于一个遥远的物体的信息我不能通过哈勃太空望远镜观察它?
菲利普:嗯，如果你能像我们一样用射电光来观察宇宙，它看起来和用可见光观察宇宙有很大的不同。用可见光，你可以分辨出恒星，非常明亮的物体，比如恒星和星系等等。通过无线电波，我们接收到很多气体，非常有能量的现象，从黑洞爆炸的喷流。但我们能做的主要事情之一是观察氢——宇宙中最常见的元素。这只在电磁频谱的无线电部分可见。
Chris -为什么看到氢很重要?为什么这很重要?
菲利普-它是宇宙中最常见的元素，因此它是宇宙中大部分物质的组成部分，它构成了恒星中的大部分物质，星系中的大部分物质，它追溯了星系的动力学。随着我们对宇宙的观察越来越深入，离大爆炸越来越近，我们实际上可以通过对氢的观测来观察宇宙的演变，就像我们现在看到的那样。
克里斯:关于宇宙，我们相信它起源于大约138亿年前的一次大爆炸，但最初它太热了，任何东西都不可能存在。氢不存在。那么这是否意味着你能看到的时间是有限的呢?你能看到氢吗?
菲利普-这是-在大爆炸开始后大约4亿年，我们开始看到宇宙中的氢开始形成第一批恒星和第一批星系，至少我们假设是这样的。我们希望通过SKA第一次看到这一点，了解第一批恒星和第一批星系是如何形成的细节。然后我们要做的就是拍一部关于宇宙从那一刻到大爆炸后四亿年间是如何演变的电影。
克里斯-其中一个引人注目的事情是，你有多个国家参与其中，而且分布在很远的地方。为什么呢?为什么不把一道菜放在一个地方呢?
菲利普-像洛弗尔望远镜这样的大圆盘直径为76米。世界上最大的可以移动的大盘子是西维吉尼亚州的绿岸，它只有一百多米长。我们想建造更大的天线，但那不现实。在五六十年代，人们意识到，如果我们有一些较小的盘子，我们用铜线连接，但现在用光纤，把它们分开，我们基本上可以合成一个更大的盘子，特别是如果我们有很多这样的小盘子。但是如果你把大的圆盘想象成一个广角镜头，然后用我们所说的干涉仪把小的圆盘分开，它就像一个变焦镜头。
Chris:我只是想问一下，为了从这些巨大的天线阵列中收集所有的信息，这些光纤要传输多少数据?
菲利浦:嗯，数量确实很大。因此，我们将从盘子中产生的原始数据基本上与整个地球互联网的规模相同，但它是在我们自己的专用网络上。它不像互联网上流动的数据那样混乱。我们通过这个专用网络控制固定的格式。我们迅速减少了数据量，它们仍然是巨大的，我们每年将产生大约700拍字节的数据，存入天文学家的存档中。与Facebook和谷歌相比，这一数字相形见绌。所以我们要解决的是一个大数据问题，我们要把这门新科学带给用户。
克里斯:你提到过，很明显，给了我们一个洞察，希望能让我们了解宇宙存在的最早时期，一旦它上线，你还有什么其他项目要做?
菲利普:嗯，我们的全球科学界实际上已经制定了科学案例，大约有2000页长。这是一个巨大的科学范围，但有几个例子，一个是我们将寻找生命本身的起源。我们将尝试检测益生元分子的分子特征，甚至可能是氨基酸。如果我们发现它在宇宙中广泛存在，这将对生命的起源产生非常有趣的影响。另一方面，为了连接到LIGO，我们也将寻找引力波。我们将通过观察脉冲星的信号来做到这一点，脉冲星是大恒星爆炸后旋转的残骸。我们会观察这些遍布宇宙的脉冲星网络，并观察它们经过时引力波的涟漪。
为什么当我靠近厕所时，我需要更多的小便?
为了解决查理的问题，凯蒂·海勒请剑桥大学的生理学家比尔·科利奇驱逐答案……
Katie -在论坛上，用户syphrum说:“随着年龄的增长，你会发现拿着小便没有规则，你会发现它有自己的想法。”因此，为了解决查理的问题，我请剑桥大学的生理学家比尔·科利奇(Bill Colledge)给出了答案。
比尔——我相信这有时被称为“锁钥匙失禁”——你离家和厕所越近，小便的冲动就越强烈。它也适用于任何你知道你可以进入的厕所。这种冲动是由大脑中的神经回路引起的，在预期能够上厕所时，神经回路会被激活。
凯蒂-比尔说这都是关于所谓的条件反应刺激。
条件反应是中性刺激与神经编码的生理反应相结合的反应。最著名的例子是巴甫洛夫的狗，它们习惯于铃声作为食物的信号。经过调节后，即使没有提供食物，当它们听到铃声时也会开始流口水。人类有相当多的条件反射——例如，你通常一想到吃饭就会开始流口水。
对于尿尿的条件反射——从很小的时候起，我们就被教导把厕所和尿尿联系在一起，所以我们越接近厕所，这种潜意识的条件反射就会发挥作用，导致生理反应增加尿尿的冲动。
然而，并不是每个人都会有同样的反应——这取决于他们受到了多大程度的制约，以及他们是否可以通过在想去厕所的冲动后尽可能推迟去厕所来打破这种制约。
凯蒂-比尔学院，非常感谢。这并不是人们可能经历的唯一一种尿失禁，整体尿失禁是一个相当普遍的问题。因此，如果比尔描述的紧急情况，或任何其他类型的泌尿问题，妨碍了你的日常生活，可能值得向你的医生寻求帮助。
下次，我们将着眼于天空来回答听众大卫的问题。
大卫:在太空旅行时，你会用什么时间方法，因为日、月、年都会变得毫无意义?这会如何影响生物钟呢?
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