物理學週迴顧:2015年8月29日

霍金成為頭條新聞,雷射雷達在好萊塢大放異彩,以及如何在氣泡上模擬颶風是本週物理學亮點。

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,僅反映作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


從一些資料驅動的視覺享受開始你的週末。藝術家們用Bloom構造活動轉變為出奇舒緩的資料視覺化。“每個花朵的水平位置基於時間,而其垂直位置基於地震儀檢測到的運動變化率的大小。大的構造震動產生大的花朵,小的震顫是微小的花蕾。” 

斯蒂芬·霍金本週在北歐理論物理研究所 (Nordita) (Nordic Institute for Theoretical Physics) 會議 (在瑞士皇家理工學院 KTH 舉行,以更好地滿足他的無障礙需求) 上發表演講,再次成為頭條新聞,探討了他的黑洞資訊悖論,並宣佈他已經解決了這個謎團。尤里卡!具體來說,他已經弄清楚了資訊最終可能如何逃離 (某種程度上) 黑洞的可能機制。(Backreaction 部落格在那裡直播了討論。)他建立在先前的工作之上,認為資訊不會被破壞,而是被編碼在事件視界處的某種結構中,然後隨著黑洞蒸發而隨霍金輻射一起帶出。用他的話說:“資訊儲存在進入粒子 [來自源恆星] 引起的視界的超平移中,”霍金解釋道。“關於進入粒子的資訊被返回,但以混亂和無用的形式返回。出於所有實際目的,資訊都丟失了。”或者,它可能出現在另一個宇宙中。

啊,但沒那麼快:他仍在與哈佛大學的合作者安德魯·斯特羅明格一起解決棘手的細節問題。雖然霍金說論文將在 9 月底前準備好,但斯特羅明格告訴《洛杉磯時報》,他們還遠未完成這項工作,並補充說,“斯蒂芬非常樂觀地認為一切都會完美執行。但物理學是一位嚴厲的女主人。你必須讓所有計算都完美執行,並且一切都必須對齊。”還值得記住的是,霍金並不是近年來唯一一位聲稱已經解決了資訊悖論的物理學家。一位謹慎的觀察家會得出結論,正如《大眾科學》所做的那樣,霍金還沒有完全解決這個問題,因為黑洞和資訊丟失之謎對於快速解決來說過於棘手


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我為Quanta廣泛報道了這個主題:請參閱此處(防火牆)此處(模糊球),以及 K.C. Cole 的這篇文章。相關連結:Medium 的 Ethan Siegel 提供了關於關於黑洞您應該瞭解的十件事的便捷背景介紹。以及是什麼讓它們與宇宙中的其他一切不同——或者沒有那麼不同。另請參閱:物理學家羅伯特·麥克尼斯將他關於黑洞熵的 20 條推文系列 Storified,供您閱讀。

黑洞的陰影。“事件視界望遠鏡天文學家已經實現了幾乎足夠好的解析度,可以看到銀河系中心黑洞的事件視界。隨著未來升級和增加更多望遠鏡,EHT 應該能夠看到事件視界大小是否與廣義相對論的預測相符。”

新實驗關閉量子漏洞,證實了詭異性。 

量子生物學可能解釋生命的最大問題。 “知更鳥如何知道向南飛?答案可能比您想象的更奇怪:量子物理學可能參與其中。吉姆·哈利利總結了極其新穎、極其奇怪的量子生物學世界,在這個世界中,愛因斯坦曾經稱之為“遠距離詭異作用”的東西幫助鳥類導航,而量子效應可能解釋了生命的起源本身。”

夏威夷的一座新發電廠利用海洋溫差發電。“溫暖的淺海海水拍打著海灘,而冰冷的海底深處之間存在很大的 [溫度] 差異。”這意味著可以利用能量進行有用的工作。耶,物理學!

量子彈珠機如何使固體物質成為可能。將宇宙劃分為費米子和玻色子似乎是神秘而武斷的,但如果沒有那個奇怪的量子規則,我們的宏觀世界就不可能存在。

一點光相互作用讓量子物理學家歡呼雀躍。他們“朝著用純光製造量子計算機的基本構建塊邁出了一步:計算機電路的特定部分,稱為邏輯閘。”

你如何擁抱複雜性?這很複雜(當然!),但兩位物理學家為從哪裡開始提供了一套原則。

L 代表雷射雷達,一種雷射工具,其用途包括掃描物體以獲得電影特效。“我們掃描過馬。我們掃描過狗。在電影界工作的妙處在於,我們可能今天掃描一座羅馬別墅,晚上掃描一部未來機器人電影的片場。”  有關雷射雷達的更多資訊,請參閱我 2012 年的文章。 

用於理解中世紀手稿的高科技工具。“由於羊皮紙的年代久遠、稀有且容易受到汙染,因此很難研究脆弱的羊皮紙。挪威科技大學貢納魯斯圖書館的研究人員正在開發新的高科技工具來解開隱藏在古老羊皮紙中的秘密。”

來自《火星救援》的旋轉宇宙飛船如何為人工重力工作

《銀翼殺手》背後的科學與虛構,它仍然被廣泛認為是製作過的最佳科幻電影之一。

吉他如何到達空間站的故事:一把 Larrivee Parlour 吉他在那裡失重漂浮。宇航員克里斯·哈德菲爾德參觀了 Larrivée 吉他工廠,並談論了在太空彈吉他。

蜘蛛像吉他一樣調整它們的網。“蜘蛛如何區分潛在的食物和潛在的配偶?答案在於其精細調整的網路的振動。”共振獲勝!

尋找暴脹內部的弦。高階研究所的理論家們提出了在測試弦理論方面取得進展的方法。

墜落的無人機是否會壓碎你的頭骨?Motherboard 的好心人進行了數學計算。

誰會先凍僵?關於尺寸和保暖的難題。  

電子隧穿需要多長時間阿秒鐘為量子隧穿動力學提供了一個獨特的視窗。 

科學家們利用實驗量子化學探索化學反應中能量的起源。 

勇於超越:博學家和跨學科者。 

工程師們意外地發現了一種新型玻璃。“我們所做的是證明可以製造出具有明確組織結構的玻璃。現在我們瞭解了這種效應的起源,我們可以嘗試透過控制我們製備這些玻璃的方式來控制這種組織結構。” 

衝浪反物質:用等離子體加速正電子是邁向更小、更便宜的粒子對撞機的一步。 

馬薩諸塞州的家長們在關於 Wi-Fi 網路的訴訟中引用了站不住腳的科學。聲稱他們的孩子因“電磁超敏綜合症”而受到傷害。這完全不是一回事:研究表明,“聲稱患有這種疾病的人根本無法分辨發出這種輻射的裝置是否已開啟。”

您的量子點窗戶捕獲陽光。發光太陽能聚光器是一種新興的陽光收集技術,它有可能顛覆我們對能量的看法。

疏水砂在水中變成粘稠物,乾燥時又神奇地變回沙子。

量子政治科學家假設國家同時朝著正確和錯誤的方向前進。“我們的研究表明,這些兩種情況實際上同時以疊加狀態存在,而不是居住在國家未來看起來光明或美國人正經歷前所未有的掙扎的單一現實中。”我們什麼時候才能擺脫這種可惡的疊加,讓波函式坍縮?

詩人 Shappy Seasholtz 撰寫的討厭數學的 21 個理由。“19:數學讓羅素·克勞在那部電影中發瘋了。”

為什麼維尼熊木棍公式是錯誤的:該方程式只是一堆看起來很科學的符號。

美國宇航局稱之為微重力實際上是自由落體。“宇航員和國際空間站上所有未被固定的東西之所以看起來漂浮,並不是因為它們處於“微重力”甚至小重力(如美國宇航局喜歡定義微重力)。它們漂浮也不是因為它們“失重”。它們實際上根本沒有漂浮。它們正在墜落。”

Motherboard 報道了來自太空電梯愛好者會議的訊息。因此,理所當然的結論是:太空電梯完全有可能(如果有人願意為此付費)。“如果我們有錢,這一切當然會快得多。”嗯,不——技術挑戰確實令人望而生畏,需要的不僅僅是大量的現金。請參閱我從四月份開始撰寫的關於太空電梯的文章。 

迷宮大衛·哈里斯(溫哥華 TRIUMF 的駐場藝術家,《鸚鵡螺》雜誌《Facts So Romantic Blog》的新編輯)的聲音藝術作品,基於科學家閱讀他們的論文摘要。  另請參閱:通往 TRIUMF 之心無聲的敘事,“探索科學家工作空間中鮮為人知的“沉默”。它是房間音調和氛圍的集合,混合在一起代表一次進入主迴旋加速器所在實驗室中心的旅程。”

雷克薩斯懸浮滑板的工作原理背後的酷炫科學:工作原理

需要26 個基本常數才能賦予我們宇宙,但它們仍然不能賦予一切。

《星際迷航》地質學:從外星礦物到外星生命形式。“你必須與岩石融為一體。” - 斯波克在《星際迷航 V》中對柯克說

新型糖替代品:塗有糖的沙奈米顆粒。相關連結:當尺寸很重要時:關於奈米材料風險評估的重大問題

時間旅行待辦事項清單:“1. 找到/建造時間機器。”

不,達芬奇不是第一個夢想人類飛行的發明家。清單包括我個人最喜歡的,馬姆斯伯裡的埃爾默,公元 1125 年左右。

聰明!用這個 DIY 元素週期表戰艦教孩子們化學。 

3M 用自己的產品創造了科學的魯布·戈德堡機械。“這裡有一些很棒的科學原理在起作用,比如球漂浮在空氣噴射上的流體機械原理。”

在這個滑尺手錶上,報時比做數學更容易

2015 年諾貝爾獎十月瘋狂:挑選您最喜歡的物理學、化學和生理學/醫學獎項。

雙曲面上進行史詩般的探索。大衛·馬多雷的線上迷宮讓您可以在您最喜歡的網路瀏覽器上舒適地探索複雜的雙曲面。

關於 Pi 和 Tau:“[Michael] Hartl 為 2π,即圓的周長與其半徑之比,是一個更基本重要且有用的構造提出了令人信服的理由。他稱他的新“圓常數”為 tau。”

光學領域的科學革命使維米爾成為革命性的畫家。

LISA Pathfinder 改進對引力波的搜尋。 

揭示:搖擺不定的軸線如何幫助我們的星球逃脫“雪球地球”。 

火龍捲風,儘管名稱如此,但更接近於塵捲風或水龍捲,而不是真正的龍捲風。此處有更多關於火龍捲風的資訊,來自 Bad Astronomer。

我們在太空中的移動速度有多快?根據相對論,沒有普遍的參考系。但大爆炸還是給了我們一個。相關連結:太空探測器有多麼驚人的速度。 

濫用伽利略來批評伽利略策略。 

“超音速”(2014 年),布面油畫,72 x 54 英寸。圖片來源:Michael Kagen

邁克爾·卡根的太空繪畫(上圖)探索了人造機械的宿命力量。“卡根去年在約書亞·萊納畫廊舉辦的名為《遠處的雷聲》的展覽中展出了這個太空繪畫系列。他最近還受史密森尼學會委託創作了三幅大型繪畫,靈感來自他們的航空和航天檔案館。”

美國宇航員在空間站上飲用再生尿液,但俄羅斯人拒絕。   “它的味道像瓶裝水,”美國宇航局馬歇爾太空飛行中心國際空間站水子系統經理萊恩·卡特告訴彭博社。“只要你能從心理上克服它是再生尿液和空氣中冷凝物這一點。”相關連結:日本週一向空間站運送了威士忌——為了科學。也許是為了拒絕喝再生尿液的俄羅斯人。乾杯!但也許不是。即使沒有重力,他們也無法舉杯

認識這位發現恆星成分的女性。當塞西莉亞·佩恩第一次完成她革命性的論文時,她被告知結果“顯然是不可能的”。

五本經典美國書籍,啟發了蘇珊·赫爾姆斯的宇航員生涯

一氧化碳“火焰噴泉”在月球上噴發

SETI 將如何理解外星智慧廣播的資訊。 

不,一顆巨型小行星不會在 9 月撞擊地球。這是胡說八道:糟糕的科學。相關連結(有點):我們現在比以往任何時候都更瞭解宇宙的末日

捕獲微小中微子的大型昂貴探測器:冰立方、NoVA 等。

蒸汽錐通常出現在跨音速飛行狀態下的飛機周圍——接近但仍低於音速。

一家神秘的聚變公司聲稱反應堆取得突破。注意事項:這是一家沒有網站的初創公司。相關連結:我們離核聚變有多近“反對者喜歡聲稱核聚變總是遙遙無期——而且永遠都是如此——但現實情況是,在過去二十年中,我們已經越來越接近盈虧平衡點,並解決了大量技術難題。”

最近在美國後院(特別是密蘇里州聖路易斯縣)發現:來自曼哈頓計劃的放射性核廢料(釷 230)

問:如果您將核彈投入火山會發生什麼?答:實際上什麼也不會發生。“炸彈會融化而不會引發核反應。”

伊斯蘭藝術的幾何學。

南極血瀑背後的科學:來自冰下湖的富含鐵的鹽水解釋了血瀑令人毛骨悚然的深紅色調。

在科學中我們信任…達到一定程度。“科學絕對不是一種信仰體系。” 

如何用地圖講述科學故事。“地圖是資訊最密集的資料交流方式之一,”《洛杉磯時報》資料視覺化總監 Len De Groot 說。 ... “您可以在地圖上做很多事情,因為人們已經瞭解了基本原理——不像散點圖。”

問答:弗朗哥獨裁統治如何摧毀了西班牙科學。  

實驗服和緊身褲:當科學與舞蹈結合時,那是一場精彩的表演。“DANscienCE 節由 Liz Lea 和 Cris Kennedy 於 2013 年在堪培拉的 CSIRO 發起,它提供了一個平臺,用於深入研究舞蹈如何幫助科學家更多地瞭解大腦功能以及我們的身體如何對運動做出反應。它還研究了舞蹈如何作為一種強大的教學工具,幫助學術界以外的人理解複雜的學術思想。”

“服務員,我的馬提尼酒裡有一艘小船……”“雞尾酒船”可以利用馬蘭戈尼效應在您的飲料周圍推進。

物理女孩解釋瞭如何在嘴裡製造雲。“你需要先在嘴裡製造微小的水滴。然後增加壓力。”相關連結:如何在氣泡上製造颶風根據 IFL Science:“波爾多大學的一個團隊設法在氣泡上模仿了颶風的物理原理,隨後重現了我們大氣中颶風和旋風的行為。”

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