【解决霍金悖论:#黑洞终结时会发生什么#?】美国《大众机械》月刊网站8月9日刊登题为《解决霍金悖论:当黑洞死亡时发生了什么?》的文章,作者是罗伯特·利亚。全文摘编如下:

斯蒂芬·霍金认为,黑洞会散发出某种形式的辐射,这会导致黑洞逐渐衰弱,并最终在一次大爆炸中结束生命。这可以说是霍金一生最重要的科学贡献。

这种辐射后来被称为“霍金辐射”,它在不经意间成为广义相对论和量子物理的一个矛盾点。广义相对论是对万有引力和宇宙万物在宏观层面的最佳描述,而量子物理是研究微观世界结构最有力的物理学模型。

这两种理论自20世纪初问世以来,不断得到人们的证实。然而,令人沮丧的是,它们之间却存在矛盾之处。

这种矛盾性主要源于“量子引力”理论的缺失。20世纪70年代中期,霍金把量子物理学原理运用到黑洞边缘,让这个问题变得更加复杂。一个悖论就此诞生,物理学家50年来一直致力于解决这个悖论。

《欧洲物理学通讯》上月发表的一篇研究文章,可能让我们终于接近问题的答案。英国萨塞克斯大学物理学家泽维尔·卡尔梅特和斯蒂芬·徐(音)详细阐述了霍金悖论以及解决这一宇宙学问题的潜在办法。

霍金辐射引发争议?

1974年,年轻的霍金在英国《自然》周刊发表了题为《黑洞在爆炸吗?》的文章。他在文章中提出,量子效应(通常在黑洞物理学研究中被忽视)在黑洞质量衰减的过程中可能起到举足轻重的作用。

黑洞是质量极大的恒星在核融合反应的燃料耗尽而死亡时形成的。聚变一旦结束,原本支撑着恒星抵抗引力作用而不发生坍塌的向外压力就不复存在。

这会导致核心坍缩,最终形成时空无限扭曲的一个点——即物理学目前无法解释的奇点。如此巨大的时空曲率不允许任何东西,甚至光,从黑洞“事件视界”逃逸。

卡尔梅特说:“霍金研究了黑洞事件视界附近的量子效应,意识到这里会自发产生成对的粒子。他通过一对特殊粒子可以证明,这对粒子中的一个在黑洞视界被制造出来之后就坠入黑洞,再也看不到了。另一个却会逃逸,理论上是可以从外部观察到的。这就是著名的‘霍金辐射’。”

这些所谓的“虚粒子”是以正负电荷的形式出现的,以遵守能量守恒定律,即能量既不会凭空产生,也不会凭空消失。就像银行一样,这个宇宙真空也有透支设施,但这种债务通常会很快就被相互湮灭的粒子所偿还。

如果一个粒子以霍金辐射的形式逃逸,并避免湮灭,那么它留下的能量债务就必须由黑洞的质量来偿还。随着越来越多的粒子出现和霍金辐射的释放,黑洞会逐渐蒸发,从而消耗更多的质量。

卡尔梅特说:“霍金辐射是热辐射,而热辐射基本上是无特征的。这意味着它无法携带发射者的信息。这对黑洞来说是一个严重的问题。”

他指出,霍金的计算意味着,进入黑洞的信息会随着黑洞的蒸发而毁灭。

他说:“如果真是这样,这对物理学来说就成为一个问题,因为量子力学的一个关键特性是‘幺正性’,即任何过程都可以时间反演,就像倒放电影一样。换言之,从对黑洞所释放的辐射的观测来看,量子力学告诉我们,我们可以重建黑洞的所有历史,以及它所经历的一切。如果霍金是对的,我们就需要承认,一项被广泛接受的物理学理论是错误的。要么我们需要修改量子力学,要么需要修改爱因斯坦的广义相对论。”

霍金悖论如何解决?

幸运的是,就在今年,物理学家提出了一个利用现有理论解决霍金悖论的想法。

尽管黑洞是一种强大而神秘的时空现象,但它很容易描述。这是因为它们只有三种我们确信的特性:质量、角动量和电荷。理论物理学家约翰·惠勒将其总结为黑洞“无毛定理”。

卡尔梅特和徐表示,被吞噬物质携带的信息可能会被编码到黑洞的引力场中。他们已经证明,当量子引力修正被考虑在内时,前身恒星中的物质会在黑洞的引力场中留下印记,这就是所谓的“量子毛发”。

卡尔梅特解释说:“当这颗恒星坍缩成为黑洞时,修正会保留下来,因此,黑洞是有量子毛发的。也就是说,黑洞对其前身恒星有着一定的量子记忆。”

他们随后指出,霍金辐射本质上并不完全是热辐射。相反,他们认为它具有信息量子毛发编码。

卡尔梅特说:“热量的微小差异足以解释,黑洞中的信息如何仍可供外部观察者访问。这足以支持幺正性,因此不存在悖论。”

两位学者的理论精妙之处在于,它不需要修改量子力学或广义相对论,也不需要提出新的物理学方法。

卡尔梅特说:“说到底,解决这个问题的所有要素都已经存在了相当长一段时间,从某种意义上说,如果霍金想找个简单的解释,他本来可以自己解决这个问题。让我吃惊的是,尽管大多数人近50年来一直持这种看法,但解决信息悖论并不需要提出新的物理学原理。”

解决霍金悖论的其他设想并非如此保守。事实上,一些人甚至认为,这需要推翻宇宙的基本概念——或者说,宇宙应该被称为“宇宙”吗?

黑洞孕育婴儿宇宙?

“多重宇宙”的概念是指,除了我们所处的宇宙之外,还存在多个宇宙,但它们是相互独立的,也无法相互作用。这种观点的一个新版本指出,黑洞中心的奇点——所有物理学定律到了这里都不再成立的那个无限扭曲的点——实际上是一个独立的新生宇宙。

美国纽黑文大学物理学讲师尼科德姆·波普瓦夫斯基对本刊说:“按照我的理论,每一个黑洞实际上都是通往黑洞事件视界另一边的一个新宇宙的虫洞,又称‘爱因斯坦-罗森桥’。”

这意味着,每一个宇宙都像我们所处的宇宙一样,可以容纳数十亿个黑洞,每个黑洞都包含自己的婴儿宇宙。波普瓦夫斯基说,这个命题自然解决了霍金悖论。

他说:“信息不会消失,而是会进入黑洞视界另一边的婴儿宇宙。这些物质和信息落入黑洞并从一个白洞(即黑洞的对立面,只能出不能进)出现。”

虽然这一理论就像爱因斯坦的广义相对论一样,并不能明确解释霍金辐射,但它也没有否认霍金辐射。至于黑洞的最终蒸发,波普瓦夫斯基说,这一事件只会永久地把新生宇宙与母宇宙隔绝开来。

关于霍金悖论,还有很多其他解释思路,包括信息会留在黑洞内部,在黑洞最终蒸发完毕时出现。卡尔梅特说,虽然没有人能完美解释这个问题,但物理学领域一些最优秀的人才仍在为解决这一问题而努力。

【校长如何培育更多“大先生”】学校教育以育人为本,但能否真正实现以育人为本的目标则完全取决于每一位教师的观念和行动。好的教师不仅能教给孩子们广博的知识,更能引领孩子们在愉悦的氛围中主动获取有价值的知识、技能,教师专业发展就是要让教师从单纯传授知识(鱼)走向教会学生方法与技能(渔),走向激发学生的兴趣(欲),走向快乐的生命体验(愉),走向拥有广阔的视野和胸怀(宇)。因此,如何有效促进和提升每一位教师的专业素养与能力,实现教师的专业发展,是每位校长都十分关注的话题。

新时代,教师专业发展的内涵更为丰富

对教师专业发展有多种定义,在新时代,教师专业发展的内涵更为丰富。教师素养可分为专业化素养和社会化素养两大方面。专业化素养主要包括教育素养、教学素养、信息化素养、研究素养等;社会化素养主要指教师的社会化程度,如与社会融入的程度,与他人相处的关系等方面。真正意义上的教师专业发展不能拘泥于教师的教学素养方面的提升,而更应趋向教师教育素养和社会化素养的提高。教学素养作为专业发展的基础,为教师的专业发展提供了基本保障,而教育素养和社会化素养则是教师专业化与否的判断标准。

在笔者看来,教育素养是教师的教育理念和思想,即教师的教育观,有什么样的教育观就会有什么样的教育行为。教师的教育素养有三个核心词语:“尊重”,即在了解、理解和充分认识儿童的基础上,尊重每一个学生的天性、人性和个性;“提供”,有丰富的知识储备和教育能力,能为每一个孩子提供他们需要的知识、能量,并提供给孩子足够广阔的思维空间和平台;“引领”,引领每一个孩子过积极而有意义的学校生活,让孩子们拥有幸福的生活和生命体验。

教学素养则是教师在教育素养指引下具体的教学行为、教学技巧和教学艺术。在课堂上,如果教师把孩子当成容器或者白板,那孩子就会被灌输和涂抹,久而久之课堂就变成了“满堂灌”,孩子们也就失去了自主探索、自我发现的动力;而如果教师能把孩子当成一个有潜力的发现者、一个有血有肉的生命主体,如果能够适时调动孩子的多种感官,这样的课堂一定会给孩子更多富有创造性的空间以及自我发展的平台。

其中,学校要注重培养教师的信息化素养与研究素养。信息化素养指教师充分运用智能化技术、数字化技术于教育教学中的能力。不会运用智能化、数字化技术的教师虽然可以当教师,但终将成为不受学生喜欢的教师,也必然成为易遭淘汰的教师。研究素养主要指教师应掌握基本的问题研究方法,具备基本的问题研究和反思能力。

社会化素养是支撑教师发展和进步的社会性基础,教师要善于将自己置于时代潮流中,才能处理好各种关系,做一名与时俱进的教师。

以基本功培训为抓手,带动教师专业发展

作为一名教师,娴熟的基本功是基础。作为学校的管理者、教师培训的实施者,校长不仅要鼓励教师去研究如何让课堂活起来,更要让教师本身参与的培训活起来,以多种方法进行教师的基本功培训,从而带动教师的专业发展。

善于发现,关注细节。深入教师当中去,关注他们的教学情况、教研情况甚至是生活情况。找到教师的兴趣点、兴奋点,以此为契机展开讨论。比如,如果最近教师们都在头疼班里那为数不多的上课调皮的孩子,我们是否能在教师专业发展的培训上提出问题,一起想想办法?这样可以解决一个又一个很小的问题,久而久之,教师也会愿意主动参与这样的培训。

捕捉优势,优化培训。把每次培训的前20分钟给一个备课组,让这个备课组安排一位教师展示一篇大家共同讨论的说课稿,并请其他学科的教师从同行和学生的角度来评析这节课。给教师以足够的激励和舞台,这样,教师们也会把这样的舞台给孩子。语文教师可以设计课前古诗鉴赏、数学教师可以安排一名学生的典型错题分析,在跨学科的教研中实现教师的专业发展。

乐于搜集,调动情绪。教师发展过程中也会有瓶颈与倦怠,这就需要我们提升教师的职业成就感和幸福感。我到访过的许多学校都谈到教师师德培养的问题,师德师风固然要讲,但能讲清楚吗?倒不如拿一些鲜活的师德师风案例和教师们分享,让教师们自己分析,自己感受。

分解任务,调整心态。教育理念的问题远比教学问题更深层。教师压力大、负担重是个普遍现象,于是校长作为教师专业发展的促进者就更要教会教师分解任务的本领。比如,给每位教师每学期留一万字的读书笔记,一定要告诉他们,其实每天不过写80余字,请教师们坚持,而对文字的驾驭能力,是教师必备的本领。对于不能按时完成任务的教师给予鼓励及方法上的指导。生活在平和的环境里的教师,才能够真正拥有积极的心态。

一个专业想发展的教师还要具备一定的研究能力。教育的主流趋势不是培养教书匠,而是培养那些能敏锐发现教育中的问题并针对这些问题进行系统研究后提出解决办法的教育者。在小学的课堂教学研究中,多用观察法、数据统计法,就能很明显地发现问题,并找到原因,然后在一步步深入研究的过程中,推断研究结论并设计改进方案。比如,针对课堂中教师对学生的关注程度研究,我们可以观察:班里有多少学生?在一节课里,教师一共请几名学生回答问题?每个学生回答了几次?这些问题看似渺小,但是在教育研究中足以说明问题。

为教师专业发展营造更好的外部环境

教师是个性化的劳动,只有为教师发展营造更好的外部环境,让每一位教师在适宜的岗位及环境中张扬其积极向上的个性,发展其正确的教育理念和教育行为,那么将来才可能出现真正的学校“大先生”。

以制度保障教师专业发展。俗话说,一种坏的制度会使好人做坏事,而一种好的制度会使“坏人”也能做好事。可见制度对于个人发展的重要性。在制定教师专业发展的保障制度的过程中,要充分发挥民主性,教师、学生、学校领导团队共同参与。同时,在制定教师专业发展的制度时,要充分关注制度本身的合理性和可行性,并将教师专业发展制度融入学校整体的文化建设制度中。在制度实施过程中,极力发挥其激励功能,实行科学管理及团队管理双管齐下。这样的制度才能够给教师专业发展提供有力保障。

以评价促进教师的专业发展。中共中央、国务院印发的《深化新时代教育评价改革总体方案》中明确把认真履行教育教学职责作为评价教师的基本要求,引导教师上好每一节课、关爱每一个学生。教育活动的丰富多彩决定着教师类型的多样化,如果采用同一个标准去评价所有的教师,就会丧失教师独特的教育思想和实践,因此,应给予教师动态和多元的评价。另外,在评价过程中需注意评价主体的多元化,综合全面信息,从多渠道对教师进行多角度立体式的评价,让教师对自己的专业成长有着深刻的了解。

以成果激励教师专业发展。教师专业发展的培训必然会经历培训—实践—反馈—修订—发展这样不断循环的过程,作为学校的管理者,不妨将这个过程中的每一步用多媒体设备记录下来,请教师们结合目标和任务进行思考与交流。培训的阶段总结会中,管理者不用过多地言语,只要把平日收集到的教师们意识中模糊的状态呈现给他们,当每位教师看到自己在专业成长培训过程中的样子,用手感受着“专业成长档案袋”的厚度时,激励的作用伴随着强烈的内驱力一定会促使他们走得更稳更快。

教师专业发展过程中不要让教师沦为“教学的工具”,教师本身也是发展目的,没有教师的人生幸福和快乐,永远不可能有学生的幸福和快乐。(作者:陈锁明 系北京师范大学校长培训学院院长、教育部小学校长培训中心常务副主任)

手上这些线纹与你的人生命运(续)
上面我给大家讲了三种即岛纹、十字纹、星纹,现在我紧接着给大家说说以下的几种手纹与人生的命运:
(四)四方纹,又叫方形纹,或方格纹,或井字纹,多半是不规则的四角形,大小在0.3至0.5cm,或略呈菱形,容易出现在食指根部或太阳线上,亦可出现在生命线上,如若有病之人,在生命线上出现方形纹时,他的病情可能会有好转,如果在某条断线处出现了方形纹,即使体内产生了某种病理变化,但是由于方格纹的出现,它可以延缓病情的激化,从而提高自身的修补能力。
方格纹的特殊意义主要是起保护和救济的作用。当四角方格纹出现在不同的宫位上,就会有不同的意义:
方格纹在巽宫,说明此人能够控制自己的野心;也表示在壮年时代勤劳,到了老年时会过着安稳的生活。
方格纹在艮宫,说明此人长期受到约束,是不吉祥之相,如若此方格纹靠近生命线,更是如此;
方格纹在中指根部,说明此人能够避免很大的不幸;
方格纹在离宫,说明此人拥有事务和艺术才能;
方格纹在坤宫宫,说明此人能够避免财物的损失;
方格纹在乾宫,能够减去乾宫得力量,从而带来的不利;
方格纹在兑宫,说明这种人能避免人体受到伤害;
四角纹假设出现在乾宫和坤宫,表示此人在国外生活。
(五)交叉线,即线的头尾做叉状者此种线,向上叉的为好,比如太阳线向上的重点成叉形,对健康有利,也表示独立奋斗而获得成功。
(六)纵线,手上的一条清晰的纵线,能够增强宫的力量:①在巽宫上有一条很清晰,而且没有被他纹理横断,说明这种人是能够大成功的吉相,②在中指根部的纵线说明这种人,是非常幸运之相;③在离宫上有一条纵线,说明此种人是富有,或者是获得名声的吉相,④在坤宫上有一条纵线,说明此种人能够得到意外资产,此线非常深时,表示具有科学的才能,⑤在兑宫上有一条纵线,说明此种人具有勇敢和冷静的特性。
(七)波浪线,形状如水波的线,任何一处的波浪线,都提示集体素质较差,精力不济,例如,健康线是波浪线是肝胆有病,体质欠叉,他的人生健康沉浮不定。波浪线或笔直的横线皆表示失败,有一条的表示失败一次,有二条的表示失败两次。
(八)网纹线,出现方眼状的线,像网目一样,一般多出现在无名指的根部常出现心理活动较频繁的人手掌上,有心理固执火具个性,易富心思者。若出现在兑宫,则以动肝火。总之,这种手纹的出现都会减弱宫的作用,从而就会增强坏的意义。
(九)斑点纹,斑点的出现都意味着不好的意义。即线上有斑点,提示体内血液流量会改变,半点越大意义越大。如果斑点附在抛物线上易患脑血管意外,这必须排除外因形成的机械性刺激。
斑点出现下列各宫时,对人的影响如此:①乾宫上的斑点纹,此人有歇斯底里倾向;②坤宫上的斑点纹,是因遭遇灾难或是疾病,从而伤害到了自己的部分身体机能;③震和兑宫上的斑点纹,说明此人因斗争而受伤;④中指下方宫上的斑点纹,说明此人因为会遭遇不幸;⑤巽宫上的斑点纹,这类人有可能会失去地位、名誉、财产等;⑥离宫上的斑点纹,表示失去社会地位和名声。
(十)三角形纹是表示才智之意味。他出现有好的意义也有不好的意义,由于位置不同他的作用也会不同,宫位不同,命运也会不同,在宫外或在宫内,由于位置不同而意义也会有所不同。
三角形纹在各宫的意义如次:
在艮宫的三角纹,表示恋爱技巧相当的好;
在巽宫的三角纹,表示具有丛横的外交手腕,而且还能获得大成功;
在艮中指根部的三角纹,表示此人具有神灵的才能;
在离宫的三角纹,表示艺术方面的成就;
在坤的三角纹,表示善于经商,具有政治的手腕;
在乾宫的三角纹,表示具有优秀的想象能力,此人在文学与发明方面有一定成就;
在震宫的三角纹,表示具有斗争的才能,说明此种人具有运动员或战术家的才能;
请读者根据我前面所讲的内容综合考虑,就足以准确预测你的人未来。
此外,(1)还有支线,即分叉线,分成二至三条的皱纹,常在基本线的前端出现,尤其一小支根下横曲线为多见,支线纹,出现越多,越细,则心思越细,情感富于变化。
(十一)(2)链状纹,线上连续不断的小圈火作交叉线条状缠在一起,于是形成如锁链状的线,为驳杂杂不纯,零乱无章的表征,如果锁链状的线实生命线,提示身体健康不佳。有神经质。(3)破线,又叫断线,掌中的线基本是完整的,如果在行程中忽然中断,提示此人在破断的地方,会有健康不良。(4)流苏线即主线的终点处向上下火向左右分出一丛丛的之线,成流苏线,而使主线原有的优点被破坏火薄弱,即晚年身体会非常的弱。(5)毛状线,在各纹的两旁向下的一边,岔出许多如细毛丛生似的短线,提示减弱有关线纹的力量,例如横曲线有毛状向下线,提示情志不足,容易疲劳火神经衰弱的病变。
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