吞噬一切的黑洞竟然也有“压力”

  研究者基于量子引力的有效场论方法,利用沃尔德熵公式计算黑洞熵的量子引力修正,结果发现黑洞除了有温度外,对外界还会有压强。这种压强的效应极微弱,以太阳大小的黑洞来说,产生的压强只有地球大气压强的10—46倍。

  人们在生活工作中,都有着或大或小的压力。不过,让人意外的是,深邃宇宙中,就连能够吞噬一切的黑洞,也有“压力”。

  近日,一项最新研究表明,来自英国萨塞克斯大学的物理学家发现,黑洞实际上是更复杂的热力学系统,不仅有温度,还有压力。这是科学家首次发现黑洞有压力,相关研究成果发表于《物理评论D》。

  为何黑洞也有压力?此次研究人员是如何发现这一特性的?未来又应该如何验证?带着这些问题,科技日报记者采访了北京师范大学物理学系副教授、引力物理专家张宏宝。

  黑洞从假说到显露“真容”

  作为20世纪物理学界最重要的假说之一,黑洞让物理学家和天文爱好者都十分着迷。

  早在1783年,英国地理学家约翰·米歇尔就提出,宇宙中可能存在一种天体,其密度大到连光都无法逃逸。1915年,爱因斯坦在广义相对论中提出某些大质量恒星会演化为巨大的引力场。1916年,德国天文学家卡尔·史瓦西的计算结果表明,如果大量物质集中于空间一点,其产生的引力可以让光也无法逃脱。1968年,美国天体物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒正式提出了“黑洞”一词。

  然而,由于黑洞无法被直接观测到,人类只能凭借一些间接的方式,例如借由其他物体的轨迹或被吸入物体的信息来证明黑洞的存在,并依据这些信息对黑洞进行研究。

  随着科普和科幻作品的流行,黑洞已经成为大众最熟知的科学概念之一,黑洞的“神秘属性”也刺激着人们对于宇宙的好奇心。在过去的几十年间,科学家围绕黑洞的相关特征提出了大量的假说,但时至今日,黑洞仍有许多谜团待解。

  2019年4月,经过200多名科研人员历时10余年的努力,人类才终于拍到历史上首张黑洞照片,这在黑洞研究历史上具有里程碑意义。

  “奇怪”的数字揭示黑洞压力

  即便见过了黑洞的“颜值”,人类仍然对黑洞的属性知之甚少。不过,随着研究的不断深入,科学家正在不断获得新的发现,这些研究成果也让黑洞的科学形象越来越“丰满”。

  事实上,早在1974年,著名物理学家霍金就已提出假说,认为黑洞能够不断向环境辐射热量,具有类似黑体的辐射光谱,即“霍金辐射”。这就意味着,黑洞应当有温度,而且黑洞最终会完全蒸发。根据霍金的理论,黑洞并不意味着绝对的虚无,而是会发射粒子,即散发出热辐射。霍金相信这种辐射最终会使黑洞失去足够的能量和质量,导致其最终消失。

  在过去2年当中,已有多项研究对霍金的该项假说进行了探讨。例如2019年以色列理工学院的科学家利用“玻色—爱因斯坦凝聚”状态的极冷气体来模拟黑洞的事件视界(即黑洞的一个看不见的时空边界,任何东西都无法从事件视界内部逃脱)。在这次实验当中,科学家观测到了“霍金辐射”。

  而在此次最新研究中,2位来自英国苏塞克斯大学的物理学家泽维尔·卡尔梅以及福克特·凯普斯教授所领导的研究团队在对史瓦西黑洞(一种最常见的黑洞模型)的熵进行量子引力校正时发现了一个“奇怪”的数字。随后,研究人员意识到他们所看到的数字代表的物理行为正是一种压力——黑洞也会对其周围的空间施加压强。

  研究者基于量子引力的有效场论方法,利用沃尔德熵公式计算黑洞熵的量子引力修正,结果发现黑洞除了有温度外,对外界还会有压强。这种压力的效应极微弱,以太阳大小的黑洞来说,产生的压强只有地球大气压强的10—46倍。不过,研究者也表示,目前还不清楚造成这种压力更深层次的原因。

  “发现黑洞压力”研究也有不足

  对于此次最新研究,张宏宝解读说,从科学研究的角度来看,刚刚发表的这篇研究论文属于一个中规中矩的工作,并没有什么重大突破,而且还存在两个较大的问题。其一是我们还没有一个完备的量子引力理论。如前文所述,该计算是在有效场论下的计算结果,当熵获得了量子修正,也许它的质量也获得了量子修正,这样那个所谓的黑洞压力就不存在了,但热力学第一定律依然正确;其二,即使最终可以把这个量子修正解释为黑洞压力的存在,其具备可观测的效应很小,因而缺乏观测价值。在该成果同其他理论的对话当中,这两点不足会有较大影响。

  张宏宝表示,在天文物理学、宇宙学研究当中,物理学和数学之间、可观测和不可观测现象之间的各种对话和碰撞普遍存在。科学研究需要建立在严谨的方法论基础之上,人类认知的拓展也是个循序渐进的过程,单个研究很难具备决定性的意义。“在数学公式中发现黑洞压力”是一个有趣的发现,但也只是一个小小尝试。正是在这些不间断的探索当中,黑洞的形象逐渐走向“丰满”,其轮廓也愈加清晰。对于真正的科学家来说,“发现黑洞”是一项长期持续的,而非一次性的工作。

  延伸阅读

  史瓦西黑洞:“寻常”的黑洞模型

  此次的最新研究发现是建立在史瓦西黑洞假说的基础之上。

  1916年,德国天文学家、物理学家史瓦西提出了史瓦西黑洞假说,将史瓦西黑洞设定为一个不带电、不自旋的黑洞,黑洞中心为奇点,黑洞的外圈为事件视界,又称史瓦西半径。史瓦西黑洞又被称为“寻常黑洞”,其本身只是一种假说模型,并不能代表现实当中黑洞的真实面貌。

  在史瓦西黑洞假说当中,还有一个等同概念叫做史瓦西度规,即史瓦西于1915年针对广义相对论的核心方程——爱因斯坦场方程——关于球状物质分布的解。史瓦西度规是爱因斯坦场方程最一般的真空解,这个解就是史瓦西黑洞。换言之,史瓦西黑洞和史瓦西度规,就是同一事物在物理和数学领域的不同模型形式。正如史瓦西本人在1913年当选德国科学院院士时说的“数学、物理学、化学、天文学是同向前行的,无所谓谁落在后面,也无所谓谁在前头并施以援手……数学、物理学、天文学构成了一个‘知识’,只能作为一个完美的整体而被理解。”

  当然,除史瓦西以外,其他科学家也提出了一些黑洞模型。例如一种同时带有角动量和电荷的黑洞假说,叫做克尔—纽曼黑洞,相比于静态的史瓦西黑洞,克尔—纽曼黑洞更接近于实际的黑洞。

  来源:科技日报

第五一零天,准确地说,地球自诞生以来,不仅下过一场200多万年的雨,还下过一场持续了上千万年的雨。

在地球形成之初,完全就是个火球,地面到处都是岩浆,尽管有水的存在,但水完全无法以液态存在。

从初中物理课本中我们知道,水在高温下会被蒸发成气态,气态的水进入大气层后,在温度较低的情况下又会变成液态水。

液态水降落到地面,又因为地表温度过高,再次成为气态,就这样水在液态气态之间转化,而这个表现过程就是“雨”,直到后来地球逐渐冷却,液态水才能在地表存留。

在地表液态水形成之初,地球大气中的二氧化碳得以形成碳酸盐,并且逐渐沉入地下。

但是,碳酸盐越往下,所处位置的温度就越高,在高温下,碳酸盐也很容易生成二氧化碳,可惜的是,地球在降温过程中,表层岩石早已冷却,也就是说海量二氧化碳被困在了地下。

直到2.3亿年前,地壳运动进入活跃期,盘古大陆也开始分裂,大量火山群肆意喷发,被锁在地下长达30多亿年的海量二氧化碳终于找到缺口,重新回到了大气层。

二氧化碳的增加,导致地球温度升高,海水不断被高温蒸发,水蒸气升高后遇冷再次变成液态水降落至地面,所以这场雨,一下就是200多万年,这就是地球史上著名的“卡尼期洪积事件”。

为什么得道高僧的舍利子是彩色的?

大家是不是经常在网上看到,某某高僧圆寂后,会产生彩色舍利子的资讯?

其实关于舍利子,科学界早就有了权威解释,首先舍利子的产生,跟是否吃素没有关系,因为除了僧人吃素以外,道士以及全球这么多素食主义者,几十年下来也都是吃素的,所以吃素跟舍利子并没有直接关系。

此外,也有人说舍利子其实就是结石,这个猜想也是错的,因为结石在体内很痛,真的有僧人能十几年、几十年忍受得了结石的痛吗?

主要是,结石的化学成分为钙质或金属沉积盐,在高温下会转变为粉末状,在焚化过程中不可能遗留下来,而且结石是不透明的,舍利子为晶体状,二者并非同一产物。

其实在科技发达的今天,舍利子到底是什么,科学家早就一清二楚了,简而言之,舍利子就是人体骨骼在高温状态下发生的化学反应。

曾经有专家做过实验,骨骼在200℃时,会出现破裂变形,但温度提高到600℃时,骨骼就会产生很多不规则晶体,但温度高达1600℃时,不规则晶体会逐渐融化成球状。

在1988年,中国台湾的专家直接拿得道高僧的舍利子去测验,结果发现舍利子的主要组成元素就是钙、盐、碳,这也是人体骨骼的主要组成元素。

如果你还不信,也可以去搜下2007年有人申请的人为制作舍利子的专利,里面都有十分详细的制作过程。

所以看到这里,我们就能清楚地知道,舍利子就是骨骼在高温下所产生的晶体,那么彩色的舍利子如何解释呢?

这就不得不说另一个概念了,那就是得道高僧。

一般德高望重的僧人,他们都会佩戴佛教七宝。(金、银、琉璃、玛瑙、水晶、砗磲、摩尼珠)

在高僧圆寂后,七宝也会随之一同被焚化,七宝中的金属离子在高温的作用下,就会跟骨骼晶体发生融合,所以导致得道高僧的舍利子是彩色的。

当然普通人因为工作环境问题,导致体内存在大量金属离子,那么在逝世后,即便没有七宝,也有概率生成彩色的舍利子。

中国神农架深处,到底有没有野人?为什么至今不对外开放?

神农架的历史可以追溯到16亿年前,这地方不仅历史悠远,还真实存在大量白化生物,比如白蛇、白鹿等等,再加上多次出现野人的传闻,特别是进入网络化时代后,神农架就被披上了一层神秘的色彩。

首先来解释下白化生物,神农架深处有大量白化生物,是客观存在的事实,于是脑洞大开的网友就在猜测,是不是神农架深处有神秘力量?比如妖族等等。

我只是说,有这些想法的朋友小说看多了,其实动物的白化跟基因有关,而基因又跟环境有关。

神农架深处植被茂密,各种参天大树拔地而起,绝大多数阳光根本无法穿透厚厚的树荫,而且此地温润多雨,这就导致里面的生物全年很少能吸收到太阳光。

我们都知道,黑人的皮肤之所以是黑的,主要原因就是为了应对强烈的太阳光,然而神农架深处的动物,没有这个顾虑,所以在一代代的繁衍进化过程中,有很多生物都进化出了白化基因,当然这些基因只是少部分,但即便如此,神农架深处的白化物种,也要高达30多种。

再来说说野人这事,据神农架周边村民描述,在1956年发生过野人袭击事件,当时一名小女孩正在回家的路上,结果窜出来一个神秘且巨大的黑影,在听到小女孩惊叫声后,附近村民立马拿起农具赶过去,最后没控制住力度,将这神秘生物给打死了。

这个故事很快就传了出去,后来也不知道怎么的,就变成了“神农架有野人”。

1976年,中科院召集了100多号人,其中有各个领域的精英,专业性毋庸置疑,结果在神农架深处找了很久,别说野人,就连蛛丝马迹都没发现。

被掩埋的巨人/2017年诺贝尔文学奖获得者石黑一雄作品
 2005年的《别让我走》之后,石黑一雄一直潜心于《被掩埋的巨人》的创作,期间数易其稿,可谓十年磨一剑。因此早在成书问世之前,就早已引起了文学界的极大关注。

  自今年3月正式出版后,连续三周占据北美某网站历史小说类图书销售榜头筹,《泰晤士报》、《卫报》、《华尔街日报》、《华盛顿邮报》等各大英美重量级媒体分别在第一时间刊发了热情洋溢的书评。本书的出版堪称2015年文学界的一个大事件。

  《被掩埋的巨人》已被斯科特·鲁丁制片公司买下电影改编权。斯科特·鲁丁在过去几年里曾经出品了多部巨片,包括2011年的《龙纹身的女孩》、2014年的《布达佩斯大饭店》、2015年的《斯蒂夫·乔布斯》等。待到本片上映时,必将引发又一轮的关注热潮。

  《被掩埋的巨人》借奇幻史诗的外衣探讨了一个沉重的话题:民族与个人面对历史宿怨时应当如何在记忆与宽恕间做出抉择,而这个问题恰恰出人意料地紧扣中国当下的社会现实与民众思潮。中国读者甚至能够比英语世界的一般读者更能感同身受地理解、思考作品文字背后的深意。

  石黑一雄进军奇幻界——这条爆炸性的消息在2015年的英语文坛一度掀起了轩然大波。所有人都想象着这位《长日留痕》的作者究竟该描绘出一个怎样的亚瑟王传奇和剑与魔法的世界。这个疑惑随着《被掩埋的巨人》三月问世而揭开了谜底,对于所有热爱石黑一雄的读者而言,这部十年磨一剑的力作既出乎意料,又令人欣慰。
  

  如果说《被掩埋的巨人》是一部奇幻文学,那么它无疑颠覆了这个类别迄今为止所有的规则。它显然不是《指环王》那样的浪漫主义奇想,但也不像《权利的王座》那样在另一个时空中演绎冷酷血腥的现实主义政治。是的,这里有剑与魔法,有巨龙,有食人魔,有亚瑟王的遗产,有圆桌骑士,甚至有大法师梅林——但这一切都笼罩在小说中那片渗透了一草一木的“遗忘之雾”中,褪去了全部的绚丽色彩,只剩下单调的灰色。不再有英雄史诗,不再有善恶决战,亚瑟王的英俊骑士已然两鬓斑白,就连巨龙都无力地蜷缩在巢穴里苟延残喘——这些传奇中的人物突然间丧失了那种超脱人世的反重力,从藐视时空规律的云端跌落到一个他们此前从未涉足的世界中—— 一个平凡得近乎无意义的世界。华丽的油画变成了黑白的水墨画。后亚瑟王时代的英格兰奇特地显现出一种东方式的内敛与忧伤。

  不过,不要被这种平和素淡的基调所迷惑。几乎从小说的开篇起,这片掩盖了一切阴影的灰色迷雾本身就成为了让人挥之不去的阴影。一种无形的威胁——一个巨人——在这迷雾背后若隐若现。所有人都在窃窃私语它,一切的怪相似乎都指向它,然而它的根源反复被揣测,却始终不被挑明。每一次的压抑都将这个巨人又放大了一倍,直到故事的结尾。而当它终于挣脱束缚,狰狞地将一切平和的假象都撕得粉碎时,卷外的我们和卷内的主人公——那对踏上追寻记忆之路的不列颠老夫妻——这才惊恐地发现,与这个叫做“仇恨”的巨人相比,浑浑噩噩的遗忘未尝不是一种赐福……而那正是亚瑟王的英勇骑士与睿智的梅林在三十年前宁可从云端坠落也要不惜一切代价达成的,结果却依然功亏一篑。我们这时才意识到,这是一部以亚瑟王传奇为外壳的现实寓言。仇恨——不仅是人与人之间的恩怨,更是民族与民族间的血海深仇——石黑将这个来自人间的幽灵投射到了亚瑟王的奇幻世界中,而那些挥舞剑与魔法的勇士在这个幽灵面前立刻丧失了所有的伟力与超凡,他们恐惧、无力、苍白,同我们这些凡人别无二致。

  魔法可以杀死巨龙,然而什么可以杀死仇恨这个巨人呢?没有人。它只能被压制、被掩埋,就连梅林的咒语也只能让它蛰伏三十年。然而,它终将苏醒,终将呼唤血的献祭。

内容简介
  
  石黑一雄《被掩埋的巨人》讲述公元六世纪的英格兰,本土不列颠人与撒克逊入侵者之间的战争似乎已走到了终点——和平降临了这片土地,两个族群比邻而居,相安无事地共同生活了数十年。但与此同时,一片奇怪的“遗忘之雾”充盈着英格兰的山谷,吞噬着村民们的记忆,使他们的生活好似一场毫无意义的白日梦。一对年迈的不列颠夫妇想要赶在记忆完全丧失前找到此刻依稀停留在脑海中的儿子,于是匆匆踏上了一段艰辛的旅程。他们渴望让迷雾散去,渴望重拾两人相伴一生的恩爱回忆——但这片静谧的雾霭掩盖的却是一个黑暗血腥的过去,那是一个在数十年前被不列颠人的亚瑟王用违背理想的手段掩埋的巨人。一个神秘的撒克逊武士肩负使命来到这片看似平和的山谷,他那谦逊的外表背后究竟隐藏着怎样秘而不宣的动机?他的使命带给这个国度将是宽恕的橄榄枝还是复仇的剑与火?而亚瑟王最后的骑士高文则决心用生命守护国王的遗产,因为守护它就就意味着守护最后的和平。记忆与宽恕,复仇与和平,四人的命运不可避免地交织在了一处,而结局只有一个。 https://t.cn/A6fC1T4n


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