中国信通院 | MEMS传感器技术产业与我国发展路径研究（第一部分）
本文来自《信息通信技术与政策》杂志，是工业和信息化部主管、中国信息通信研究院主办的专业学术期刊，两位作者均为中国信息通信研究院信息化与工业化融合研究所研究员。
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原文中强调在商业化的MEMS设计工具层面我国处在真空环境情况，进而引起诸多MEMS工程设计公司的产品产品研发周期时间太长，且以效仿海外完善产品为主导。国内MEMS封裝产业链在全世界范畴内位于比较先进的影响力，但高档检测设备仍被海外行业龙头垄断性。MEMS封裝成本费在传感器生产制造阶段中占成本的比例做到40%之上……
0 前言
微机电系统（Microelectro Mechanical System，MEMS）传感器是从微机械加工制造技术性生产的新式传感器，对比于传统式传感器元器件，MEMS传感器凭着品质轻，体型小，敏感度高，稳定性强，便于融合等优质特点，变成 促进传感器持续向小型化，智能化系统发展趋势的首要驱动力，与此同时MEMS技术性做为微电子技术生产技术的一个主要支系，也是超过克分子时期的主要发展前景之一。
1 MEMS传感器产业发展规划整体状况
当今，全世界传感器产业链正处在蓬勃发展的阶段，技术性更新迭代持续加速，产业链市场竞争日益猛烈。2018年，全世界传感器市场容量做到2059 亿美金，年平均增长率超出12%，在其中MEMS传感器占有率由2015年的8%快速上涨至25%，变成仅次图象传感器（CIS）的第二大传感器类别。
全世界MEMS传感器销售市场当前仍由欧美国家日等西方国家和地域核心，在其中美国，法国及其日本三国销售市场占有率做到50%之上，而在高档MEMS传感器领域，美国和法国的优点则更加显著。
美国博通在频射MEMS传感器领域处在一定领先水平，特别是在在MEMS过滤器领域，市场占有率达到87%。伴随着移动智能终端产业链的爆发式增长，博通的竞争优势将获得进一步推进。
BOSCH在健身运动类MEMS传感器层面一枝独秀，其产品在车辆及其智能机等领域已变成不可缺少的核心部件。在我国在声学材料MEMS传感器等领域具备一定竞争能力，但总体看来尚不具有核心工作能力。
伴随着MEMS生产技术的逐步完善，新式MEMS传感器产品五花八门，产品销售量也出现大幅度上升的发展趋势。
现阶段，MEMS公司已经根据持续的基本技术革新完成进一步的提升，产品商业化的周期时间和成本费减少周期时间得到大幅度减少，20世际60时代，传统式的工作压力传感器商业化的时间长达15年，而成本费减少時间一样必须 15年，而当今MEMS传感器的均值商业化的時间仅为6年，成本费减少時间也进一步减少至5年之内，因而迅速更替的产品促使MEMS传感器早已在诸多领域取得成功得到商业化的，并发生了很大的市場机遇。
2 MEMS传感器运用现况
MEMS传感器类型极多，可使用于物理学，有机化学，微生物等领域数据信号的检测，比较常用的类型有瞬时速度传感器，惯性力传感器，工作压力传感器，MEMS陀螺仪及其MEMS话筒等。现阶段，MEMS传感器在消费电子产品，诊疗，汽车电子产品及其工业生产等运用领域占有率最大，各自占有41.8%，28.1%，16.7%和9.1%。
在消费电子产品领域，出自于对容积，功能损耗及其费用等要素的考虑到，以手机上，平板电脑，可配戴，AR/VR机器设备等为意味着的ICT智能终端80%之上的传感器是根据MEMS加工工艺生产的，关键分成速度感测组成传感器，自然环境传感组成传感器，电子光学传感组成传感器等。
在其中，速度感测组成传感器关键包含加快计，陀螺仪和惯性力精确测量模块；自然环境传感组成传感器关键包含MEMS话筒，工作压力传感器等；电子光学传感组成传感器关键包含光线传感器，贴近传感器，RGB色调传感器，激光测距传感器，电子光学微生物传感器等。
在诊疗领域，微生物MEMS传感器早已变成医药学检测中不能缺失的核心部件，关键分成微生物菌种传感器，酶传感器，体细胞传感器，机构传感器，蛋白传感器，免疫力传感器6类。
除此之外，MEMS传感器还使用于脑电精确测量，心电图检查检测，CT显像及其机器设备精准定位等别的非生物因素领域，将来伴随着元器件特性的持续提高及其进一步小型化，MEMS技术性还将在外骨骼，心血管支架，眼底黄斑嵌入等新起领域获得进一步运用。
在汽车电子产品领域，MEMS传感器总体展现持续增长的发展趋势，近5年汽车交易市场MEMS传感器复合型增长率超出7%，预估到2022年，市场容量将做到32 亿美金，销售量将超出20 亿颗。
汽车电子产品领域常见的传感器关键包含加快传感器，工作压力传感器，陀螺仪，总流量传感器，溫度传感器，液位仪传感器，部位传感器，汽体浓度值传感器等，关键运用于电子器件稳定性程序流程自动控制系统，汽车安全气囊，胎压监测装置，进排汽管肯定压力检测等领域。
在工业电子领域，MEMS传感器高可靠性，高精密的特点可达到工业控制系统领域几近“零误差”的规定，与此同时针对極限溫度，环境湿度和ph酸碱度等办公环境规定，MEMS传感器可根据封装类型，加工工艺等技术应用的变动开展达到。如使用在地质勘查等领域的ADI工业级陀螺仪，其使用寿命可以达到1000 h，耐冲击性达10 000 G，应用温度范围达-40℃~175℃ 。
3 优秀MEMS传感器技术性发展趋势最新消息
当今，MEMS传感器早已使用于每个领域当中，在其中技术性迭代更新更快，运用经营规模最高的就是健身运动传感器和工作压力传感器。
MEMS健身运动传感器是现阶段使用极其普遍的MEMS传感器，包括了陀螺仪，加速度传感器和惯性力精确测量模块等，现阶段早已在智能机，可佩戴智能产品及其平板等领域完成了大量运用。
当今，MEMS健身运动传感器已经朝着多用途集成化和高精密开展演变，为处理移动智能终端产品中的差异要求衍化出各种各样优秀的解决方法。
为完成多传感器中间的数据预处理，飞思卡尔等企业在其传感器产品中内嵌了微控制器及其储存器等控制模块，解决了结合外界感测器信息的难题。
博世公司运用系统封装（SiP）等技术性，将三轴12位加速度传感器，三轴地磁场传感器，三轴16位陀螺仪及其微处理器开展融合，进一步对增强现实技术，定位导航，本人运动健身及其其它对自然环境观念规定较高的情景的适用性开展了提升。
为完成无GPS数据信号状况下的精准惯性导航，现阶段现已有集成化了加速度传感器，陀螺仪，地磁场传感器及其插口专用型处理器的本人惯性导航系统软件被报导，该体系在功耗低CMOS集成电路芯片的协助下，与系统软件校正技术性完全融合，完成了在无GPS数据信号状况下，3 km徒步相距内偏差低于6 m的优势性能。
MEMS工作压力传感器一样是应用最普遍的MEMS传感器产品之一，一般运用于智能机，航天航空，车辆，生物技术及其加工工艺操纵等领域，依照工作压力检测方法能够分成压阻式，电容传感器，串联谐振感测器等，而最常见的是压阻式和电容传感器，因而这二种工作压力传感器的技术性迭代更新也较为活跃性。
为充足减少微压MEMS传感器中测定的敏感和线性中间的分歧，持续提升微压传感器测量精度，一种新式的FBBM构造应时而生，该构造包括了4个短梁和一个坐落于核心的正方形凸块，根据降低感测器膜结构工程偏移水平做到进一步减少工作压力的离散系统，并提升了压阻敏感度，做到了提高微压MEMS传感器精密度的总体目标。
为达到航天航空行业中在极端条件中的微波感应器无线网络压力传感要求，一种根据蓝色宝石的隔阂和建筑结构MEMS压力传感构造被明确提出，在施压时，传感器膈膜产生偏移，传感器的电串联谐振因此随工作压力膈膜的偏移而更改，完成了将轻度压力转换为信号的目地，该构造可在1000℃的高溫下正常的工作中，达到了极端条件下压力传感的要求。
4 在我国MEMS传感器高新产业现况
近些年，中国MEMS全产业链已产生从网站前端开发，制造到后面封装，检测的完善全产业链条[4]，瑞声科技，歌尔股份，耐威科技，中芯，长电科技等各全产业链行业龙头发展趋势快速。
此外，近些年中国MEMS销售市场增长速度一直高过全世界销售市场提高水准，这一方面归功于中国MEMS销售市场发展趋势开始相比比较晚，销售市场数量较小，因而销售市场增长率较快；另一方面，近些年中国消费电子产品产品及其汽车电子产品产品始终保持较快增长势头，加上全世界电子器件整个机械产业链不断向中国迁移，促使MEMS要求持续释放出来，中国MEMS销售市场因而展现较好快速发展趋势，占全世界的市场占有率也不断地提升。
殊不知因为发展比较晚，在我国公司仍存有生产能力不够，关键技术缺乏等薄弱点。总而言之，当今中国仍需在关键技术科技攻关，全产业链配套设施水准提高等领域做工作中，从源头上提高当地MEMS传感器产业链的竞争优势。
4.1 设计方案
MEMS传感器设计方案是一项集基础知识，应用技术及其例如通讯，有机化学，微生物等学科交叉有关新技术的繁杂工作中，包含覆盖面广，综合型强，因而相较于传统式传感器，MEMS传感器产品线开发设计难度系数大，时间长，且成本费一直持续上升。
整体而言，在我国在MEMS传感器设计方案水平及其基础研究等领域与海外领先水准仍存有一定差别。
在制定实力层面，在我国MEMS产业链通过20很多年的发展趋势，现阶段早已不断涌现歌尔股份，瑞声科技，敏芯高新科技等行业龙头，在其中歌尔股份的MEMS话筒产品早已进到iPhone，三星等国际性一流生产商的供应链管理，销售量位列全世界第二，且于2018年营业收入经营规模做到50 亿美金。
但与霍尼韦尔，BOSCH等全球领头生产商对比，在我国公司仍存有产品线单一，总体经营规模偏小等难题，现阶段中国除歌尔股份和瑞声科技等极少数行业龙头外，别的公司年营业收入仍难以实现1 亿美金。
在基础研究层面，现阶段中国在商业化的MEMS设计工具层面处在真空环境情况，一般选用Coventorware，IntelliSuite和Ansys等海外专用工具开展MEMS模拟仿真，而且欠缺高质量的MEMS和ASIC设计服务（如IP库等），进而引起诸多MEMS工程设计公司的产品产品研发周期时间太长，且以效仿海外完善产品为主导，欠缺助推行业市场的自主创新产品，不能满足日新月异的市场的需求。
4.2 制造
MEMS制造工艺是集成电路芯片IC制造工艺的一支，但与传统式IC制造工艺对比具有显著差别。
传统式IC制造的目标是在企业范围上集成化尽量多的晶体三极管，如intel全新i7CPU可集成化数十亿只晶体三极管，与之对比，MEMS传感器件集成化元器件数目少，单独元器件容积比较大，因而MEMS制造工艺并不是一味追求完美更小的制造连接点与更多的处理速度，只是更为重视原料的构造机械设备特点，材料有机化学特点及其离子注入深度1，精密度，地应力操纵等每一步工艺的精确完成。
除此之外，因为MEMS元器件中存有例如固支梁等独特构造，因而相较于传统式的IC制造工艺，MEMS工艺存有大量完成困难很大的独特技术性，如形槽离子注入，放弃层释放出来技术性，LIGA工艺，引线键合技术性等。
中国流行的MEMS代工生产生产线现阶段以6 英尺和8 英尺集成ic为主导，伴随着近些年罕王高新科技，耐威科技等优秀生产线依次落地式，在我国的MEMS生产能力获得了一定程度上的提高，且生产量也从2015年的不够20%提高到现今的80%之上。
但现在我国内线仅能制取以工作压力传感器，MEMS话筒，加速度传感器等为核心的中低端产品，制造工艺水准与世界领跑代工企业的差异显著，例如压电材料（AlN，PZT等）等高档制造工艺线并未创建，没法生产制造塑料薄膜体声波频率过滤器，压阻式喷墨打印机打印机喷头和超音波传感器等产品。
虽然中国MEMS代工企业也有着体微生产加工技术性，表层微生产工艺和CMOS MEMS技术性，但因为产品销售量都相对比较小，因而在批量生产合格率，稳定性和可靠性等领域存在的问题。
本文来自《信息通信技术与政策》杂志，是工业和信息化部主管、中国信息通信研究院主办的专业学术期刊，两位作者均为中国信息通信研究院信息化与工业化融合研究所研究员。
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原文中强调在商业化的MEMS设计工具层面我国处在真空环境情况，进而引起诸多MEMS工程设计公司的产品产品研发周期时间太长，且以效仿海外完善产品为主导。国内MEMS封裝产业链在全世界范畴内位于比较先进的影响力，但高档检测设备仍被海外行业龙头垄断性。MEMS封裝成本费在传感器生产制造阶段中占成本的比例做到40%之上……
0 前言
微机电系统（Microelectro Mechanical System，MEMS）传感器是从微机械加工制造技术性生产的新式传感器，对比于传统式传感器元器件，MEMS传感器凭着品质轻，体型小，敏感度高，稳定性强，便于融合等优质特点，变成 促进传感器持续向小型化，智能化系统发展趋势的首要驱动力，与此同时MEMS技术性做为微电子技术生产技术的一个主要支系，也是超过克分子时期的主要发展前景之一。
1 MEMS传感器产业发展规划整体状况
当今，全世界传感器产业链正处在蓬勃发展的阶段，技术性更新迭代持续加速，产业链市场竞争日益猛烈。2018年，全世界传感器市场容量做到2059 亿美金，年平均增长率超出12%，在其中MEMS传感器占有率由2015年的8%快速上涨至25%，变成仅次图象传感器（CIS）的第二大传感器类别。
全世界MEMS传感器销售市场当前仍由欧美国家日等西方国家和地域核心，在其中美国，法国及其日本三国销售市场占有率做到50%之上，而在高档MEMS传感器领域，美国和法国的优点则更加显著。
美国博通在频射MEMS传感器领域处在一定领先水平，特别是在在MEMS过滤器领域，市场占有率达到87%。伴随着移动智能终端产业链的爆发式增长，博通的竞争优势将获得进一步推进。
BOSCH在健身运动类MEMS传感器层面一枝独秀，其产品在车辆及其智能机等领域已变成不可缺少的核心部件。在我国在声学材料MEMS传感器等领域具备一定竞争能力，但总体看来尚不具有核心工作能力。
伴随着MEMS生产技术的逐步完善，新式MEMS传感器产品五花八门，产品销售量也出现大幅度上升的发展趋势。
现阶段，MEMS公司已经根据持续的基本技术革新完成进一步的提升，产品商业化的周期时间和成本费减少周期时间得到大幅度减少，20世际60时代，传统式的工作压力传感器商业化的时间长达15年，而成本费减少時间一样必须 15年，而当今MEMS传感器的均值商业化的時间仅为6年，成本费减少時间也进一步减少至5年之内，因而迅速更替的产品促使MEMS传感器早已在诸多领域取得成功得到商业化的，并发生了很大的市場机遇。
2 MEMS传感器运用现况
MEMS传感器类型极多，可使用于物理学，有机化学，微生物等领域数据信号的检测，比较常用的类型有瞬时速度传感器，惯性力传感器，工作压力传感器，MEMS陀螺仪及其MEMS话筒等。现阶段，MEMS传感器在消费电子产品，诊疗，汽车电子产品及其工业生产等运用领域占有率最大，各自占有41.8%，28.1%，16.7%和9.1%。
在消费电子产品领域，出自于对容积，功能损耗及其费用等要素的考虑到，以手机上，平板电脑，可配戴，AR/VR机器设备等为意味着的ICT智能终端80%之上的传感器是根据MEMS加工工艺生产的，关键分成速度感测组成传感器，自然环境传感组成传感器，电子光学传感组成传感器等。
在其中，速度感测组成传感器关键包含加快计，陀螺仪和惯性力精确测量模块；自然环境传感组成传感器关键包含MEMS话筒，工作压力传感器等；电子光学传感组成传感器关键包含光线传感器，贴近传感器，RGB色调传感器，激光测距传感器，电子光学微生物传感器等。
在诊疗领域，微生物MEMS传感器早已变成医药学检测中不能缺失的核心部件，关键分成微生物菌种传感器，酶传感器，体细胞传感器，机构传感器，蛋白传感器，免疫力传感器6类。
除此之外，MEMS传感器还使用于脑电精确测量，心电图检查检测，CT显像及其机器设备精准定位等别的非生物因素领域，将来伴随着元器件特性的持续提高及其进一步小型化，MEMS技术性还将在外骨骼，心血管支架，眼底黄斑嵌入等新起领域获得进一步运用。
在汽车电子产品领域，MEMS传感器总体展现持续增长的发展趋势，近5年汽车交易市场MEMS传感器复合型增长率超出7%，预估到2022年，市场容量将做到32 亿美金，销售量将超出20 亿颗。
汽车电子产品领域常见的传感器关键包含加快传感器，工作压力传感器，陀螺仪，总流量传感器，溫度传感器，液位仪传感器，部位传感器，汽体浓度值传感器等，关键运用于电子器件稳定性程序流程自动控制系统，汽车安全气囊，胎压监测装置，进排汽管肯定压力检测等领域。
在工业电子领域，MEMS传感器高可靠性，高精密的特点可达到工业控制系统领域几近“零误差”的规定，与此同时针对極限溫度，环境湿度和ph酸碱度等办公环境规定，MEMS传感器可根据封装类型，加工工艺等技术应用的变动开展达到。如使用在地质勘查等领域的ADI工业级陀螺仪，其使用寿命可以达到1000 h，耐冲击性达10 000 G，应用温度范围达-40℃~175℃ 。
3 优秀MEMS传感器技术性发展趋势最新消息
当今，MEMS传感器早已使用于每个领域当中，在其中技术性迭代更新更快，运用经营规模最高的就是健身运动传感器和工作压力传感器。
MEMS健身运动传感器是现阶段使用极其普遍的MEMS传感器，包括了陀螺仪，加速度传感器和惯性力精确测量模块等，现阶段早已在智能机，可佩戴智能产品及其平板等领域完成了大量运用。
当今，MEMS健身运动传感器已经朝着多用途集成化和高精密开展演变，为处理移动智能终端产品中的差异要求衍化出各种各样优秀的解决方法。
为完成多传感器中间的数据预处理，飞思卡尔等企业在其传感器产品中内嵌了微控制器及其储存器等控制模块，解决了结合外界感测器信息的难题。
博世公司运用系统封装（SiP）等技术性，将三轴12位加速度传感器，三轴地磁场传感器，三轴16位陀螺仪及其微处理器开展融合，进一步对增强现实技术，定位导航，本人运动健身及其其它对自然环境观念规定较高的情景的适用性开展了提升。
为完成无GPS数据信号状况下的精准惯性导航，现阶段现已有集成化了加速度传感器，陀螺仪，地磁场传感器及其插口专用型处理器的本人惯性导航系统软件被报导，该体系在功耗低CMOS集成电路芯片的协助下，与系统软件校正技术性完全融合，完成了在无GPS数据信号状况下，3 km徒步相距内偏差低于6 m的优势性能。
MEMS工作压力传感器一样是应用最普遍的MEMS传感器产品之一，一般运用于智能机，航天航空，车辆，生物技术及其加工工艺操纵等领域，依照工作压力检测方法能够分成压阻式，电容传感器，串联谐振感测器等，而最常见的是压阻式和电容传感器，因而这二种工作压力传感器的技术性迭代更新也较为活跃性。
为充足减少微压MEMS传感器中测定的敏感和线性中间的分歧，持续提升微压传感器测量精度，一种新式的FBBM构造应时而生，该构造包括了4个短梁和一个坐落于核心的正方形凸块，根据降低感测器膜结构工程偏移水平做到进一步减少工作压力的离散系统，并提升了压阻敏感度，做到了提高微压MEMS传感器精密度的总体目标。
为达到航天航空行业中在极端条件中的微波感应器无线网络压力传感要求，一种根据蓝色宝石的隔阂和建筑结构MEMS压力传感构造被明确提出，在施压时，传感器膈膜产生偏移，传感器的电串联谐振因此随工作压力膈膜的偏移而更改，完成了将轻度压力转换为信号的目地，该构造可在1000℃的高溫下正常的工作中，达到了极端条件下压力传感的要求。
4 在我国MEMS传感器高新产业现况
近些年，中国MEMS全产业链已产生从网站前端开发，制造到后面封装，检测的完善全产业链条[4]，瑞声科技，歌尔股份，耐威科技，中芯，长电科技等各全产业链行业龙头发展趋势快速。
此外，近些年中国MEMS销售市场增长速度一直高过全世界销售市场提高水准，这一方面归功于中国MEMS销售市场发展趋势开始相比比较晚，销售市场数量较小，因而销售市场增长率较快；另一方面，近些年中国消费电子产品产品及其汽车电子产品产品始终保持较快增长势头，加上全世界电子器件整个机械产业链不断向中国迁移，促使MEMS要求持续释放出来，中国MEMS销售市场因而展现较好快速发展趋势，占全世界的市场占有率也不断地提升。
殊不知因为发展比较晚，在我国公司仍存有生产能力不够，关键技术缺乏等薄弱点。总而言之，当今中国仍需在关键技术科技攻关，全产业链配套设施水准提高等领域做工作中，从源头上提高当地MEMS传感器产业链的竞争优势。
4.1 设计方案
MEMS传感器设计方案是一项集基础知识，应用技术及其例如通讯，有机化学，微生物等学科交叉有关新技术的繁杂工作中，包含覆盖面广，综合型强，因而相较于传统式传感器，MEMS传感器产品线开发设计难度系数大，时间长，且成本费一直持续上升。
整体而言，在我国在MEMS传感器设计方案水平及其基础研究等领域与海外领先水准仍存有一定差别。
在制定实力层面，在我国MEMS产业链通过20很多年的发展趋势，现阶段早已不断涌现歌尔股份，瑞声科技，敏芯高新科技等行业龙头，在其中歌尔股份的MEMS话筒产品早已进到iPhone，三星等国际性一流生产商的供应链管理，销售量位列全世界第二，且于2018年营业收入经营规模做到50 亿美金。
但与霍尼韦尔，BOSCH等全球领头生产商对比，在我国公司仍存有产品线单一，总体经营规模偏小等难题，现阶段中国除歌尔股份和瑞声科技等极少数行业龙头外，别的公司年营业收入仍难以实现1 亿美金。
在基础研究层面，现阶段中国在商业化的MEMS设计工具层面处在真空环境情况，一般选用Coventorware，IntelliSuite和Ansys等海外专用工具开展MEMS模拟仿真，而且欠缺高质量的MEMS和ASIC设计服务（如IP库等），进而引起诸多MEMS工程设计公司的产品产品研发周期时间太长，且以效仿海外完善产品为主导，欠缺助推行业市场的自主创新产品，不能满足日新月异的市场的需求。
4.2 制造
MEMS制造工艺是集成电路芯片IC制造工艺的一支，但与传统式IC制造工艺对比具有显著差别。
传统式IC制造的目标是在企业范围上集成化尽量多的晶体三极管，如intel全新i7CPU可集成化数十亿只晶体三极管，与之对比，MEMS传感器件集成化元器件数目少，单独元器件容积比较大，因而MEMS制造工艺并不是一味追求完美更小的制造连接点与更多的处理速度，只是更为重视原料的构造机械设备特点，材料有机化学特点及其离子注入深度1，精密度，地应力操纵等每一步工艺的精确完成。
除此之外，因为MEMS元器件中存有例如固支梁等独特构造，因而相较于传统式的IC制造工艺，MEMS工艺存有大量完成困难很大的独特技术性，如形槽离子注入，放弃层释放出来技术性，LIGA工艺，引线键合技术性等。
中国流行的MEMS代工生产生产线现阶段以6 英尺和8 英尺集成ic为主导，伴随着近些年罕王高新科技，耐威科技等优秀生产线依次落地式，在我国的MEMS生产能力获得了一定程度上的提高，且生产量也从2015年的不够20%提高到现今的80%之上。
但现在我国内线仅能制取以工作压力传感器，MEMS话筒，加速度传感器等为核心的中低端产品，制造工艺水准与世界领跑代工企业的差异显著，例如压电材料（AlN，PZT等）等高档制造工艺线并未创建，没法生产制造塑料薄膜体声波频率过滤器，压阻式喷墨打印机打印机喷头和超音波传感器等产品。
虽然中国MEMS代工企业也有着体微生产加工技术性，表层微生产工艺和CMOS MEMS技术性，但因为产品销售量都相对比较小，因而在批量生产合格率，稳定性和可靠性等领域存在的问题。
#你也爱穿针织衫吗# 《没人能拒绝针织衫的诱惑》文 |达达
在《了不起的盖茨比》中，对盖茨比衣橱里的衬衫有这样的描述，“像砖头一样12个一摞叠起来⋯⋯纯亚麻的，厚蚕丝的，细法兰绒的，⋯⋯条纹的，涡卷纹的，都有印度蓝的姓名花押。”
显然他有点囤积过度了，但无可否认，成叠的衬衫看在眼里是一大快慰。没有男人会嫌衬衫太多，那是一年四季的份额。而无论男女，专属于秋天的份额必须算针织衫一个：针织马甲、针织开衫、针织短裙，甚至是奶奶风编织包，没人能拒绝针织的诱惑。
为什么有点传统，时不时有点土气的针织衫总在时尚的轮盘里徘徊？学术一些的解释说，针织衫熨贴、柔软的质感给予人的心理慰藉，是其他服装无法比拟的（出自《历史的针脚》作者、时装史研究者露西·阿德灵顿）。感性一些的解释说，针织衫在编制一个关于身体的梦，在梦里，自由的身体正在形成：它有臂膀、有双腿、有腹部、有足尖……它伴随着大海的气息，伴随着空间的浩渺（出自法国小说家埃莱娜·西苏）。
有人称针织衫就像第二层肌肤，如此紧密地贴合身体，穿上身有种感知自由的过程。正是如此，1924年，香奈儿女士在为芭蕾舞剧《蓝色列车》设计戏服时贯穿了针织元素。这部芭蕾舞剧的其他“主创”也颇有来头，编剧是法国诗人尚·考克多，舞台背幕与节目单的绘制是毕加索。在最后的彩排阶段，香奈儿直接在舞者身上给戏服做“减法”，以便让他们的肢体毫无顾忌地伸展。就像她曾说过的，“永远摘除，绝不添加……没有什么比身体的自由更美……”。
针织衫的拥趸里有不少风格偶像，有轶闻称奥黛丽·赫本曾一口气买了14件各种颜色的针织衫，并在1966年在为美国版《Vogue》拍摄杂志封面的时候，选了一件海军蓝色的。
近期一点的男士代表则是英国演员丹尼尔·戴-刘易斯爵士。丹尼尔因演出《魅影缝匠》被提名2017年奥斯卡最佳男主角，接受《W》杂志采访时，他穿了一件深蓝色针织衫，那是一件根据父辈传下来的甘希（Gansey）毛衣织法的复刻品。穿着“朴素”针织衫上封面的他们仿佛在说“我不是在扮演任何人”。
疫情之后，针织衫再度回潮又伴随了一些情感因素。去年英国男星哈利·史泰尔斯所穿的花格拼接毛线开衫引发了全球年轻人织毛衣的狂潮，随即他的毛衣被伦敦V&A博物馆收藏。有评论人称，那件拼接毛线开衫结合了时下两种最被需要的情绪，乐观和抚慰。
英国跳水王子汤姆·戴利也是织毛衣狂潮中的一员，他专门为晒作品开设了Instagram账号，那些花花绿绿的针织品有为他为4岁的儿子织的毛线帽、有为母亲的猫织的猫沙发，也有为自己织的开衫、背心甚至泳裤……它们都是戴利传达爱意的媒介。在戴利看来，跳水压力太大了，针织让人感到身心放松。难怪针织衫成为近年来chill（轻松、自在）风格的主打单品。
符号语言
在古希腊神话中，阿里阿德涅的线团帮助雅典王子忒修斯杀死怪物之后走出迷宫，虽然线团的成分和原本的用途不得而知，但从只言片语中可以推测针织技法由来已久。
伦敦博物馆馆藏中有一件查尔斯一世被处刑时穿的针织外套（1649年），由锦缎按平针法织成，并带有流苏装饰，技艺相当成熟。在中世纪和文艺复兴时期，男性需要经过漫长的学徒生涯才能获准加入针织的相关学会。随着针织技艺的普及，女人们则把一边针织一边闲聊当成了聚会形式，并贡献了很多与法国大革命相关的小说片段。狄更斯笔下人物还会将被处刑的人的名字变换成某种密码，织在衣服里。
现实中是否真有人把密码编织进毛衣不得而知，不过据说爱尔兰阿伦群岛的每一个家族编织的手法都不尽相同，如此一来，遇到罹难的人可以从毛衣的编织手法来区分出是谁家的渔民惨遭不幸。
对于针织衫来说，最有趣的不是具体织些什么图案，而是特定样式所反映的历史。比如，渔民最先把它当作内衣穿着，后来才慢慢变成外露服装，这导致水手式的设计和构造方式，无一不与功能息息相关。它首先利用了羊毛脂的保暖性，通过最传统而古老的方式增强防水——用精纺、强捻的五股羊毛线，密密实实织起来。特殊的起针、贴身的松紧度、微微开叉的下摆、微卷但仍能包紧的领口，都为了让水手式毛衣防风保暖，同时便于海上活动。
战争改变了人们对于服装性别和阶级的定义，香奈儿女士最早看中了针织面料的性能，设计出现代感的裙装、外套和夹克。加之夏帕瑞丽等设计师的努力，穿针织衫的女士被认为比穿毛衣的男士时尚多了。
电视剧《广告狂人》还原了上世纪60年代职业女性的装束——铅笔裙、圆领衬衫，再搭上一件开襟毛衫，两件式的搭配不仅传达出Jackie O式的简洁大方，如若突遇降温，外衫也能御寒。正是这种风格使欧洲针织衫进入了黄金年代，包括格蕾丝·凯莉在内的女明星都爱穿两件式菱形格纹开衫现身。
男士的高领毛衣则比开衫更具时尚话语权。加拿大摄影师尤瑟夫·卡希（Yousuf Karsh）为海明威拍摄的肖像看起来和当代维京冒险家十分相似，同样的浓密络腮胡和粗放的高领毛衣，不过海明威本人就喜欢这么穿。
在电影《大逃亡》中，史蒂夫·麦奎因在德瑞边境中骑着摩托车风驰电掣，被他裹在纯黑皮夹克之下的阿兰式毛衣从此进入潮流漩涡。和马龙·白兰度、詹姆斯·迪恩一样，麦奎因曾作为年轻人的风格偶像受尽追捧，他那件高领针织衫也成为了继白T恤、机车夹克之后的符号性单品。
在过去，时尚的传导都是自上而下的，男士高领毛衣则反其道而行，从“平民”出身跻身高阶时尚。后来的牛仔裤、法兰绒村衫、派克大衣和工装靴的都是如此。Ermenegildo Zegna和Berluti这种以取悦商务男士为使命的男装让高领针织衫取代衬衫，直接与商务西装搭配，即便没有了严谨的领带，依旧不乏正式感。难怪007詹姆斯·邦德总是用高领针织衫打底，脱下夹克换上西装，就能消失在写字楼中，对于特工来说，变装都方便了。
女士针织衫的审美变革则离不开“针织女王”索尼亚·里基尔。她的“穷男孩”针织衫——高袖窿的罗纹套头衫，重新定义的了针织衫的轮廓。“五月风暴”一边让她的店铺暂停营业，一边让她的设计走出了橱窗。1968年的《Vogue》评论道，索尼亚·里基尔体现了“曲线毕露的、贴身的伟大线条”。那些在过去看来离经叛道的衣服，成了鼓励人们追逐自由的表达。伦敦设计师玛丽·官也是同道中人，她在同一时期忙于制作热裤和迷你裙，让女性不受服装的限制。
索尼亚喜欢让服装跟随身体移动，她在设计中引入大量引入条纹，因为贴身条纹能跟随身体的运动增强视觉效果。与圣罗兰表达性感的方式（透明衬衫配无尾晚礼服）不同，索尼亚的性感来自女性的视角，让人穿着舒适。她的设计比日本设计师更早地运用了极简主义，比比利时设计师更早地想到了空间的反转。在她之后，针织作为一种语言被麦昆用来演绎柔顺和撕裂，被阿莱亚引入高级定制。
如今，新世代的设计师承袭了这种语言。中国设计师Rui Zhou（本届LVMH青年设计师大赛中Karl Lagerfeld Prize得主）让柔软的针织面料呈现出不规则的镂空设计，宣扬无差别的美感；Chet Lo表现的则是怪诞，将极细的半透明鱼线通过3D打印塑造出，身上长满了尖刺，酷似海胆和榴莲的外形，加上霓虹色系透出Y2K 的千禧年复古调。
就像那些总是是画同一主题的画家们，他们一直画，一直画，每一张都是不同的样子。同样是针织衫，在不同的时代的空气里，呈现出截然不同的情绪。
在《了不起的盖茨比》中，对盖茨比衣橱里的衬衫有这样的描述，“像砖头一样12个一摞叠起来⋯⋯纯亚麻的，厚蚕丝的，细法兰绒的，⋯⋯条纹的，涡卷纹的，都有印度蓝的姓名花押。”
显然他有点囤积过度了，但无可否认，成叠的衬衫看在眼里是一大快慰。没有男人会嫌衬衫太多，那是一年四季的份额。而无论男女，专属于秋天的份额必须算针织衫一个：针织马甲、针织开衫、针织短裙，甚至是奶奶风编织包，没人能拒绝针织的诱惑。
为什么有点传统，时不时有点土气的针织衫总在时尚的轮盘里徘徊？学术一些的解释说，针织衫熨贴、柔软的质感给予人的心理慰藉，是其他服装无法比拟的（出自《历史的针脚》作者、时装史研究者露西·阿德灵顿）。感性一些的解释说，针织衫在编制一个关于身体的梦，在梦里，自由的身体正在形成：它有臂膀、有双腿、有腹部、有足尖……它伴随着大海的气息，伴随着空间的浩渺（出自法国小说家埃莱娜·西苏）。
有人称针织衫就像第二层肌肤，如此紧密地贴合身体，穿上身有种感知自由的过程。正是如此，1924年，香奈儿女士在为芭蕾舞剧《蓝色列车》设计戏服时贯穿了针织元素。这部芭蕾舞剧的其他“主创”也颇有来头，编剧是法国诗人尚·考克多，舞台背幕与节目单的绘制是毕加索。在最后的彩排阶段，香奈儿直接在舞者身上给戏服做“减法”，以便让他们的肢体毫无顾忌地伸展。就像她曾说过的，“永远摘除，绝不添加……没有什么比身体的自由更美……”。
针织衫的拥趸里有不少风格偶像，有轶闻称奥黛丽·赫本曾一口气买了14件各种颜色的针织衫，并在1966年在为美国版《Vogue》拍摄杂志封面的时候，选了一件海军蓝色的。
近期一点的男士代表则是英国演员丹尼尔·戴-刘易斯爵士。丹尼尔因演出《魅影缝匠》被提名2017年奥斯卡最佳男主角，接受《W》杂志采访时，他穿了一件深蓝色针织衫，那是一件根据父辈传下来的甘希（Gansey）毛衣织法的复刻品。穿着“朴素”针织衫上封面的他们仿佛在说“我不是在扮演任何人”。
疫情之后，针织衫再度回潮又伴随了一些情感因素。去年英国男星哈利·史泰尔斯所穿的花格拼接毛线开衫引发了全球年轻人织毛衣的狂潮，随即他的毛衣被伦敦V&A博物馆收藏。有评论人称，那件拼接毛线开衫结合了时下两种最被需要的情绪，乐观和抚慰。
英国跳水王子汤姆·戴利也是织毛衣狂潮中的一员，他专门为晒作品开设了Instagram账号，那些花花绿绿的针织品有为他为4岁的儿子织的毛线帽、有为母亲的猫织的猫沙发，也有为自己织的开衫、背心甚至泳裤……它们都是戴利传达爱意的媒介。在戴利看来，跳水压力太大了，针织让人感到身心放松。难怪针织衫成为近年来chill（轻松、自在）风格的主打单品。
符号语言
在古希腊神话中，阿里阿德涅的线团帮助雅典王子忒修斯杀死怪物之后走出迷宫，虽然线团的成分和原本的用途不得而知，但从只言片语中可以推测针织技法由来已久。
伦敦博物馆馆藏中有一件查尔斯一世被处刑时穿的针织外套（1649年），由锦缎按平针法织成，并带有流苏装饰，技艺相当成熟。在中世纪和文艺复兴时期，男性需要经过漫长的学徒生涯才能获准加入针织的相关学会。随着针织技艺的普及，女人们则把一边针织一边闲聊当成了聚会形式，并贡献了很多与法国大革命相关的小说片段。狄更斯笔下人物还会将被处刑的人的名字变换成某种密码，织在衣服里。
现实中是否真有人把密码编织进毛衣不得而知，不过据说爱尔兰阿伦群岛的每一个家族编织的手法都不尽相同，如此一来，遇到罹难的人可以从毛衣的编织手法来区分出是谁家的渔民惨遭不幸。
对于针织衫来说，最有趣的不是具体织些什么图案，而是特定样式所反映的历史。比如，渔民最先把它当作内衣穿着，后来才慢慢变成外露服装，这导致水手式的设计和构造方式，无一不与功能息息相关。它首先利用了羊毛脂的保暖性，通过最传统而古老的方式增强防水——用精纺、强捻的五股羊毛线，密密实实织起来。特殊的起针、贴身的松紧度、微微开叉的下摆、微卷但仍能包紧的领口，都为了让水手式毛衣防风保暖，同时便于海上活动。
战争改变了人们对于服装性别和阶级的定义，香奈儿女士最早看中了针织面料的性能，设计出现代感的裙装、外套和夹克。加之夏帕瑞丽等设计师的努力，穿针织衫的女士被认为比穿毛衣的男士时尚多了。
电视剧《广告狂人》还原了上世纪60年代职业女性的装束——铅笔裙、圆领衬衫，再搭上一件开襟毛衫，两件式的搭配不仅传达出Jackie O式的简洁大方，如若突遇降温，外衫也能御寒。正是这种风格使欧洲针织衫进入了黄金年代，包括格蕾丝·凯莉在内的女明星都爱穿两件式菱形格纹开衫现身。
男士的高领毛衣则比开衫更具时尚话语权。加拿大摄影师尤瑟夫·卡希（Yousuf Karsh）为海明威拍摄的肖像看起来和当代维京冒险家十分相似，同样的浓密络腮胡和粗放的高领毛衣，不过海明威本人就喜欢这么穿。
在电影《大逃亡》中，史蒂夫·麦奎因在德瑞边境中骑着摩托车风驰电掣，被他裹在纯黑皮夹克之下的阿兰式毛衣从此进入潮流漩涡。和马龙·白兰度、詹姆斯·迪恩一样，麦奎因曾作为年轻人的风格偶像受尽追捧，他那件高领针织衫也成为了继白T恤、机车夹克之后的符号性单品。
在过去，时尚的传导都是自上而下的，男士高领毛衣则反其道而行，从“平民”出身跻身高阶时尚。后来的牛仔裤、法兰绒村衫、派克大衣和工装靴的都是如此。Ermenegildo Zegna和Berluti这种以取悦商务男士为使命的男装让高领针织衫取代衬衫，直接与商务西装搭配，即便没有了严谨的领带，依旧不乏正式感。难怪007詹姆斯·邦德总是用高领针织衫打底，脱下夹克换上西装，就能消失在写字楼中，对于特工来说，变装都方便了。
女士针织衫的审美变革则离不开“针织女王”索尼亚·里基尔。她的“穷男孩”针织衫——高袖窿的罗纹套头衫，重新定义的了针织衫的轮廓。“五月风暴”一边让她的店铺暂停营业，一边让她的设计走出了橱窗。1968年的《Vogue》评论道，索尼亚·里基尔体现了“曲线毕露的、贴身的伟大线条”。那些在过去看来离经叛道的衣服，成了鼓励人们追逐自由的表达。伦敦设计师玛丽·官也是同道中人，她在同一时期忙于制作热裤和迷你裙，让女性不受服装的限制。
索尼亚喜欢让服装跟随身体移动，她在设计中引入大量引入条纹，因为贴身条纹能跟随身体的运动增强视觉效果。与圣罗兰表达性感的方式（透明衬衫配无尾晚礼服）不同，索尼亚的性感来自女性的视角，让人穿着舒适。她的设计比日本设计师更早地运用了极简主义，比比利时设计师更早地想到了空间的反转。在她之后，针织作为一种语言被麦昆用来演绎柔顺和撕裂，被阿莱亚引入高级定制。
如今，新世代的设计师承袭了这种语言。中国设计师Rui Zhou（本届LVMH青年设计师大赛中Karl Lagerfeld Prize得主）让柔软的针织面料呈现出不规则的镂空设计，宣扬无差别的美感；Chet Lo表现的则是怪诞，将极细的半透明鱼线通过3D打印塑造出，身上长满了尖刺，酷似海胆和榴莲的外形，加上霓虹色系透出Y2K 的千禧年复古调。
就像那些总是是画同一主题的画家们，他们一直画，一直画，每一张都是不同的样子。同样是针织衫，在不同的时代的空气里，呈现出截然不同的情绪。
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
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。
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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
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