特斯拉智能化水平不敌中国品牌
《2022中国智能汽车消费趋势洞察报告》
左茂轩 智库君 中国汽车三十人智库 2022-04-27

电动车比燃油车智能化水平更强?价格越贵的车拥有更高的智能配置?特斯拉智能化处于行业领先?真实情况可能并非如此。
到2025年,中国L2及以上智能汽车销量破千万辆,中国政策由制订目标向引导落地及基建搭建转移。
新势力硬件配置超前,算法优化迭代竞争压力大。
百万豪车OTA升级渗透率远不及普通家用车,中国新势力品牌尤为偏爱面部识别功能,智能特色配置将成为中国品牌差异化市场竞争的新武器。
智能化配置方面,自动驾驶标杆特斯拉,不敌中国品牌车型,泊车场景中国品牌独树一帜,但安全驾驶场景亟待提升。
2007年,乔布斯发布第一代iphone重新定义手机。在过去15年智能手机作为创新载体深刻地改变人们的生活。

现在,随着汽车产业变革,软件定义汽车改变了汽车的属性。毫无疑问,智能汽车将是未来巨大的创新载体,不仅具有广阔的商业前景,也将重新定义移动出行与生活方式。

近年来,特斯拉、蔚来、小鹏等新造车企业受到消费者和投资人们的追捧,百度、华为、小米等越来越多的科技公司跨界进入汽车行业,试图颠覆汽车产业价值链和生态结构。

然而,关于智能汽车的发展路径仍然存在一系列矛盾和争议。企业应该将重点放在单车智能还是车路协同?车企应该具备哪些核心技术,又有哪些技术可以通过对外合作实现?现在的智能汽车应该拥有哪些配置,又有哪些配置并没有多大用处?

所有的行业参与者,都需要回答这样一个问题:市场究竟需要怎样的智能汽车?
高级别自动驾驶技术目前仍是空中楼阁,在渐进式发展的过程中,不仅需要对智能汽车产业的整体发展趋势有清晰的判断,也需要挖掘消费者的真实需求,从而探索未来的产品发展趋势。

在一些人的认知里,电动车比燃油车智能化水平更强,价格越贵的车似乎拥有更高的智能配置,特斯拉智能化处于行业领先。然而,真实情况可能并非如此。
为整合并强化资源,做大做强在汽车全产业领域的专业度和影响力,21世纪经济报道于2021年11月成立21世纪新汽车研究院,重点关注智能电动汽车时代汽车发展新趋势,研究从生产端到消费端乃至整个汽车产业链的重塑等重大课题;作为行业头部垂类媒体的汽车之家,在今年3月正式成立了汽车之家研究院,旨在打造汽车行业前瞻性研究智库,利用行业优势,为中国汽车产业发展的一系列重要问题提供观点。

4月27日,汽车之家研究院与21世纪新汽车研究院联合发布的《2022中国智能汽车发展趋势洞察报告》(以下简称《报告》)显示,中国品牌车型iV-RATING(智能汽车评价体系)测试得分表现抢眼,在参与测试的18款主流智能汽车中,特斯拉Model Y排在倒数第三。

需要指出的是,参与测试的18款主流智能汽车平均总分仅66.4分,智能汽车在产品方面仍有很大改善空间。各家车企有着不同的优势,但各自的短板也十分明显。

2025年中国L2及以上智能车销量将破千万

汽车智能化革命,是我国汽车产业换道超车的重要契机。在过去几年,我国有关政府部门已经陆续出台一系列产业政策,推动着我国智能汽车产业的快速发展。

需要指出的是,经过多年的发展,政策已经逐步从原来的设定目标、制定规范方面,向引导落地实施、搭建基础设施以及网络与数据安全等方面转移。

从智能汽车的整体发展趋势来看,主要的创新领域包括智能座舱和智能驾驶两个方面。

随着汽车变成生活的第三空间,智能座舱正在加速普及。根据ICVTank数据,2022年全球智能座舱行业市场规模有望达461亿美元。其中,中国作为全球最具发展潜力的汽车市场,2019年智能座舱市场规模达441亿元,预计2025年达1030亿元。

目前,主流车企搭载消费电子厂商如高通、英伟达、英特尔、华为的芯片在逐渐增加,芯片体积更小发热更低,算力更高,稳定性和速度有更好的保证。

在中控屏和仪表盘方面,以特斯拉为首的IVI大屏化趋势明显,触控大屏IVI和一芯多屏IVI将成为主流,不少车企做大中控屏幕尺寸增强科技感,借触控和语音提升用户体验。

整体来看,智能座舱因其更易被用户感知,且技术相对智能驾驶研发难度低,是不少车企提升用户体验的主要突破口,未来随着一芯多屏成为趋势,智能座舱将与车主生活生态打通。

此外,网联功能配置的市场渗透率正在肉眼可见式地飞速攀升,5年平均复合增长率近60%,特别是OTA升级,5年复合增长率高达122.7%。未来,快速迭代更新将成为智能汽车的基础配备。

同时,随着5G和车联网技术的发展,人机交互新体验正在与更多的场景结合,实现更丰富的交互形式。例如,至2021年,手机无线充电渗透率已达17.1%,较2017年增长了9.7倍,而手势控制的5年复合增长率高达136.6%。

智能驾驶领域,L2级别自动驾驶汽车正处于商业化落地发展阶段。

车企布局智能驾驶主要有两种路径,一种是以特斯拉、蔚来、小鹏等新造车为代表的全栈字眼模式,另一种则是车企与科技企业及自动驾驶初创公司深度合作。

不过,目前不少合作是为了完成算法的优化和软硬件的融合。随着竞争的不断加剧,以及融资节奏放缓,车企极有可能通过兼并收购的方式补齐自身在自动驾驶领域的短板。

《报告》数据显示,随着关键零部件成本将持续下探,叠加产业环境成熟和科技不断进步,预计到2025年,中国L2及以上智能汽车销量破千万辆,对应智能汽车渗透率达49.3%。

《报告》显示,过去5年,L2级车型市场渗透率快速增长,较2017年增长高达24.5倍。随着自动驾驶硬件的价格不断下探,L2级配置向下渗透至低价格区间的细分市场当中。至2021年,20-30万区间车型已冲进第一阵营,渗透率达到37.6%。

目前,整体上新能源汽车的自动驾驶渗透率要高于传统燃油车。至2021年,新能源车型L2级自动驾驶市场渗透率达到了33.7%,远高于非新能源的19.0%。

需要指出的是,近两年,在自动驾驶领域,关于传感器数量、激光雷达应用、芯片算力等领域,上演着激烈的军备竞赛。

从2022年计划或已推出的车系配置来看,新势力车企在硬件方面配置超前,基本可以满足现阶段车主几年内的自动驾驶服务升级。
例如,小鹏G9算力从小鹏P5的30TOPS提升到508TOPS;蔚来ET7/ET5的算力最高,达1016TOPS;理想从理想ONE的10TOPS提升到L9的508TOPS。

当然,自动驾驶的优劣并不单以芯片算力简单论高下,背后还需要车企对感知算法、规划算法、控制算法等方面的持续优化和迭代,还有需要融合执行层和互联层实现更高阶的自动驾驶,这将成为未来智能驾驶服务能否获取用户认可的关键。

此外,面部识别、手势控制等智能特色配置是各品牌差异化竞争的产品卖点。中国品牌在这方面起步更早,发展更为迅速。这些新兴配置的差异优势,或将成为中国品牌竞争市场的新武器。
此外,OTA升级能力也是衡量企业智能化水平的重要因素,中国车企在这一领域也走在全球前列,中国品牌OTA升级渗透率远高于海外品牌。
尽管2020年开始,渗透率呈现快速提升的趋势,但100万以上车型的市场渗透率水平与其他细分市场相比,依旧是最低的。主要是由于指导价百万以上的车型,大部分隶属超豪华品牌, 或者跑车品牌,而OTA升级不仅仅是一个简单的配置,更多的是其背后支撑的运营成本,因 此,对于超豪华品牌而言,当下并没有很高的必要性。

随着消费趋势的变化,智能化能力已经成为消费者在购买汽车的重要影响因素。不过,消费者对于各家车企智能化水平,往往通过车企的宣传或者短时间的试乘试驾来了解,并不能充分地作出高低优劣判断。

衡量一款智能汽车和一家车企智能化水平,需要全方位考量各方位的综合能力,也需要权威、公平的评价体系。据了解,汽车之家iV-RATING智能汽车评价体系,包含对智能座舱和智能驾驶2大类,共8项用户真实使用场景维度的专业测试。测试严格遵循36大项严苛标准、75项细分评价标准。
根据iV-RATING智能汽车评价体系,截至2021年,参与测试的18款主流智能汽车平均总分仅66.4分。智能汽车在产品方面,仍有很大改善空间。

结果显示,各个车型的优势与短板显而易见,智能座舱与智能驾驶均呈现发展不均衡弊端。智能座舱的主要短板在场景覆盖度和沟通好感度两个部分;智能驾驶的主要短板则在于高速和泊车场景。

综合来看,中国品牌车系的表现更为抢眼,总分Top 3均为中国品牌企业,前10名车型中有8款中国汽车,而特斯拉Model Y在18款车型中仅排在第16位。
在智能座舱的各个细分维度,不同的中国品牌汽车表现出在不同领域的优势,各有特色。交互便利度得分最高者是小鹏P7;功能满足度最高得分是理想ONE;场景覆盖度得分最高者是吉利星越L,沟通好感度得分最高的是蔚来EC6。
在智能驾驶方面,传统印象中的自动驾驶标杆特斯拉,不敌中国品牌,仅排名第八。评分Top 10中,除第3名的奔驰E级和第8名的特斯拉Model Y,其他均为中国品牌车型。

值得一提的是,中国品牌在泊车场景优势明显,但是安全驾驶相关场景亟待提升。
其中,停车安全场景、假人测试场景、制动稳定性场景均存在明显短板,特别是制动稳定性测试。 安全胜于一切,只有在保证安全的基础上,才有可能赢得更多消费者的认可。
目前,更多消费者更愿意接受辅助驾驶,只有少数消费者偏向完全自动驾驶及高级自动驾驶。从各个代际的细分人群来看,接受偏向趋势都较为相似。尽管年轻的90后、00后用户更愿意接受完全自动驾驶及高级自动驾驶的比例更高,但比例也均未超过30%。

大多数消费者已经愿意为自动驾驶功能买单。不过,多数消费者更希望付费方式是“一次性购买,初始费用低升级另付费”,只有极少数消费者愿意接受“按时长或里程付费”。
在传统智能化汽车配置功能方面,新生代群体并不买单。分代际来看,人们对传统汽车前六项配置的偏好大同小异,但00后对其热衷度并不高。主动刹车/主动安全系统和全速自适应巡航是80后和90后最看重的两项配置,而00后选择它们的比例低很多。
对于主动刹车、全速自适应巡航、并线辅助、车道偏离预警系统等配置,年长⽤户的接受度都普遍更⾼。

在新兴智能配置的偏好上,整体用户对手机App远程控制车辆、A柱/底盘透视影像系统以及AR实景地图导航配置的偏好度最高,年纪越大的用户对新兴汽车配置的偏好度越强,00后对新兴汽车配置接受度反而偏低。
目前,在智能座舱配置方面,大部分配置项均为求大于供,体现出用户愿意额外付出更多购车成本选购更高配车型,30-50万车型尤其需要提升网联配置标配率;手势控制和面部识别属于标配率和渗透率平衡的状态,但数值都相对处于较低水平。车内氛围灯和HUD用户略微有些不买账;车联网和OTA升级市场热度更高。

因此,在智能座舱各细分领域,《报告》建议:15万以上车型用户对车联网的需求旺盛,而指导价30-100万车型尤其需要进一步提升标配率,将有效提升用户对车型的满意度和选购欲望;对于指导价5-15万车型而言,标配OTA升级将有利于市场竞争,此外最需要提升标配率的价格区间为30-100万;10-20万、100万以上车型意向用户对配置接受度更高,可加强宣传力度;5-15万、20-30万车型市场实际渗透率小于标配率,建议可考虑将标配改为选装,并持续观察市场反馈变化。

智能驾驶方面,由2021年智能驾驶配置在售车系标配率和市场渗透率对比来看,L2级辅助驾驶相关的配置以及安全类配置尤为受到消费者的喜爱。而卫星导航系统、360全景影像、并线辅助和自动泊车入位处于供大于求的市场局面。

具体而言,10-20万车型的360全景影像虽配置率较高,但基于购车成本用户依然会放弃选择,可更多考虑转为选装配置,或尝试改为硬件预埋付费订阅的方式;20-30万车型的预购用户对主动刹车更感兴趣,可考虑提升标配率;作为L2级自动驾驶的核心基础配置之一,20-30万、100万以上车型的预购用户更愿意为车道保持辅助埋单。10-20万车型用户选择意愿较高,可尝试在车价小幅上升的前提下提升标配率,更有利于市场竞争。

“电动化是上半场,智能化是下半场。”可以预见的是,智能汽车将是未来汽车产业最具商业前景的领域,但竞争也将更加激烈。

对于中国车企而言,智能汽车的发展之路机遇与挑战同在。

基于智能汽车产业现状与发展趋势,汽车之家研究院及21世纪新汽车研究院对中国汽车厂商提出了六项建议。

一、OTA不该沦为营销或打补丁的⼯具,主机⼚应尽早拿回主动权;二、自动驾驶发展初期,安全保证应是首要考虑因素;三、“拿来主义”短期效益明显,但全栈自研必是终极归属;四、开源开放、创新突破,建立体系化且强悍的软件能力;五、AEB和手机远程控车的付费意愿最高,可优先试水软件付费订阅;六、通过智驾活动、成果曝光、功能尝鲜等方式提升智驾用户接受度。

#今日长三角# A股3000点保卫战又重启,这次有何不同?

4月25日,上证综指收盘大跌5.13%,时隔22个月再度跌破3000点大关,报2928.51点,带来一场覆盖96%以上个股的普跌。

  A股因何大跌?多家机构认为,是多因素共振下,外部风险与内部利好未能有效对冲的结果。A股会修复,但是需要一些时间。

  海外市场暗流涌动——美联储知名鹰派官员布拉德(James Bullard)拒绝排除5月初加息75个基点(BP)的可能性。根据CME的FedWatch工具,交易员现在计入未来两次会议至少有一次加息75BP的几率超95%;一季度美股财报于本周进入高潮,美国市值最大的公司有5/7将要发布财报,以科技巨头为主,也自然成为焦点,机构预计整体盈利增长率将是过去五个季度最低的一次。美股上周五暴跌,道指跌幅达1000点。

  同时,25日离岸人民币对美元突破6.6关口,年初以来贬值幅度超2400点。截至16:30,美元/在岸人民币报6.5544,较前收盘价跌669点,创去年4月2日以来新低;截至18:49,美元/离岸人民币报6.6041。而后,央行宣布降低外汇存款准备金率,离岸人民币短线反弹300个点报6.5738附近。

  沪指跌破3000,热门股大跌

  受到市场情绪走弱的影响,25日,上证综指跌破3000点。复盘2015年以来人民币几次贬值期间的市场表现,市场整体以下跌为主,风格上价值、金融相对占优,成长受影响较大。

  4月以来各大指数继续以震荡下跌。上周上证指数、沪深300分别下跌3.87%、4.19%,创业板下跌6.66%。行业层面,纺服受益于人民币汇率贬值,上涨4.93%,电力及公用事业、食品、家电及交运跌幅相对较小;房地产、钢铁、有色、煤炭、医药及建材跌幅居前。

  25日,热门股大幅下挫,包括互联网、基本金属、教育、化工原料、休闲用品、航天军工等行业板块跌超8%,而光刻胶、钠离子电池、工业金属、半导体设备、铝产业、在线教育在内的热门概念板块跌幅超过9%。甚至,一度成为A股逆势上涨概念板块的新冠抗原检测、大基建、仿制药等板块,当日跌幅也在3.5%以上。外资青睐的空头,诸如招商银行、新华保险、五粮液、宁德时代、隆基股份等个股,均跌超5%。

  当前处于一季报的密集发布期,部分制造业成长龙头出现业绩增速放缓,或不达预期的情况,这可能导致股价下跌,压制A股整体表现。例如,医药龙头股恒瑞医药,开盘即暴跌,盘中火速跌停,报收于29.7元/股,股价创出三年以来新低。再如隆基股份,经历多日下跌后,25日跌幅达8.69%,报56.61元/股,单日市值蒸发291.76亿元。

  据记者梳理,25日全市4799家上市公司共计蒸发市值高达4.58万亿元。而年初至今,上述255家上市公司的平均跌幅高达19%。

  多家机构对记者表示,A股的大跌是外部风险与内部利好未能有效对冲的结果。“正是因为弱反弹预期被打破,市场才往极端的方向迈进。” 华鑫证券首席策略分析师严凯文表示。

  财通证券首席策略分析师李美岑也提出了“错位”一说。 “当下,外部经济在高位,中国经济在低位,经济基本面错位最大的阶段。外部在收、我们在放,汇率预期压力大,股市存量博弈,流动性较悲观的阶段。”内外的双向错位,加上疫情反复、一季报“雷声”不断、供应链恢复、消费回暖未见起色,因此上证综指再次接近前期低点,投资者悲观情绪较为浓厚。

  汇率如何影响A股

  2010年以来人民币有8次较为明显的贬值小周期,在这8次短周期中A股4次上涨、4次下跌。具体到2015年的“811汇改”之后,人民币汇率一共经历了四次比较明显的贬值,前两次是美联储收紧带来中美利差收窄,宏观经济动能上“美强中弱”,对应到股市表现上,无论是大盘还是行业均多数收跌。

  人民币贬值与A股下跌正相关的概率为50%,股市与汇率并不成直接因果关系,但汇率通常是基本盘的反映,同时在A股海外投资者参与度的提升,外资流动对A股的影响不断增强。因此严凯文认为,2018年以来人民币汇率快速贬值阶段,对A股的影响是显性的,同时在A股弱势阶段,此类影响更是会被放大。

  “市场期待更大力度的稳增长政策措施来稳定经济和市场预期,进而提振投资者情绪。 当前市场不确定性较为突出,多看少做还是普通投资者比较适合的投资策略,方向确定后的机会更容易把握。” 华辉创富投资总经理袁华明称。

  李美岑表示,本周是关键的一周,投资者关注的不确定性正在变得清晰。一方面,随着国内疫情好转、供应链恢复,国内经济将向上运行,企业盈利有望逐步企稳回升。另一方面,在增量资金较少的情况下,市场在整个上半年呈现存量博弈的态势,若美联储后续未作出更“鹰”表态,随着中国经济的比较优势凸显,海外资金或再度回流新兴市场特别是中长期配置价值显著的中国市场。

  就汇率的后续走势,最关键的出口数据仍未有太多变化,资本流出亦无继续大幅加速的迹象,情绪面转弱是主因。“目前,离岸对冲基金开始做多美元对人民币,尽管不确定性众多,甚至一些机构无所适从,但短期做多美元似乎更为主流。”某外资行策略师对第一财经表示。

  另一位外资交易员则告诉记者:“暂时先让子弹飞一会儿。” 事实上,从去年10月到上周初,人民币一直维持在6.3的区间,波动异常之低,离岸空头更是无迹可寻,因为当时中国出口持续强劲,境内美元存款高达1.1万亿美元,这也令企业没有买入美元的意愿,而且此前人民币收益率仍高于美元,做空人民币需要付出息差。但是,目前情况有所逆转,即使前景高度不确定,离岸机构也开始试水做空。

  中美利差近两周持续倒挂。截至25日收盘,中国十年期国债活跃券220003(22附息国债03)收益率报2.8325%。美国十年期国债收益率周一报2.828%,从上周一度触及3%的高位回落,但后续仍有望上行。

  不过,25日19:20左右,央行公告下调金融机构外汇存款准备金率1个百分点,即由现行的9%下调至8%。这意味着市场美元流动性会增加,释放了央行维稳人民币的信号。

  “这更多是象征性作用,幅度只有1%,但也显示了央行乐见人民币双向波动,只是并不希望看到汇率过快地大幅贬值。” 上述交易员告诉记者,此次最高释放美元流动性100亿美元,与日均390亿美元的在岸市场美元/人民币交易量相比,仍然相对较小。

  事实上,在此次“降准”前,去年央行就两度“加准”,每次幅度为2%,外汇存款准备金率从去年6月前的5%升至了9%。当时央行意在放缓人民币的升值速度,2021年由于出口强劲、外资加速流入,从而导致人民币一度升至6.3附近。

  警惕美联储5月加息75BP

  未来两周,海外央行和美股财报都是市场关注的重点,亦将对人民币和中国股市产生影响。

  美股上周五大幅收跌。道指创今年迄今的最大单日跌幅,收跌981.36点,跌幅为2.82%。

  美联储越发鹰派的表态是主因。美联储主席鲍威尔上周表示,“5月会议有加息50BP的可能性”,而布拉德拒绝排除下个月加息75BP的可能性。

  “一个事实越来越清晰,即美联储正在接受需要极其积极地加息以控制通胀的观点。美联储自1994年以来从未一次性加息75BP,但加息75BP的暗示现在几乎我们所有人看来似乎没那么离奇。事实上,根据CME的FedWatch工具,交易员现在计入美联储接下来两次会议至少有一次加息75个基点的几率超过95%。”嘉盛集团全球研究主管韦勒(Matt Weller)告诉记者。

  “有鉴于此,今年余下时间所有市场的波动性可能都会居高不下。”他称。本周五将要发布核心PCE报告,这是美联储最青睐的通胀指标,该指标已连涨5个月。从早期估计值来看,本次核心PCE可能保持在5.4%不变。如果读数意外高于预期,可能打开最快于下周四加息75BP的大门,这或高度利多美元并利空美股。截至北京时间25日17:50,美元指数报101.573。

【如何“脫離地球”更精確地測量宇宙時間?】據國外媒體報導,出於某些原因,當我們談及恒星、星系和宇宙的年齡時,通常使用“年”進行測量和描述,我們是否有更好的方法來測量宇宙時間?

現今,我們可以追溯138億年前發生的大爆炸事件,觀測到宇宙體積延伸至461光年,但是像“年”和“光年”這樣的時間計算單位不僅是完全隨意、以地球為中心,並且從地球歷史上講,這些時間計算單位甚至沒有一致的定義。也許有更好的方法來測量時間,尤其是對宇宙而言,但每種方法都存在著缺點。

關於宇宙,我們可以提出許多宏觀的問題,但這是人類歷史上最令人費解的謎團之一,例如:“宇宙是什麼?宇宙有多大?它是永恒不變的,還是突然形成的,如果是的話,是什麼時候誕生的?”這些問題曾是哲學謎團之一,但過去100年提供了堅定的科學答案。現今基於先進的天文勘測設備,我們知道宇宙是什麼,但迄今我們所觀測的僅是直徑922億光年宇宙的一小部分;我們知道大爆炸事件,這是宇宙開始的標誌性事件,大約發生在138億年前,但準確的發生時間仍有1%的不確定性。

然而,為什麼我們測量宇宙時間和距離的所有方法都使用以地球為中心的單位呢?例如:“年”和“光年”,難道沒有一種更好、更客觀、更普遍的方法來實現嗎?答案是肯定有的,至少科學家傑瑞·貝爾(Jerry Bear)是這樣認為的。

貝爾指出,為什麼宇宙學計算,例如:宇宙年齡和大小,要廣泛地使用狹隘的、與 “年”相關的參數呢?客觀地講,將地球一年的時間概唸作為一種宇宙衡量標準是較狹隘的,光年這個概念僅與宇宙區域測量有關。

以上測量標準都是很好的觀點,但我們需要進一步擴展和思考,尋找一些替代性標準,讓我們來看一下測量宇宙時間背後的科學吧!

在地球上,只有兩種方法來理解時間流逝的概念,這兩種方法都是利用定期重現的現象,這些現象不僅對人類活動至關重要,而且對所有生物活動都至關重要,在較短的時間尺度上,我們有“天”的概念,這是很重要的,原因如下:

一天標誌著日出和日落,大致與地球繞地軸一個完整自轉週期相對應,同時,一天的時間與大多數植物和動物經曆晝夜活動和休眠的時間相對應,所有這些現象都在接下來的一天時間內重復出現,在接下來的幾天里,或許會出現實質性差異,如果我們等待的時間足夠長,這些差異就會重復出現,在一年時間里,日子會以各種方式發生變化,其中包括:日出和日落的時間提前和延遲,白天時間的增加和減少,太陽在地平線之上的最大高度和最小高度,以及季節變化週期、植物和動物生活週期等。但從一年的時間角度來講,幾乎沒有變化,幾年內重複循環出現。

基於以上分析,我們就很容易理解為什麼人們會提出一些基於“日”和“年”等概念的計時系統,因為我們在這顆星球上的活動與這些週期性循環密切相關。但通過仔細觀察,出於各種原因,我們在地球上所經曆的日和年的概念並不能很好地轉化為一組標記時間流逝的通用公式。

首先,在地球歷史上,一天的持續時間已經生了巨大變化,當月球、地球和太陽相互作用時,潮汐摩擦現象會導致一天的時間變長,月球會以螺旋方式逐漸遠離地球,大約40億年前,地球的“一天”時間僅持續6-8個小時,一年有1000多天。

然而,一年的變化,或者說地球繞太陽公轉一週所需的時間,縱觀太陽系歷史僅存在少許變化。變化的最大因素是太陽質量改變,迄今為止,太陽已損失了相當於土星的質量,該變化將促使地球被推向距離太陽更遠的區域,並導致它的軌道運行速度隨著時間推移略慢一些,這將導致一年的時間變長,但僅是略微延長——大約延長萬分之二,這相當於從太陽系誕生至今,一年的時間延長了大約2個小時。

但是為什麼我們要將地球的計時概念延伸應用於整個宇宙,以及將其他星系中行星環繞主恒星的任意運動聯繫起來呢?這是不客觀的,也不是絕對的,而且除了以地球為中心的計時標準之外,再也沒什麼用。天和年都不是普遍適用宇宙的時間度量單位,光年和秒差距(或者相關單位,例如:千秒差距、百萬秒差距或者兆秒差距)都不是普遍適用的距離度量單位。

有趣的是,有一些方法可以更客觀、理物理地定義時間,而且它們不會像以地球為中心的定義那樣存在缺陷,但是我們也有一些很好的理由不使用這些時間度量,因為每一個度量都有其優點和缺點,如果你要對某種方法使用進行論證的話,以下有一些可以考慮的選擇,人們可以從太陽系歷史角度進行分析,判斷這些方法是否比現在以年為基礎(實際上是以地球為中心的計時標準)的計時系統更好或者更差。

即使太陽系發生了複雜的天體物理變化,地球一年的持續時間仍可能是一種有效且穩定的衡量標準,我們可以使用該計時標準確定與地球相關的時間計數。由於光速是一個已知且可測量的常數,因此“光年”就作為一個推導出來的距離單位出現了,而且隨時間變化光年的計時標準僅發生很小變化,在過去數十億年的時間里,準確率一直保持在99.98%左右。

有時,我們會使用另一個重要計時定義,雖然它是間接的,但也是基於地球環繞太陽運行一年的定義——秒差距,它不是僅基於時間,而是基於天文角度和三角學原理。當地球環繞太陽運行,相對一顆“未移動恒星”的視位置,就出現了位置變化,人們可以做一個簡單的測試——只睜開左眼,然後交替睜開右眼,就會發現較近的物體相對於較遠的背景物體會出現“位移”。

在天文學領域,我們稱該現象為“視差”,我們使用地球相對於太陽位置的最大距離來代替人類左右眼之間的距離,地日軌道直徑大約3億公里,一個天體相對於遙遠背景移動1弧秒(1/3600度),將被定義為一個秒差距:大約3.26光年。以下是“脫離地球”的幾種宇宙計時系統:

1、普朗克時間

你是在尋找一個除宇宙基本常數之外不依賴任何規律的時間定義嗎?如果取三個最基本、可測量的自然常數,你可能會考慮到普朗克時間。

萬有引力常數G,光速c,以及量子常數(即簡化的普朗克常數)h,將它們結合起來,就可能得出一個基本的時間單位。雖然這對應於一個有趣的宇宙範圍,因為該等級的量子起伏不會形成粒子/反粒子成對化,但對於黑洞則不同,目前沒有相關的物理過程對應於黑洞的時間變化。普朗克時間非常小,這意味著我們甚至需要天文數字等級的普朗克時間來描述亞原子過程,例如:頂夸克,這是目前已知壽命最短的亞原子粒子,其衰變時間大約10^18普朗克時間,一年的時間相當於10^51普朗克時間,這一時間標準並沒有什麼“錯”,但它確實不符合直覺。

2、原子鐘

這是一個有趣、但令人不易接受的事實:所有關於時間、質量和距離的定義都是“非常隨意”的,1秒、1克、1公斤或者1米,都沒有實質意義,我們只是選擇這些價值標準作為人們日常生活中使用的規範常數。然而,我們確實有一些方法可以將這些選擇的量聯繫起來——通過三個基本常數萬有引力常數G,光速c,以及量子常數h,我們用它來定義普朗克時間,如果你對時間或者距離進行定義,例如:光速可以作為另一種衡量單位。

那麼,為什麼不選擇一個特定的原子躍遷來定義時間和距離呢?在原子躍遷過程中,電子從一個能級降至另一個能級,並釋放特定頻率和波長的光線,以此來確定時間和距離範圍。頻率僅是一個反比延時概念,所以人們能通過測量一個波長光線經過的時間來獲得一個“時間”單位,同時,可以通過波長定義“距離”,這就是原子鐘的工作原理,它也可以用於定義秒和米。

但這是一個任意定義,許多時間變轉太快,其時間間隔太小,不適用於日常的計時標準。例如:現代科學界對秒的定義是:一個銫-133原子超精細結構釋放的光子在真空中9192631770個波長週期。

3、哈勃時間

如果我們從另一個角度出發,而不是使用基於量子特性的更小常數,上升至宇宙尺度等級,將會怎樣呢?宇宙以特定的速率膨脹——宇宙膨脹率,該指數經常被稱為哈勃參數或者哈勃常數。雖然我們通常將它描述為一種速度-距離單位,例如:哈勃常數描述為“71 km/s/Mpc”,它也可以簡單地描述為一種逆比時間:2.3 × 10^-18逆秒,如果我們將其轉換為時間,就會得到一個計時單位——“哈勃時間”,相當於4.3 × 10^17秒,大約是宇宙自大爆炸以來的年齡。

如果我們使用光速來計算哈勃時間,就會得出“哈勃距離”為1.3 × 10^26米,或者說是137億光年。這是一種宇宙宏觀參數,我們可以使用距離單位和時間單位來研究真正意義上的宇宙尺度。

不幸的是,這樣存在一個大問題:哈勃常數並不是一個隨時間變化的常數,而是隨著宇宙年齡的增長,以一種複雜的方式不斷下降,具體取決於宇宙中所有不同成分的相對能量密度。

4、氫原子自旋翻轉躍遷

長期以來,我們試圖尋找一個更好的宇宙時間定義,有一種方法值得考慮:整個宇宙中最常見的量子躍遷。無論任何時候形成的中性氫,它的形成都是一個電子結合在原子核上,而原子核幾乎總是一個單獨、裸露的質子,當電子到達基態時,相對於質子的構型將出現兩種可能性。

電子或者質子要麼反方向量子自旋,即其中一個自旋+ 1 / 2,另一個就是自旋-1 / 2;要麼就是同方向量子自旋,即電子和質子都是自旋+ 1 / 2或者自旋-1 / 2。如果自旋是反向排列,那麼就處於最低能態;如果自旋是正向排列,那麼電子旋轉就有一定概率是自發翻轉,釋放一個特定頻率的獨特光子,該頻率為1420405751.77赫茲。

有趣的是,氫原子自旋躍遷速率較慢,相當於2.9× 10^-15逆秒,如果我們將它轉換成宇宙時間和宇宙長度標準,就相當於1090萬年和1090萬光年,相當於大約330萬秒差距。 #媒体手记#


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