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每日正午十二点,和站长说一句:“设计说”三个字,站长会为您推送一条设计物语,或文字,或图片,或声音。感受设计的力量,体会生命的艺术,365天,365句经典,我们相约每日正午时分,不见不散。

 

本文转自微信公众号:LOGO大师(logods),

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辛几何&李代数

灰洞

霍金提出&灰洞&理论是为了解决&防火墙悖论&问题而在&反德西特时空&中的模拟设定,并非黑洞真不存在,只是为了化解广义相对论与量子物理在黑洞中的矛盾。 中文名 灰洞 外文名 grey hole 概念提出者 史蒂芬&威廉&霍金 提出时间 ... 阅读全文

霍金提出“灰洞”理论是为了解决“防火墙悖论”问题而在“反德西特时空”中的模拟设定,并非黑洞真不存在,只是为了化解广义相对论与量子物理在黑洞中的矛盾。

中文名
灰洞
外文名
grey hole
概念提出者
史蒂芬·威廉·霍金
提出时间
2014年1月24日

 

发现与理论


科学家史蒂芬·威廉·霍金(Stephen Hawking)身残志坚,因提出宇宙黑洞理论而举世闻名。据英国《每日邮报》2014年1月24日报道,在一篇在线发表的论文中,表示“宇宙中没有黑洞”,存在“灰洞”。这个理论震惊了物理学界,乃至整个世界。[1] 

据国外媒体报道,斯蒂芬·霍金的黑洞理论为宇宙中最致密的天体行为提供了一种可能性的解释,日前这位大科学家在其作品中提到,宇宙中没有“黑洞”,有的只有“灰洞”。该理论来源于一篇名为《黑洞的信息保存与气象预报》的调查论文中,是霍金对黑洞的研究成果之一,他认为黑洞其实是一个拥有极端物理环境的“灰色地带”,质能进入黑洞中后还会“回到”宇宙中,我们此前对黑洞的边界理论认识是有待改善的,黑洞或不会永久性地保存质能信息,在某个时候会“释放”出来,暂时称该行为为“黑洞的蒸发”。也有部分学者认为黑洞通过虫洞连接白洞,黑洞利用强大的引力吸收质能,又从白洞中喷发出来。

理论研究历史

霍金此前提出了一种被称为霍金辐射的黑洞理论,这是从量子效应的角度出发来研究黑洞,霍金辐射认为黑洞是可以失去质量,因此一些非常小的“迷你黑洞”可“蒸发”消失,该理论证明了黑洞并不是宇宙中最自私的天体,黑洞在吸积物质后可通过量子行为向宇宙空间中释放出内部的质能,天文学家也在寻找新的方法来探测这种行为。

争议

黑洞简介

黑洞之所以被认为是“黑”的,在于其引力行为和事件视界上,在事件视界之外的物质行为才会被我们所察觉,而之内并不存在任何定义,即便是光线也无法逃脱黑洞的引力控制,因此在我们看来黑洞是“黑”的,这就像是宇宙中的单行道,仅能进去而出不来。霍金提出的“灰洞”理论认为黑洞还可以进一步向外传递质能信息,这就是说黑洞不是宇宙中的单行道,进去后还能“出来”。

霍金认为事件视界的理论需要进一步完善,事件视界并不是黑洞的边界,黑洞可能存在一个明显的“地平线”,黑洞内部出现的量子涨落使得黑洞如同一个灰色地带,其也不违反任何广义相对论和量子力学,这也意味着黑洞可以从宇宙中吸积“物质信息”,同时也可以向外辐射出信息。传统的事件视界理论认为这是黑洞与外界的“界线”,如同一道防火墙,物质被黑洞吸积后落入黑洞中,并在两极释放出辐射。

理论缺陷

黑洞周围的一个假设区域被称为视界。霍金认为视界理论存在缺陷,光无法从中逃逸。试图逃脱黑洞核心的光射线不会像人被困在跑步机上那样,它可以通过辐射泄露来慢慢收缩。霍金告诉《自然》杂志:“在经典理论中,光无法从黑洞中逃脱,在量子理论中,能量和信息可以做到。”关于对其过程的完整解释,霍金表示需要将重力和其他自然基本力的理论完美融合。

然而,近一个世纪以来,这个问题一直困扰着全世界的物理学家。霍金表示,“问题的正确解释仍然是一个谜。”他提出的灰洞理论认为,物质和能量在被释放到太空之前会持续一段时间。这个理论试图解决这两年来一直困扰着科学家们的黑洞防火墙悖论

争议

加拿大阿尔伯达大学的黑洞专家唐·佩吉(Don Page)认为霍金的解释很合乎情理,可也有理论物理学家并不认同霍金的说法。

文章指出,由于找不到黑洞的边界,因此“黑洞是不存在的”,这是为了解决“防火墙悖论”问题于新理论中设定“黑洞不存在”,其并非真不存在。如果霍金的理论正确,黑洞核心的奇点根本就不存在,甚至不排除“一切事物原则上能逃离黑洞”这种极端局面的可能性。霍金说:“在经典理论中,黑洞不会放过任何东西,量子理论允许能量和信息逃离黑洞。”因为现代量子物理学认定这种物质信息是永远不会完全消失的,这种说法与量子力学的相关理论出现相互矛盾之处。

30多年来,霍金试图以各种推测来解释这一自相矛盾的观点。霍金表示,黑洞中



量子运动是一种特殊情况,由于黑洞中的引力非常强烈,量子力学在此时已经不再适用了,霍金的这种说法并没有让科学界众多持怀疑态度学者信服。

现在看来,霍金终于给了这个当年自相矛盾的观点一个更具有说服力的答案。霍金称,黑洞从来都不会完全关闭自身,它们在一段漫长的时间里逐步向外界辐射出越来越多的热量,随后黑洞将最终开放自己并释放出其中包含的物质信息。

霍金认为,受到黑洞引力的影响,能量和物质先是靠近——不会到达——黑洞中心,最终还会被释放出去。不过,它们的信息在黑洞中不会毁灭,可被完全打乱,逃离之后面目全非,几乎无法还原。

美国波士顿大学的布雷彻(K.BRECHER)在1993年6月提出了存在有灰洞(GRAYHOLE)的可能性:大质量星的坍缩不足以形成黑洞,可有可能形成比典型中子星有较小的半径和较大的密度的星体。布雷彻认为黑洞的质量大于3倍太阳质量,这样,在某些情形便取消了对黑洞的需要。灰洞具有不同于正常中子星的性质,这来源于两者不同的坍缩程度。广义相对论预言,坍缩到足够程度的恒星其外围将形成一个光子层,在该层内的光线绕星体运行,典型中子星光子层的半径比前者为少,同时,坍缩量的强大引力也导致漏出的辐射失去能量。布雷彻的计算表明,受上述两种作用的影响,从灰洞发出的辐射只在百分之四十能离开灰洞向空间辐射。灰洞之名称由此而来。在已发现的6个X射线双星系统中(上述天鹅座X-1和LMCX-3就是其中的两个),在可见光波段看不见的大于太阳质量3倍的一个星体可能就是很暗的灰洞,而不是黑洞。

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辛几何&李代数

矿物质对人体的作用

有机锗:是制氧机、体内的消毒剂清道夫,能清除体内的致癌物质,有抗癌防癌的功效。 有机硒:对人的大脑十分重要,具有明目、清肝、对眼睛的视网膜有很好的保护作用。 有机钴:是补血造血的必须元素,是维生素B12的组成部分,对红细胞的生成有很好的促进作用。 三价铬:是人体内胰岛素代谢的必须元素,对血清胆固醇的内环境有稳定作用,更可促进蛋白质的代谢和生长发育。 有机锰:... 阅读全文

 

   有机锗:是制氧机、体内的消毒剂清道夫,能清除体内的致癌物质,有抗癌防癌的功效。

   有机硒:对人的大脑十分重要,具有明目、清肝、对眼睛的视网膜有很好的保护作用。

   有机钴:是补血造血的必须元素,是维生素B12的组成部分,对红细胞的生成有很好的促进作用。

   三价铬:是人体内胰岛素代谢的必须元素,对血清胆固醇的内环境有稳定作用,更可促进蛋白质的代谢和生长发育。

   有机锰:缺少有机锰会造成性欲减退,排精障碍,早泄、阳痿。

   有机镍:对脑神经安眠有很好的促进作用,更可促进体内红细胞的增长和氨基酸的合成。

   有机铁:缺少有机铁会影响代谢和吸收,人体内就难以产生血红蛋白,造成血色素降低,甚至发生缺铁性的贫血。

   有机锌:对基体的性发育、性功能、生殖细胞的生成起到举足轻重的作用,固有“生命的火花”、“性和谐素”之称。

   有机锶:是人体骨骼和牙齿的必须元素,具有强壮骨骼、促进新陈代谢的功效。还与神经肌肉的兴奋和心血管发病有关。

   有机钼:使肾脏排泄增加,钼不足可表现为发育迟缓。

   有机锡:与蛋白质和生物合成有关,能促进体内铁的吸收,红细胞的增长和氨基酸的合成作用。

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界面

有界面存在就有界面自由能。一种物质在界面发生吸附(富集于界面)使界面自由能降低,故物质易在界面吸附,形成一层成分与流体相内部不同的部分,其中溶质的浓度远大于相内部,这一由于物质富集而形成的界面层即一般所谓的界面膜。具有不对称的、&亲水-亲油&两亲分子结构的物质特别容易在油- 水界面或水表面上吸附,形成界面膜。极性有机物,如醇、羧酸、胺、酯,特别是有直碳氢链的... 阅读全文

有界面存在就有界面自由能。一种物质在界面发生吸附(富集于界面)使界面自由能降低,故物质易在界面吸附,形成一层成分与流体相内部不同的部分,其中溶质的浓度远大于相内部,这一由于物质富集而形成的界面层即一般所谓的界面膜。具有不对称的、“亲水-亲油”两亲分子结构的物质特别容易在油- 水界面或水表面上吸附,形成界面膜。极性有机物,如醇、羧酸、胺、酯,特别是有直碳氢链的,以及各种表面活性剂,皆容易在水表面上(或油-水界面上)铺展或吸附,形成表面膜(或界面膜)。

 

形成

一般水不溶性的极性有机物(及表面活性剂)是通过自身(多半是液体)或在挥发性液体(如石油醚、甲醇、丙酮、苯、乙酸甲酯等)中的溶液在水面上展开成为界面膜。如果铺展物质的量很小或水面面积很大,则形成的表面膜是单分子层的,就叫做不溶性单分子膜,简称不溶膜。

水溶性的极性有机物和表面活性剂(如低碳醇、胺、酸和十二烷基硫酸钠等)的水溶液表面、通过溶质的吸附而形成的单分子膜、为可溶性单分子膜,简称可溶膜。

内部运动

界面膜中的溶质分子运动可以看作是二维空间的分子运动,也有一定的状态方程加以描述,其形式与一般三维空间的状态方程相似,不过以面积A代替体积V和以表面压π代替压力p(见单分子膜表面压)。例如界面膜中分子浓度极稀时, 其状态方程即为与pV=RT相似的二维理想气体的状态方程πA=kT, 式中k=R/NA,NA为阿伏伽德罗数。当界面膜中分了浓度增大以至于接近饱和时,界面上每个分子所占面积接近长条形“两亲分子”直立排列所占的截面积。不管分子量大小如何,同系物分子所占的面积基本相同,例如,脂肪酸在水面上的不溶膜,紧密排列时每个分子所占的面积约为0.20平方纳米。这就说明脂肪酸分子立在表面上,而不可能平躺在表面上。 此时亲水的羧基朝向水中,疏水的碳氢链则逃离水而指向空气中,这就是界面膜中的分子定向作用。定向作用在可溶膜中也同样存在。

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辛几何&李代数

Birch and Swinnerton-Dyer 猜想有望破解 华数学家轰动学界

中国数学家田野对解开世界七大数学难题之&&BSD猜想迈出一大步 BSD猜想在2和导子以外均成立 据韩国《中央日报》17日消息:2000年5月24日,美国克雷数学研究所公佈了千喜年七大数学难题,每解破一题的解答者,会获颁奖金100万美元,11年来,数学界只攻破了一题。韩国浦港工大日前举办了国际冬季学校,向其中的BSD猜想发起衝击,来自中国的田野给... 阅读全文

中国数学家田野对解开世界七大数学难题之——BSD猜想迈出一大步

BSD猜想在2和导子以外均成立 

    据韩国《中央日报》17日消息:2000年5月24日,美国克雷数学研究所公佈了千喜年七大数学难题,每解破一题的解答者,会获颁奖金100万美元,11年来,数学界只攻破了一题。韩国浦港工大日前举办了国际冬季学校,向其中的BSD猜想发起衝击,来自中国的田野给出了答案的线索,成為全场焦点。 

BSD猜想在2和导子以外均成立

    在浦港工大的国际冬季学校,来自中国数学研究所41岁的田野博士作為演说嘉宾,是关於BSD(Birch and Swinnerton-Dyer Conjecture)猜想领域中的5名权威者之一。针对解开BSD猜想时必须要回答的问题(即「是否存在同餘数」(congruent number)),田野说:「存在无数个同餘数」,首次给出了答案的线索。田野连续用5个多小时来进行证明,他说,「我也是在一个月前才得出了这个结论」。 

    听完其报告后,该领域泰斗剑桥大学教授约翰.科茨(John Coates,67岁)评价称「虽然这并不是完美的答案,但是对於解决BSD猜想确实是一个巨大的飞跃。」 

    将接受数学界检验 

    浦港工大立即决定将田野的证明在春季学期集中研讨,科茨教授也承诺将在秋季学期中就自己的分析进行特别演讲。田野计划立刻将这一证明整理成论文,以接受数学界的精密检验。 

    受中国近年来吸引优秀海外科学家回国政策的影响,田野在美国获得博士学位后回到中国,成了中国数学界的新秀。在中国吸引人才回国政策中起核心作用的人物是「菲尔茨奖」的唯一中国获奖者──哈佛大学教授丘成桐(63岁),菲尔茨奖被称為数学界的诺贝尔奖,是数学界的权威奖项。 

    韩教授有危机意识 

    浦港工大教授崔映周(54岁)称「在对田野的发表内容感到印象深刻的同时,也感到中国正在在解决问题方面有主导权,(我)产生了危机意识」。韩国出席人士称「中国等世界数学界的动向让我们受到了强烈的刺激」。 

    為挑战悬赏100万美元的这一问题,冬季学校已经不分昼夜。参加人员每天都会拿到必须要解决的数学问题,这样,他们自然地形成了解决BSD猜想的国际网络。此外,在举行冬季学校期间还有读者写出自己的答案送来等,一般民眾对此也十分关心。浦港工大还将於2013年及2014年举办冬季学校来挑战悬赏100万美元的BSD猜想。

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ibanana

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