物理学周评:2015 年 6 月 27 日

中子星为何有点像黑洞、模仿鱼类游泳方式的机器人,以及引力可能如何注定薛定谔的猫的命运,是本周物理学亮点。

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


钱德拉 X 射线天文台拍摄的 Circinus X-1 的新 X 射线图像表明,“光回波”证明这颗中子星异常地像黑洞。根据 io9:“它比我们想象的要远两倍,这意味着它更亮。这经常使系统超过爱丁顿极限,即亮度足以使辐射向外施加的压力大于引力将气体和尘埃向后拉的阈值,这是黑洞比中子星更常见的特征,并导致气体供应不断被吹走时出现意外的闪烁。它还在构建我们不妨称之为吸积盘的东西,从其伴星吸取物质来喂养其强大的喷流。”

这与我为Quanta撰写的最新专题报道完美契合:黑洞的模糊球修复方案悖论。研究人员认为,通过用模糊球(来自弦理论的致密、类恒星物体)取代黑洞,他们可以避免物理学边缘的一些棘手悖论。南加州大学的尼克·华纳将模糊球比作白矮星和中子星,并将它们视为恒星生命的最终阶段。相关阅读:不要害怕掉进黑洞——你可能会以全息图的形式继续存在。 

走进光明:激光雷达如何取代雷达成为考古学家首选的地图工具。一种使用快速光脉冲的技术正在帮助考古学家绘制隐藏在茂密森林树冠下的古代聚落。  很高兴看到激光雷达再次获得媒体的青睐。这是我自己在 2012 年的博客文章,模仿了同一时期的 Ars Technica 的一篇文章。历史学家使用激光解开哥特式大教堂的谜团。一位精通技术Art Historian 使用激光来了解中世纪建筑师如何建造他们的建筑杰作。


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天文学家于 6 月 24 日重启了夏威夷有争议的三十米望远镜的建设。相关报道:夏威夷抗议者在阻止望远镜建设的封锁后获得保释。 

牛顿的随机苹果:“如果一个苹果中所有随机的分子热运动都朝同一个方向,苹果会飞多远?然后会发生什么?” 

磁镜有望用于聚变。在 Polywell 设计中,高密度等离子体排斥磁场,将自身捕获。

关于小鼠和磁铁:普通林鼠可以感知磁场——可能通过量子过程。

解码蚂蚁的非凡算法。生物学家黛博拉·戈登揭示了蚂蚁群落如何在没有中央组织的情况下高效搜索,这一见解可能会改进计算机网络。相关阅读:蚂蚁交通堵塞中的玻璃转变。软物质技术“受鸟群的流体状运动启发”,揭示了受限的红火蚁交通中的玻璃态动力学。

引力杀死薛定谔的猫。理论家认为,弯曲的时空阻止了大规模物体的量子叠加。在星际空间的某个地方,猫有可能保持量子相干性,但在地球上,可能性不大。 相对论的时间膨胀可能会限制量子世界。理论计算表明时间膨胀可能会导致系统退相干。薛定谔的猫是量子系统的一个例子,它可能会由于时间膨胀和无数其他相互作用而退相干。相关阅读:爱因斯坦再次成为英雄:他拯救了量子猫。另请参阅:推断现实的局限性(即使是神也必须遵守)。量子领域的模糊性可能源于对可以了解的事物的数学限制。

广告中“量子”一词的 5 种最误导性的用法。“广告最后一次正确使用“量子”是在一部邦德电影中,而邦德通常对待物理学就像他在情妇的床上发现的那样:他玩得很开心,但他们通常无法在遭遇中幸存下来。而这仍然是“量子”在现代媒体中能找到的最大安慰。” 

超光速旅行会导致祖父悖论吗?快速获得智慧:不一定

机器视觉如何解开了 20 世纪超现实主义艺术的伟大谜团之一。伟大的比利时超现实主义画家马格里特创作了他的杰作的两个版本,但一直没有人能够区分原作和复制品。直到现在。

令人困惑的父亲:本杰明·富兰克林的十八世纪“数独”

静电惊喜:“作为最古老的已知物理现象之一,静电被认为是超级简单的:将两个物体摩擦在一起,一个物体变成正电,另一个物体变成负电,然后就可以开始了!但是,事实并非如此,我们直到 2011 年才发现了真相。”

这种新泳姿是有史以来最快的吗?鱼类踢腿的惊人性能和物理学原理。

图片来源:Mattia Gazzola 和 Wim van Rees/CSELab, ETH-Zurich

制造机器人鱼很难,当你不知道它们是如何游泳的时候。“鱼通过在水中创造“结构”——三维流体漩涡来移动。在用身体的凹形弯曲部分捕获漩涡后,它们会推动漩涡并用尾巴甩掉它,向前射出。”

无声飞行:猫头鹰如何通过帮助制造更安静的风力涡轮机和飞机,通过启发一种用于涂层的新材料。相关阅读:太空技术让一切变得更好,甚至风力发电场。“一项失败的太空任务解决了绿色能源中最大的问题之一:风力发电场工作时发出的可怕的研磨声。”

超快激光创造出你可以触摸的全息图。“主要研究员 Yoichi Ochiai 说,当触摸时,激光感觉像砂纸,尽管一些参与者认为等离子体有点像静电冲击。”

伊利诺伊大学的学生制造了一个可用的超级高铁模型。“伊利诺伊大学的超级高铁占用了一个完整的房间,并且确实将小型吊舱通过金属管发送到椭圆形环路中。”

雷克萨斯制造了一款可用的悬浮滑板。但它需要液冷超导磁体(你可能没有)。相关阅读:微型回到未来悬浮滑板,它在磁性底座上来回悬浮。 

关于可能彻底改变电池——甚至可能彻底改变美国制造业的发明的故事。 

“如果我精疲力尽,我就精疲力尽”:认识泰勒·威尔逊,核男孩天才。他 14 岁时融合了原子,曾为美国政府的反恐工作提供建议,并计划战胜癌症——而他才 21 岁。什么让泰勒·威尔逊感到害怕?向女孩要电话号码。

等离子体激元学:通过金属中的电子振荡彻底改变基于光的技术。 

日本纸艺可能导致弯曲和折叠电子产品。  

一种新的视频处理算法揭示了难以察觉的运动的隐藏世界。

液氮 + 气球 = 等等,什么?“这些气球从液氮中取出后似乎会自行膨胀。看看你是否能弄清楚原因。”

正是量子力学的力量让太阳发光

麻省理工学院的斯科特·阿伦森思考量子计算机能教给我们什么关于如何解释量子力学。

多重宇宙费米悖论是否证伪了多重宇宙?  

观看水悬浮、向上流动和漩涡在另一个半球以错误的方式旋转。

雨点不断打在我的头上:蚊子的悲歌。“蚊子被雨滴击中大约相当于人类被校车撞击,典型的公共汽车大约是人体质量的 50 倍……为什么蚊子没有被压扁?”

用机器人探索暗能量。暗能量光谱仪将使用“蜂巢”机器人生成 3D 空间地图。

失踪行星之谜:“成千上万颗小行星与木星共享轨道。它们并不像卫星那样紧挨着行星,而是成群聚集在两个团块中,一个在木星轨道的前面,一个在后面。领先的团块被称为“希腊人”,尾随的团块被称为“特洛伊人”,但它们通常被归为一类,简称为木星的特洛伊人。它们中的许多都是以特洛伊战争中的神话人物命名的。”

星际穿越应该在科学课上放映物理学家说。相关阅读:斯坦利·库布里克是否在2001 太空漫游发明了 iPad? 

广义相对论的起源和复兴:正如约翰·惠勒所说——“物质告诉空间如何弯曲。空间告诉物质如何移动。”

一首绝对不会在你脑海中挥之不去的难听歌曲。我保证。如何使用数学创作出最难听的音乐。“事实证明,制造难听声音的相同原理也制造出出色的声纳信号。”

你如何定义向量?Rhett Allain 对向量的“大小和方向”定义提出了另一种选择。

解开心灵捕手中的数学问题

艺术家 Antoine Terrieux 的“En Plein Vol”展览展示了吹风机的威力

En Plein Vol (création 2014),来自 Antoine Terrieux,在 Vimeo 上。

蛋黄酱和荷兰酱与数学有什么关系?答案在一本由 Eugenia Cheng 撰写的书中,该书解释了烹饪加上幽默感如何加深对数学的欣赏。“数学也是关于将事物放在上下文中。我们研究事物之间的关系,就像你可能研究人与人之间的关系一样。”

你有“数学焦虑症”吗?心算对许多人来说可能压力很大,导致终生对数字的恐惧。是什么让大脑在计算难题时冻结?

数学漫画。问:需要多少个无穷小才能更换灯泡?答:只需一个,但它不会改变太多。

为什么谷歌的神经网络会制作这些令人脑洞大开的图像?

宇宙浩瀚,数据庞大,天文机遇无限。天文学的未来可能不在于获取新数据,而在于挖掘旧数据

哈勃探测到一颗被恒星煮沸的行星,形成了一个巨大的超级彗星。

透过卫星,隐约可见:太空虚空中新的冷战。 

数据挖掘揭示了成功电影背后的惊人因素。(剧透:不是聘请顶级票房明星。)

放气门事件和科学的局限性。  

这位科学家有一个隐藏的仓库,里面装满了 4 维克莱因瓶。 

是的,国际空间站上有酒,根据“普通宇航员”克莱顿·安德森的说法。

使用此 NASA 应用程序步入冥王星时间:“想象一下,如果你的一天比现在长六倍。”  

这个电极外壳箱应该为 NASA 提供有史以来最好的自由落体记录。  

冥王星的卫星提供秘密并威胁着危险。 

如何在月球上补胎以及来自 NASA 月球车指南的其他技巧。 

MAVEN 的结果发现火星表现得像个摇滚明星。“火星在其两极展现出逃逸大气粒子的“莫霍克头”,在其大气层高处“穿着”一层金属粒子,并在受到太阳风暴袭击后发出极光。”

溶解表面可能形成土卫六的湖泊。  

谷神星因金字塔和更多亮点而变得更加怪异。  

为什么科学家近 50 年来一直害怕太空细菌。  

为什么你应该感谢天文学家预防失明。  

冰雪世界的召唤。“我已经看到了太空探索的未来,它看起来像一个布满了棕色涂鸦的母球。我谈论的是木卫二。”  相关阅读:在木卫二上潜水?以下是我们如何穿透那层冰。  

图片来源:Victoria Siemer

Victoria Siemer 的新反射景观和照片处理(上图)。“Siemer 利用悬浮在笼罩在雾和云中的阴郁自然景观之上的反射几何形状,形成了类似门户的镜子。” 

痴迷地检查食物的卡路里计数。“你可以在家制作一个量热计,只需几个支架、一个量筒、一个好的温度计和一个好的秤就可以测量卡路里。(并通过禁用你所在建筑的火警警报器。)”

你的洛杉矶社区有多吵闹?一位银湖数学家可能有你的答案。  

你可以用 12 节 AA 电池启动你的汽车(但也许你不应该这样做)。

从旋转杆上甩出的油漆说明了粘附力、表面张力和离心力的影响。  

绘制辐射的最佳方法?装满盖革计数器的便当盒。 

乐高光学实验室:如何构建小型透镜支架。相关阅读:这是新视野号 2015 年的乐高版本。  

气候表:温度调节家具无需外部电源即可存储热能,有助于保持室温。

被指控的专利流氓认为它可以为物理定律申请专利。“想象一下,如果艾萨克·牛顿爵士可以为引力申请专利,他会多么富有。” 

巨型组合机器人的科学原理:“如果变形机器人比普通机器人更酷,那么什么比变形机器人更酷呢?当然是一群变形机器人组合在一起形成一个巨型机器人!那么我们如何才能实现这一点,如果可以实现,会发生什么?”

德国的原子地窖博物馆,“原子历史展览,包括测试反应堆的复制品和各种其他文物。”

在 67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星上探测到裸露的水冰。相关阅读:科学艺术:追逐彗星的鞋子:“总部位于纽约的设计团队 Studio SWINE(由建筑师 Azusa Murakami 和艺术家 Alexander Groves 领导)深受 Philae 探测器在 67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星上着陆的启发,他们希望通过制作鞋子来庆祝它。当然,是看起来像从太空坠落的陨石的鞋子。”

数学错误中有意义时:“许多教师和家长认为,如果学习者在数学中犯错,这意味着他们不理解,他们没有听讲,或者他们没有做足够的工作。事实可能恰恰相反:学习者可能比我们预期的思考得更深入。学习者的错误和误解是教师的重要工具。它们向教师表明,学习者正在进行数学思考,即使她还没有足够的知识来产生正确的答案。”

之所以如此难以解决那些“病毒式传播”的 10 岁儿童数学题 “每个人年轻时都喜欢数学。我们都喜欢计数。我们喜欢玩积木和形状。我们每天都在使用数学,无论我们是否意识到——阅读地图、规划路线、计算小费。我曾经遇到一位地板安装工告诉我他数学不好,而我看着他铺瓷砖。所有这些人都不擅长数学是一个神话。”

数学艺术以全新的视角审视墙纸。

改变了我们的经济理论 #1:博弈论!“[约翰] 冯·诺依曼是一位无可争议的天才,但他是一位平庸的扑克牌手,并且很快意识到概率论无法帮助一个人赢得扑克游戏。他对扑克游戏中粗略的信息、猜测和不可预测性的高度赞赏奠定了博弈论的基础:扑克牌手如何通过策略性地通过他们的行动发布信息并促使对手犯错来隐藏信息。换句话说,他形式化了扑克牌手如何通过玩一系列旨在欺骗对手并隐藏信息并最终赢得比赛的策略来“虚张声势”他们的对手。”

观看鳄鱼如何用它们的次声求偶叫声使水沸腾

西蒙娜·薇依论科学、量子理论和我们的精神价值观。   

1:333 的比例:39 年来,美国物理学博士学位授予了 66 位黑人女性——和 22,000 位白人男性。相关阅读:认识钱达·普雷斯科德-温斯坦,第 69 位获得物理学博士学位的女性。 

如何制作熔岩:熔岩是强大的——它不断地建设和重建我们的世界。就像 1831 年臭名昭著的幽灵岛!

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