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广义相对论
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AI时代还需要手推公式吗?张朝阳最新回应
新浪科技· 2025-11-04 09:54
公司观点 - 公司创始人强调在AI时代人们仍需亲自研究、推导和理解公式,AI仅能帮助省去重复性计算工作[1] - 公司创始人指出真正用物理理解世界和解决问题必须经过自身思考,若缺乏思考元素则无法有效利用AI[3] - 公司在过往物理直播课程中屡次强调学习物理必须亲自动手演算,通过计算方能理解物理精髓[3] 行业洞察 - 物理学被视为数学灵感的丰富源泉,例如牛顿为理解行星运动而发明微积分[3] - 数学是物理学描述宇宙运行规律的语言与工具,例如爱因斯坦用微分几何构建广义相对论框架[3] - 掌握数学工具对理解物理系统至关重要,因物理系统经常涉及求导与积分运算[3]
张朝阳谈物理课开讲四周年:人生任何阶段都可以学习
经济网· 2025-11-03 16:57
公司知识直播业务发展 - 搜狐视频发力打造知识直播平台,公司首席执行官张朝阳的物理课是平台上的重要内容[1] - 《张朝阳的物理课》已播出265期,累计在线总时长超过26322.82分钟[5] - 该知识直播IP影响力已超越线上,连续三年推出同名科普书,并走进清华大学等高校开展活动[6] - 公司通过该课程与国际顶尖科学家进行对话,使基础科学以更生动形式进入公众视野[6] 课程内容与教学特色 - 课程主题涵盖从经典物理到前沿领域,包括推导爱因斯坦方程E=mc²、量子场论、超弦理论等[5] - 课程注重将物理原理应用于实际工程领域,如解构新能源汽车电池热失控、火箭升空等[5] - 教学特色强调从矢量微积分等基础工具出发,将抽象的微分几何概念形象化表达[3] - 课程核心教学理念为“计算方能理解物理”,坚持通过亲手演算来触及物理世界核心秩序[5] 社会影响与行业启示 - 课程内容频频登上热搜,让深奥物理理论回归生活,启发公众用数学思维审视世界[6] - 在AI时代,课程倡导保持独立思考,强调亲身推导公式对于真正理解世界的必要性[5] - 课程展示了在人生任何阶段均可主动学习,并通过碎片化读书进行思考和提问[7]
真实的降维打击是什么?
虎嗅· 2025-10-21 09:47
物理学理论层级 - 物理学理论存在一个从高维到低维的降维链条,从宇宙最高维理论逐步退化至接近人类观察和理解的世界 [1][2] - M理论处于最高层级,为11维理论,可通过卷曲或投影等降维方法退化为10维的弦论 [4] - 弦论由3维空间、1维时间和6维卡拉比-丘流形组成,其几何性质决定宇宙基本粒子种类和物理常数 [5][6] - 通过忽略紧致化的6维,弦论在低能极限下退化为4维的广义相对论 [7][9] 理论退化路径 - 广义相对论在时空平坦和无引力条件下退化为狭义相对论,后者在物体远低于光速时退化为牛顿力学 [10][11] - 弦长逼近零时从振动退化为点粒子,引出量子场论作为广义相对论层级的候选理论 [13] - 量子场论由量子杨-米尔斯理论、希格斯机制和费米子场理论组成,在特定条件下退化为量子电动力学 [14][15] - 量子电动力学在低能和非相对论极限下退化为麦克斯韦方程 [16] 杨-米尔斯理论发展 - 1954年版杨-米尔斯理论预测传递力的粒子质量为0,但与汤川秀树证明的介子质量不为零相矛盾,导致该理论长期未被重视 [18] - 1970年代科学家通过高深数学工具建立夸克模型并预言胶子存在,1979年无质量胶子的发现使杨-米尔斯理论获得认可 [18] - 将经典杨-米尔斯理论量子化在数学上极为困难,其数学基础构建仍未成功,是克莱研究所悬赏百万美金的千禧年难题之一 [19] 科学家贡献对比 - 杨振宁在杨-米尔斯理论中的贡献被认为可比肩爱因斯坦,但理论初期缺陷使其影响力受限 [18] - 希尔伯特完成了广义相对论的数学解和量子力学的数学基础,但在大众知名度远不及爱因斯坦 [20] - 爱因斯坦凭借物理直觉采用拿来主义数学方法,抢先于庞加莱和希尔伯特取得突破,但数学水平的限制可能影响其后期统一场论研究 [20] - 与牛顿独立发明数学工具并建立物理体系相比,爱因斯坦的成就被认为略逊一筹 [21]
103岁杨振宁逝世:要做好物理,是要有品位和风格的
第一财经· 2025-10-18 21:26
杨振宁的生平与成就 - 杨振宁于2025年10月18日因病在北京逝世,享年103岁 [3] - 杨振宁自评一生最重要贡献是帮助改变了中国人自觉不如人的心理作用,增强了民族自信心 [3] - 杨振宁的百年人生经历了抗日战争、二战、冷战及中国从封闭到经济腾飞的全过程,见证并推动了中国对科学的重新提倡 [3] 学术生涯与关键贡献 - 1922年10月1日生于安徽合肥,父亲杨武之是芝加哥大学数学博士,杨振宁自幼展露数学天赋,在中学图书馆通过《神秘的宇宙》中译本首次接触20世纪物理学并产生浓厚兴趣 [5] - 1938年考入国立西南联合大学,其物理品味形成于此时期,开始欣赏爱因斯坦、狄拉克和费米的工作 [7] - 1945年赴美国芝加哥大学理论物理系深造,师从费米和"氢弹之父"泰勒 [7] - 1949年进入普林斯顿高等研究院度过黄金17年,迎来学术巅峰,1954年提出"杨-米尔斯规范场"理论,1956年提出"宇称不守恒"理论,跻身世界顶级物理学家之列 [7] - 曾三次近距离接触爱因斯坦,但因德语不精留下交流遗憾 [9] 推动中国科学发展的努力 - 1971年中美关系缓和后立即回国,成为首位回国访问的华裔科学家,几乎每次访华均获中央高层接见,曾与周恩来总理对谈六小时,力主恢复高考、重建科研体系 [9] - 捐出诺贝尔奖奖金给中国留学生基金会,培养数十位学科带头人 [9] - 凭借自身资源资助中国学者赴美留学,发起创立"科学探索奖",竭力培养中国科技人才 [11] - 卖掉纽约长岛别墅将全部积蓄投入筹建清华大学高等研究院 [11] - 几十年里参与建立60多个中国一流物理实验室,缩短与国外物理基础设施差距,培养众多科研人才 [12] 个人特质与晚年生活 - 同事评价其罕见地齐聚了极高超的数学能力、对自然界的深刻理解及在中国文化复兴中的团队精神 [4] - 被描述为心怀人文主义浪漫的物理学家,常以美、妙、优雅描述物理工作,有"以艺术家身份工作"和"孩子般天真个性"的特质 [4] - 晚年回到清华园全职工作,保持每天十小时工作节奏,带领团队研究高温超导、量子计算等领域并取得突破 [13] - 为本科生开设《普通物理》,告诫青年学者科学研究最重要的不是聪明而是抓住不放的执着 [14] - 与妻子翁帆合著《曙光集》《晨曦集》,在百岁诞辰演讲中表示科学探索如同在黑夜中寻找钥匙,重要的是相信钥匙一定存在 [14][16]
宇宙中有黑洞,还有白洞吗?
人民日报· 2025-10-12 18:02
白洞的基本概念 - 白洞是理论中的天体,其特性与黑洞相反,不允许任何东西进入,只向外喷射物质和能量 [1][2][3] - 在数学上,白洞与黑洞是同一个解,区别在于时间反演 [3] - 科幻文学中将其描绘为“微型白洞”,一种永不枯竭的喷泉 [1] 白洞与黑洞的理论关联 - 黑洞由大质量恒星坍缩形成,是连光也无法逃逸的宇宙深渊 [3] - 将黑洞吞噬物质的过程进行时间倒放,即表现为白洞不断喷发物质 [4] - 理论推测黑洞和白洞之间可能由虫洞连接,实现粒子穿越 [4] 白洞存在的理论与观测现状 - 目前没有任何观测证据表明白洞真实存在 [5] - 部分科学家认为白洞缺乏合理的形成机制,即使时间倒流也只会回到坍缩前的恒星状态 [5] - 白洞理论曾被用来解释类星体的高能量输出或宇宙起源,但均缺乏观测支持 [5] 白洞研究的新理论猜想 - 有理论提出,黑洞中心的奇点问题可能导致量子反弹,使黑洞转变为白洞 [6] - 该猜想基于圈量子引力理论,认为物质被压缩到极限时会发生喷发 [6] - 若此理论成立,宇宙中的每个黑洞未来都可能变成白洞 [6]
宇宙中有黑洞,还有白洞吗?(唠“科”)
人民网· 2025-10-11 06:11
白洞与黑洞的理论关联 - 白洞是理论中的天体,其特性与黑洞相反,不允许任何东西进入,只向外喷射物质和能量 [1][2] - 白洞和黑洞在数学上是广义相对论的同一个解,区别在于时间方向相反 [2] - 根据理论,黑洞和白洞之间可能由虫洞连接,实现粒子穿越 [3] 白洞的观测现状与理论挑战 - 迄今为止没有任何观测证据表明白洞真实存在 [4] - 白洞缺乏合理的形成机制,即使时间倒流也只会回到坍缩前的恒星,而非形成白洞 [4] - 部分科学家认为白洞理论可用来解释类星体的能量输出或宇宙诞生,但这些猜想缺乏天文观测支持 [4] 白洞理论的新发展 - 广义相对论预言的黑洞中心奇点与量子力学存在矛盾 [5] - 圈量子引力理论提出,物质在黑洞中被压缩到极限时可能发生量子反弹,使黑洞转变为白洞 [5] - 若该理论成立,宇宙中的每一个黑洞未来都可能变成一个白洞 [5]
向祖国报告丨中国空间站全面建成超1000天 “太空母港”引航未来
央广网· 2025-10-01 19:59
中国空间站运营状态与成就 - 中国空间站已在轨稳定运行超过1000天,成为位于地球上空400公里的“太空母港”[1] - 空间站已实现长期有人不间断驻留,是我国在轨系统最复杂、规模最大的航天器组合体[5] - 神舟二十号乘组已在轨驻留5个月,顺利完成了4次出舱活动[3] 空间站建设历程与技术体系 - 空间站从2010年立项,在2021年至2022年的19个月内完成了11次关键发射,实现了“T”字基本构型和“三舱三船”最大构型的在轨组装[6] - 构建了由“天、地、数”三位一体构成的运营体系,包括天上的真实空间站、地面的“电性空间站”以及提供仿真验证支持的“数字空间站”[7] - 该运营体系实现了“365天×24小时”的全年全天候地面值守模式,为航天员在轨安全驻留提供支撑[5][7] 空间站科学实验与应用 - 科研团队在空间站微重力环境中使用国产“银河”操作系统操控“高微柜冷原子干涉仪”,对铷85和铷87原子进行冷却以检验等效原理[8][10] - 冷原子干涉仪技术可应用于空间重力场测绘、引力波探测和暗物质探测,有望突破现有空间惯性测量仪器的极限[10] - 空间站内的“太空菜园”已喜获丰收,展现了太空生命保障技术的进展[3] 国际合作与未来计划 - 中国空间站已邀请包括日本、印度在内的17个国家参与首批科学实验,巴基斯坦航天员已入选,标志着“太空朋友圈”扩大[10] - 按计划神舟二十一号载人飞船将于10月底发射,与神舟二十号乘组在空间站会师[11]
最清晰的引力波信号,证实了霍金的著名定理 | 红杉爱科学
红杉汇· 2025-09-29 08:03
引力波探测技术进展 - 引力波探测技术取得飞跃进展,尤其是仪器噪声得到极大压制,使信号清晰度大幅提升 [4] - LIGO、Virgo与KAGRA通过抑制激光干涉仪中的经典与量子噪声,大幅提升了探测灵敏度 [6] - 探测能力显著增强,目前已能平均每三天观测到一次黑洞并合事件,迄今共探测到约300例黑洞并合 [7] - 在最近一轮科学运行中发现约220例候选事件,数量超过前三轮总和的两倍 [7] GW250114引力波事件里程碑发现 - 2025年1月14日探测到的GW250114事件是十周年的里程碑发现,与十年前的GW150914事件类似,均来自约13亿光年之外、质量在30-40倍太阳质量之间的黑洞并合 [4][7] - 得益于技术进步,GW250114信号比十年前的首次探测清晰三倍以上,信噪比高达80 [4][7] - 高信噪比使得研究人员能够前所未有地"听见"并合后的铃宕(Ringdown)信号 [7] 克尔黑洞性质验证 - 研究人员首次高置信度确认GW250114事件中并合形成的黑洞发出了至少两种预测中的声音,其频率与理论预期完全一致 [11] - 研究识别出基频模式和一种更高频率、衰减更快的振动泛音,频率和衰减率与克尔度规预测完美吻合 [11][12] - 从泛音计算出的质量和自旋与基音计算结果完全一致,提供了迄今为止最强有力的证据证明自然界中的黑洞是爱因斯坦广义相对论所预测的克尔黑洞 [11][12][14] 霍金黑洞面积定理验证 - 通过精确分析并合后"铃宕阶段"的引力波信号,测量出新黑洞的质量和自旋,计算出其表面积 [16] - 最终黑洞的表面积比并合前两个黑洞的总和更大,从约24万平方公里增加至约40万平方公里,面积增加约65% [18][20] - 此次验证结果的置信度达到99.999%,远超2021年首次检验时95%的置信度,是对霍金定理的直接观测验证 [20]
在解构中重建,在错误中涅槃
华夏时报· 2025-09-19 15:56
科学研究的本质 - 科学进步并非通过累积正确的观察实现,而是通过不断挑战和推翻现有理论来完成 [2][3] - 不能被验证为错误的理论不能称之为科学,这已成为衡量理论是否符合现代科学标准的准则 [3] - 错误在科学历程中是常态,是通往真理的路径,推动科学进步和发展 [2][4] 科学探索中的错误案例 - 爱因斯坦在广义相对论方程中引入宇宙学常数Λ以解释静态宇宙,后被称为其"最大的错误",但此概念成为理解暗能量的关键 [3] - 霍伊尔等人提出的稳态宇宙模型虽被大爆炸理论取代,但其提出的恒星内部核聚变产生重元素的理论成为理解宇宙化学组成的重要组成部分 [3] - 科学家们通过面对既有理论局限性,勇于提出新假设或修正现有理论的过程推动科学发展 [4] 科学与工程/管理问题的差异 - 生活中大多数问题是工程问题而非科学问题,涉及在已知条件下最优化,而非追求真理 [4] - 管理是复杂学问,需要注重稳定性和可预测性,尽量避免错误,与科学探索中允许试错的环境不同 [4][5] - 科学家习惯于在允许试错的环境中工作,理解理论可能被超越,而管理决策需审慎考虑,确保每一步经过充分考量 [4][5] 科学精神与管理实践的冲突 - "学而优则仕"观念可能导致杰出科学家被置于行政领导位置,面临与科研完全不同的组织管理挑战 [4] - 案例显示美国国家标准与技术研究院研究员保罗在管理岗位上犯了许多低级错误,最终回归科研岗位后保持了创造力和探索精神 [5] - 科学家思考问题方式与管理者不同,将科学家置于行政领导位置往往会出现问题 [4][5] 科学方法论的本质 - 科学是一套方法论,提供系统化手段验证假设和测试理论有效性,即使最严格实验得出的结果也只是基于当前数据和技术的最佳估计 [5] - 科学精神应是开放的、敢于质疑现状,并愿意接受新证据调整观点,认为科学神圣不可侵犯是对科学精神的最大误解 [5] - 今天被认为是正确的科学结论可能随着时间推移和技术进步被修正甚至推翻 [5]
引力波探测器迎来技术升级战
科技日报· 2025-09-19 07:55
引力波探测的里程碑与现状 - 2015年9月14日LIGO首次直接探测到引力波,开启引力波天文学新纪元,累计确认超百例引力波事件 [1] - 近期借助引力波事件GW250114验证了斯蒂芬·霍金于1971年提出的黑洞理论 [1] - 现有探测器如LIGO面临噪声干扰和灵敏度不足等挑战,亟须下一代探测器接续探索 [1] 下一代引力波探测器项目规划 - 美国宇宙探索者(CE)探测器臂长40公里,建成后每年有望探测到10万次黑洞合并事件,覆盖整个宇宙历史中的引力波源 [2] - 欧洲爱因斯坦望远镜(ET)采用三条干涉臂构成等边三角形,将探测频率下限扩展至1赫兹,能更早捕捉黑洞碰撞动态 [2] - 空间激光干涉仪(LISA)由3颗卫星组成边长250万公里的三角形,致力于探测0.1毫赫兹到1赫兹的低频引力波,预计2035年发射 [2] - 中国规划了空间引力波探测项目"天琴"与"太极",预计于21世纪30年代投入使用 [2] 下一代探测器的技术创新 - 通过延长干涉仪臂长提高灵敏度,扩展可观测信号范围 [3] - 采用离子束溅射非晶材料和晶体涂层等先进镜面涂层技术,结合低温冷却技术抑制热振动,提升中低频段灵敏度 [3] - 量子压缩技术通过向干涉仪注入压缩真空态抑制量子噪声,使LIGO探测距离扩展超过4亿光年,发现效率有望提高50% [3] - 人工智能技术如"深度环路成型"AI系统可有效抑制观测系统噪声,提高控制精度 [3] 下一代探测器的科学潜力 - 将能够观测到几乎所有的双黑洞合并事件,揭示黑洞形成与演化历程 [4] - 以前所未有效率捕捉中子星合并,帮助解析千新星、中微子喷流等天文现象细节 [4] - 揭示新的天体物理过程,如核心坍缩型超新星爆发和中子星发出的连续引力波 [4] - 提供更精确宇宙膨胀测量数据,检验新型引力理论,探索暗物质奥秘 [4] - 与电磁波、中微子观测站协同开展多信使联合观测,推动天体物理学发展 [4][5] 下一代探测器面临的挑战 - 噪声抑制与精密工程技术是关键瓶颈,需开发更先进激光系统、低温反射镜和极低噪声环境 [6] - 地面探测器需避开地震带减少环境干扰,空间探测器需应对卫星发射、在轨维护等复杂工程 [6] - ET和LISA等项目耗资数十亿欧元,依赖多国合作,资金筹措与国际协调难度极大 [6] - 探测器将产生海量数据,必须建立可扩展高性能计算平台和先进算法以实现信号实时处理 [6]