中科大提出宇宙原初黑洞形成新機制,研究人類自由意志量子檢驗

2020-12-18 高校網大秀

理論物理讓人類破解天文難題

中科大一個字：強！

中國科學技術大學是我國科研人才培育率最高的高校，在高水平學術科研論文高引率中保持全國第一，2018年中科大多次在量子物理學科發表重磅論文，例如在2018年5月10日，在國際科技頂級期刊《自然》主刊雜誌刊登一篇非常牛的論文《實現基於人類自由意志的量子非定域性檢驗》。中科大潘建偉院士團隊提出了基於人類自由意志、在地球-月球之間開展貝爾不等式檢驗的方案，發展了GHz亮度的糾纏源和高時間分辨探測系統，實現了超高損耗下的人類自由意志參與的貝爾不等式檢驗，而最近中科大提出宇宙原初黑洞形成新機制，相關研究成果被國際物理頂級期刊《Physical Review Letter》收錄！

黑洞的鏡頭到底是什麼？

中科大的研究讓人著迷

2017年中科大圖書館借閱榜榜首的圖書就是經典的物理著作《電磁學千題解》，此次中科大發表的宇宙原初黑洞形成機制就是靠強大的物理基礎學科做支撐的理論物理學，通過科學原理和數學公式計算得出的實驗結論，原初黑洞是指宇宙在極早期由於局域空間的物質分布過於密集，導致直接坍塌形成的黑洞。早在上世紀60年代，物理學家澤爾多維奇和霍金分別指出了這類黑洞的理論可能性。它是宇宙中暗物質的候選者之一，可以作為種子黑洞在星系中演化形成超大質量黑洞，也可能是產生引力波的一種重要天體。中科大蔡一夫教授團隊提出了一種新的原初黑洞產生機制，利用暴脹時期的聲速振蕩來共振放大原初物質密度擾動，使得原初黑洞的產生率達到天文觀測可檢驗的水平。如果原初宇宙中存在以聲速傳播的物質密度擾動，且形成周期性振蕩，那麼原初密度將發生周期性疊加，增加原初黑洞的產生機率。研究還表明，這種新的形成機制可以為一定比例的暗物質提供合理的解釋，並有望被未來的多信使天文觀測所檢驗。

貝爾不等式實驗示意圖

科學理論最基礎的就是物理和數學

在高中和大學課本中最難學的就是物理和高等數學，隨著人類社會科技的發展，曾經的經典分子化學現在應完全可以通過物理結構變化來解釋，所謂的化學及時物質結構力學性能相互的作用，通過數據計算改變物質結構模型而發生的化學反應！

中科大是一所強調物理學科的高校，所以最近幾年，江蘇省由於弱化物理學科，中科大每年從江蘇招收180多人，已經降低到2007年35人！這就是對自己中學教育一直很驕傲的江蘇界人士最直接的批判！這也是南京理工大學為何最近幾年理學衰退，學科評定遭遇滑鐵盧的重要原因之一！

相關焦點

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    這群從事著可能是世界上最奇特職業的人思緒集中在宇宙中一個人類完全無法抵達的區域，在這裡，理論物理學和理論物理學家們都遇到了大麻煩。在這一年多的時間裡，爭論與其說是使理論物理學家們取得了進步，倒不如說是讓他們退回到了40年前的境地，現在這些理論物理學家們不得不面對這樣的問題：量子力學到底出了什麼問題？這群理論物理學家爭論的焦點仍然集中在黑洞這種宇宙中最奇異的天體上。
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    01宇宙可能禁止人類看到「奇點」在宇宙中30倍太陽質量的恆星，在超新星爆發後會形成「黑洞」，而這樣大質量的恆星通常壽命較短，因此現在的宇宙中存在大量的黑洞，許多星系中心的引力源就是黑洞，並且霍金的研究指出，宇宙在暴漲階段因為超高的物質密度，可能創造出一些體積較小的「原初黑洞」。
  • 量子力學中的自由意志定理
    >原載：《哲學分析》 2016年第5期 P113-125，198-199頁一、量子力學與自由意志定理對決定論的衝擊量子力學自建立後近一個世紀以來，已在科學技術的各個領域取得了巨大的成功。而與此同時，量子力學也是一個充滿爭議的理論。自愛因斯坦提出量子力學是、不完備的理論以來，①對其的補充或替代理論的追尋也從未停止。也許是習慣了經典力學的決定論性特點，20世紀初的物理學家們大多認為，像一輛小車、一個電子這樣的「死物」，其行為應該是可以通過力學方程嚴格預測的，如愛因斯坦一言蔽之：「上帝不擲骰子。」
  • 人擇原理:宇宙是被人類(智能生命)所選擇的嗎?
    宇宙自然選擇模型：也被稱為「多產的宇宙」，它提出宇宙有「後代」，如果它們與我們的宇宙相似，它們就會更豐富。就如同生命的演化一樣。李•斯莫林(Lee Smolin)提出的，該理論假設宇宙通過創造黑洞而有「子子孫孫」，其子子孫孫的宇宙具有物理常數的值，這取決於母體宇宙的值。
  • 黑洞裡有人類長生不老的秘密?
    那麼為什麼要測量黑洞參數，因為黑洞是相對論中預言的密度極大、體積極小的天體，視界內的逃逸速度大於光速，這意味著光都無法逃脫黑洞的控制。        但黑洞理論卻又涉及到量子物理，現代物理學兩大支柱理論分別為廣義相對論和量子力學，可以認為黑洞中存在宇宙的大統一定律。
  • 2020諾貝爾物理學獎:他們發現了宇宙中最奇異的現象「黑洞」
    黑洞和銀河系最黑暗的秘密三位諾貝爾物理學獎得主分享了今年的諾貝爾物理學獎，因為他們發現了宇宙中最奇異的現象之一——黑洞。Penrose指出，廣義相對論導致了黑洞的形成。人類歷史上第一張黑洞照片Genzel和Ghez各自領導了一個天文學家小組，從20世紀90年代初開始，他們就把重點放在了銀河系中心一個名為Sagittarius A*的區域上，逐漸繪製出越來越精確的最亮最靠近銀河系中心的恆星軌道，這兩組的測量結果一致，都發現了一個非常重的、看不見的物體
  • 自由意志,很可能只是錯覺
    但是，過去幾年中，儘管哲學家繼續就人類決策的形上學基礎進行辯論，越來越多的神經科學家開始從正面去解決這個問題（沒錯，真的是衝著頭去的）。其中一些神經科學家相信，自己的實驗表明，人類對於自由的主觀體驗可能僅僅是一種錯覺。下面就來解釋一下，為什麼你可能沒有自由意志？的確，從歷史角度講，哲學家對於這個話題有不少話說。
  • 量子力學表明黑洞視界上會有量子纏結
    儘管在近期不會有任何人類落入黑洞，但設想一下如果它的確發生了，那麼這將是一種探測宇宙最大謎題之一的偉大方式。這導致了所謂的黑洞防火牆悖論--黑洞一直都是宇宙謎題的來源。     根據艾爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論，如果黑洞吞噬你，你存活的概率為零。你將先被黑洞的潮汐力撕裂，這個過程被稱為義大利麵化(spaghettification)--指在強引力場中物體因潮汐力作用產生的拉伸形變。
  • 上千億個太陽般大小的超大黑洞!可能隱藏著宇宙的天大秘密
    科學家希望，通過研究它可以更好地了解宇宙，甚至可能新的物理學，譬如這個可觀察到的宇宙中最大的黑洞可能是暗物質的來源，從而可以更好地了解暗物質是什麼以及它是如何產生的。在康奈爾大學最近的一項研究中，研究人員提請注意「超大黑洞」有可能將提供關於黑洞暗物質性質的發現。愛因斯坦曾將黑洞描述為「宇宙中最完美的宏觀物體：它們構成的唯一要素是我們對空間和時間的概念」。天體物理學家一直在質疑黑洞究竟將有多大？將可能會變成怎樣？
  • 人類首次捕獲黑洞照片 愛因斯坦百年猜想終得檢驗
    天文學家捕獲首張黑洞照（央廣網發 事件視界望遠鏡合作組織提供）不少網友昨晚第一時間看到了黑洞的照片，簡單地說，這張照片呈現出的是一個橙色的光環，環內的中心和環外的區域都是黑色。幽暗的宇宙美麗也調皮，長久以來人類關於黑洞的探索，在這一刻終於得到影像印證。
  • 理論物理所在原初黑洞暗物質研究中取得進展
    宇宙學和天文學觀測表明，宇宙中存在大量的暗物質，約佔宇宙全部物質的85%。不同於其他約佔15%的普通物質，暗物質的本質依然是當前基礎物理中最大的謎團之一。儘管弱相互作用大質量粒子（WIMP）被認為是暗物質的一個重要的候選者，但是大量的實驗觀測都沒有發現它們存在的證據。相反地，它們賴以存在的理論參數空間正在被迅速壓縮。原初黑洞最早由霍金以及卡爾在上世紀七十年代初提出。
  • 您了解量子力學嗎?這個研究粒子的科學,發揮的作用超乎想像
    這種技術上的進步，就來自量子力學的研究成果。 凝聚態物理學的理論基礎是量子力學，基本上已經完備而成熟。但由於這裡涉及大量（趨於10^23）微觀粒子的體系，而且研究對象進一步複雜化，新結構、新現象和新機制依然層出不窮，需要從實驗、理論和計算上的探索，仍構成對人類智力的強有力的挑戰。 凝聚態物理學和高新技術的發展關係密切。
  • 淺析「量子空間」模型裡的:能量態、量子趨向性及超光速運動
    我們人類最多不過百年左右的壽命，連地球都逃不出，放眼整個宇宙，卻充滿了「年齡」遠超人類的「物質」和「能量」。究竟是「自由意識」更高級，還是這些物質擁有比我們人類更高級的「自由意識」呢？生命是什麼？物質是什麼？能量是什麼？科學的意義是什麼？
  • 從混沌到自由意志
    法國數學家皮埃爾-西蒙·拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace）認為宇宙是一臺機器，物理學決定一切。讀過拉普拉斯作品的拿破崙，就他的理論中明顯缺乏造物主的問題向他提出質疑。「我不需要那個假設，」他回答說。拉普拉斯可能也會對自由意志說同樣的話，他的機械論宇宙讓自由意志變得多餘。
  • 量子物理學從新定義黑洞的存在
    量子物理學從新定義黑洞的存在。幾十年來，黑洞被認為是由一個巨大的恆星在核聚變反應的燃料耗盡而「死亡」後，發生引力坍縮形成的。黑洞的體積十分微小，只是太空中的一個點——就像地球被壓縮成像花生米大小的一個球體——被稱為奇點。圍繞著這個奇點的是一個無法偵測到的事物視界，又稱黑洞視界，它產生的引力場極為強勁，以至於任何物質和輻射在進入到黑洞的視界（臨界點）內，便再無力逃脫。
  • 從物理學上看,自由意志到底是個什麼東西?
    在物理學中，所有事件都必然分毫不差地遵從確定性演化規律，即使披著概率外衣的量子理論和熱力學，其核心本質仍然是完完全全的決定論思想，根本無法兼容任何自由意志的存在。許多物理學家都與格林抱持類似的觀點：所謂自由意志，只是我們在談論像人類行為這種「高階事件」時，所使用的一種虛幻概念，事實上我們並不能真正阻止任何將要發生的事情。作為毫無決定權的看客，我們能做的，只是在自由意志這種精神暗示籠罩之下，煞有介事地繼續思考和踐行。這幅圖景也許對你有用，也許沒用。不過按這種理解，其實有用或沒用，也都變得無所謂了。
  • 諾獎以上,真相未滿:追捕黑洞二百年
    1783年，英國自然哲學家、地質學家約翰·麥可在給英國皇家學會的亨瑞·卡文迪許的信中，提出了這樣一種不可見天體的可能性。他將之稱為「暗星」——約翰·麥可還根據宇宙速度來推測，如果一個與太陽質量相同的天體，其半徑只有三公裡，那麼這個天體的引力就將達到光無法逃逸的程度，也就形成了對地球的不可見。兩百年後的事實證明，這個猜測已經十分接近人類所知的黑洞。
  • 科學研究最新理論表面:我們可能生活在「黑洞」中
    我們自己的宇宙對於局外人來說可能像黑洞。 一項新的研究提出了一個理論，即由坍縮的宇宙構成的黑洞會產生暗物質，而我們自己的宇宙對於局外人來說可能像黑洞。
  • 【大公文匯新聞】中科大量子計算和量子模擬研究獲新突破
    【大公文匯新聞】中科大量子計算和量子模擬研究獲新突破 伴隨著規範場理論半個多世紀的發展，科學家們發現各種規範場方程求解的計算複雜度非常高，對超級計算機的數值計算能力形成了嚴重的挑戰。於是，人們提出了開發專用量子計算機——量子模擬器——構建晶格規範場模型，在實驗中通過對模擬器的各種參數的精準調控制備目標量子物態，並用量子氣體顯微鏡成像等手段，觀測所模擬的量子物態的相變、量子關聯等性質，獲得待研究規範場模型的各種物理性質。
  • 用引力波探聽宇宙的起源,在世界屋脊傾聽宇宙的初啼
    我是李虹，來自中科院高等物理研究所，今天非常榮幸在SELF講壇與大家一起分享我在宇宙學和原初引力波探測方面的研究和體會。我今天給自己的任務就是用最接地氣的語言給大家傳遞你們想要的最好的信息。我今天演講的題目是「站在世界屋脊聆聽宇宙的初啼」。