參考消息網1月4日報導美國趣味科學網站1月1日發表題為《2020年十大物理學新聞》的報導,盤點了2020年物理學領域的一些重要新聞。全文摘編如下:
我們得承認,對地球來說,這一年相當艱難。但對研究宇宙中更遙遠區域的科學家來說,這卻是了不起的一年。
砰!
2016年,人們探測到可能是宇宙中已知威力最大的爆炸的現象——但它發生在3.9億年前。當第一隻四條腿的生物爬上陸地時,蛇夫座中的一個超大質量黑洞噴出了一股噴射流,在周圍氣體中衝擊出了一個巨大空洞。2020年,天文學家重新分析了舊數據,並認識到了這次爆炸的威力:能量是5×10的54次方焦耳。這足以讓銀河系中所有3000億顆恆星和另外100個星系分崩離析。
我可以從這裡看到我的太陽系
如果你想在恆星間遨遊,你需要一張地圖。而這正是歐洲航天局的「蓋亞」太空望遠鏡利用超過18億個宇宙天體的數據繪出的東西。這張圖涵蓋遠近恆星、小行星和彗星等。想知道我們銀河系0.5%星體的位置、速度和光譜等數據嗎?你的運氣不錯。目前已經有1600多篇引用「蓋亞」數據的論文發表,未來幾年天文學家肯定還會繼續挖掘這一資料庫。而且最好的消息是:未來會有更多數據。
一個傳奇的逝去
在2020年,世界失去了最重要也最著名的天才之一——物理學家弗裡曼·戴森。作為一個擁有無限想像力的人,他在大眾科學界最為人熟知的是他的「戴森球」設想(他並沒有以自己的名字命名,這個名字是後來出現的)。「戴森球」是一個假想的巨型結構,它完全包圍一顆恆星,從而獲得其100%的能量輸出——這正是一個超級先進的文明在做超級先進的事時所需要的能量。迄今為止,天文學家尚未在銀河系或其他星系中發現任何「戴森球」,但戴森的夢想依然存在。
我們在金星上發現了生命,之後又否定了這種說法
這聽起來太棒了,不可能是真的:據說在金星雲層那個原本死氣沉沉的地方發現了生命存在的確鑿證據。這一推理過程基於磷化氫,一種地球上的厭氧細菌會排放的奇特且味臭的化學物質。科學家們提出,要想讓金星大氣中的磷化氫含量達到聲稱的水平,需要有大量的空氣微生物。可惜,進一步分析顯示,這些惡臭物質的含量要少得多(幾乎是不值得注意的水平,更不用說作為生命跡象了),而在一些分析中,它們根本就不存在,只不過是又一次「噪音」信號而已。不過,別擔心,外星生命:如果你在那裡,我們就會繼續尋找。
2020年最熱門新「玩具」:快速射電暴
每個人都喜歡好的快速射電暴,對嗎?10多年來,這些神秘而強烈的信號的來源一直是困擾天文學家的難題。快速射電暴是一種快速、高能、跳頻的無線電信號,它來自天空各處,因此很難確定其來源。不過最終,天文學家們在2020年走運了:他們在我們自己的宇宙「後院」發現了一個快速射電暴的來源。後續觀測揭示了「罪魁禍首」:一顆被稱為磁星(超磁化死亡恆星核)的奇異恆星。顯然,磁星有時會釋放出大量被壓抑的能量,這在地球上的觀察者看來是射電輻射的快速爆發。
火星終究還是有水
火星上有液態水。不,它十分乾燥。不,等一下;它有時有水。不,不,別想了。幾十年來,這顆紅色行星一直在用它是否有液態水這個至關重要的問題來戲弄天文學家。天文學家之所以關心這個問題是因為,哪裡有水,哪裡就可能是生命的「家園」。天文學家2020年聲稱,火星上充滿液態水的湖不止一個,而是四個。它們非常鹹——更像是含鹽的汙泥,而不是可以進去泡一泡的水,且被埋在火星南極極冠下厚度達一英裡(約合1.6公裡)的被凍結的二氧化碳下面。不過,並不是所有人都相信這一點,所以別急著準備你的火星泳衣。
帶它回家
2020年無疑是太陽系之年。三個獨立的太空飛行器成功獲取了樣本。美國國家航空航天局的「冥王號」探測器在「貝努」小行星上著陸並採樣。「冥王號」收集了大量物質,以至於其樣本容器都洩漏了。日本的「隼鳥2號」小行星探測器對「龍宮」小行星進行了探測,並將樣本安全地帶回地球。中國的嫦娥五號探測器執行了月球任務,並把月巖樣本送回地球。
這是一個巨大的黑洞!
天文學家已經利用引力波(時空結構中的漣漪)觀測到如此多的黑洞碰撞,以至於現在這種新聞已經沒什麼價值了。不過在2020年,天文學家宣布發現了迄今為止最大的碰撞:一個質量是太陽85倍的黑洞和一個質量是太陽66倍的黑洞的超大規模合併。合併後新形成黑洞的質量是太陽的142倍。其他黑洞相關新聞還有,這個宇宙終極潘多拉魔盒成為了今年諾貝爾物理學獎的主題。
這種超導體變熱了嗎?
超導體的結構是超級整齊的。由於量子力學的怪異特性,在非常特殊的條件下,電子可以結合在一起,一對電子能在不損失能量的情況下一起運動。這就意味著一種改變遊戲規則的技術誕生了。有了這種技術,電可以永遠在無阻力的環境中流動。不幸的是,為了讓超導體運轉,物理學家不得不讓一切都變得超級冷。但在2020年,研究人員宣布在接近室溫的條件下(15攝氏度)發現了一種超導體。問題是什麼呢?你需要再造地心處的壓力。
接招,新冠肺炎
新冠病毒摧殘了人類,僅在幾個月內就達到大流行的水平,並在全球範圍內傳播。但我們正在用我們最強大的武器之一——疫苗——進行反擊。目前的疫苗針對的是病毒一個非常特殊的部分,即它用來侵入人體細胞的一種刺突蛋白。在抗擊新冠肺炎的戰鬥中,最初的步驟之一是,利用基於物理學原理的低溫電子顯微鏡技術來識別這種蛋白並繪製圖譜。利用該圖譜,製藥廠可以讓疫苗模擬新冠病毒的這一特徵,為我們的免疫系統提供一個對抗的機會。