数值模拟与熵最大化简易法谁更胜一筹
传统方法：昂贵的超级计算机 通常，物理学家要模拟两个黑洞的合并，必须借助超级计算机。当两个黑洞相互绕转、螺旋内陷，通过发射引力波损失能量与角动量，最终猛烈相撞；合并后的残骸剧烈振荡，逐渐"铃宕"成一个仅由质量与自旋描述的克尔黑洞。而在地球上探测到引力波后，要反推残骸的质量与自旋，需要求解爱因斯坦广义相对论中极其复杂的方程，计算过程昂贵且耗时。 新发现：熵最大化给出惊人捷径 如今，美国物理学家在《物理评论快报》发表研究，找到了一条可能的捷径。他们证明：在能量与角动量所允许的最终状态中，无自旋黑洞合并的残骸，落在了一个极接近"使系统熵最大化"的状态附近。这一既意外又令人困惑的结果，强化了热力学与黑洞之间深刻的联系。 宾夕法尼亚州立大学博士后研究员莫妮卡·林孔-拉米雷斯（Monica Rincon-Ramirez）表示："我们团队长期相信黑洞热力学能为双黑洞合并提供新视角。热力学对平衡体系已很成熟，但在合并这种高度动态区域仍知之甚少。......阅读全文
数值模拟与熵最大化简易法谁更胜一筹
传统方法：昂贵的超级计算机 通常，物理学家要模拟两个黑洞的合并，必须借助超级计算机。当两个黑洞相互绕转、螺旋内陷，通过发射引力波损失能量与角动量，最终猛烈相撞；合并后的残骸剧烈振荡，逐渐"铃宕"成一个仅由质量与自旋描述的克尔黑洞。而在地球上探测到引力波后，要反推残骸的质量与自旋，需要求解爱因斯坦广义
本科生大智慧！南开大学学生提出演化黑洞模型
近日，南开大学物理科学学院2020级伯苓班本科生胡瀚文，在团队指导下，基于超越广义相对论的理论框架，提出了一个演化黑洞模型，首次将正规黑洞融入奇异黑洞的演化终态，以全新的视角解释了正规黑洞并研究了相关的量子效应，为解决正规黑洞热力学中熵-视界面积定律的疑难提供了可行性。 该项研究成果以“A r
南开大学本科生在黑洞研究中取得重要进展
近日，南开大学物理科学学院2020级伯苓班本科生胡瀚文，在团队指导下，基于超越广义相对论的理论框架，提出了一个演化黑洞模型，首次将正规黑洞融入奇异黑洞的演化终态，以全新的视角解释了正规黑洞并研究了相关的量子效应，为解决正规黑洞热力学中熵-视界面积定律的疑难提供了可行性。 该项研究成果以“A r
除了《时间简史》，关于霍金你还应该知道这些！
图 1 霍金的照片，摄于2006年5月。 3月14日，英国著名物理学家史蒂芬·威廉·霍金（Stephen William Hawking）在家中逝世，享年76岁。 提到霍金，你们往往会想起他标志性的轮椅，以及那本畅销全球的《时间简史》。然而说起他的本职工作——物理学家，除了专业人士，恐怕很多
科学家利用引力波观测验证黑洞面积定律
黑洞面积定律指出，在经典物理过程中，黑洞事件视界的总面积始终不会减少，这一定律构成了黑洞热力学的基石。然而，在引力波成功探测之前，该理论预言一直未被直接且定量的天文观测验证。引力波天文学的诞生，特别是频繁探测到的双黑洞并合事件，为在强场、动态时空中检验这一定律提供了“宇宙实验室”。在引力波成功探测十
引力波数据暗示防火墙或其他奇异物理学迹象
它被欢呼为极大地肯定了爱因斯坦的广义相对论，但具有讽刺意味的是，今年年初发现引力波可能预兆着该理论在黑洞边缘被瓦解的首个证据。物理学家已经分析了来自激光干涉引力波天文台（LIGO）公开发布的数据，并宣称已经发现了这些引力波的“回声”，但其似乎与广义相对论的预测相矛盾。 不过，这些回声仍可能与更
科研人员探测到迄今最大质量的黑洞合并事件
一个国际合作团队日前宣布，他们借助美国激光干涉仪引力波天文台（LIGO）探测到迄今最大质量的黑洞碰撞合并事件，该发现对理解宇宙中黑洞的成长方式具有重要意义。 LIGO-Virgo-KAGRA合作组日前在英国格拉斯哥举行的国际广义相对论和引力会议暨爱德华多·阿马尔迪引力波会议（GR-Amaldi
传统方法－vs－动态视界
宾州州立大学团队提出用“动态视界”取代“事件视界”来计算黑洞熵，为远离平衡态的黑洞建立更真实的热力学定律。对比传统方法，新方案谁更胜一筹？关键背景：1970年代初，霍金等人发现黑洞遵循类似热力学定律，但那套“黑洞力学定律”针对处于平衡态（不随时间变化）的黑洞；而真实黑洞不断形成、并合、蒸发。团队领导
《自然》刊文讲解引力波或可解决的六大宇宙问题
17世纪末，牛顿发现了万有引力，有质量的物体就有这种引力；20世纪初，爱因斯坦发表广义相对论，提出引力其实是质量引起的时空变形；2012年，欧洲核子研究中心通过大型强子对撞机发现希格斯玻色子，解释了粒子为何会有质量，将希格斯场、质量和时空联系在一起。 而如今，人类首次探测到了引力波——由两个
科学家又探测到4次引力波
一个国际天文学团队近日在美国宣布，他们又探测到４次由黑洞合并事件产生的引力波，其中一次是迄今已知最大、最远的黑洞合并事件。 这些发现是本月初在美国马里兰州举行的“引力波物理和天文学”研讨会上公布的，是美国、澳大利亚等国研究人员利用美国“激光干涉引力波天文台”和欧洲“处女座”引力波探测器获得的观
果壳里的霍金
“在伽利略逝世300年后诞生，在牛顿310年后接任卢卡西教授，上天似乎以数字来注定了霍金的成功。”剑桥大学副校长Alec Broers爵士在祝霍老60岁生日时如是说。 关于霍老的物理学功绩，合作者George Ellis概括如下： 1）广义相对论在宇宙学的应用：爱因斯坦场方程解的数学性质，
高能所合作在全息引力研究中取得新进展
最近，中国科学院高能物理研究所理论室凌意研究员与合作者在全息引力研究方面取得了最新进展，其成果于8月25日发表在国际期刊《物理评论快报》（Phys. Rev. Lett.113, 091602 (2014)）上。他们在国际上首次研究了全息电荷密度波的线性响应行为，并观察到了实际材料中电荷密度波所
《科学》称11年探测未发现引力波存在直接证据
爱因斯坦提出相对论中的引力波概念已有100年了，但一项由澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）的帕克斯望远镜执行了11年的搜索并未发现引力波，这为人类深入理解星系和黑洞带来深深的疑虑。 引力波就像是时空的涟漪，带有强大的吸引力，科学家认为它能携带信息，允许我们回溯宇宙起源
美欧拟用飞船发射激光验证爱因斯坦相对论
爱因斯坦在其提出的著名广义相对论中预言了引力波的存在 在不久的将来，3艘相隔300万英里(约合483万公里)飞行的飞船将彼此发射激光束穿过空无的太空，用于验证爱因斯坦提出的广义相对论是否正确。物理学家希望这项雄心勃勃的任务能够帮助他们验证引力波的存在。爱因斯坦在其提出的著名广义相
科学家建立超越广义相对论的引力量子场论
近日，中科院院士、中科院卡弗里理论物理研究所研究员吴岳良，打破爱因斯坦广义相对论中关于广义坐标变换不变假设的局限，不再从推广狭义相对论和坐标时空几何的途径来构建量子引力理论，而是基于量子场论和对称原理，建立超越爱因斯坦广义相对论的引力量子场论。相关成果发表于《物理评论》。 研究表明，在四维引力
“引力探测器B”证实广义相对论两项关键预测
美国航天局5月4日发布消息称，该局2004年发射的“引力探测器B”卫星已经证实了爱因斯坦广义相对论的两项关键预测。 广义相对论认为，引力是因质量的存在而引起的时空弯曲，引力场的存在会改变时空几何学规则，时间和空间是不可分割的四维整体。这一理论有两项重要预测，即时间和
最新数据使引力作用与广义相对论获更大尺度验证
一个国际天文团队利用暗能量光谱仪（DESI）的最新数据，成功追溯了宇宙结构在过去110亿年间的成长历程。这项研究标志着对宇宙大尺度上引力作用及广义相对论的最精准测试，其成果计划在2025年1月举行的美国天文学会会议上公布。DESI在对天空进行观测。图为2023年双子座流星雨期间。图片来源：基特峰国家
超导量子芯片上模拟黑洞的量子效应研究获进展
黑洞是爱因斯坦广义相对论预言的一类特殊天体。20世纪70年代初霍金、贝肯斯坦等的研究表明黑洞具有热力学性质：黑洞具有正比于其视界面积的熵；黑洞会以热辐射的形式向外辐射粒子，其辐射温度正比于其表面引力；黑洞的质量、熵和温度等满足热力学第一定律。黑洞的热力学揭示了引力的量子效应。因而普遍认为，黑洞是
理论物理所等在超导量子芯片上模拟黑洞的量子效应
黑洞是爱因斯坦广义相对论预言的一类特殊天体。20世纪70年代初，霍金、贝肯斯坦等的研究表明黑洞具有热力学性质：黑洞具有正比于其视界面积的熵；黑洞会以热辐射的形式向外辐射粒子，其辐射温度正比于其表面引力；黑洞的质量、熵和温度等满足热力学第一定律。黑洞的热力学揭示了引力的量子效应。因此普遍认为黑洞是
“类比引力”大发现，超导量子芯片与霍金辐射及量子纠缠
黑洞是爱因斯坦广义相对论预言的一类特殊天体。20世纪70年代初霍金、贝肯斯坦等的研究表明黑洞具有热力学性质：黑洞具有正比于其视界面积的熵；黑洞会以热辐射的形式向外辐射粒子，其辐射温度正比于其表面引力；黑洞的质量、熵和温度等满足热力学第一定律。黑洞的热力学揭示了引力的量子效应。因而普遍认为，黑洞是
美欧“丽莎”计划欲觅引力波芳踪
为验证爱因斯坦广义相对论中关于引力波的预言是否正确，美欧航天部门将合作研制3个航天器，这些航天器发射后将绕太阳公转，在相距300万千米的距离上相互发射激光束，以在茫茫宇宙中搜寻低频引力波的“倩影”。 这是美国宇航局与欧洲航天局的一项“大手笔”合作。他们正在共同研发的航天器将在太空中同一轨
霍金大事记－他对人工智能的预言时刻提醒着人类！
据英国天空新闻等多家媒体报道，世界著名物理学家史蒂芬·霍金去世，享年76岁。让我们回顾下霍金的一生：1968年应用先前彭罗斯研究奇点时所发展出来的数学技巧，霍金团队获得很多关于大爆炸的存在与物理行为的重要结果。霍金与乔治·艾利斯于1968年发现，宇宙背景辐射的存在证实宇宙的确曾经发生过大爆炸。霍金与
两位LIGO科学家谈引力波的发现
引力波的发现有何重大意义？激光干涉引力波天文台（LIGO）科学合作组织核心成员、加州理工学院陈雁北教授在接受科技日报记者专访时指出：“1.广义相对论以时空几何来描述引力，而引力波的发现，代表了人类直接探测到了时空几何的动态扭曲。2.作为恒星演化的末态，黑洞是天文学中的一种重要物体。引力波让我们详
国际第三轮引力波探测启动
自2017年以来，意大利比萨附近的“处女座”引力波探测器的灵敏度大约提高了一倍。图片来源：Cappello/Ropi 寻找引力波的新一轮工作又开始了——这一次将借助量子力学的奇妙之处。 在经历了19个月的关机并完成对激光、反射镜及其他部件的一系列升级后，4月1日，3个大型探测器——美国的两个激光
《自然》聚焦应对物理学终极挑战四大法宝
许多研究人员认为，只有能够解释空间和时间从哪里来，物理学才是真正完整的。 “想象一下有一天你醒来，意识到自己生活在一个电脑游戏中。”加拿大温哥华不列颠哥伦比亚大学的物理学家Mark Van Raamsdonk说。这听起来像是科幻电影，但是对他来说，这个场景是思考现实的一种方法。如果这是
科学家发现理解黑洞的新路径
物理学家发现了一种新方法，通过绘制黑洞的详细结构图，重新定义了黑洞的概念，新的见解可能会让人们更深入地理解理论物理中的黑洞微观结构。相关研究成果近日发表于《高能物理杂志》。 该研究详细介绍了名为“超迷宫”的新理论结构，这些结构为理论物理学领域提供了关于黑洞的更普遍的图景。基于弦理论的“超迷宫”
科学家探测到引力波“海啸”
两个黑洞合并成一个。图片来源：NASA 一个国际科学家团队公布了迄今为止探测到的最大数量的引力波。这些发现将有助于解决宇宙中一些最复杂的谜团，包括物质的构建模块以及时空的运作。这项新研究近日在线发表于预印本文库ArXiv。 2019年11月至2020年3月期间，科学家利用美国LIGO探
科学家探测到引力波“海啸”
两个黑洞合并成一个。图片来源：NASA 一个国际科学家团队公布了迄今为止探测到的最大数量的引力波。这些发现将有助于解决宇宙中一些最复杂的谜团，包括物质的构建模块以及时空的运作。这项新研究近日在线发表于预印本文库ArXiv。 2019年11月至2020年3月期间，科学家利用美国LIGO探测器和欧洲
欧美探测器同时发现第四次引力波
欧洲“处女座”（Virgo）引力波探测器外景图片来源：Virgo官网 科学家第四次捕捉到引力波。美国和欧洲两个引力波项目组27日在意大利都灵召开新闻发布会称，两个项目组的3台干涉仪首次共同探测到了“时空涟漪”，不仅再次验证了广义相对论，还更准确地定位了产生引力波的黑洞位置。 发布会称，2017年
科学家探测到迄今规模最大的黑洞合并事件
物理学家探测到有史以来规模最大的黑洞合并事件。这一发现对人们理解这类天体在宇宙中的成长方式具有重大意义。相关研究结果7月10日公布于arXiv预印本服务器，并于7月14日在英国格拉斯哥举行的GR-Amaldi 引力波会议上进行了展示。这一发现是由美国激光干涉引力波天文台（LIGO）完成的，包括两台探