从演员到天文学家

美国仅有26位黑人女性获得过天体物理学博士学位,奥玛瓦·希尔兹便是其中之一,她将与我们分享她从天文转向表演后重拾天文梦想的故事。在奥玛瓦·希尔兹(Aomawa Shields)攻读天文学博士学位之初,她经常会出现张口结舌、无法作答的情况。自她从美国麻省理工学院本科毕业到重返科研工作,中间有11年的空白,这已经是一个完整的太阳周期。希尔兹其实拥有表演专业的硕士学位,但某次轮到她向同行介绍科研成果时,却出现了严重的怯场反应,登场前她颤抖得甚至无法系上鞋带。

高能中微子来自黑洞?

科学家发现,,一个活跃星系中心的黑洞可能是系外中微子的潜在来源之一。在众多亚原子粒子中,中微子是一个奇怪的存在。与人们熟知的电子和质子等粒子不同,幽灵般的中微子几乎不会与其他物质发生任何相互作用:它们能直接穿过行星,就好像行星根本不存在一样。这就使得探测它们变得极其困难,更难的则是要从茫茫宇宙中找出这些中微子究竟来自何方。不过,最近发表在《科学》(Science)上的一项研究,找到了这些亚原子粒子在银河系之外的一处来源。

星核旋转会变慢?

科学家发现,恒星的隐藏内层中互相放大的磁场和湍流减缓了恒星核心的旋转。当恒星诞生时,它的核心会随质量增加而不断收缩。当恒星死亡时,由于燃料耗尽,核心会再次收缩,并开始缩成白矮星、中子星,甚至是超新星爆炸中的黑洞。在这两种情况中,不断缩小的核心都会加速旋转,就像在冰上旋转时收拢双臂会转得越来越快一样。

数据成就天文图像

我们被令人叹为观止的天文图像所吸引,但隐藏在它们背后的数字也同样别具魅力。人类天生会对主要感官做出反应,而视觉通常是其中最为重要的。这也是为什么每年会有数百万人前往法国巴黎的卢浮宫,只为感受《蒙娜丽莎》(Mona Lisa)传达的发自肺腑的情感力量。在天文学领域,像“创生之柱”和黑洞事件视界这样的标志性影像同样也美得令人敬畏。但我们看到的天文图像却并非源自颜料的微妙色泽,本质上它们是由数据组成的,而且只是天文学家所研究的星空数据中的一小部分。天体“视觉”图像的背后有着几乎无穷无尽的数据,正是这些数据将宇宙的奥秘展现在我们眼前。

诺奖背后的量子往事

量子物理学曾因揭示宇宙的非定域实在性而饱受质疑,但贝尔定理的实验验证却支撑了这一结论。如今,它已从边缘学科发展成为物理学领域最活跃的分支。

时间能“翻转”吗?

通过操纵光子的行为,能够让时间看上去像是同时在两个方向上流动。通过物理学家精心设计的量子电路,光子可以在时间同时向前和向后叠加的路径中流动。遗憾的是,这与科幻电影中的时空穿梭机器没有任何共同点,时钟始终稳定地沿顺指针方向运转,只有实验电路中光子的时间箭头经历了诡异的翻转。这一令人费解的现象究竟是真实的还是模拟的还存在争议,但无论如何,它都可能激发新型量子技术的诞生。

十年一遇的超新星

一位天文爱好者发现了一颗十年一遇的超新星,如今科学家正对这颗超新星寄予厚望,希望通过它揭示中子星、黑洞等奇特天体从濒临死亡的大质量恒星中诞生的过程。5月19日,经验丰富的超新星发现者板垣公一(Koichi Itagaki)在螺旋星系M101(也称风车星系)中发现了奇怪的现象:星系中出现了一个新的明亮的光点。

细数量子前沿研究

亚原子尺度上发生的故事总是处处违背常识,令人难以理解。2022年,物理学家一如既往地提出了一些难以置信的新想法和新发现。

乱丢石头的孪大星

去年9月,在美国航空航天局(NASA)的双小行星重定向测试(Double Asteroid Redirection Test,DART)任务中,一架航天器近距离接触了小行星孪大星(Didymos),并揭示了它令人眩晕的秘密:这块直径约为780米的岩石似乎正在疯狂地旋转——每2小时16分钟就会自转一圈——这导致一些碎石会从它的表面上喷射而出,其中一些会被太阳风带入太空。

探测器错失生命迹象?

自1976年,美国航空航天局(NASA)两架“海盗”号火星探测器(Viking space probes)降落在火星上开始,科学家一直在试图寻找这颗红色行星上的生物痕迹一可能表明生命存在的有机分子。但这种探索始终没有成功。

搜寻第五种力

物理学家已经达成了共识,世间万物都是通过四种基本的力进行相互作用的。然而,这并没有阻碍他们热情地探寻尚不为人所知的第五种基本作用力。这种力的发现可能会解决当今物理学中那些最重要的悬而未决的问题——从暗能量的性质,到量子力学和广义相对论之间看似不可调和的冲突。现在,美国国家标准与技术研究所(NIST)进行的一项实验,为探寻第五种基本作用力可能的特性提供了新的线索。这项研究的成果发表于2021年9月的《科学》杂志。

追踪流浪黑洞

对天文学家来说,黑洞探索已经迎来了繁荣期。我们几乎在每个星系的中心都发现了超大质量黑洞——其质量相当于数十亿个太阳,甚至成功拍到了其中一个的照片。与此同时,研究人员现在还经常探测到荡漾在宇宙中的引力波,它们是较小的黑洞合并时产生的。在离地球更近的地方,我们见证了银河系超大质量黑洞和它小一些的同类吞食气体云和恒星时产生的壮观的宇宙“烟火”。

在三体星系寻找类地行星

在离我们最近的恒星系统半人马座α星(Alpha Centauri,也就是科幻小说《三体》中三体文明所在的恒星系统)中,是否存在宜居行星?多年来,科学家们一直在努力寻找答案。他们试图透过该系统的两颗类太阳恒星一半人马座α星A和B的炫光,寻找绕行行星的迹象。而该系统的第三颗较小的恒星——比邻星,已知至少拥有一颗行星。

粒子物理学的5σ准则

2001年,美国布鲁克海文国家实验室的科学家在一次实验中首次发现了缪子反常现象。20年来,缪子磁矩的计算值与实验测定值之间的微小偏差一直维持着3.7σ左右的置信度,这代表着99.98%的置信水平,或者说这一偏差有大约1/4500的几率来自随机波动。最近,费米国家实验室公布了在伊利诺伊州巴达维亚进行的缪子g-2实验的结果。

太阳系生命的“真相”

在人类探寻宇宙中是否存在其他生命(尤其是与我们相似的智能生命)的漫长征程中,最有趣的事情之一,就是人们对这一争议问题的看法在反复改变。今天,我们或许正见证着一个探究这一系列问题的“黄金时代”,这在很大程度上源于在系外行星及太阳系探索领域的巨大突破,以及对地球生命多样性和坚韧程度的新认识。

AR时代要来了?

从各项技术的名字中,我们经常可以看出开发者的雄心壮志。例如汽车的名字——Autom obiles,意为汽车是能自动行驶的交通工具。汽车让人类摆脱了马车,但目前还无法进行可靠的自动驾驶。“远程呈现”技术(telepresence)从未实现像名字一样的远程呈现效果,智能手机也往往并不智能。增强现实(Augmented reality,AR)的名称在上世纪90年代就已经出现,它同样也是被寄予厚望的技术之一。增强现实是一种以屏幕为介质的体验,它能在周围真实的环境中添加信息,而不会像虚拟现实(VR)—样替换掉真实的环境。但这项技术很难实现。

塑料能缓解气候变暖?

可“生物降解”的塑料可能并不如我们所想的那样对环境很有益。将塑料吸管换为纸吸管或是钢吸管,只能减少微不足道的塑料垃圾。除非你真能把代表“环保”的布质购物袋反复利用上千次,否则它们对环境的危害甚至比塑料袋更大。换句话说,我们很多对塑料和环境的观点都存在谬误,而这可能阻碍我们缓解全球变暖。英国媒体《旁观者》(The Spectator)前瞻性地且正确地将围绕一次性塑料袋和吸管的争议称为“道德恐慌”。这种“恐慌”促使餐厅采用可生物降解材料制成的餐具。这些可生物降解的材料.

科技教给我的六件事

大约在8年前,我开始撰写这个专栏,第一篇文章探讨的是刚刚兴起的网络知识问答社区。而现在,你读到是这个专栏的最后一篇文章。我开设专栏的这段时间,恰好也是如今占据媒体头条的那些事物先后崛起的几年:智能手机、手机应用、社交媒体、自动驾驶汽车、人工智能、增强现实、语音助手、数据泄漏……因此,我觉得应该留下自己关于科技的六点感悟。这些智慧来之不易,是我几十年来持续观察科技公司和普通大众这两个有趣的群体而得到的。

脑机接口要来了

某些时候,一些在实验室或诊所内蛰伏了几十年的技术可能会在一夜之间发生飞跃,出现于大众消费者面前。以空腔磁控管为例,这种特殊真空管的雏形是通用电气公司在1920年发明的。但是直到1940年,英国科学家才发现将其改为磁控管结构就可以发出功率惊人的微波。这一发现挽救了麻省理工学院一个濒临失败的机载雷达项目,最终在欧洲战场帮助盟军扭转了战局。

快捷键的组合之道

最初,键盘是电脑惟一的输入工具,人们需要键入命令来操作电脑。随着苹果公司推出了麦金托什电脑,鼠标大行其道并迅速成为了标准配置。人们不再需要记忆复杂的命令,电脑也不再是那些专业人士的玩物。现在菜单会列出所有的命令,你只需要用鼠标选择即可。