导师告我红外激光气体分析仪仪的工程师来了，让我听讲解，我当时在网上答题，他会生气吗？
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时间：2017-12-01 07:18
&ul&&li&在外人看来，你掉入黑洞需要无穷长的时间。换言之，在你掉入黑洞视界的那一刹那，外面的宇宙应该已经走过了天荒地老。而在你看来，掉入黑洞只是刷的一下就进去了。所以，找一个大一点的掉进去不会被潮汐力撕碎的黑洞，然后掉进去，应该是现在“获得永生”走到时间尽头的唯一方法。&/li&&li&至少对于Schwarzschild黑洞（不含电荷不自转的黑洞），当你已经掉入黑洞视界的时候，你做的任何挣扎（比如想打开火箭发动机逃命）都会加速你的坠入。也就是说，活得最久的办法是什么也不做，等死。&/li&&li&与Schwarzschild黑洞不同，Reissner–Nordstr?m黑洞（含电荷但不自转的黑洞）有两层事件视界。如果我们把外面那一层称为第一层，里面那一层称为第二层，那么对于一个不带电的粒子，它掉进Reissner–Nordstr?m黑洞以后会停留在第二层和黑洞奇点之间的地方，即无法掉进奇点也绝对无法出来。有点像平常所说的：既不能上天堂也不能下地狱。&/li&&li&根据广义相对论，任何有质量的物体看起来都比它们实际要大。这是因为它们的质量会使周围的光线发生弯曲。比如，根据Schwarzschild metric算出来的结果，太阳的真实直径要比它看起来的小3km。&/li&&li&你的身体发出的或者反射的光，不论你怎样运动，都将以同心球的形式以光速传播开。换句话说，不管你怎样努力，开飞机也好坐火箭也好，那些光都将以恒定的速度永远离你远去。如果忽略环境的引力作用，在你看来，那些光线会形成一个完美的球体笼罩着你，而你站在球心。这条结论源于狭义相对论的两条基本假设之一：光速在任何参考系中都不变。&/li&&li&至少到目前为止，除了医学手段以外，即使在理论上（尤其指物理上）也绝对没有任何其他方式可以延长你的寿命。在这里，你的寿命指的是你生命的本征时间（proper time），也即你自己亲身经历的时间。（看过星际穿越的同学知道，你自己经历的时间和外界流逝的时间是可以不同的。）举个例子，如果一个人活到80岁就要死了，除了用医学手段也许能让他延寿几年以外，其他任何现有的物理方法都不能让他多活1s，坐近光速飞船也不行，因为每个人经历的本征时间是无法用物理方法改变的。这一条同样是广义相对论的结论。&/li&&li&上面的事实告诉我们，寸金难买寸光阴实乃千真万确。以后如果有了时间机器，你也许可以随意穿越到未来，但你自己经历的时间还是那么长。从长度上来说，你的人生并没有因为时间机器的出现而变得更丰富。&/li&&/ul&&p&----------&/p&&p&思考题：假设小明现在站在A点。根据上面的结论，号到12月31号他发出的光会成一个光圈笼罩着他。现在小明使用忍术“影分身之术”，本体留在A点，分身移动到100公里以外的B点。根据之前的结论，小明的本体和分身都认为自己才处在号到12月31号发出的光圈的球心，请问本体和分身谁才是对的？&/p&
在外人看来，你掉入黑洞需要无穷长的时间。换言之，在你掉入黑洞视界的那一刹那，外面的宇宙应该已经走过了天荒地老。而在你看来，掉入黑洞只是刷的一下就进去了。所以，找一个大一点的掉进去不会被潮汐力撕碎的黑洞，然后掉进去，应该是现在“获得永生”走…
你们可能不会喜欢我这个回答。&br&&br&真正了解爱因斯坦的非研究人员很少。但是在物理界还是有相当一部分人了解他的。因为直接的，物理界有些人和爱因斯坦有交情，然后把真正的故事告诉给了学生们，才传到了我们这里。&br&&br&他的成功大部分取决于他的执着，和他的物理洞察力。这里的洞察力不是看一个东西的那种能力，而是物理直觉。而物理直觉也是通过他长期训练而成的。也许他也没有故意去训练，但是兴趣驱使他思考。&br&&br&这里我要说明，爱因斯坦并没有在高中理解麦克斯韦方程组，但是他一直在想追光的问题。那个时候他不能解决，后来他能解决了，便尝试着解决。他把这个问题埋在心里差不多10年，普通人是做不到的。这是他的执着，他真的喜欢这个世界的自然规律，真的想了解它。&br&&br&爱因斯坦在发完狭义相对论的时候，其实就有点意识到了引力的问题，而且为什么加速系要特别一些。但是你会发现，广义相对论的发表是1915年，狭义相对论是1905。这十年你知道他做了什么吗？他尝试理解引力，但是事情很难窜起来，直到他听数学界朋友介绍了黎曼几何，他就感觉找到了方向，然后数学家朋友教他，加上他自己自学，终于掌握了。马上他就用来创立广义相对论了。十年的时间，卧薪尝胆（可能他一点都不痛苦，因为他真心爱这个宇宙，想了解她），你知道什么了吧？对，就是执着，去学完全没学过的东西，去建立完全没有的东西，那种孤独感还是会存在的，不过他的强烈的求知欲战胜了孤独。牛顿也有这个能力，微积分也不是一晚上发明的，都是需要孤独地战斗，真正对知识的诚实。这一点是我们科研工作者永远需要学习的。&br&&br&他遇到这样的朋友还是运气比较好，另外他的广义相对论的预测一开始是错的。爱丁顿他们因为一战没有验证他的理论，后来爱因斯坦算出了正确的结果，被验证了。而现在有小道消息说爱丁顿他们验证的数据是错的，歪打正着了。不过事实上现在看来广义相对论在大尺度上肯定正确（小尺度还不一定，因为和量子力学根本矛盾，量子引力也还是有问题）。所以这样看来，爱因斯坦的运气也是平常人没有的。&br&&br&然后，我要说一下你们不喜欢的了。你们肯定说他那么聪明，这就是他为什么成功。事实上普通人这样认为，是对这个问题的逃避。逻辑是他聪明，他成功，我没这么聪明，所以没成功。其实爱因斯坦是聪明，他的物理直觉好，但是不是你说的那种聪明，这种是踏实的聪明。你知道他的微积分不完全是他自学的吗，他的舅舅教其实给了他office hour to answer his questions. 他的微分几何学的也不怎么样，只是你不了解而已。你把他封为神，因为你在逃避自己为什么没有成功这个潜在的问题。事实上就是你不够努力，从来没有那么渴望一个东西，没有原动力。这份执着是你没有，也很难理解的。为真理献身这种事情在你们看起来觉得伟大，但也就仅仅是，真伟大啊，就完了。那你为什么不这样做呢，因为你没有源动力。如果你觉得那很伟大的，事实上你根本不可能理解他。因为在他看来，追寻真理是他的梦想，他从来没有把自己看的伟大。爱因斯坦说过“我从来都不信权威，上帝为了惩罚我，让我变成了权威。”如果你真的理解这句话，你才能理解爱因斯坦。&br&&br&牛顿也是一样的“我觉得自己只是沙滩上捡贝壳的小孩，每当捡到好看的贝壳，我都会沾沾自喜，而在我面前的真理之海，我却全然不知。”这不是他的谦虚，这是他的诚实，事实证明他确实有太多不知道。而为什么沾沾自喜？因为他发现了一些宇宙的规律，这些东西的确太美了。如果你看到这里，还只是用伟大来描述他，我觉得你是在侮辱他，或者你就是头猪。&br&&br&然后我想说说居里夫人，她的一句话，我之所以记得，因为中学时就挂了她的名言:“ 我们活着，是为了一些有意义的事情，这些事情一定要做到。” &br&&br&现在你可以理解这些人物有什么与众不同了，请不要单纯用伟大来形容他们，因为这基本上没有说出任何特征。他们是发自内心的执着，加上他们的头脑也不差（不过我觉得主要是相信的东西驱使他们去思考，然后就自我训练了）。爱因斯坦是个孩子，牛顿也是，他们都只是单纯地想理解这个世界而已。&br&&br&其实爱因斯坦的执着也有坏处，他一辈子没能相信量子力学，因为他的世界观就已经那样了，还是比较固执。很出名的一个打脸事件，不是爱因斯坦的静态宇宙和宇宙学常数，而是他得到量子纠缠却用它来反对量子力学，而现代，量子纠缠已经成为了量子力学特性之一了。&br&&br&研究者们不崇拜，不封神，靠着那份执着，去理解宇宙。费曼说过:“我年轻的时候很自信，现在看起来很不理解，当时怎么来的自信，因为当时什么都不知道啊，不过还是觉得自己去能做好事情。”事实上那种自信是相信自然，相信自己能去理解自然规律，而不被权威吓到。这都是基于骨子里的源动力，基于对自然界的爱吧。就像虔诚的基督徒在宣扬上帝一样的感情。说实话我搞物理，我有自己的信仰，但是我去过几次教会，当大家虔诚地祈祷，虽然我不信，但是我也非常地感动，他们信上帝，不就和我们相信自然一样吗？&br&&br&之前我说了，普通人没有这种执着，因为他们生活在一个没有理想的环境，他们不是骨子里要去做一件事情。知道路飞为什么一定能成为海贼王吗？他天天喊这样老套的台词，但事实上，另外的人连喊出来梦想的勇气都没有，怎么能有资格呢？&br&&br&看到评论区有的人说，聪明人和普通人同样努力，普通人什么都做不了，聪明人什么都能学会。事实上这一点你根本没有做过调查，到底是聪明人努力之后形成更易学习的思路然后之后表现的学得很快或者是他们天生就这样？我觉得是前者，你所了解的只是传说。就像你只知道爱因斯坦那些故事的表面一样，而且是被吹得越来越神。你也从来没有体会过全心去做一件事情是多么的有效率。另外一个例子是alpha go，你知道它一开始很蠢的，不断的学习让他获得经验，从而可以得到最优化的结果，最后战胜了这些人类顶尖棋手，其实alpha go的算法模拟了一部分大脑的运行机制，所以我们必须相信，大脑也是这样不断建立新的连接，越来越多，就表现得比较聪明了。当然，人的确有聪明与傻之分，就像刚刚我看的那个，我觉得你确实很蠢，聪明人会直接去尝试，傻得人就等着别人告诉他你不行，然后就确实不行了。负责任的告诉你，作为物理圈的人，我认识的聪明人，科研圈工程界的都有，比你周围所谓的聪明人多到不知道哪里去了。相比我所了解的爱因斯坦，他们并不差，能高中学微积分的也是一大把，连我也属于其中之一。但是他们为什么没有成为牛顿，爱因斯坦，法拉第（法拉第的贡献的重要性外行人是不知道的，可以去读读法拉第传，看看他都经历了什么），费曼，狄拉克，朗道（要是你知道朗道了，你就知道训练是应该多么严格了）？这就是我要说的。事实上，有的人可以很年轻就能拿到博士学位，但是他们仍然做不出大的工作。所以做不做的出好的工作不主要看你是不是比别人聪明一大截。弱者天天讨论智商，智者天天做自己的工作。这真的才是低智力和高智力的区别。你已经注意到了，我一直没有用“天才”这个词，因为在我们圈子里一般不谈论这个，一个人成功了，我们会去祝贺他，但是不会用“天才”这个词，因为这像是在忽略别人多年的努力。还因为聪明的人太多了，这个词不太值那个价格。但是不是所有人都有那么执着的心，这才是根本的原因。而聪明度，还是需要的，不过不是核心，比较聪明就可以了，成功更需要剩下的那些品质。&br&&br&另一个原因，我差点忘了，除了之前我说的爱因斯坦运气有点好，还有就是他出生的时代很对。人民预计那个时代，要是爱因斯坦没提出狭义相对论，10年之内就有人提出，但是要是爱因斯坦没有提出广义相对论，估计还要等那时的100年之后（不过我觉得这个有点夸张了）。时代不对的人也有，最著名的就是物理学界的另一个神话，朗道。外行人知道朗道很少，但是物理界他可以排世界物理学家的前几名也不过分。为什么说他时代不对，因为朗道自己抱怨，要是早出生十几二十年，他就赶上了量子力学的发展潮。你们是不知道他有多厉害，而我们也的确相信他能做出一些更大的发现，如果他生在更好的年代。即便在他那个年代，他也成了开创凝聚态物理的先驱之一。感兴趣的人可以去搜搜“朗道十诫”。你们也可以了解朗道是怎么训练自己还有之后怎么训练他的弟子的。他几乎一个人撑起了苏联的朗道学派。你看即便他生在不是黄金时代，他的贡献也是非常大的，这就是一个物理学家贡献出一生的结果。靠的是什么？如果没有那份执着，他能做到这些？当然，时代还是算爱因斯坦成功的一些因素的。&br&&br&所以，你们现在觉得爱因斯坦能成功靠的是什么呢？&br&&br&另外，请一定不要一来就用伟大来评价这些搞科研的，大家也都是兴趣而已。你可以理解成追求艺术的画家。&br&&br&连上述人物的论文都看不懂的民科朋友们，就别来浪费口水喷我了，我反正也不会回复这些人。写这个是想把一个你也许不知道的真实的爱因斯坦告诉你，也想告诉你一些其他故事，不是为了与你讨论什么。&br&&br&（这个流言我一定不会告诉你，爱因斯坦的女朋友很多，费曼也是对性情有独钟。其实性也没什么，就是一种感觉吧。）&br&&br&这里在网上偷了一张不可思议的图，纯属娱乐，大家可以猜猜是谁。&br&&figure&&img src=&/v2-37a38af5e74b734bef2acaa0b29f2bb4_b.jpg& data-rawwidth=&500& data-rawheight=&388& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&500& data-original=&/v2-37a38af5e74b734bef2acaa0b29f2bb4_r.jpg&&&/figure&
你们可能不会喜欢我这个回答。 真正了解爱因斯坦的非研究人员很少。但是在物理界还是有相当一部分人了解他的。因为直接的，物理界有些人和爱因斯坦有交情，然后把真正的故事告诉给了学生们，才传到了我们这里。 他的成功大部分取决于他的执着，和他的物理洞…
&figure&&img src=&/50/v2-c65b472a2f_b.png& data-rawwidth=&800& data-rawheight=&616& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&800& data-original=&/50/v2-c65b472a2f_r.png&&&/figure&&p&&b&作者：苟利军&a href=&/people/d4f4fdcd4e& data-hash=&d4f4fdcd4e& class=&member_mention& data-hovercard=&p$b$d4f4fdcd4e& data-editable=&true& data-title=&@Flyingspace&&@Flyingspace&/a&
黄月&/b&&br&&/p&&p&&b&（日发表于科普中国）&/b&&/p&&p&2016年的2月11日，中国农历新年刚刚开始，遥远大洋的彼岸传来一个令人振奋的消息，等待了一个世纪的引力波首次被美国的激光引力波干涉仪（LIGO）直接探测到了。今天，在等待了4个月之后，人们再一次迎来了LIGO科学组织（LSC）召开的第二次新闻发布会，对LIGO的最新观测结果进行了宣布。尽管似乎缺少了一丝的兴奋感，但是发布会依旧让我们充满了期待，因为LIGO现在的每一次发现都是全新的。&br&&/p&&blockquote&&figure&&img src=&/c65b472a2f_b.png& data-rawwidth=&800& data-rawheight=&616& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&800& data-original=&/c65b472a2f_r.png&&&/figure&黑洞合并模拟图&/blockquote&&p&这次所发布的内容可以简单归纳为如下三点：&br&&/p&&p&（1）此次的两个引力波信号又都是来自于双黑洞的合并：一个确认信号，另外一个疑似信号。&/p&&p&（2）此次的信号依旧是美国的aLIGO探测到的。但是VIRGO引力波探测器升级即将完成，今年秋季就开始和LIGO进行联合观测。&/p&&p&（3）引力波和多信使（多个信息渠道，比如电磁波，引力波，中微子等；multi-messenger）天文学已被开启。&/p&&p&&b&或拿诺奖？奖项已经拿到手软&/b&&br&&/p&&p&众所周知，2月份的引力波被公布之后，引力波作为一种全新的探测宇宙的方式，即将为我们掀起宇宙的新的一面。所以它因此也在全球掀起了知识传播的巨浪，不仅仅是科学界，几乎是社会的各个领域。在很短的时间，引力波成为了网红的代名词。本来默默无闻的学科，也在极短的时间之内变的异常火热。而作为建立LIGO的三位奠基人，罗奈尔特·德雷弗(Ronald W P Drever)，基普·索恩(Kip S Thorne)，雷纳·韦斯 (Rainer Weiss)，也因此而成为诺奖的最热门人选。&/p&&p&到目前为止，三位创立者已经获得了几乎物理天文界的所有大奖，总共370万美金，包括基础物理科学突破奖特别奖（the Special Breakthrough Prize in Fundamental Physics；总共300万美金奖金，其中100万给三位创建人，200万给1012位LIGO科学家），格鲁伯宇宙学大奖 （50万美金），“东方诺贝尔奖”美称的邵逸夫奖（120万美金），卡弗里奖（Kavli Prizes；100万美金）。而这些奖项颁发的原因差不多都是因为“不懈追求利用引力波来观察宇宙的视角，导致了引力波的直接探测”。&/p&&p&接下来最让人们期盼的应该就是有着“炸药奖”俗称的诺贝尔奖了。尽管诺奖没有特定的评审标准，但肯定是需要对人类社会进步有着巨大的影响。正如我们已经看到，并且可以预见到的，引力波将开启一个前所未有的伟大时代，上一次的发现暂且存疑的话，再一次的发现在很大程度上消除了大家的疑虑， 也让我们更加确信和意识到只要设备足够灵敏，就可以常态化地探测到来自星辰大海的声音，看到宇宙中难以被察觉的一面。&/p&&blockquote&&figure&&img src=&/6fb6d9fddaa17e_b.png& data-rawwidth=&1166& data-rawheight=&312& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1166& data-original=&/6fb6d9fddaa17e_r.png&&&/figure&（从左向右：LIGO三位创建人）&/blockquote&&p&在目前看来，几乎是没有其它的发现或者物理技术可以和引力波的深远意义相比肩，而此次新的事例的发布更是让我们相信引力波获会在今年的秋季毫无悬念地获得诺奖。相信这几位为诺奖都已准备好了。&/p&&p&诺奖，来吧！&/p&&p&&b&又是黑吃黑？&/b&&br&&/p&&blockquote&&figure&&img src=&/743cdd6e8f_b.png& data-rawwidth=&683& data-rawheight=&289& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&683& data-original=&/743cdd6e8f_r.png&&&/figure&左：已知质量的黑洞和电磁研究的黑洞质量比；右：三本样本在时域中的比较（LIGO新闻发布会）&/blockquote&&p&既然这次的引力波又是“黑吃黑”的火拼，那和之前有什么不同吗？&br&&/p&&p&在比较之前，让我们先看看这次发现的一些数据细节。这次的引力波源GW151226是在日（UTC时间）被观测到的，也就是西方的圣诞节期间，所以也是被称之为圣诞老人送来的礼物。这个双黑洞系统中，黑洞的质量分别为大约为14个太阳质量和8个太阳质量。aLIGO测量到了黑洞大约30圈的绕转，最后合并成为21个太阳质量的黑洞，1个太阳质量以引力波的形式释放了出去。整个信号过程持续了大约1秒。合并以后的黑洞自旋大约是0.74（自旋是角动量的无单位物理量，在0到1之间变化，0代表没有转动，1代表了转动最快）。当然距离黑洞天体的距离也得到了测量，大约是离我们14亿光年。最后还有很重要的一点是，这次信号的信噪比依旧很高（S/N=13），对应的置信度超过了5.3σ, 超过了物理学定义“发现”的黄金标准5σ的要求。所以也算是一次真正意义上的探测。&/p&&p&相比较第一次的引力波源GW150924系统，上次的黑洞质量分别为29和36个太阳质量，合并之后的太阳质量大约为62个太阳质量，3个太阳质量被以引力能的形式释放出去。合并以后黑洞的自旋大约0.68。黑洞系统的距离大约是13亿光年。&/p&&p&除过之上的确认系统之外，还有一个疑似系统 LVT151012，因为它的置信度只有大约1.7sigma，所以很难判断是不是真正的信号。但是如果是真，那么它的黑洞质量将分别是23和13太阳质量，最后合并之后的质量是35个太阳质量，释放出1个太阳质量的引力波。合并以后黑洞的自旋大约是0.66。距离大约是32亿光年。&/p&&p&简单对比，我们可以看到两次确认系统的距离都非常的接近，但是质量确实差别很大。几乎包含了各个质量范围的黑洞。不过让我们很兴奋的是，在这次的发现中，合并之前的黑洞质量和我们在银河系中所看到的黑洞差不多。这从侧面告诉我们黑洞双星系统在我们宇宙中存在的普遍性。而这之前是从来没有被探测到的。同时也说明只要是探测器的灵敏度足够高，我们就可以探测到来自这些系统的引力波信号。&/p&&p&按照LIGO负责人在此新闻发布会中的说法，LIGO探测器目前只达到了计划灵敏度的40%，而在今年秋天的第二次科学运行之时，灵敏度将在现有基础上再提高15%到25%。所以到时LIGO将会看地更远，探测到更多的事件。另外一个好消息是到时VIRGO也会同时运行。VIRGO的性能和目前aLIGO相当，所以三个探测器联合观测，引力波源位置的精确度将会极大提高。&/p&&blockquote&&figure&&img src=&/aadeace7cf9e6f5b69b3eb6d4c5881d4_b.png& data-rawwidth=&675& data-rawheight=&252& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&675& data-original=&/aadeace7cf9e6f5b69b3eb6d4c5881d4_r.png&&&/figure&LIGO位置探测精确（左）；LIGO和VIRGO的联合探测精度（右）。（LIGO新闻发布会）&/blockquote&&p&&b&神奇的自旋门槛0.7？&/b&&br&&/p&&p&当笔者注意到这三个系统的自旋值大约都在0.7的时候，产生了极端的好奇感。难道0.7是个神奇的数字，这难道是合并黑洞跨越不过去的门槛？对于笔者领导的黑洞团组而言，通过电磁方式，专门从事黑洞性质的测量，尤其是利用X射线的数据对黑洞的自旋做出测量。从目前测量得到的10多个黑洞黑洞自旋数据来看，单个黑洞的自旋值随机的分布在0（没有转动）到1（极端转动）之间。这似乎没有规律。而这些系统也和引力波所发现的双黑洞系统有差别，尽管都是双星系统，电磁方式研究的系统中，其中一个是黑洞，另外一个是正常的恒星。对这些电磁系统黑洞的进一步统计调查，发现了一个很有趣的现象。如果双星系统中恒星的质量比较大的时候（只要不比太阳质量低），黑洞的自转都很快，大约至少在0.8之上或者接近于最大值。&/p&&p&对于目前引力波探测到的双黑洞系统，那么可以想象它们的前身星质量都很大（通常要形成黑洞的话至少要25个太阳质量）。所以我们可以想象它们各自在最后形成黑洞的时候，各自的自旋也都很大（这的确有很大猜测的成分在里面，但是很遗憾的是，现有的引力波探测结果对于合并之前的自旋值很难限制）。尽管每个黑洞的自旋都有可能很大，那么怎么合并之后黑洞的自旋就会有这样的限制呢？&/p&&p&如果没有相对论数值计算结果的帮助，的确我们没有办法回答。所幸的是，相对论数值计算在过去几年的快速发展，让我们对此问题有了比较清楚的认识。在对双黑洞质量和自旋参数空间进行搜寻计算之后，发现即使黑洞的自旋达到极大值的时候，在两个黑洞合并的过程当中，最终的自旋最大值就在0.7附近。这可以说是一个后验的结果。简单的解释是，当黑洞的自旋值相对比较低的时候，黑洞会相对比较容易合并，最终产生的自旋也有可能并不是特别高。但是如果两个黑洞的自旋都是很大的时候，它们就会经历一个所谓的自旋持续（spin hangup）的过程，两个黑洞很难合并，在这持续的过程当中，大量的能量以引力波的形式辐射出去，当整体能量降到一定程度的时候，黑洞合并了，这是就是我们看到的所谓黑洞自旋门槛值，大约0.7。我们可以大胆的猜测，说不定双黑洞系统最后的自旋都差不多在这个最大值附近。&/p&&p&&b&恒星级黑洞的天文学研究现状&/b&&br&&/p&&p&黑洞通常被认为恒星生命的终点，它是我们宇宙间最为神秘的天体之一。记得在星际穿越的电影当中，黑洞的中心存在着一个可以看到过去未来的超立方体。这或许仅仅是导演诺兰的一个美好想象而已。不过在现实的世界中，物理学家霍金反复在说，黑洞的中心是通往另外一个宇宙和时空的入口。着是否是真的，我们目前还无法验证。因为黑洞内部的无法探测，所以对于黑洞的最深入研究还仅仅停留在黑洞的外部。&/p&&p&在黑洞的研究当中，我们通常用三个量来定义一个黑洞，它们分别是：质量，自旋，和电荷。时常也称之为三毛定律。也就意味着我们只要知道了这三个量，我们就可以将不同的黑洞区分开来。对于天文中的黑洞而言，电荷很容易被电中性，所以只有了质量和角动量，更为简单一些。所以黑洞时常被称之为宇宙间性质最为简单的天体。对于物理学家或者天文学家而言，最终的目的就是测量黑洞的质量和角动量。 &/p&&blockquote&&figure&&img src=&/1cfa4d367fce9c0830e75_b.png& data-rawwidth=&2348& data-rawheight=&1174& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&2348& data-original=&/1cfa4d367fce9c0830e75_r.png&&&/figure&目前探测到的黑洞分布（摘自美国astronomy杂志2014年10月期）&/blockquote&&p&在引力波被探测到之前，人类一直是利用传统的电磁方式来发现和研究黑洞。从400多年前利用光学望远镜开始探索我们的宇宙开始，在上个世纪又发现了光学之外的其它电磁方式（射电，X射线等），宇宙探索的步伐在不断加快。自从第一个黑洞候选体天鹅座X-1在60年代初被发现，到目前为止，差不多已经半个世纪过去，但是我们发现并且确认的恒星级黑洞并不是特别多，总共只有二十多个，而且几乎绝大多数都是位于我们的银河系当中。根据观测和理论的联合估计，仅仅在我们这个银河系当中，恒星量级的黑洞的数目就至少有在1000万个以上，因为黑洞本身没有任何的电磁辐射（霍金辐射忽略不计），所以造成了黑洞观测的困难性。&br&&/p&&p&只有在黑洞周围吸积盘产生比较明亮的辐射，或者黑洞产生非常强的喷流辐射的时候我们才能够间接地探测到可能黑洞的存在。之后通过进一步的光学观测，和通过大量的数据分析计算，我们才有可能测量到中心天体的质量，从而最终确定中心天体是否是黑洞（如果远大于三个太阳质量，我们就可以确定的说是黑洞）。所以可以想象这其中的过程是非常的漫长和复杂。对于黑洞角动量的测量，又需要利用其他的波段（比如X波段）和独立的方式去测量。还有一个非常重要的一点是，尽管目前确认了很多黑洞，但是还有一个非常重要的一点，我们还不能百分之百的确认那就是黑洞，只有我们真正地探测到了理论当中黑洞的视界面的时候，才可以确认那就是黑洞。现有的电磁方式还有达到这个目标。不过已经在这个有人在朝着这个方向努力。麻省理工学院和一些其他大学的科学家们开启了一项叫做“视界望远镜（event horizon telescope）”的项目，利用分布在全球的亚毫米望远镜，达到基线10000公里，对黑洞的视界面直接成像，得到所谓的“黑洞影子”，从而最终确认黑洞在宇宙当中的存在。估计在2017年就可以得到第一批有关我们银河系中心超大质量黑洞视界的图像。&/p&&p&&b&引力波和多信使的研究时代来临&/b&&/p&&p&在电磁波的时代，最简单的天体的研究也是非常耗时和复杂的。然而随着引力波的探测的揭幕，黑洞的研究似乎变得异常简单。&/p&&p&首先引力波第一次直接真正地验证了黑洞的存在。因为合并之时和之后，引力波的产生是黑洞视界面变化的效果，所以这直接验证了黑洞在宇宙当中的存在。&/p&&p&引力波同时也让黑洞基本性质的研究变得更为简便和有效。尽管引力波的探测和数据处理是非常的复杂，但是一旦引力波信号被合理的提取之后，通过一次的引力波探测，我们就可以知道有关黑洞的所有信息，质量和自旋。从这个意义上来讲，引力波将极大的加速我们对于黑洞的研究和认识。&/p&&figure&&img src=&/fb9e9eac7f8bcfc2f6be1f_b.jpg& data-rawwidth=&1225& data-rawheight=&770& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1225& data-original=&/fb9e9eac7f8bcfc2f6be1f_r.jpg&&&/figure&对于黑洞系统而言，正如发言人所说，我们并不期待黑洞系统的合并能够产生相对应的电磁辐射，所以引力波有可能是探测黑洞系统的最为有效的方式。但同时我们也知道，宇宙间有着很多其它的天体也能够产生强烈的引力波，比如双中子星合并。对于这些天体，我们就可以利用多信使的方式进行研究。多信使意味着利用不同的手段，比如可以利用引力波，电磁波（各个波段，从伽马光子一直射电），中微子等方式同时对这些系统进行研究，从而得到一个整体的图像和理解。&p&从之前的介绍知道，我们目前在电磁波段仅仅确认了数目极少的黑洞，剩余的绝大多数的黑洞在哪里？我们现在还不知道。或许是孤寂的存在于星系中，或许是和恒星在一起，只是不够明亮，没有被我们发现。或许也是以双黑洞的形式从在。多信使的手段或许能够告诉我们答案。&/p&&p&多信使的研究手段或许在宇宙学方面做出一些贡献。比如引力波可以直接测得系统的距离，而电磁方式的光谱如果能够给出红移，在我们获知一些这样的系统之后，那么我们就可以对宇宙的膨胀速度（也就是著名的哈勃常数）做出校准，从而间接的对宇宙的神秘物质暗能量也提供限制。&/p&&p&&b&中国引力波研究现状&/b&&br&&/p&&p&在引力波被宣布正式探测之前，引力波研究可以说是一个不温不火的研究状态。但是随着LIGO探测的发现。中国的引力波研究也随之进入一股前所未有的热潮。在理论研究的同时，中国也在积极地推动直接探测引力波的望远镜项目。目前，两个空间项目（太极计划和天琴计划）正在努力各自推进，而地面探测原初引力波的阿里计划也在积极筹备，估计不久将会开始建设。除此之外，还有准备利用即将建好的五百米射电望远镜(FAST)和正在建设的平方公里阵（SKA），用脉冲星计时阵的方式来探测引力波。而且这些中国未来的项目中也存在着一些极具影响力的机会。&/p&&p&多信使方式是科研的未来。中国的一些设备也加入了和LIGO科学组织进行联合观测的合作当中。目前目前已经和几十和望远镜签订了合作关系，准备一旦有引力波事件，这些相对应的望远镜就可以在对应的方向上对电磁对应体进行搜寻。国家天文台作为中国最大的天文研究机构，具有快速反应和大视场的地面光学系统GWAC已经加入其中，以及2020年有可能发射的爱因斯坦探针X射线卫星也在其中。&/p&&p&尽管中国起步晚了，但是在这刚刚开始拓荒的领域，相信随着我们的努力和坚持，我们会在这个广袤的宇宙中开垦出一片天地。&/p&&br&&p&出品：科普中国&br&&/p&&p&制作：国家天文台黑洞来客团队 苟利军&a href=&/people/d4f4fdcd4e& data-hash=&d4f4fdcd4e& class=&member_mention& data-hovercard=&p$b$d4f4fdcd4e& data-editable=&true& data-title=&@Flyingspace&&@Flyingspace&/a& 黄月 &/p&&p&监制：中国科学院计算机网络信息中心&br&&/p&&br&&figure&&img src=&/5b550e02b_b.png& data-rawwidth=&226& data-rawheight=&141& class=&content_image& width=&226&&&/figure&
作者：苟利军 黄月 （日发表于科普中国）2016年的2月11日，中国农历新年刚刚开始，遥远大洋的彼岸传来一个令人振奋的消息，等待了一个世纪的引力波首次被美国的激光引力波干涉仪（LIGO）直接探测到了。今天，在等待了4个月之后，人…
&figure&&img src=&/50/v2-b5d29c0ff1c1f3c3e57c33e5b4fb3d04_b.png& data-rawwidth=&510& data-rawheight=&331& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&510& data-original=&/50/v2-b5d29c0ff1c1f3c3e57c33e5b4fb3d04_r.png&&&/figure&&figure&&img src=&/v2-cfbf16a45d20ccdc35adb16_b.jpg& data-rawwidth=&700& data-rawheight=&219& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&700& data-original=&/v2-cfbf16a45d20ccdc35adb16_r.jpg&&&/figure&&br&&br&&br&&p&我这辈子没有白活&br&&/p&&p&总是事事成功&/p&&br&&p&…&/p&&br&&p&对于理工科的学生来说，哪怕没看过，也一定听过《生活大爆炸》&br&&/p&&p&里面那个被大家亲切地叫做“谢耳朵”的科学家，是个十足的挑剔狂&/p&&p&他智商爆表却有着各种各样的怪癖，似乎总是看不上任何人&br&&/p&&br&&p&然而，也有例外，比如他的偶像费曼&/p&&p&当他有机会坐上自己偶像的车的时候，一改冰山脸，高兴地手舞足蹈&/p&&br&&p&&figure&&img src=&/v2-e6a21dbfd04d7bded4b30b_b.jpg& data-rawwidth=&378& data-rawheight=&277& class=&content_image& width=&378&&&/figure&&br&&br&图：理查德·费曼&/p&&br&&p&费曼，确实也是个神奇的科学家&br&&/p&&p&玩得转原子弹，办画展手到擒来&/p&&p&成就了量子电动力学的一片天地&br&&/p&&br&&p&有才有颜，费曼也是很逆天了&br&&/p&&p&不过，人们倒是很喜欢把费曼和另一个天才物理学家扯到一起&/p&&p&甚至还有些腐女编了一段两人的“断背山”故事&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-2ceaeb8f845e3c_b.jpg& data-rawwidth=&567& data-rawheight=&396& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&567& data-original=&/v2-2ceaeb8f845e3c_r.jpg&&&/figure&&br&&br&&p&图：费曼（左）与朗道（右）&br&&/p&&br&&p&费曼写了一套物理学教材，叫费曼三卷&br&&/p&&p&而朗道也写了一套物理学教材，叫朗道十卷&/p&&br&&p&学生们看费曼的教材，总有一种“我也能成为物理学家”的错觉&/p&&p&学生们看朗道的教材，总有一种“我不可能成为物理学家”的错觉&/p&&br&&p&学生们看费曼的教材时惊叹：天啊，这居然也能算出来…&br&&/p&&p&学生们看朗道的教材时惊叹：天啊，这居然也能算出来…&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-38f6eb6f1bf6f0f22af7f5_b.jpg& data-rawwidth=&299& data-rawheight=&400& class=&content_image& width=&299&&&/figure&&br&&br&&br&&p&图：《费曼物理学讲义》&/p&&br&&p&他是前苏联知名的物理学家，凝聚态物理学的奠基人&/p&&p&他思想敏锐、学识广博&br&&/p&&p&量子力学、二级相变理论、铁磁体的磁畴结构和反铁磁性、超导电性的混合态理论、原子核的统计理论…&/p&&p&他的研究涉及了物理学的大部分领域&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-11c9e899d2d6e26b1b831d71be40e0c8_b.jpg& data-rawwidth=&403& data-rawheight=&403& class=&content_image& width=&403&&&/figure&&br&&br&&br&&p&图：列夫·达维多维奇·朗道（Lev Davidovich Landau）&br&&/p&&br&&p&他是出了名的神童，4岁就能自己读书，13岁就学会了微积分&/p&&p&他提出的预言在18年后才由美国物理学家在实验上验证&/p&&p&他让诺贝尔奖都为他破例，颁奖人为了他飞到莫斯科为他颁奖&/p&&br&&p&&strong&列夫·达维多维奇·朗道（Lev Davidovich Landau），最后一个全能物理学家&/strong&&br&&/p&&br&&p&…&br&&/p&&br&&p&1908年的1月22日，朗道出生在俄国里海边上的石油城巴库&br&&/p&&p&他的父亲是一名油田上的工程师，母亲则是一名医师&/p&&p&这是一个崇尚科学的家庭，浓郁的科学氛围充满了每一个角度&/p&&br&&p&遗传了父母优质的基因的他，是小城里出了名的神童&/p&&p&4岁的时候，朗道就能自己阅读书籍&br&&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-d250f23cf58e4cb3626eb_b.jpg& data-rawwidth=&200& data-rawheight=&351& class=&content_image& width=&200&&&/figure&&br&&br&&br&&p&图：朗道一家人&br&&/p&&br&&p&当朗道到了上学年纪，正是一战与苏俄内战打得火热的时候&/p&&p&战事纷扰之下，学校难以维持正常的教学秩序&/p&&p&想要获得知识，大部分的情况下要依靠自学&/p&&br&&p&对于一般的孩子来说，这真的不是什么好消息&/p&&p&然而，对于朗道来说，却是再好不过了&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-b5d29c0ff1c1f3c3e57c33e5b4fb3d04_b.png& data-rawwidth=&510& data-rawheight=&331& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&510& data-original=&/v2-b5d29c0ff1c1f3c3e57c33e5b4fb3d04_r.png&&&/figure&&br&&br&&br&&p&朗道很少与班上的小伙伴一起嬉闹&/p&&p&数学读物上的数字和几何图形是他最着迷的伙伴&/p&&br&&p&&strong&7岁的时候，他就学完了中学数学课程&/strong&&/p&&p&&strong&12岁学会微分，13岁学会积分&/strong&&/p&&p&数学思维，在他的脑海中根深蒂固，几乎成为了他的本能&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-b09addbe35baeea4aa94ac7_b.jpg& data-rawwidth=&550& data-rawheight=&554& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&550& data-original=&/v2-b09addbe35baeea4aa94ac7_r.jpg&&&/figure&&br&&br&&br&&p&年仅13岁的朗道已经连跳了好几级&/p&&p&当同龄的孩子刚刚上初中，他已经从中学毕业了&/p&&p&他的父母觉得他读大学还有些早&/p&&br&&p&他的父亲更是希望他能读一个更“实用”一些的专业&br&&/p&&p&于是，他和他的姐姐一起去到经济技术学院学习财经&/p&&p&这对于朗道来说简直是折磨，他根本对财经没有一点兴趣，每天只能浑浑噩噩地混日子&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-b10e7006afa3f2e509bc68f9b7cf1ff2_b.jpg& data-rawwidth=&155& data-rawheight=&150& class=&content_image& width=&155&&&/figure&&br&&br&&br&&p&一年后，父母看着煎熬得更加瘦小的朗道，终于同意他去大学学习&/p&&p&14岁的朗道进入巴库大学学习数学、物理学和化学&/p&&p&成为了学校中年纪最小的学生&/p&&br&&p&两年后，从巴库大学毕业的朗道去到了圣彼得堡&br&&/p&&p&此时正值列宁去世，圣彼得堡易名为列宁格勒&/p&&p&朗道进入了当时的列宁格勒大学&br&&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-c4eb6f0e250f3cfcee3c1fa322f906b1_b.jpg& data-rawwidth=&600& data-rawheight=&394& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&600& data-original=&/v2-c4eb6f0e250f3cfcee3c1fa322f906b1_r.jpg&&&/figure&&br&&br&&br&&p&上世纪20年代的时候，列宁格勒大学是苏联的科学研究中心&/p&&p&许多有名望的物理学家都聚集在这所学校里&/p&&br&&p&在这里，朗道被物理学的浪潮狠狠冲击&/p&&p&第一次接触到当时尚在成型阶段的量子理论&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-04aea25c7b8ca2a08dffb_b.jpg& data-rawwidth=&300& data-rawheight=&137& class=&content_image& width=&300&&&/figure&&br&&br&&br&&p&他被物理学不可置信的美迷住了，将全部的热情都倾注于学习&/p&&p&朗道入迷地演算着海森堡、薛定谔、狄拉克的量子力学&/p&&br&&p&累到极致的他却无法入睡，脑子里不停盘旋着各种公式&/p&&p&“时空弯曲”和“测不准原理”，就像是两个红彤彤的苹果，勾引着朗道内心饥渴的小蛇&/p&&br&&br&&br&&p&他曾经酸溜溜地说，“&strong&漂亮的姑娘都和别人结婚了，现在只能追求一些不太漂亮的姑娘了。&/strong&”&/p&&p&这里的漂亮姑娘指的就是&strong&量子力学&/strong&&/p&&br&&p&有人说，朗道生不逢时，他若是早生几年，以他的才情学识，必然可以使他跻身于爱因斯坦、玻尔这样的世界级大师行列&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-183dc5d978cbcc3c3faac_b.jpg& data-rawwidth=&500& data-rawheight=&399& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&500& data-original=&/v2-183dc5d978cbcc3c3faac_r.jpg&&&/figure&&br&&br&&br&&p&在大学中，朗道的天赋与勤奋无人能及&/p&&p&18岁那年，朗道就发表了第一篇学术论文，处理了双原子分子的光谱问题&br&&/p&&p&同一年，他首次使用了后来被成为密度矩阵的概念，在量子力学和量子统计物理学中起到重要的作用&/p&&br&&p&在朗道19岁生日的前两天，他从列宁格勒大学毕业&br&&/p&&p&成为了苏联科学院列宁格勒技术物理研究所的研究生&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-e0dfd9ea2e9_b.jpg& data-rawwidth=&359& data-rawheight=&247& class=&content_image& width=&359&&&/figure&&br&&br&&br&&p&图：物理研究所&/p&&br&&p&苏联的物理学研究已然不能满足朗道，他更想要出去看看&/p&&p&经过好几次申请，1929年10月，他终于得到了出国的允许&br&&/p&&p&人民教育委员会（教育部）的一项基金将他送到欧洲游学&/p&&br&&p&不到两年的时间里，朗道先后在德国、瑞士、荷兰、英国、比利时、丹麦进修与访问&br&&/p&&p&在那段时间里，除了费米之外，他几乎见到了所有的量子物理学家&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-338adbaa1cb05d147d1022f_b.jpg& data-rawwidth=&372& data-rawheight=&261& class=&content_image& width=&372&&&/figure&&br&&br&&br&&p&图：恩利克·费米&br&&/p&&br&&p&有一次，爱因斯坦演讲，当主持人请听众对演讲者提问的时候&/p&&p&朗道站起来说，“爱因斯坦教授告诉我们的东西并不是那么愚蠢，但是第二个方程不能从第一个方程严格推出，它需要一个未经证明的假设。”&/p&&br&&p&当时所有的与会者都惊讶不已地看着这位不知天高地厚的年轻人&/p&&p&爱因斯坦用心听着，思索片刻后，说到，“他说的完全正确，诸位可以将我今天讲的完全忘掉。”&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-fb7d2a3ea7572cbefada6cd524c9380a_b.jpg& data-rawwidth=&720& data-rawheight=&450& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&720& data-original=&/v2-fb7d2a3ea7572cbefada6cd524c9380a_r.jpg&&&/figure&&br&&br&&br&&p&图：爱因斯坦&br&&/p&&br&&p&而在丹麦的哥本哈根，朗道更是遇到了自己一生的恩师——玻尔&br&&/p&&p&活跃的朗道给了玻尔深刻的印象&br&&/p&&p&“他对物理课题和人类生活的见解，使得多次讨论会的水平上升了。”&/p&&br&&p&而深受“哥本哈根精神”感染的朗道也十分敬仰玻尔&/p&&p&他虽然只在玻尔那里待了4个月的时间&/p&&p&可他却终身只承认自己是玻尔的学生&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-ba9d6cde0fda2_b.jpg& data-rawwidth=&450& data-rawheight=&350& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&450& data-original=&/v2-ba9d6cde0fda2_r.jpg&&&/figure&&br&&br&&br&&p&图：朗道与玻尔&br&&/p&&br&&p&在欧洲进修的时候，他在金属理论方面做了重要的工作&br&&/p&&p&他用量子力学来处理金属中的简并理想电子气，提出理想电子气具有抗磁性的磁化率&/p&&br&&p&在瑞士苏黎世的一次讨论会上，当朗道做完有关抗磁性的报告后，他的好友佩尔斯说，“朋友们，让我们面对显示吧，现在咱们只能靠朗道吃剩的面包片生活了。”&br&&/p&&br&&p&在剑桥的卡文迪许实验室中&/p&&p&他结识了自己的同胞——彼得·卡皮查&/p&&p&也是他日后的救命恩人&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-d2db8a8a5ee75b64d39e8_b.jpg& data-rawwidth=&457& data-rawheight=&408& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&457& data-original=&/v2-d2db8a8a5ee75b64d39e8_r.jpg&&&/figure&&br&&br&&br&&p&图：朗道与卡皮查&/p&&br&&p&两年的访问结束，朗道回到了列宁格勒&br&&/p&&p&才24岁的朗道已经成为了苏联物理学的带头人&/p&&p&他在哈尔科夫的乌克兰科学院物理技术研究所工作，担任理论物理部的主任&/p&&br&&p&朗道的天才实在惊人，回到列宁格勒的他直接就拿到了博士学位，还担任了哈尔科夫大学的教授&/p&&p&他写了一部理论物理学的巨著——《理论物理学教程》&/p&&p&这部被后人称为“&strong&朗道十卷&/strong&”的巨著包罗万象，有十多种文字的译本，并于1962年获得列宁奖&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-fa6b12dd934e6_b.jpg& data-rawwidth=&550& data-rawheight=&550& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&550& data-original=&/v2-fa6b12dd934e6_r.jpg&&&/figure&&br&&br&&br&&p&他还创立了著名的理论物理学须知——“朗道位垒”&/p&&p&这是个几乎囊括理论物理学所有重要分支的考试纲要&br&&/p&&p&在朗道逝世前，仅有43人冲过了这个位垒，而这些人，无一例外都成了苏联物理学领域的中坚力量&/p&&br&&p&朗道在哈尔科夫期间，不仅对当时的很多物理现象进行了研究，还为各种新型相变的研究开辟了道路&br&&/p&&p&他发展了普遍的二级相变理论，还对原子碰撞理论、原子核物理学、天体物理学、量子电动力学、气体分子运动论等作了研究&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-c6be7ff45b_b.jpg& data-rawwidth=&359& data-rawheight=&227& class=&content_image& width=&359&&&/figure&&br&&br&&p&图：朗道与他的学生们&br&&/p&&br&&p&朗道是个难得的优秀科学家，可却不适合在苏联生活&/p&&p&1937年，斯大林的大清洗逐渐逼近学术界&/p&&p&已经隐约察觉到危险的朗道希望能通过引起公众的注意保护自己&/p&&br&&p&他写了一篇关于中子星的论文，寄给了玻尔，希望得到推荐&/p&&p&他希望这篇论文能够在东西方的学术界都掀起波澜&br&&/p&&br&&p&玻尔自然明白自己这位学生的心思，当天就给他回了信&/p&&p&当时苏联的《信息报》也盛赞了朗道的成果&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-d446b009236_b.jpg& data-rawwidth=&533& data-rawheight=&359& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&533& data-original=&/v2-d446b009236_r.jpg&&&/figure&&br&&br&&br&&p&可惜，政治自古以来就是黑暗而疯狂的&/p&&p&日，朗道因为“煽动颠覆国家政权”被捕入狱，那一年，他刚刚30岁&br&&/p&&br&&p&从小就养尊处优的朗道何时遭受过这样的牢狱之灾&br&&/p&&p&铁窗生活将他折磨地没了人形，难以忍受&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-b2a1bd9d36fa1aa9697ef_b.jpg& data-rawwidth=&199& data-rawheight=&222& class=&content_image& width=&199&&&/figure&&br&&br&&br&&p&一年后，他的好友卡皮查给斯大林写信，说到，“我在对绝对零度时液氮的研究中发现了一些新的现象，这可对现代物理学中最奥秘的领域有所澄清，我需要理论物理学家的帮助，而整个苏联，只有朗道能帮我。”&/p&&br&&p&卡皮查以人格为担保，用辞职相要挟&/p&&p&朗道才终于得以释放，他说，“如果再待半年，可能我就要死掉了。”&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-162f832bc89d905f216c7f55d88c4988_b.jpg& data-rawwidth=&394& data-rawheight=&477& class=&content_image& width=&394&&&/figure&&br&&br&&br&&p&图：卡皮查&br&&/p&&br&&p&出狱后，朗道不负众望，几个月后就完成了液氮超流理论&br&&/p&&p&这个理论让他拿到了后来的诺贝尔奖&/p&&p&然而，由于之前所犯的“错误”，他永远失去了出国的机会&/p&&br&&p&接下来的几十年中，朗道继续着自己的理论物理研究&br&&/p&&p&他对基本粒子物理学和核相互作用，但他拒绝参加苏联的核武器实验&br&&/p&&br&&p&他研究了超导性的唯象理论和粒子在高速碰撞中的多重起源理论&/p&&p&他还研究了与量子场论原理有关的问题&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-77a6fae074b14fdb72c6193_b.jpg& data-rawwidth=&375& data-rawheight=&300& class=&content_image& width=&375&&&/figure&&br&&br&&br&&p&在学术讨论中，朗道常常一针见血地指出别人的错误和缺点&/p&&p&他思想的敏锐性和严密性甚至给一些人造成了严重威胁&/p&&p&他的毒舌程度与泡利有得一拼，甚至比泡利有过之而无不及&/p&&br&&p&他一生中的著作多达120多部&br&&/p&&p&&strong&在哈佛大学的图书馆中，以朗道为作者的书目，至今仍远远多于美国人引以为傲的物理学大师——费曼的著作&/strong&&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-c50596bec8c46a5c286190cad77aa005_b.jpg& data-rawwidth=&853& data-rawheight=&640& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&853& data-original=&/v2-c50596bec8c46a5c286190cad77aa005_r.jpg&&&/figure&&br&&br&&br&&p&1962年，正当朗道步入科学成果的丰产期的时候，一场飞来的横祸彻底摧毁了他的科研生涯&/p&&p&1月7日，他乘着车去杜布纳联合原子核研究所&/p&&p&途中，他的车与一辆载重汽车相撞&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-6f8f5d582f8a6be09dc6bb_b.jpg& data-rawwidth=&500& data-rawheight=&341& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&500& data-original=&/v2-6f8f5d582f8a6be09dc6bb_r.jpg&&&/figure&&br&&br&&br&&p&别人都安然无恙，可朗道却折断了11根骨头&/p&&p&这场车祸震惊了苏联乃至世界的物理学界&/p&&p&各种珍贵的药材从世界各地寄到苏联，很多权威医生也都去到苏联为他会诊&/p&&br&&p&数次病危通知书，几个月的精心治疗&br&&/p&&p&朗道的命是保住了，可却留下了严重的后遗症&/p&&p&他的智力严重受损，已经不可能再进行学术研究&br&&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-01a237a5ebb6dc8504e47c_b.jpg& data-rawwidth=&639& data-rawheight=&468& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&639& data-original=&/v2-01a237a5ebb6dc8504e47c_r.jpg&&&/figure&&br&&br&&br&&br&&p&或许是因为感到了紧迫感，诺贝尔奖委员会将诺贝尔物理学授予了他&/p&&p&鉴于朗道的身体状况，根本不可能进行长途的旅行&/p&&br&&p&&strong&诺贝尔奖为他破例，专门去到莫斯科为他举行了颁奖仪式&/strong&&/p&&p&毕竟朗道的获奖，是诺贝尔奖的荣幸&br&&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-bbc7bbbebdbe771d8e65e9bf_b.jpg& data-rawwidth=&268& data-rawheight=&271& class=&content_image& width=&268&&&/figure&&br&&br&&br&&p&日，勉强持续了6年生命的朗道在莫斯科与世长辞，享年60岁&br&&/p&&p&他或许是上个世纪最有个性的物理学家&/p&&p&就像卡皮查所说，“&strong&朗道在整个理论物理学领域中都做了工作，所有这些工作都可以用一个词来描述——卓越。&/strong&”&/p&
我这辈子没有白活 总是事事成功 … 对于理工科的学生来说，哪怕没看过，也一定听过《生活大爆炸》 里面那个被大家亲切地叫做“谢耳朵”的科学家，是个十足的挑剔狂他智商爆表却有着各种各样的怪癖，似乎总是看不上任何人 然而，也有例外，比如他的偶像费曼…
&figure&&img src=&/50/v2-5a6e6fff120b05d9f8ed59ed809b82a7_b.png& data-rawwidth=&820& data-rawheight=&551& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&820& data-original=&/50/v2-5a6e6fff120b05d9f8ed59ed809b82a7_r.png&&&/figure&专栏开了挺久, 一直懒得写. 最近总结了一些关于光束分束器的内容, 打算一点儿一点儿放上来. &p&BS作为这个专栏的第一个主题来说似乎有点儿突兀, 可能会有人说, 你连光子是啥都没告诉我直接给我讲BS是几个意思. 只能说, 我太懒了= =
这些内容我是这么打算的, 首先讲讲经典的分束器, 之后的文章会讲量子情形下(光子非常少)的分束器, 哈密顿量, 以及它对Fock态的演化.至于Homodyne测量, 对于连续变量量子光学的变换, Wigner函数之类的, 等我自己彻底搞懂了再来写 ~(*?_?)ノ⌒* 不过这不在我短期的计划内.&/p&&p&那么, 什么是分束器呢? 说白了, 就是半反半透镜(下图), 做大雾试验的时候大家肯定都见过. 这里的半只是粗略的说法, 根据需要你可以买到(或者定做到)各种透反比的BS(Beam Splitter的缩写, 以后都写成BS). 没错, 就这么一个看起来很Low的东西, 搞量子光学的人给研究出了各种花样. 第一次看到关于BS的东西某本书作为一章来讲我被吓到了, 经典情形, 薛定谔绘景, 海森堡绘景blabla反正性质多多. &/p&&figure&&img src=&/50/v2-387dac1329dfcc5f3d28_b.png& data-rawwidth=&485& data-rawheight=&302& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&485& data-original=&/50/v2-387dac1329dfcc5f3d28_r.png&&&/figure&&br&&p&你可能会问了, 研究这么多能解决啥问题咧? 难道就是多一种物理诠释嘛, 有没有啥新现象? 我这里简单地举个例子. 一个光子打到BS上, 如果问你输出态是啥, 只要有一点量子力学基础, 目测你会回答, 处于被透射和被反射的叠加态呗. 这显然是对的, 那我们换个情况, 如果我同时把两个光子从BS的两个输入口打进去呢(下图)?&/p&&p&&figure&&img src=&/50/v2-efda3d788d29ca28cbaa_b.png& data-rawwidth=&191& data-rawheight=&93& class=&content_image& width=&191&&&/figure&量子光学告诉我们, 这俩光子肯定从同一个输出口出来, 也就是说, 这俩光子绝对不会同时透射或者同时反射. 这其中包含了一个重要的行为, 光子干涉. 问题再复杂一步, 那每个端口打两个呢? 一个打m个另一个打入n个呢? 这些问题搞量子光学的人都已经解决过了 ~_~ 但是为了解决这个问题, 还是要回到经典情形, 也就是这个文章要讲的, BS 的经典情况. &br&&/p&&p&如下图所示, &img src=&/equation?tex=u_%7B0L%7D%2C+u_%7B0R%7D& alt=&u_{0L}, u_{0R}& eeimg=&1&&为输入光束, &img src=&/equation?tex=+u_%7B1L%7D%2C+u_%7B1R%7D& alt=& u_{1L}, u_{1R}& eeimg=&1&&是输出光束. &br&&/p&&p&&figure&&img src=&/50/v2-b02b6db158e13bd8b7d791_b.png& data-rawwidth=&513& data-rawheight=&512& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&513& data-original=&/50/v2-b02b6db158e13bd8b7d791_r.png&&&/figure&于是可以写出输入与输出之间的关系: &br&&/p&&p&&figure&&img src=&/50/v2-91ecb7bd90b872bc6be74d06_b.png& data-rawwidth=&382& data-rawheight=&108& class=&content_image& width=&382&&&/figure&结合图中标记, 矩阵四个矩阵元的意义是十分明确的: &img src=&/equation?tex=+t_i%2C+r_i& alt=& t_i, r_i& eeimg=&1&&表示从端口 i 输入的光束在BS处的透射/反射率, 值得注意的是, r,t 均是复数, 其中包含了经过BS变换后的相移. &/p&&p&下面来研究这个变换矩阵的性质, BS是线性元件, 对于一个线性光学系统而言, 它应当满足两条性质: 频率不变, 能量守恒. 这就说明了, 中变换矩阵一定是酉的, 于是就有: &br&&/p&&figure&&img src=&/50/v2-4f0d46b7ca4fef3bff26c2ee44fb9eb8_b.png& data-rawwidth=&264& data-rawheight=&141& class=&content_image& width=&264&&&/figure&&p&为了让上式表达的性质看起来更明显一些, 定义: &img src=&/equation?tex=r_L%3Dre%5E%7Bi%5Calpha%7D%2C%7Er_R%3Dre%5E%7B-i%5Calpha%7D%2C%7Et_R%3Dte%5E%7Bi%5Cbeta%7D%2C%7Et_L%3Dte%5E%7Bi%28-%5Cpi-%5Cbeta%29%7D& alt=&r_L=re^{i\alpha},~r_R=re^{-i\alpha},~t_R=te^{i\beta},~t_L=te^{i(-\pi-\beta)}& eeimg=&1&&.&/p&&p&现在我们关心反射光与透射光的相位差&img src=&/equation?tex=%5Cdelta& alt=&\delta& eeimg=&1&&, 研究方法是, 分别从端口 R,L 打入光束, 观察&img src=&/equation?tex=%5Cdelta_L& alt=&\delta_L& eeimg=&1&&与&img src=&/equation?tex=%5Cdelta_R& alt=&\delta_R& eeimg=&1&&的关系. 从 R,L 输入端打入光束可以表述为 &img src=&/equation?tex=%280%7E%7E1%29%5ET& alt=&(0~~1)^T& eeimg=&1&& 以及 &img src=&/equation?tex=%281%7E%7E0%29%5ET& alt=&(1~~0)^T& eeimg=&1&&, 在式上面那个变换式描述的变换下: &br&&/p&&p&&figure&&img src=&/50/v2-c0caf417b9_b.png& data-rawwidth=&522& data-rawheight=&216& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&522& data-original=&/50/v2-c0caf417b9_r.png&&&/figure&&br&transmission表示透射, reflection表示反射. &/p&&p&从上面变换结果发现: &img src=&/equation?tex=%5Cdelta_L%2B%5Cdelta_R%3D%5Cpi& alt=&\delta_L+\delta_R=\pi& eeimg=&1&&, 下角标表示输入的端口. 对于一个对称的BS, 两个输入端口完全等价, 于是就有了 &img src=&/equation?tex=%5Cdelta_R%3D%5Cdelta_L%3D%5Cpi%2F2& alt=&\delta_R=\delta_L=\pi/2& eeimg=&1&&. 这就是通常所见BS的反射&img src=&/equation?tex=i& alt=&i& eeimg=&1&&相位的来源. &/p&&p&PS. 就讲这么多. 里面的多行公式都是截图, 本地敲完生成的, 知乎的破latex系统= =&/p&&p&PSS. 可能内容有点儿少, 但是先写这么多吧, 感觉要有人来打我了2333. &/p&&p&PSSS. 开始那张图不是我自己拍的, google的.&/p&&p&&b&&u&禁止转载&/u&&/b&&/p&
专栏开了挺久, 一直懒得写. 最近总结了一些关于光束分束器的内容, 打算一点儿一点儿放上来. BS作为这个专栏的第一个主题来说似乎有点儿突兀, 可能会有人说, 你连光子是啥都没告诉我直接给我讲BS是几个意思. 只能说, 我太懒了= = 这些内容我是这么打算的, 首…
选择研究方向就是一种投资，选对了，可以硕果累累，选错了，可能会一无所获。记得11年在清华高研院听过一个报告，当时杨振宁先生也在场。结尾，杨先生做了一个comment，大概是说年轻人一定不要去研究那些&exotic&的理论。现在后悔当时没有问他一句，怎么判断一个理论或者方向算&exotic&。&br&&br&现在想想，像目前粒子物理中的很多理论或者模型可能就算杨先生说的这种，这些理论无法被目前的实验证实，于是大家可以肆无忌惮地灌水（看看每天的arXiv, high-energy physics就知道）。但最终这些理论可能被实验排除，你的工作就进了垃圾箱。所以年轻人想做高能理论，没有一个有眼界的导师（国内有吗？）指导你，很难走下去。&br&&br&有很多人因为选错了研究方向，最终不得不离开学术界，比如研究磁单极子的卢昌海 (&a href=&///?target=http%3A//www.changhai.org& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&卢昌海个人主页&i class=&icon-external&&&/i&&/a&)，他研究的问题虽然不算exotic, 但是非常冷门。有些人及时改了研究方向，最终成了大牛，比如张首晟，本来想做大统一理论，结果被杨先生劝去做凝聚态。&br&&br&总之，选择研究方向和其他的投资一样，你需要有开阔的视野。至于能否在这个方向上做出有影响力的工作，需要的则是天赋和运气。&br&&br&推荐一个网站：&a href=&///?target=http%3A//physics.uchicago.edu/research/undergraduate/& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Undergraduate Research&i class=&icon-external&&&/i&&/a&
选择研究方向就是一种投资，选对了，可以硕果累累，选错了，可能会一无所获。记得11年在清华高研院听过一个报告，当时杨振宁先生也在场。结尾，杨先生做了一个comment，大概是说年轻人一定不要去研究那些"exotic"的理论。现在后悔当时没有问他一句，怎么判…
不要再私信问我是哪里毕业的啦。。我不愿意给母所丢人啊！我们母所还是棒棒哒！！&br&—————————————————作为刚答辩完的女博士不请自来怒答。&br&本人毕业于中科院，硕博连读，合起来五年毕业，其实已经算非常快（水）的了…&br&因为我本科非常烂，所以在本二的时候我就下定决心，一定要考研究森，挑学校的时候，有个学姐告诉我，可以考中科院啊，津贴高，然后我在了解了中科院的补助后，开心的就报了中科院然后也顺利考上。&br&&b&这也是我人生中最成功的一次考试了，才不告诉你们我高考复读六级刚过呢……&/b&&br&直到和我的导师签订录取意向的时候，我才知道中科院是要硕博连读…可是当时已经开弓没有回头箭，只能硬着头皮上了，而且我乐观的想，博士有什么呀，不就比硕士多三年嘛。&br&后来的事实证明，&b&无知&/b&太可怕了…&br&——————待续……&br&9.22 Update的分界线&br&哎呀……忙着办离所手续把这个回答给忘了……我错了，我马上回来更……权当是自己这五年的回忆了，废话比较多，&b&嫌麻烦的话挑黑字看。&/b&&br&————————&br&&b&只是个人感悟，大家看看就好，请不要让我的经历左右你们的决定，科研与我是毒药，与真心喜爱的人，却是甘露。&/b&&br&————————&br&&b&不要人肉我啊谢谢！&/b&&br&————————&br&上回且说到，无知太可怕。&br&中科院系统第一年的话，工科生是在北京代培的。这一年还是过的相当开心的，天高皇帝远，离老板八丈远，他也管不着我，也就是一个月发几篇文献让我看看而已，然后和本科一样，上上课，听听讲座，不得不说，中科院系统的讲座质量都很高，动不动就是各种大牛院士来讲座，但是这丝毫不妨碍我听不懂……&br&插个题外话，很多人博士毕业后不理解为什么还要卡本科的出身，其实我在听讲座的时候就发现了，我们宿舍三个妹子，除了我是个小二本毕业之外，一个是985，另一个还是985，在听讲座的时候我像听天书，人家已经可以和讲座人用英语流利的探讨一些科学问题了……摊手。重点本科出来的学生在眼界和知识储备方面是蛮好的……也许是我太菜太懒……个人意见请轻拍……&br&所以肺腑之言啊，&b&如果本科不是特别优秀， 而又考上了很不错的研究生，劝各位小伙伴加强一下自己的知识储量，否则和研究生的朋友们以及和整个研究生生涯都根本无法愉快的玩耍……&/b&&br&比起来在中科院北京分所的小伙伴们，他们周末已经被老板召唤回去做实验了，我还是很幸福的，这一年玩遍了北京还勾搭了个对象啊喂……&br&第一年就这么晃晃悠悠的过去了。&br&————-———————第二年开始的分界线&br&第二年回所的时候去面圣，老板笑眯眯的说，虽然我们所的要求是一中一英一专利就可以毕业，但是我们组中文不算的哦，专利也不可以哦，必须只能发英文文章，影响因子15才可以毕业咯。&br&我当时连影响因子是什么都不知道…&br&回去咨询了一下师兄，他们同情的看着我说，我们去年只要10就可以毕业了，你们就要15咯？好好努力吧师妹……15么，大概是3~4篇英文文章吧。&br&3~4篇？根本就不是个事儿么。我乐观的想，一年一篇，一篇3~4K字有多难？&br&回去的的第一个星期刚过去，老板又召见说，你要参加组会了哟，你的课题是xxxxx，是组里的新课题，前途无量，一定要做出来点高档次文章哦。&br&好的老板，没问题老板。&br&第一次组会的时候，我指点江山，义正言辞，看了N多文献，对于自己的课题提出了若干思路，脑子里新思路炫酷的都停不下来，老板龙心甚悦，大大表扬了我一番。&br&组会结束后，师兄拍着我的肩膀说，师妹啊你还是太年轻啊，这一开始站的太高可不是啥好事啊。&br&对了组里上两届都没有女生，我作为小师妹进组的时候那是万千宠爱啊。&br&而后我的科研生涯正式开始，我就按照我酷炫的想法开始做，发现WTF，跟我当初想象的都不一样啊！好不容易有个靠谱的思路，一查文献都已经被做了啊！&br&(╯‵□′)╯︵┻━┻而且师兄的乌鸦嘴说中了，老板觉得我年轻有为啊，别人都是一月一汇报啊，我是一周去给他单独汇报一下科研进展啊！！！&br&其实我是个蛮经不住压力的人，在这种一周一次的高压下，我和老板都逐渐露出了本来面目，老板逐渐发现我的idea其实都不太靠谱而且基础知识差的一逼（这真的不能怪我我研究生转专业了），我发现老板是个比较没有耐心而且比较push的一个人，恨不得一月就能出JACS,长期不怎么看文献，把现在出高水平文章想得过于简单，总是嫌我进展太慢再给我压力让我上进，喜欢给我思路还不靠谱，我做不出来的话那就全怪我咯……&br&&b&所以……考研究生之前一定要找认识的人打听好这个老板的品行啊，这基本决定了你整个研究生期间的走向……&/b&&br&在整个研二的过程中，我基本就这么痛苦的度过了，毫不夸张，基本每天晚上都在做噩梦，梦里都在做实验，给老板汇报工作，被老板骂……白天的时间每个小时我都是规划好要干什么干什么，做什么才能更快的出实验结果，才能应付老板下周的汇报……我真是精疲力尽，无数次产生我不想读博士了这个念头……&br&我觉得这一年基本毁了我将来做科研的可能，&b&一是我在这一年中，已经开始讨厌科研，二是，也是最重要的是，我丧失了做科研最基本的探索、求知、发现、思考的过程，而是把它当成一项任务，肤浅的对付最容易出实验数据的实验，而不挖掘其本质的内在，失去了做科研最基本的动力。&/b&&br&一年过去了，我在实验上基本毫无进展，老板看我实在是朽木不可雕，也就放弃了让我一周汇报一次的思路，觉得浪费彼此时间╮(╯▽╰)╭……这是我研究生的一个重要好转，在此之后我开始逐渐走向正轨……&br&————————有事离开的分界线，答主爱你们么么哒，不会太监么么哒！&br&————————第三年开始的分界线&br&答主回来了！请让我看见你们热情的双手~主要是答主最近在旅游。。。周游全国，哈。一直都很想干的事情的呢。&br&觉得自己前面答题太罗嗦了，决定后面言简意赅一点。&br&自从老板决定不在我身上再浪费时间以后，我顿时感觉天空一片晴朗，哦呵呵。&br&这个时候我终于舒了一口气，考虑了一下下步的走向。之前一直被老板压迫着做实验，和组内其他师兄师姐交流很少。&b&其实我觉个人得读博期间，师兄师姐的建议是最靠谱的，因为你的弯路，他们都走过。&/b&当然了，前提是你要有个靠谱的师兄师姐。&br&我和某师兄探讨了一下， 我们一致觉得，对付老板这种只看结果不看过程的，&b&我急需一篇文章来让自己好过一点。&/b&&br&PS，我有一个好师兄，如果不是师兄，我估计我现在还没毕业…………永远感谢他。&br&怎么出文章呢？师兄说，反正你只是需要一篇文章，老板这种是不会关心你做的到底是什么的……你看你这个师姐方向有一点点和你相近，然后她博士论文最后这部分做的已经很完备而且很好，但是她没有写文章，我建议你重复一下她的实验然后写一篇文章。然后我接纳了师兄的建议，征求了师姐的同意，一个月就把所有的文章数据做出来了。。&br&实验结果也非常理想，第一篇文章比较费劲儿，花了一个月写完，师兄帮我改了英语（基本上给重写了一遍），投出去一个月小修接收……这是我博一开始以后不久的时候，&b&有了一篇文章，顿时感觉就像是后宫有了孩子一样有底气。&/b&&br&——————————第四年开始的分界线&br&第一篇文章出来以后，后面就相对比较顺利了。我基于第一篇文章实验结果，发现了一些规律性的东西，大概又做了半年实验，发表了第二篇文章，是一篇做机理的文章，写的巨长巨长巨长……这文章被拒了一次以后，改投，大修，再改就直接接收了。这个时候我已经是博士二年级下学期了，离毕业其实只有一年半，除掉写大论文什么的时间，真正可以让我做实验其实只有一年了，如果我想顺利毕业的话……这个时候我两篇文章累计影响因子大概是8.5，离15还有一定的距离……我当时又陷入了一种非常惶恐的状态，觉得卧槽啊，咋办啊。&br&这个时候我亲爱的师兄又无比正确的为我指出了未来的道路，说师妹啊，你不能再做机理研究了，太漫长了，你应该做新材料，然后发通讯类文章，快。&br&师兄你说的太对了。&br&&b&往后我就开始疯狂的找新原料制备新材料，准备灌水通讯类文章&/b&&br&————————第五年开始的分界线，也就是博士三年级，最后一年了&br&当时博士三年级开始的时候，我手里只有两篇文章，离毕业要求大概还有两篇文章……&br&我当时很纠结，因为正好这个时候要找工作，可是找工作势必就要分心，我跟男票探讨这个问题，男票说，还是毕业重要，你看你现在都成啥样了，赶紧毕业养养身体是正事啊。工作赚钱什么的，不是你需要担心的问题。&br&好的大人！然后我就没找工作，导致现在还在待业，哈哈。╮(╯▽╰)╭不过周游全国也是很棒的经历呢【喂】&br&我感觉我博士三年级的人品全面爆发。&br&其实我这个方向都快做烂了，新材料通讯不是这么好发的，但是我的男票是生物学博士，我当时跟他聊天的时候就说了自己对于新原料的结构上的要求，应该含有什么样的元素以及特定的配位结构之类的，他就说，哎呀，我帮你找一个……&br&他就帮我找了一种生物类的材料，完全符合我的要求……一做实验，卧槽，效果不要太好……&br&我好开心，真的，就像在茫茫大海中忽然看见了灯塔。我夜以继日的做实验，很快就写了一篇通讯出来，我信心满满的投了adv mater,很快就悲剧了。。。不过换了个杂志就接收了~这个时候大概是在年底~&br&我算了算，这个时候我的影响因子大概达到了12.5，我尝试着去跟老板探讨毕业的事情，被老板无情的拒绝了并且告诉我，最少还要再来一篇文章……&br&哎。中科院系统很是变态，5月底之前必须要答辩才能拿到当年7月的毕业证和学位证，之后就只能拿到次年一月的了，不过我想想我大概是没戏了。。也就不急了，大概就是整个人放弃治疗的状态。&br&我在想，怎么才能最快的毕业呢？想想还是做新材料发通讯最快。&br&其实这个时候我也就具有一定科研素质了【呸，灌水素质】，知道应该怎么最快的发文章，应该怎么找合适的原料。&br&当时我是花了一个下午在我们组的试剂间【药品统一管理，所有的药品都放在一起】一瓶一瓶看过去，挑出可能能用的原料，然后一个一个谷歌学术，最后确定了两种从来没有被报道过的原料。&br&我很幸运，其中一种原料制备出的催化剂性能很不错。&br&我当时看见那条性能曲线的时候，脑海中响起了哈利路亚~~&br&后面的故事就很简单了，做实验，写文章，四月的时候把初稿投出去，同时开始写毕业论文，今年六月的时候我最后一篇文章也接收了，也就是说，我博三小宇宙爆发，运气爆棚，十个月的时间从0到有，完成了两篇文章……&br&我雄赳赳气昂昂的拿着四篇文章和我的博士论文去找老板了，在今年七月底答辩了。毕业的时候我整个影响因子是16，刚刚过老板的最低要求……&br&不过今年听师弟师妹们说，他们最低毕业影响因子到20了，为他们掬把泪。&br&——————————我是结束的分界线&br&答辩的过程就是走过场了，接过主席手中的答辩决议书的时候我长长的出了一口气，回想一下，我2009年9月入学，接近5年的时光，也算是我求学生涯的结束了。&br&博士后？不可能啦，好不容易摆脱科研……不过男票，应该叫老公了正在申请，如果他出去了，我就跟着出去陪读，生个宝宝玩~&br&——————————彻底结束&br&答主说好不太监的对不啦？么么哒。&br&答主毕业以后，因为来年一月才能拿到毕业证和学位证，所以现在整体处于一种非常悠闲的状态，有合适的工作就投一投，闲暇时间养养身体，做做饭，弹弹琴，跳跳舞，看看我这几年都没啥时间看的错过的电视剧，去辅导班教课，兼职做一些翻译赚点零花钱……然后就是去周游全国啦，这几年过的太心塞~&br&——————————&br&最后答主只想说，做任何选择之前，综合所有自己能够得到的信息，调查清楚一切的可能性，做出自己觉得最好的选择，一旦做出了自己的选择，就不要轻言放弃，坚定的走下去。&br&——————————&br&祝各位小伙伴们天天开心，不要心塞。&br&&b&对啦，最重要的忘说了。&/b&&br&&b&无论男女，最好能找个人，陪你度过读博时光。其实读博是很孤单而又艰辛的过程，有个人愿意陪伴着你，这段路会好过很多。&/b&&br&对男生，如果有个女生能接受你没房没车，津贴微薄，连陪她的时间都没有，愿意陪着你，倾听你的烦恼，这种姑娘请务必抓牢。&br&对女生，如果有个男生能支持你的事业，理解你的视野，了解你的志向，以自己有一个博士女友而感到骄傲自豪，请赶紧扑倒。&br&————————————&br&两个人都是博士其实很无聊。。我和老公业余的对话基本都围绕着“他的老鼠今天又吃了什么药/我的催化剂今天性能如何”而展开。。。。&br&————————————&br&我现在的工作是视频后期制作。。。&br&做得蛮开心的…自己很喜欢，哈哈。&br&————————————&br&2016 更新&br&我在家人的压力下又回去做他们认为的正统职业科研了…=_=我对不起各位啊&br&————————————&br&2016再次更新&br&我目前面对了另一个压力…我tm不想要孩子啊！&br&————————————&br&春节更新&br&作为我们家唯一没有孩子的人，我这个春节呵呵哒～&br&————————————&br&2016端午更新&br&我退站了。应该是彻底和科研说再见了。&br&做博士后然后留高校…简直就是笑话ˊ_&ˋ
不要再私信问我是哪里毕业的啦。。我不愿意给母所丢人啊！我们母所还是棒棒哒！！ —————————————————作为刚答辩完的女博士不请自来怒答。 本人毕业于中科院，硕博连读，合起来五年毕业，其实已经算非常快（水）的了… 因为我本科非常烂，…
&figure&&img src=&/50/v2-dc7e5358612ffac_b.png& data-rawwidth=&851& data-rawheight=&429& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&851& data-original=&/50/v2-dc7e5358612ffac_r.png&&&/figure&OK, 各位！ &a href=&/lives/380992?utm_campaign=zhihulive&utm_source=zhihucolumn&utm_medium=Livecolumn& class=&internal&&这里&/a& 提供了一次&b&不含玄学&/b&地了解量子纠缠的机会。&p&我是sym cheng, 理论物理在读博士，物理学话题优秀答主。这是我系列live的第三弹。&/p&&p&承蒙关照，前两次都入选了：年度精选--小趣味（明明是大趣味 ）&/p&&p&它们分别是 :&/p&&figure&&img src=&/v2-6abb74ed7cadfdc37593f_b.jpg& data-rawwidth=&1280& data-rawheight=&1280& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1280& data-original=&/v2-6abb74ed7cadfdc37593f_r.jpg&&&/figure&&p&&a href=&/lives/159680& class=&internal&&并不很难的狭义相对论&/a&&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-beac416f8417_b.jpg& data-rawwidth=&1280& data-rawheight=&722& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1280& data-original=&/v2-beac416f8417_r.jpg&&&/figure&&p&&a href=&/lives/750400& class=&internal&&量子力学的基本原理&/a&&/p&&br&&p&-&/p&&p&这次live的题目&/p&&p&&a href=&/lives/380992?utm_campaign=zhihulive&utm_source=zhihucolumn&utm_medium=Livecolumn& class=&internal&&量子纠缠与贝尔不等式&/a&&/p&&p&看起来最掉书袋，其实这次live的难度目测是三次中最容易的。&br&&/p&&figure&&img src=&/v2-a798aab1c19bc09559acc_b.png& data-rawwidth=&1016& data-rawheight=&792& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1016& data-original=&/v2-a798aab1c19bc09559acc_r.png&&&/figure&&br&&p&量子力学在上个世纪二十年代主体框架成熟，到今天又过了快一百年了。这小一百年来，人们不停追问着这个奇怪理论的基础。当年那些激烈的、哲学气息浓厚的争论（比如波函数是不是物理实在？意识能不能影响物理实在？世界是机械的是随机的？），现在虽不敢说完全尘埃落定，但至少已经可以坐下来像一个个科学问题那样讨论了（而不是哲学或者神学问题）。也就是说，不再需要涉及唯心主义，自由意识等等不可控的事物了。&/p&&p&在这个逐渐演化的过程中，六十年代出现的贝尔不等式是一个非常里程碑，非常值得单独拿出来讲一讲的进展。它第一次让人们有机会用实验来真正验证一下以前的哲学讨论。并且，事实证明，违背常识的一方居然是对的！&/p&&p&这次live的主旨是用自己的简单方法讲解贝尔不等式，一旦理解了贝尔不等式，量子纠缠的神秘面纱也就被扯下来了。自己期望这次live可以把各种科幻作品中过度解读的量子纠缠去掉一些玄学。如果您听完觉得有些无聊，有些失望（原来所谓的量子纠缠就是这么一回事）。那我会很高兴。&/p&&br&&p&我将围绕下面这五个主题来组织这次live:&br&&/p&&br&&p&&b&＊ 什么是贝尔不等式？ &/b&&/p&&p&&b&＊ 经典世界的贝尔不等式。&/b&&/p&&p&&b&＊ 什么是量子纠缠？ &/b&&/p&&p&&b&＊ 量子世界的贝尔不等式。 &/b&&/p&&p&&b&＊ 量子纠缠违背贝尔不等式的原因。&/b&&/p&&br&&p&自我感觉主题不算多，可以讲得比较从容。&/p&&br&&p&---------------&/p&&p&另外，无论有没有关注live, 都可以关注一下这个专栏：&/p&&p&&a href=&/symmetry& class=&internal&&在物质世界的角落&/a&&/p&&figure&&img src=&/v2-ac0fcdf94a0de81cb25096e60ccec37b_b.png& data-rawwidth=&225& data-rawheight=&189& class=&content_image& width=&225&&&/figure&&br&&p&我会在这里不定期更新一些与live相关的物理blog。&/p&&p&谢谢！&/p&
OK, 各位！
提供了一次不含玄学地了解量子纠缠的机会。我是sym cheng, 理论物理在读博士，物理学话题优秀答主。这是我系列live的第三弹。承蒙关照，前两次都入选了：年度精选--小趣味（明明是大趣味 ）它们分别是 :
刚算了一个正负电子对撞湮灭为两个光子的微分截面（算了两个下午……）&br&期末时间本来就紧张，这可是我们这学期最后一次作业啊！ &br&如下：&br&&figure&&img data-rawwidth=&720& data-rawheight=&863& src=&/v2-c609a0fffe46169_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&720& data-original=&/v2-c609a0fffe46169_r.jpg&&&/figure&&br&&figure&&img data-rawwidth=&720& data-rawheight=&960& src=&/v2-4f5c0d2f87ea9ae_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&720& data-original=&/v2-4f5c0d2f87ea9ae_r.jpg&&&/figure&&figure&&img data-rawwidth=&720& data-rawheight=&960& src=&/v2-f44d8bb37b56ad9c7a131b674c409544_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&720& data-original=&/v2-f44d8bb37b56ad9c7a131b674c409544_r.jpg&&&/figure&&figure&&img data-rawwidth=&720& data-rawheight=&960& src=&/v2-e0a7e65ac_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&720& data-original=&/v2-e0a7e65ac_r.jpg&&&/figure&&figure&&img data-rawwidth=&720& data-rawheight=&960& src=&/v2-fe9a9a611f74aec9138b55_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&720& data-original=&/v2-fe9a9a611f74aec9138b55_r.jpg&&&/figure&&figure&&img data-rawwidth=&720& data-rawheight=&960& src=&/v2-3e7b2eaf71cb93decd3aa72ae10a4211_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&720& data-original=&/v2-3e7b2eaf71cb93decd3aa72ae10a4211_r.jpg&&&/figure&&br&世界组成单元——坠简单的电子、正电子之间的湮灭都这么复杂……而且这还只是坠坠坠低阶的近似……&br&&br&&br&&br&&br&………………………………………………………………………&br&大家这么热情啊！那我就用稍通俗的语言给感兴趣的童鞋简单说一下这个计算的大体思路来感受一下下啦&&&br&&br&首先，根据一个叫做“费曼规则”的规则（世上本来没有这个规则，可费曼算得多了，就总结出这个规则了 开个玩笑…）直接可以由那两张图（叫费曼图）写出第一行的那个式子。&br&&br&（其实本来第一个式子也是需要通过冗长的计算才能得到的，但是既然费曼都总结好了，那我们就直接按照他的规则来啰，这就是所谓的踩在巨人肩膀上算(o^^o)）&br&&br&然后呢，就很“简单”了，就是利用各种“技术”（所谓技术，就相当于背乘法表，比如，当你背会乘法表以后，你看到3*5就不会算5+5+5而得到15，而是直接抢答出15，而这些技术的得来，也都还需要很多页纸的计算，我就没有写在纸上了，而是直接抢答出的orz）对式子进行化简。&br&&br&接下来的工作就是把入射正负电子的自旋和出射光子的自旋给它取平均而平均掉，这里我们并不想关心这个湮灭过程的自旋方面的信息。也是利用各种“技术”来求平均……&br&&br&然后代入一个叫做微分散射截面公式的公式，再利用各种“技术”来化简，就得到最后的表达式了。&br&&br&这个计算过程的特点就是“项”很多，两项相乘又出来多少多少项……然后再对每一项逐一化简，最后再合并在一起。&br&&br&还有就是符号的一个微小的说明，这里面的字母代表的并不是数，而是……比如……这里面的什么γ呀是4*4的矩阵，希腊字母脚标代表它还有4个分量。p，k 都是4分量的矢量。还有就是那个什么“把字母划掉”并不是把字母划掉……而是而是代表它是一个4分量的4*4矩阵和一个4分量的矢量对应指标相乘再求和的简写符号
刚算了一个正负电子对撞湮灭为两个光子的微分截面（算了两个下午……） 期末时间本来就紧张，这可是我们这学期最后一次作业啊！ 如下： 世界组成单元——坠简单的电子、正电子之间的湮灭都这么复杂……而且这还只是坠坠坠低阶的近似…… …………………………
首先要说明的一点是，平行宇宙并不是科幻小说作者灵机一动创造出来的概念，而是科学家们根据观测到的事实以及各种宇宙理论进行推理的结果。&br&&br&由于各式各样的宇宙理论有很多种，所以关于平行宇宙的理论也远远不止一种。&br&&br&在英文版维基百科Multiverse这个词条下面，可以看到有人把平行宇宙理论分成了多达九种不同的类型。&br&&br&在这些理论中，有一些相对简单易懂(例如视界平行宇宙)，另外一些稍微琢磨一下也能大概明白(例如爆胀平行宇宙)。但是，还有一些诡异的平行宇宙理论格外地令人费解，尤其是那些跟弦论有关的理论，简直就像是一个科学家连续灌下两瓶伏特加之后的胡言乱语。&br&&br&答主在这里尽力给大家简单介绍几种平行宇宙理论，希望能够抛砖引玉。&br&&br&好，我们开始。&br&&br&&b&1）视界平行宇宙&/b&&br&&br&这是所有平行宇宙里最简单易懂的一种，就让我们从这个开始讲起。&br&&br&请先思考这样一个问题： 有一个位于地球上的人正在仰望夜空中的浩瀚宇宙，那么他可以观察得到整个宇宙吗？&br&&br&
答案是否定的。这并不是因为他的仪器不够先进或是他观察的时间不够长。这 是由宇宙的特性所决定的。&br&&br&由于光的传播需要时间，而宇宙的年龄只有137亿年，所以无论使用多么先进的仪器，我们应该都只能观察到距离我们137亿光年以内的宇宙。 并且这个数字还没有考虑到宇宙的膨胀。由于宇宙在不停地膨胀，所以在这束光走完137亿光年的距离的同时，发出这束光的天体也在离我们远去。当这束光达到我们的眼睛时，这个天体与我们之间的距离已经不止137亿光年了。考虑到这个因素后，科学家们把我们所能观察到的最远距离调整到了410亿光年。&br&&br&以地球为中心，以410亿光年为半径画一个球面，这个球面就是我们的宇宙视界（Cosmological Horizon）。&br&&br&这个视界外的区域是我们永远无法观测到的宇宙，因为光还来不及从那里到达地球就已经离我们远去了。由于任何物体移动和信息传递的速度都不能超过光速，对于视界外的宇宙，我们不仅无法观测，也无法对它施加任何影响。&b&也就是说，视界外的宇宙跟我们是完全相互独立的。&/b&&br&&br&这里可能有人会发现一个逻辑上的漏洞。我们刚刚不是说任何物体的速度都不能超过光速吗？那为什么上面的那个天体可以在137亿年的时间里跑到距离我们410亿光年的地方去？这运动速度明显是超过光速的！&br&&br&这里需要强调的一点是，我们所说的物体的速度，指的是&b&物体在空间中移动的速度&/b&。上面的这个天体跑到距离我们410亿光年的地方去，是因为&b&空间本身在膨胀&/b&。&br&&br& 为了更好地理解这个概念，你可以想象一个不断膨胀的气球，在它的东西两端各生活着一小群蚂蚁。这两群蚂蚁都认为自己呆在原地没有动，但随着气球的膨胀，它们之间的距离却在不断增大。&br&&br&一天，住在东边的这群蚂蚁想要知道气球上是否还有其他蚂蚁，于是派出了它们中爬得最快的一只叫做博尔特的蚂蚁去探索未知的世界。在这个气球上，任何物体移动的速度和气味飘散的速度都无法超过博尔特的爬行速度。带着对新世界的期望，博尔特出发一路向西爬去。接下来会发生什么事呢？&br&&br&博尔特永远也到不了气球的另一边。虽然博尔特一刻不停地以最快速度爬行，但由于气球膨胀的速度已经超过了它的爬行速度，它与西边另一群蚂蚁之间的距离反而越来越大了。所以博尔特永远也不会知道在气球的另一端是不是还住着一群蚂蚁。换句话说，西边的这群蚂蚁处于博尔特的宇宙视界之外。这两群蚂蚁无法以任何方式影响到对方，它们甚至永远无法知道对方的存在。它们所生活的世界相当于两个平行宇宙。&br&&br&现在，想象有一个无限大的气球，上面生活着无数群蚂蚁，每一群蚂蚁都位于其他蚂蚁的宇宙视界之外。那么，这些蚂蚁就相当于各自生活在无数个平行宇宙之中。&br&&br&我们的处境就类似于气球上的一群蚂蚁，生活在一个半径为410亿光年的球形宇宙中，无法知道在这之外还有多少个其他的球形宇宙。&br&&br&看到评论区有很多关于这个宇宙视界的疑问，在这里补充说明两点。 第一，这个宇宙视界是一个动态的概念。比如再过5亿年，当}
在外人看来，你掉入黑洞需要无穷长的时间。换言之，在你掉入黑洞视界的那一刹那，外面的宇宙应该已经走过了天荒地老。而在你看来，掉入黑洞只是刷的一下就进去了。所以，找一个大一点的掉进去不会被潮汐力撕碎的黑洞，然后掉进去，应该是现在“获得永生”走…
你们可能不会喜欢我这个回答。&br&&br&真正了解爱因斯坦的非研究人员很少。但是在物理界还是有相当一部分人了解他的。因为直接的，物理界有些人和爱因斯坦有交情，然后把真正的故事告诉给了学生们，才传到了我们这里。&br&&br&他的成功大部分取决于他的执着，和他的物理洞察力。这里的洞察力不是看一个东西的那种能力，而是物理直觉。而物理直觉也是通过他长期训练而成的。也许他也没有故意去训练，但是兴趣驱使他思考。&br&&br&这里我要说明，爱因斯坦并没有在高中理解麦克斯韦方程组，但是他一直在想追光的问题。那个时候他不能解决，后来他能解决了，便尝试着解决。他把这个问题埋在心里差不多10年，普通人是做不到的。这是他的执着，他真的喜欢这个世界的自然规律，真的想了解它。&br&&br&爱因斯坦在发完狭义相对论的时候，其实就有点意识到了引力的问题，而且为什么加速系要特别一些。但是你会发现，广义相对论的发表是1915年，狭义相对论是1905。这十年你知道他做了什么吗？他尝试理解引力，但是事情很难窜起来，直到他听数学界朋友介绍了黎曼几何，他就感觉找到了方向，然后数学家朋友教他，加上他自己自学，终于掌握了。马上他就用来创立广义相对论了。十年的时间，卧薪尝胆（可能他一点都不痛苦，因为他真心爱这个宇宙，想了解她），你知道什么了吧？对，就是执着，去学完全没学过的东西，去建立完全没有的东西，那种孤独感还是会存在的，不过他的强烈的求知欲战胜了孤独。牛顿也有这个能力，微积分也不是一晚上发明的，都是需要孤独地战斗，真正对知识的诚实。这一点是我们科研工作者永远需要学习的。&br&&br&他遇到这样的朋友还是运气比较好，另外他的广义相对论的预测一开始是错的。爱丁顿他们因为一战没有验证他的理论，后来爱因斯坦算出了正确的结果，被验证了。而现在有小道消息说爱丁顿他们验证的数据是错的，歪打正着了。不过事实上现在看来广义相对论在大尺度上肯定正确（小尺度还不一定，因为和量子力学根本矛盾，量子引力也还是有问题）。所以这样看来，爱因斯坦的运气也是平常人没有的。&br&&br&然后，我要说一下你们不喜欢的了。你们肯定说他那么聪明，这就是他为什么成功。事实上普通人这样认为，是对这个问题的逃避。逻辑是他聪明，他成功，我没这么聪明，所以没成功。其实爱因斯坦是聪明，他的物理直觉好，但是不是你说的那种聪明，这种是踏实的聪明。你知道他的微积分不完全是他自学的吗，他的舅舅教其实给了他office hour to answer his questions. 他的微分几何学的也不怎么样，只是你不了解而已。你把他封为神，因为你在逃避自己为什么没有成功这个潜在的问题。事实上就是你不够努力，从来没有那么渴望一个东西，没有原动力。这份执着是你没有，也很难理解的。为真理献身这种事情在你们看起来觉得伟大，但也就仅仅是，真伟大啊，就完了。那你为什么不这样做呢，因为你没有源动力。如果你觉得那很伟大的，事实上你根本不可能理解他。因为在他看来，追寻真理是他的梦想，他从来没有把自己看的伟大。爱因斯坦说过“我从来都不信权威，上帝为了惩罚我，让我变成了权威。”如果你真的理解这句话，你才能理解爱因斯坦。&br&&br&牛顿也是一样的“我觉得自己只是沙滩上捡贝壳的小孩，每当捡到好看的贝壳，我都会沾沾自喜，而在我面前的真理之海，我却全然不知。”这不是他的谦虚，这是他的诚实，事实证明他确实有太多不知道。而为什么沾沾自喜？因为他发现了一些宇宙的规律，这些东西的确太美了。如果你看到这里，还只是用伟大来描述他，我觉得你是在侮辱他，或者你就是头猪。&br&&br&然后我想说说居里夫人，她的一句话，我之所以记得，因为中学时就挂了她的名言:“ 我们活着，是为了一些有意义的事情，这些事情一定要做到。” &br&&br&现在你可以理解这些人物有什么与众不同了，请不要单纯用伟大来形容他们，因为这基本上没有说出任何特征。他们是发自内心的执着，加上他们的头脑也不差（不过我觉得主要是相信的东西驱使他们去思考，然后就自我训练了）。爱因斯坦是个孩子，牛顿也是，他们都只是单纯地想理解这个世界而已。&br&&br&其实爱因斯坦的执着也有坏处，他一辈子没能相信量子力学，因为他的世界观就已经那样了，还是比较固执。很出名的一个打脸事件，不是爱因斯坦的静态宇宙和宇宙学常数，而是他得到量子纠缠却用它来反对量子力学，而现代，量子纠缠已经成为了量子力学特性之一了。&br&&br&研究者们不崇拜，不封神，靠着那份执着，去理解宇宙。费曼说过:“我年轻的时候很自信，现在看起来很不理解，当时怎么来的自信，因为当时什么都不知道啊，不过还是觉得自己去能做好事情。”事实上那种自信是相信自然，相信自己能去理解自然规律，而不被权威吓到。这都是基于骨子里的源动力，基于对自然界的爱吧。就像虔诚的基督徒在宣扬上帝一样的感情。说实话我搞物理，我有自己的信仰，但是我去过几次教会，当大家虔诚地祈祷，虽然我不信，但是我也非常地感动，他们信上帝，不就和我们相信自然一样吗？&br&&br&之前我说了，普通人没有这种执着，因为他们生活在一个没有理想的环境，他们不是骨子里要去做一件事情。知道路飞为什么一定能成为海贼王吗？他天天喊这样老套的台词，但事实上，另外的人连喊出来梦想的勇气都没有，怎么能有资格呢？&br&&br&看到评论区有的人说，聪明人和普通人同样努力，普通人什么都做不了，聪明人什么都能学会。事实上这一点你根本没有做过调查，到底是聪明人努力之后形成更易学习的思路然后之后表现的学得很快或者是他们天生就这样？我觉得是前者，你所了解的只是传说。就像你只知道爱因斯坦那些故事的表面一样，而且是被吹得越来越神。你也从来没有体会过全心去做一件事情是多么的有效率。另外一个例子是alpha go，你知道它一开始很蠢的，不断的学习让他获得经验，从而可以得到最优化的结果，最后战胜了这些人类顶尖棋手，其实alpha go的算法模拟了一部分大脑的运行机制，所以我们必须相信，大脑也是这样不断建立新的连接，越来越多，就表现得比较聪明了。当然，人的确有聪明与傻之分，就像刚刚我看的那个，我觉得你确实很蠢，聪明人会直接去尝试，傻得人就等着别人告诉他你不行，然后就确实不行了。负责任的告诉你，作为物理圈的人，我认识的聪明人，科研圈工程界的都有，比你周围所谓的聪明人多到不知道哪里去了。相比我所了解的爱因斯坦，他们并不差，能高中学微积分的也是一大把，连我也属于其中之一。但是他们为什么没有成为牛顿，爱因斯坦，法拉第（法拉第的贡献的重要性外行人是不知道的，可以去读读法拉第传，看看他都经历了什么），费曼，狄拉克，朗道（要是你知道朗道了，你就知道训练是应该多么严格了）？这就是我要说的。事实上，有的人可以很年轻就能拿到博士学位，但是他们仍然做不出大的工作。所以做不做的出好的工作不主要看你是不是比别人聪明一大截。弱者天天讨论智商，智者天天做自己的工作。这真的才是低智力和高智力的区别。你已经注意到了，我一直没有用“天才”这个词，因为在我们圈子里一般不谈论这个，一个人成功了，我们会去祝贺他，但是不会用“天才”这个词，因为这像是在忽略别人多年的努力。还因为聪明的人太多了，这个词不太值那个价格。但是不是所有人都有那么执着的心，这才是根本的原因。而聪明度，还是需要的，不过不是核心，比较聪明就可以了，成功更需要剩下的那些品质。&br&&br&另一个原因，我差点忘了，除了之前我说的爱因斯坦运气有点好，还有就是他出生的时代很对。人民预计那个时代，要是爱因斯坦没提出狭义相对论，10年之内就有人提出，但是要是爱因斯坦没有提出广义相对论，估计还要等那时的100年之后（不过我觉得这个有点夸张了）。时代不对的人也有，最著名的就是物理学界的另一个神话，朗道。外行人知道朗道很少，但是物理界他可以排世界物理学家的前几名也不过分。为什么说他时代不对，因为朗道自己抱怨，要是早出生十几二十年，他就赶上了量子力学的发展潮。你们是不知道他有多厉害，而我们也的确相信他能做出一些更大的发现，如果他生在更好的年代。即便在他那个年代，他也成了开创凝聚态物理的先驱之一。感兴趣的人可以去搜搜“朗道十诫”。你们也可以了解朗道是怎么训练自己还有之后怎么训练他的弟子的。他几乎一个人撑起了苏联的朗道学派。你看即便他生在不是黄金时代，他的贡献也是非常大的，这就是一个物理学家贡献出一生的结果。靠的是什么？如果没有那份执着，他能做到这些？当然，时代还是算爱因斯坦成功的一些因素的。&br&&br&所以，你们现在觉得爱因斯坦能成功靠的是什么呢？&br&&br&另外，请一定不要一来就用伟大来评价这些搞科研的，大家也都是兴趣而已。你可以理解成追求艺术的画家。&br&&br&连上述人物的论文都看不懂的民科朋友们，就别来浪费口水喷我了，我反正也不会回复这些人。写这个是想把一个你也许不知道的真实的爱因斯坦告诉你，也想告诉你一些其他故事，不是为了与你讨论什么。&br&&br&（这个流言我一定不会告诉你，爱因斯坦的女朋友很多，费曼也是对性情有独钟。其实性也没什么，就是一种感觉吧。）&br&&br&这里在网上偷了一张不可思议的图，纯属娱乐，大家可以猜猜是谁。&br&&figure&&img src=&/v2-37a38af5e74b734bef2acaa0b29f2bb4_b.jpg& data-rawwidth=&500& data-rawheight=&388& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&500& data-original=&/v2-37a38af5e74b734bef2acaa0b29f2bb4_r.jpg&&&/figure&
你们可能不会喜欢我这个回答。 真正了解爱因斯坦的非研究人员很少。但是在物理界还是有相当一部分人了解他的。因为直接的，物理界有些人和爱因斯坦有交情，然后把真正的故事告诉给了学生们，才传到了我们这里。 他的成功大部分取决于他的执着，和他的物理洞…
&figure&&img src=&/50/v2-c65b472a2f_b.png& data-rawwidth=&800& data-rawheight=&616& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&800& data-original=&/50/v2-c65b472a2f_r.png&&&/figure&&p&&b&作者：苟利军&a href=&/people/d4f4fdcd4e& data-hash=&d4f4fdcd4e& class=&member_mention& data-hovercard=&p$b$d4f4fdcd4e& data-editable=&true& data-title=&@Flyingspace&&@Flyingspace&/a&
黄月&/b&&br&&/p&&p&&b&（日发表于科普中国）&/b&&/p&&p&2016年的2月11日，中国农历新年刚刚开始，遥远大洋的彼岸传来一个令人振奋的消息，等待了一个世纪的引力波首次被美国的激光引力波干涉仪（LIGO）直接探测到了。今天，在等待了4个月之后，人们再一次迎来了LIGO科学组织（LSC）召开的第二次新闻发布会，对LIGO的最新观测结果进行了宣布。尽管似乎缺少了一丝的兴奋感，但是发布会依旧让我们充满了期待，因为LIGO现在的每一次发现都是全新的。&br&&/p&&blockquote&&figure&&img src=&/c65b472a2f_b.png& data-rawwidth=&800& data-rawheight=&616& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&800& data-original=&/c65b472a2f_r.png&&&/figure&黑洞合并模拟图&/blockquote&&p&这次所发布的内容可以简单归纳为如下三点：&br&&/p&&p&（1）此次的两个引力波信号又都是来自于双黑洞的合并：一个确认信号，另外一个疑似信号。&/p&&p&（2）此次的信号依旧是美国的aLIGO探测到的。但是VIRGO引力波探测器升级即将完成，今年秋季就开始和LIGO进行联合观测。&/p&&p&（3）引力波和多信使（多个信息渠道，比如电磁波，引力波，中微子等；multi-messenger）天文学已被开启。&/p&&p&&b&或拿诺奖？奖项已经拿到手软&/b&&br&&/p&&p&众所周知，2月份的引力波被公布之后，引力波作为一种全新的探测宇宙的方式，即将为我们掀起宇宙的新的一面。所以它因此也在全球掀起了知识传播的巨浪，不仅仅是科学界，几乎是社会的各个领域。在很短的时间，引力波成为了网红的代名词。本来默默无闻的学科，也在极短的时间之内变的异常火热。而作为建立LIGO的三位奠基人，罗奈尔特·德雷弗(Ronald W P Drever)，基普·索恩(Kip S Thorne)，雷纳·韦斯 (Rainer Weiss)，也因此而成为诺奖的最热门人选。&/p&&p&到目前为止，三位创立者已经获得了几乎物理天文界的所有大奖，总共370万美金，包括基础物理科学突破奖特别奖（the Special Breakthrough Prize in Fundamental Physics；总共300万美金奖金，其中100万给三位创建人，200万给1012位LIGO科学家），格鲁伯宇宙学大奖 （50万美金），“东方诺贝尔奖”美称的邵逸夫奖（120万美金），卡弗里奖（Kavli Prizes；100万美金）。而这些奖项颁发的原因差不多都是因为“不懈追求利用引力波来观察宇宙的视角，导致了引力波的直接探测”。&/p&&p&接下来最让人们期盼的应该就是有着“炸药奖”俗称的诺贝尔奖了。尽管诺奖没有特定的评审标准，但肯定是需要对人类社会进步有着巨大的影响。正如我们已经看到，并且可以预见到的，引力波将开启一个前所未有的伟大时代，上一次的发现暂且存疑的话，再一次的发现在很大程度上消除了大家的疑虑， 也让我们更加确信和意识到只要设备足够灵敏，就可以常态化地探测到来自星辰大海的声音，看到宇宙中难以被察觉的一面。&/p&&blockquote&&figure&&img src=&/6fb6d9fddaa17e_b.png& data-rawwidth=&1166& data-rawheight=&312& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1166& data-original=&/6fb6d9fddaa17e_r.png&&&/figure&（从左向右：LIGO三位创建人）&/blockquote&&p&在目前看来，几乎是没有其它的发现或者物理技术可以和引力波的深远意义相比肩，而此次新的事例的发布更是让我们相信引力波获会在今年的秋季毫无悬念地获得诺奖。相信这几位为诺奖都已准备好了。&/p&&p&诺奖，来吧！&/p&&p&&b&又是黑吃黑？&/b&&br&&/p&&blockquote&&figure&&img src=&/743cdd6e8f_b.png& data-rawwidth=&683& data-rawheight=&289& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&683& data-original=&/743cdd6e8f_r.png&&&/figure&左：已知质量的黑洞和电磁研究的黑洞质量比；右：三本样本在时域中的比较（LIGO新闻发布会）&/blockquote&&p&既然这次的引力波又是“黑吃黑”的火拼，那和之前有什么不同吗？&br&&/p&&p&在比较之前，让我们先看看这次发现的一些数据细节。这次的引力波源GW151226是在日（UTC时间）被观测到的，也就是西方的圣诞节期间，所以也是被称之为圣诞老人送来的礼物。这个双黑洞系统中，黑洞的质量分别为大约为14个太阳质量和8个太阳质量。aLIGO测量到了黑洞大约30圈的绕转，最后合并成为21个太阳质量的黑洞，1个太阳质量以引力波的形式释放了出去。整个信号过程持续了大约1秒。合并以后的黑洞自旋大约是0.74（自旋是角动量的无单位物理量，在0到1之间变化，0代表没有转动，1代表了转动最快）。当然距离黑洞天体的距离也得到了测量，大约是离我们14亿光年。最后还有很重要的一点是，这次信号的信噪比依旧很高（S/N=13），对应的置信度超过了5.3σ, 超过了物理学定义“发现”的黄金标准5σ的要求。所以也算是一次真正意义上的探测。&/p&&p&相比较第一次的引力波源GW150924系统，上次的黑洞质量分别为29和36个太阳质量，合并之后的太阳质量大约为62个太阳质量，3个太阳质量被以引力能的形式释放出去。合并以后黑洞的自旋大约0.68。黑洞系统的距离大约是13亿光年。&/p&&p&除过之上的确认系统之外，还有一个疑似系统 LVT151012，因为它的置信度只有大约1.7sigma，所以很难判断是不是真正的信号。但是如果是真，那么它的黑洞质量将分别是23和13太阳质量，最后合并之后的质量是35个太阳质量，释放出1个太阳质量的引力波。合并以后黑洞的自旋大约是0.66。距离大约是32亿光年。&/p&&p&简单对比，我们可以看到两次确认系统的距离都非常的接近，但是质量确实差别很大。几乎包含了各个质量范围的黑洞。不过让我们很兴奋的是，在这次的发现中，合并之前的黑洞质量和我们在银河系中所看到的黑洞差不多。这从侧面告诉我们黑洞双星系统在我们宇宙中存在的普遍性。而这之前是从来没有被探测到的。同时也说明只要是探测器的灵敏度足够高，我们就可以探测到来自这些系统的引力波信号。&/p&&p&按照LIGO负责人在此新闻发布会中的说法，LIGO探测器目前只达到了计划灵敏度的40%，而在今年秋天的第二次科学运行之时，灵敏度将在现有基础上再提高15%到25%。所以到时LIGO将会看地更远，探测到更多的事件。另外一个好消息是到时VIRGO也会同时运行。VIRGO的性能和目前aLIGO相当，所以三个探测器联合观测，引力波源位置的精确度将会极大提高。&/p&&blockquote&&figure&&img src=&/aadeace7cf9e6f5b69b3eb6d4c5881d4_b.png& data-rawwidth=&675& data-rawheight=&252& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&675& data-original=&/aadeace7cf9e6f5b69b3eb6d4c5881d4_r.png&&&/figure&LIGO位置探测精确（左）；LIGO和VIRGO的联合探测精度（右）。（LIGO新闻发布会）&/blockquote&&p&&b&神奇的自旋门槛0.7？&/b&&br&&/p&&p&当笔者注意到这三个系统的自旋值大约都在0.7的时候，产生了极端的好奇感。难道0.7是个神奇的数字，这难道是合并黑洞跨越不过去的门槛？对于笔者领导的黑洞团组而言，通过电磁方式，专门从事黑洞性质的测量，尤其是利用X射线的数据对黑洞的自旋做出测量。从目前测量得到的10多个黑洞黑洞自旋数据来看，单个黑洞的自旋值随机的分布在0（没有转动）到1（极端转动）之间。这似乎没有规律。而这些系统也和引力波所发现的双黑洞系统有差别，尽管都是双星系统，电磁方式研究的系统中，其中一个是黑洞，另外一个是正常的恒星。对这些电磁系统黑洞的进一步统计调查，发现了一个很有趣的现象。如果双星系统中恒星的质量比较大的时候（只要不比太阳质量低），黑洞的自转都很快，大约至少在0.8之上或者接近于最大值。&/p&&p&对于目前引力波探测到的双黑洞系统，那么可以想象它们的前身星质量都很大（通常要形成黑洞的话至少要25个太阳质量）。所以我们可以想象它们各自在最后形成黑洞的时候，各自的自旋也都很大（这的确有很大猜测的成分在里面，但是很遗憾的是，现有的引力波探测结果对于合并之前的自旋值很难限制）。尽管每个黑洞的自旋都有可能很大，那么怎么合并之后黑洞的自旋就会有这样的限制呢？&/p&&p&如果没有相对论数值计算结果的帮助，的确我们没有办法回答。所幸的是，相对论数值计算在过去几年的快速发展，让我们对此问题有了比较清楚的认识。在对双黑洞质量和自旋参数空间进行搜寻计算之后，发现即使黑洞的自旋达到极大值的时候，在两个黑洞合并的过程当中，最终的自旋最大值就在0.7附近。这可以说是一个后验的结果。简单的解释是，当黑洞的自旋值相对比较低的时候，黑洞会相对比较容易合并，最终产生的自旋也有可能并不是特别高。但是如果两个黑洞的自旋都是很大的时候，它们就会经历一个所谓的自旋持续（spin hangup）的过程，两个黑洞很难合并，在这持续的过程当中，大量的能量以引力波的形式辐射出去，当整体能量降到一定程度的时候，黑洞合并了，这是就是我们看到的所谓黑洞自旋门槛值，大约0.7。我们可以大胆的猜测，说不定双黑洞系统最后的自旋都差不多在这个最大值附近。&/p&&p&&b&恒星级黑洞的天文学研究现状&/b&&br&&/p&&p&黑洞通常被认为恒星生命的终点，它是我们宇宙间最为神秘的天体之一。记得在星际穿越的电影当中，黑洞的中心存在着一个可以看到过去未来的超立方体。这或许仅仅是导演诺兰的一个美好想象而已。不过在现实的世界中，物理学家霍金反复在说，黑洞的中心是通往另外一个宇宙和时空的入口。着是否是真的，我们目前还无法验证。因为黑洞内部的无法探测，所以对于黑洞的最深入研究还仅仅停留在黑洞的外部。&/p&&p&在黑洞的研究当中，我们通常用三个量来定义一个黑洞，它们分别是：质量，自旋，和电荷。时常也称之为三毛定律。也就意味着我们只要知道了这三个量，我们就可以将不同的黑洞区分开来。对于天文中的黑洞而言，电荷很容易被电中性，所以只有了质量和角动量，更为简单一些。所以黑洞时常被称之为宇宙间性质最为简单的天体。对于物理学家或者天文学家而言，最终的目的就是测量黑洞的质量和角动量。 &/p&&blockquote&&figure&&img src=&/1cfa4d367fce9c0830e75_b.png& data-rawwidth=&2348& data-rawheight=&1174& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&2348& data-original=&/1cfa4d367fce9c0830e75_r.png&&&/figure&目前探测到的黑洞分布（摘自美国astronomy杂志2014年10月期）&/blockquote&&p&在引力波被探测到之前，人类一直是利用传统的电磁方式来发现和研究黑洞。从400多年前利用光学望远镜开始探索我们的宇宙开始，在上个世纪又发现了光学之外的其它电磁方式（射电，X射线等），宇宙探索的步伐在不断加快。自从第一个黑洞候选体天鹅座X-1在60年代初被发现，到目前为止，差不多已经半个世纪过去，但是我们发现并且确认的恒星级黑洞并不是特别多，总共只有二十多个，而且几乎绝大多数都是位于我们的银河系当中。根据观测和理论的联合估计，仅仅在我们这个银河系当中，恒星量级的黑洞的数目就至少有在1000万个以上，因为黑洞本身没有任何的电磁辐射（霍金辐射忽略不计），所以造成了黑洞观测的困难性。&br&&/p&&p&只有在黑洞周围吸积盘产生比较明亮的辐射，或者黑洞产生非常强的喷流辐射的时候我们才能够间接地探测到可能黑洞的存在。之后通过进一步的光学观测，和通过大量的数据分析计算，我们才有可能测量到中心天体的质量，从而最终确定中心天体是否是黑洞（如果远大于三个太阳质量，我们就可以确定的说是黑洞）。所以可以想象这其中的过程是非常的漫长和复杂。对于黑洞角动量的测量，又需要利用其他的波段（比如X波段）和独立的方式去测量。还有一个非常重要的一点是，尽管目前确认了很多黑洞，但是还有一个非常重要的一点，我们还不能百分之百的确认那就是黑洞，只有我们真正地探测到了理论当中黑洞的视界面的时候，才可以确认那就是黑洞。现有的电磁方式还有达到这个目标。不过已经在这个有人在朝着这个方向努力。麻省理工学院和一些其他大学的科学家们开启了一项叫做“视界望远镜（event horizon telescope）”的项目，利用分布在全球的亚毫米望远镜，达到基线10000公里，对黑洞的视界面直接成像，得到所谓的“黑洞影子”，从而最终确认黑洞在宇宙当中的存在。估计在2017年就可以得到第一批有关我们银河系中心超大质量黑洞视界的图像。&/p&&p&&b&引力波和多信使的研究时代来临&/b&&/p&&p&在电磁波的时代，最简单的天体的研究也是非常耗时和复杂的。然而随着引力波的探测的揭幕，黑洞的研究似乎变得异常简单。&/p&&p&首先引力波第一次直接真正地验证了黑洞的存在。因为合并之时和之后，引力波的产生是黑洞视界面变化的效果，所以这直接验证了黑洞在宇宙当中的存在。&/p&&p&引力波同时也让黑洞基本性质的研究变得更为简便和有效。尽管引力波的探测和数据处理是非常的复杂，但是一旦引力波信号被合理的提取之后，通过一次的引力波探测，我们就可以知道有关黑洞的所有信息，质量和自旋。从这个意义上来讲，引力波将极大的加速我们对于黑洞的研究和认识。&/p&&figure&&img src=&/fb9e9eac7f8bcfc2f6be1f_b.jpg& data-rawwidth=&1225& data-rawheight=&770& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1225& data-original=&/fb9e9eac7f8bcfc2f6be1f_r.jpg&&&/figure&对于黑洞系统而言，正如发言人所说，我们并不期待黑洞系统的合并能够产生相对应的电磁辐射，所以引力波有可能是探测黑洞系统的最为有效的方式。但同时我们也知道，宇宙间有着很多其它的天体也能够产生强烈的引力波，比如双中子星合并。对于这些天体，我们就可以利用多信使的方式进行研究。多信使意味着利用不同的手段，比如可以利用引力波，电磁波（各个波段，从伽马光子一直射电），中微子等方式同时对这些系统进行研究，从而得到一个整体的图像和理解。&p&从之前的介绍知道，我们目前在电磁波段仅仅确认了数目极少的黑洞，剩余的绝大多数的黑洞在哪里？我们现在还不知道。或许是孤寂的存在于星系中，或许是和恒星在一起，只是不够明亮，没有被我们发现。或许也是以双黑洞的形式从在。多信使的手段或许能够告诉我们答案。&/p&&p&多信使的研究手段或许在宇宙学方面做出一些贡献。比如引力波可以直接测得系统的距离，而电磁方式的光谱如果能够给出红移，在我们获知一些这样的系统之后，那么我们就可以对宇宙的膨胀速度（也就是著名的哈勃常数）做出校准，从而间接的对宇宙的神秘物质暗能量也提供限制。&/p&&p&&b&中国引力波研究现状&/b&&br&&/p&&p&在引力波被宣布正式探测之前，引力波研究可以说是一个不温不火的研究状态。但是随着LIGO探测的发现。中国的引力波研究也随之进入一股前所未有的热潮。在理论研究的同时，中国也在积极地推动直接探测引力波的望远镜项目。目前，两个空间项目（太极计划和天琴计划）正在努力各自推进，而地面探测原初引力波的阿里计划也在积极筹备，估计不久将会开始建设。除此之外，还有准备利用即将建好的五百米射电望远镜(FAST)和正在建设的平方公里阵（SKA），用脉冲星计时阵的方式来探测引力波。而且这些中国未来的项目中也存在着一些极具影响力的机会。&/p&&p&多信使方式是科研的未来。中国的一些设备也加入了和LIGO科学组织进行联合观测的合作当中。目前目前已经和几十和望远镜签订了合作关系，准备一旦有引力波事件，这些相对应的望远镜就可以在对应的方向上对电磁对应体进行搜寻。国家天文台作为中国最大的天文研究机构，具有快速反应和大视场的地面光学系统GWAC已经加入其中，以及2020年有可能发射的爱因斯坦探针X射线卫星也在其中。&/p&&p&尽管中国起步晚了，但是在这刚刚开始拓荒的领域，相信随着我们的努力和坚持，我们会在这个广袤的宇宙中开垦出一片天地。&/p&&br&&p&出品：科普中国&br&&/p&&p&制作：国家天文台黑洞来客团队 苟利军&a href=&/people/d4f4fdcd4e& data-hash=&d4f4fdcd4e& class=&member_mention& data-hovercard=&p$b$d4f4fdcd4e& data-editable=&true& data-title=&@Flyingspace&&@Flyingspace&/a& 黄月 &/p&&p&监制：中国科学院计算机网络信息中心&br&&/p&&br&&figure&&img src=&/5b550e02b_b.png& data-rawwidth=&226& data-rawheight=&141& class=&content_image& width=&226&&&/figure&
作者：苟利军 黄月 （日发表于科普中国）2016年的2月11日，中国农历新年刚刚开始，遥远大洋的彼岸传来一个令人振奋的消息，等待了一个世纪的引力波首次被美国的激光引力波干涉仪（LIGO）直接探测到了。今天，在等待了4个月之后，人…
&figure&&img src=&/50/v2-b5d29c0ff1c1f3c3e57c33e5b4fb3d04_b.png& data-rawwidth=&510& data-rawheight=&331& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&510& data-original=&/50/v2-b5d29c0ff1c1f3c3e57c33e5b4fb3d04_r.png&&&/figure&&figure&&img src=&/v2-cfbf16a45d20ccdc35adb16_b.jpg& data-rawwidth=&700& data-rawheight=&219& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&700& data-original=&/v2-cfbf16a45d20ccdc35adb16_r.jpg&&&/figure&&br&&br&&br&&p&我这辈子没有白活&br&&/p&&p&总是事事成功&/p&&br&&p&…&/p&&br&&p&对于理工科的学生来说，哪怕没看过，也一定听过《生活大爆炸》&br&&/p&&p&里面那个被大家亲切地叫做“谢耳朵”的科学家，是个十足的挑剔狂&/p&&p&他智商爆表却有着各种各样的怪癖，似乎总是看不上任何人&br&&/p&&br&&p&然而，也有例外，比如他的偶像费曼&/p&&p&当他有机会坐上自己偶像的车的时候，一改冰山脸，高兴地手舞足蹈&/p&&br&&p&&figure&&img src=&/v2-e6a21dbfd04d7bded4b30b_b.jpg& data-rawwidth=&378& data-rawheight=&277& class=&content_image& width=&378&&&/figure&&br&&br&图：理查德·费曼&/p&&br&&p&费曼，确实也是个神奇的科学家&br&&/p&&p&玩得转原子弹，办画展手到擒来&/p&&p&成就了量子电动力学的一片天地&br&&/p&&br&&p&有才有颜，费曼也是很逆天了&br&&/p&&p&不过，人们倒是很喜欢把费曼和另一个天才物理学家扯到一起&/p&&p&甚至还有些腐女编了一段两人的“断背山”故事&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-2ceaeb8f845e3c_b.jpg& data-rawwidth=&567& data-rawheight=&396& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&567& data-original=&/v2-2ceaeb8f845e3c_r.jpg&&&/figure&&br&&br&&p&图：费曼（左）与朗道（右）&br&&/p&&br&&p&费曼写了一套物理学教材，叫费曼三卷&br&&/p&&p&而朗道也写了一套物理学教材，叫朗道十卷&/p&&br&&p&学生们看费曼的教材，总有一种“我也能成为物理学家”的错觉&/p&&p&学生们看朗道的教材，总有一种“我不可能成为物理学家”的错觉&/p&&br&&p&学生们看费曼的教材时惊叹：天啊，这居然也能算出来…&br&&/p&&p&学生们看朗道的教材时惊叹：天啊，这居然也能算出来…&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-38f6eb6f1bf6f0f22af7f5_b.jpg& data-rawwidth=&299& data-rawheight=&400& class=&content_image& width=&299&&&/figure&&br&&br&&br&&p&图：《费曼物理学讲义》&/p&&br&&p&他是前苏联知名的物理学家，凝聚态物理学的奠基人&/p&&p&他思想敏锐、学识广博&br&&/p&&p&量子力学、二级相变理论、铁磁体的磁畴结构和反铁磁性、超导电性的混合态理论、原子核的统计理论…&/p&&p&他的研究涉及了物理学的大部分领域&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-11c9e899d2d6e26b1b831d71be40e0c8_b.jpg& data-rawwidth=&403& data-rawheight=&403& class=&content_image& width=&403&&&/figure&&br&&br&&br&&p&图：列夫·达维多维奇·朗道（Lev Davidovich Landau）&br&&/p&&br&&p&他是出了名的神童，4岁就能自己读书，13岁就学会了微积分&/p&&p&他提出的预言在18年后才由美国物理学家在实验上验证&/p&&p&他让诺贝尔奖都为他破例，颁奖人为了他飞到莫斯科为他颁奖&/p&&br&&p&&strong&列夫·达维多维奇·朗道（Lev Davidovich Landau），最后一个全能物理学家&/strong&&br&&/p&&br&&p&…&br&&/p&&br&&p&1908年的1月22日，朗道出生在俄国里海边上的石油城巴库&br&&/p&&p&他的父亲是一名油田上的工程师，母亲则是一名医师&/p&&p&这是一个崇尚科学的家庭，浓郁的科学氛围充满了每一个角度&/p&&br&&p&遗传了父母优质的基因的他，是小城里出了名的神童&/p&&p&4岁的时候，朗道就能自己阅读书籍&br&&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-d250f23cf58e4cb3626eb_b.jpg& data-rawwidth=&200& data-rawheight=&351& class=&content_image& width=&200&&&/figure&&br&&br&&br&&p&图：朗道一家人&br&&/p&&br&&p&当朗道到了上学年纪，正是一战与苏俄内战打得火热的时候&/p&&p&战事纷扰之下，学校难以维持正常的教学秩序&/p&&p&想要获得知识，大部分的情况下要依靠自学&/p&&br&&p&对于一般的孩子来说，这真的不是什么好消息&/p&&p&然而，对于朗道来说，却是再好不过了&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-b5d29c0ff1c1f3c3e57c33e5b4fb3d04_b.png& data-rawwidth=&510& data-rawheight=&331& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&510& data-original=&/v2-b5d29c0ff1c1f3c3e57c33e5b4fb3d04_r.png&&&/figure&&br&&br&&br&&p&朗道很少与班上的小伙伴一起嬉闹&/p&&p&数学读物上的数字和几何图形是他最着迷的伙伴&/p&&br&&p&&strong&7岁的时候，他就学完了中学数学课程&/strong&&/p&&p&&strong&12岁学会微分，13岁学会积分&/strong&&/p&&p&数学思维，在他的脑海中根深蒂固，几乎成为了他的本能&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-b09addbe35baeea4aa94ac7_b.jpg& data-rawwidth=&550& data-rawheight=&554& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&550& data-original=&/v2-b09addbe35baeea4aa94ac7_r.jpg&&&/figure&&br&&br&&br&&p&年仅13岁的朗道已经连跳了好几级&/p&&p&当同龄的孩子刚刚上初中，他已经从中学毕业了&/p&&p&他的父母觉得他读大学还有些早&/p&&br&&p&他的父亲更是希望他能读一个更“实用”一些的专业&br&&/p&&p&于是，他和他的姐姐一起去到经济技术学院学习财经&/p&&p&这对于朗道来说简直是折磨，他根本对财经没有一点兴趣，每天只能浑浑噩噩地混日子&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-b10e7006afa3f2e509bc68f9b7cf1ff2_b.jpg& data-rawwidth=&155& data-rawheight=&150& class=&content_image& width=&155&&&/figure&&br&&br&&br&&p&一年后，父母看着煎熬得更加瘦小的朗道，终于同意他去大学学习&/p&&p&14岁的朗道进入巴库大学学习数学、物理学和化学&/p&&p&成为了学校中年纪最小的学生&/p&&br&&p&两年后，从巴库大学毕业的朗道去到了圣彼得堡&br&&/p&&p&此时正值列宁去世，圣彼得堡易名为列宁格勒&/p&&p&朗道进入了当时的列宁格勒大学&br&&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-c4eb6f0e250f3cfcee3c1fa322f906b1_b.jpg& data-rawwidth=&600& data-rawheight=&394& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&600& data-original=&/v2-c4eb6f0e250f3cfcee3c1fa322f906b1_r.jpg&&&/figure&&br&&br&&br&&p&上世纪20年代的时候，列宁格勒大学是苏联的科学研究中心&/p&&p&许多有名望的物理学家都聚集在这所学校里&/p&&br&&p&在这里，朗道被物理学的浪潮狠狠冲击&/p&&p&第一次接触到当时尚在成型阶段的量子理论&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-04aea25c7b8ca2a08dffb_b.jpg& data-rawwidth=&300& data-rawheight=&137& class=&content_image& width=&300&&&/figure&&br&&br&&br&&p&他被物理学不可置信的美迷住了，将全部的热情都倾注于学习&/p&&p&朗道入迷地演算着海森堡、薛定谔、狄拉克的量子力学&/p&&br&&p&累到极致的他却无法入睡，脑子里不停盘旋着各种公式&/p&&p&“时空弯曲”和“测不准原理”，就像是两个红彤彤的苹果，勾引着朗道内心饥渴的小蛇&/p&&br&&br&&br&&p&他曾经酸溜溜地说，“&strong&漂亮的姑娘都和别人结婚了，现在只能追求一些不太漂亮的姑娘了。&/strong&”&/p&&p&这里的漂亮姑娘指的就是&strong&量子力学&/strong&&/p&&br&&p&有人说，朗道生不逢时，他若是早生几年，以他的才情学识，必然可以使他跻身于爱因斯坦、玻尔这样的世界级大师行列&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-183dc5d978cbcc3c3faac_b.jpg& data-rawwidth=&500& data-rawheight=&399& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&500& data-original=&/v2-183dc5d978cbcc3c3faac_r.jpg&&&/figure&&br&&br&&br&&p&在大学中，朗道的天赋与勤奋无人能及&/p&&p&18岁那年，朗道就发表了第一篇学术论文，处理了双原子分子的光谱问题&br&&/p&&p&同一年，他首次使用了后来被成为密度矩阵的概念，在量子力学和量子统计物理学中起到重要的作用&/p&&br&&p&在朗道19岁生日的前两天，他从列宁格勒大学毕业&br&&/p&&p&成为了苏联科学院列宁格勒技术物理研究所的研究生&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-e0dfd9ea2e9_b.jpg& data-rawwidth=&359& data-rawheight=&247& class=&content_image& width=&359&&&/figure&&br&&br&&br&&p&图：物理研究所&/p&&br&&p&苏联的物理学研究已然不能满足朗道，他更想要出去看看&/p&&p&经过好几次申请，1929年10月，他终于得到了出国的允许&br&&/p&&p&人民教育委员会（教育部）的一项基金将他送到欧洲游学&/p&&br&&p&不到两年的时间里，朗道先后在德国、瑞士、荷兰、英国、比利时、丹麦进修与访问&br&&/p&&p&在那段时间里，除了费米之外，他几乎见到了所有的量子物理学家&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-338adbaa1cb05d147d1022f_b.jpg& data-rawwidth=&372& data-rawheight=&261& class=&content_image& width=&372&&&/figure&&br&&br&&br&&p&图：恩利克·费米&br&&/p&&br&&p&有一次，爱因斯坦演讲，当主持人请听众对演讲者提问的时候&/p&&p&朗道站起来说，“爱因斯坦教授告诉我们的东西并不是那么愚蠢，但是第二个方程不能从第一个方程严格推出，它需要一个未经证明的假设。”&/p&&br&&p&当时所有的与会者都惊讶不已地看着这位不知天高地厚的年轻人&/p&&p&爱因斯坦用心听着，思索片刻后，说到，“他说的完全正确，诸位可以将我今天讲的完全忘掉。”&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-fb7d2a3ea7572cbefada6cd524c9380a_b.jpg& data-rawwidth=&720& data-rawheight=&450& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&720& data-original=&/v2-fb7d2a3ea7572cbefada6cd524c9380a_r.jpg&&&/figure&&br&&br&&br&&p&图：爱因斯坦&br&&/p&&br&&p&而在丹麦的哥本哈根，朗道更是遇到了自己一生的恩师——玻尔&br&&/p&&p&活跃的朗道给了玻尔深刻的印象&br&&/p&&p&“他对物理课题和人类生活的见解，使得多次讨论会的水平上升了。”&/p&&br&&p&而深受“哥本哈根精神”感染的朗道也十分敬仰玻尔&/p&&p&他虽然只在玻尔那里待了4个月的时间&/p&&p&可他却终身只承认自己是玻尔的学生&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-ba9d6cde0fda2_b.jpg& data-rawwidth=&450& data-rawheight=&350& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&450& data-original=&/v2-ba9d6cde0fda2_r.jpg&&&/figure&&br&&br&&br&&p&图：朗道与玻尔&br&&/p&&br&&p&在欧洲进修的时候，他在金属理论方面做了重要的工作&br&&/p&&p&他用量子力学来处理金属中的简并理想电子气，提出理想电子气具有抗磁性的磁化率&/p&&br&&p&在瑞士苏黎世的一次讨论会上，当朗道做完有关抗磁性的报告后，他的好友佩尔斯说，“朋友们，让我们面对显示吧，现在咱们只能靠朗道吃剩的面包片生活了。”&br&&/p&&br&&p&在剑桥的卡文迪许实验室中&/p&&p&他结识了自己的同胞——彼得·卡皮查&/p&&p&也是他日后的救命恩人&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-d2db8a8a5ee75b64d39e8_b.jpg& data-rawwidth=&457& data-rawheight=&408& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&457& data-original=&/v2-d2db8a8a5ee75b64d39e8_r.jpg&&&/figure&&br&&br&&br&&p&图：朗道与卡皮查&/p&&br&&p&两年的访问结束，朗道回到了列宁格勒&br&&/p&&p&才24岁的朗道已经成为了苏联物理学的带头人&/p&&p&他在哈尔科夫的乌克兰科学院物理技术研究所工作，担任理论物理部的主任&/p&&br&&p&朗道的天才实在惊人，回到列宁格勒的他直接就拿到了博士学位，还担任了哈尔科夫大学的教授&/p&&p&他写了一部理论物理学的巨著——《理论物理学教程》&/p&&p&这部被后人称为“&strong&朗道十卷&/strong&”的巨著包罗万象，有十多种文字的译本，并于1962年获得列宁奖&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-fa6b12dd934e6_b.jpg& data-rawwidth=&550& data-rawheight=&550& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&550& data-original=&/v2-fa6b12dd934e6_r.jpg&&&/figure&&br&&br&&br&&p&他还创立了著名的理论物理学须知——“朗道位垒”&/p&&p&这是个几乎囊括理论物理学所有重要分支的考试纲要&br&&/p&&p&在朗道逝世前，仅有43人冲过了这个位垒，而这些人，无一例外都成了苏联物理学领域的中坚力量&/p&&br&&p&朗道在哈尔科夫期间，不仅对当时的很多物理现象进行了研究，还为各种新型相变的研究开辟了道路&br&&/p&&p&他发展了普遍的二级相变理论，还对原子碰撞理论、原子核物理学、天体物理学、量子电动力学、气体分子运动论等作了研究&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-c6be7ff45b_b.jpg& data-rawwidth=&359& data-rawheight=&227& class=&content_image& width=&359&&&/figure&&br&&br&&p&图：朗道与他的学生们&br&&/p&&br&&p&朗道是个难得的优秀科学家，可却不适合在苏联生活&/p&&p&1937年，斯大林的大清洗逐渐逼近学术界&/p&&p&已经隐约察觉到危险的朗道希望能通过引起公众的注意保护自己&/p&&br&&p&他写了一篇关于中子星的论文，寄给了玻尔，希望得到推荐&/p&&p&他希望这篇论文能够在东西方的学术界都掀起波澜&br&&/p&&br&&p&玻尔自然明白自己这位学生的心思，当天就给他回了信&/p&&p&当时苏联的《信息报》也盛赞了朗道的成果&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-d446b009236_b.jpg& data-rawwidth=&533& data-rawheight=&359& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&533& data-original=&/v2-d446b009236_r.jpg&&&/figure&&br&&br&&br&&p&可惜，政治自古以来就是黑暗而疯狂的&/p&&p&日，朗道因为“煽动颠覆国家政权”被捕入狱，那一年，他刚刚30岁&br&&/p&&br&&p&从小就养尊处优的朗道何时遭受过这样的牢狱之灾&br&&/p&&p&铁窗生活将他折磨地没了人形，难以忍受&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-b2a1bd9d36fa1aa9697ef_b.jpg& data-rawwidth=&199& data-rawheight=&222& class=&content_image& width=&199&&&/figure&&br&&br&&br&&p&一年后，他的好友卡皮查给斯大林写信，说到，“我在对绝对零度时液氮的研究中发现了一些新的现象，这可对现代物理学中最奥秘的领域有所澄清，我需要理论物理学家的帮助，而整个苏联，只有朗道能帮我。”&/p&&br&&p&卡皮查以人格为担保，用辞职相要挟&/p&&p&朗道才终于得以释放，他说，“如果再待半年，可能我就要死掉了。”&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-162f832bc89d905f216c7f55d88c4988_b.jpg& data-rawwidth=&394& data-rawheight=&477& class=&content_image& width=&394&&&/figure&&br&&br&&br&&p&图：卡皮查&br&&/p&&br&&p&出狱后，朗道不负众望，几个月后就完成了液氮超流理论&br&&/p&&p&这个理论让他拿到了后来的诺贝尔奖&/p&&p&然而，由于之前所犯的“错误”，他永远失去了出国的机会&/p&&br&&p&接下来的几十年中，朗道继续着自己的理论物理研究&br&&/p&&p&他对基本粒子物理学和核相互作用，但他拒绝参加苏联的核武器实验&br&&/p&&br&&p&他研究了超导性的唯象理论和粒子在高速碰撞中的多重起源理论&/p&&p&他还研究了与量子场论原理有关的问题&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-77a6fae074b14fdb72c6193_b.jpg& data-rawwidth=&375& data-rawheight=&300& class=&content_image& width=&375&&&/figure&&br&&br&&br&&p&在学术讨论中，朗道常常一针见血地指出别人的错误和缺点&/p&&p&他思想的敏锐性和严密性甚至给一些人造成了严重威胁&/p&&p&他的毒舌程度与泡利有得一拼，甚至比泡利有过之而无不及&/p&&br&&p&他一生中的著作多达120多部&br&&/p&&p&&strong&在哈佛大学的图书馆中，以朗道为作者的书目，至今仍远远多于美国人引以为傲的物理学大师——费曼的著作&/strong&&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-c50596bec8c46a5c286190cad77aa005_b.jpg& data-rawwidth=&853& data-rawheight=&640& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&853& data-original=&/v2-c50596bec8c46a5c286190cad77aa005_r.jpg&&&/figure&&br&&br&&br&&p&1962年，正当朗道步入科学成果的丰产期的时候，一场飞来的横祸彻底摧毁了他的科研生涯&/p&&p&1月7日，他乘着车去杜布纳联合原子核研究所&/p&&p&途中，他的车与一辆载重汽车相撞&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-6f8f5d582f8a6be09dc6bb_b.jpg& data-rawwidth=&500& data-rawheight=&341& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&500& data-original=&/v2-6f8f5d582f8a6be09dc6bb_r.jpg&&&/figure&&br&&br&&br&&p&别人都安然无恙，可朗道却折断了11根骨头&/p&&p&这场车祸震惊了苏联乃至世界的物理学界&/p&&p&各种珍贵的药材从世界各地寄到苏联，很多权威医生也都去到苏联为他会诊&/p&&br&&p&数次病危通知书，几个月的精心治疗&br&&/p&&p&朗道的命是保住了，可却留下了严重的后遗症&/p&&p&他的智力严重受损，已经不可能再进行学术研究&br&&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-01a237a5ebb6dc8504e47c_b.jpg& data-rawwidth=&639& data-rawheight=&468& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&639& data-original=&/v2-01a237a5ebb6dc8504e47c_r.jpg&&&/figure&&br&&br&&br&&br&&p&或许是因为感到了紧迫感，诺贝尔奖委员会将诺贝尔物理学授予了他&/p&&p&鉴于朗道的身体状况，根本不可能进行长途的旅行&/p&&br&&p&&strong&诺贝尔奖为他破例，专门去到莫斯科为他举行了颁奖仪式&/strong&&/p&&p&毕竟朗道的获奖，是诺贝尔奖的荣幸&br&&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-bbc7bbbebdbe771d8e65e9bf_b.jpg& data-rawwidth=&268& data-rawheight=&271& class=&content_image& width=&268&&&/figure&&br&&br&&br&&p&日，勉强持续了6年生命的朗道在莫斯科与世长辞，享年60岁&br&&/p&&p&他或许是上个世纪最有个性的物理学家&/p&&p&就像卡皮查所说，“&strong&朗道在整个理论物理学领域中都做了工作，所有这些工作都可以用一个词来描述——卓越。&/strong&”&/p&
我这辈子没有白活 总是事事成功 … 对于理工科的学生来说，哪怕没看过，也一定听过《生活大爆炸》 里面那个被大家亲切地叫做“谢耳朵”的科学家，是个十足的挑剔狂他智商爆表却有着各种各样的怪癖，似乎总是看不上任何人 然而，也有例外，比如他的偶像费曼…
&figure&&img src=&/50/v2-5a6e6fff120b05d9f8ed59ed809b82a7_b.png& data-rawwidth=&820& data-rawheight=&551& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&820& data-original=&/50/v2-5a6e6fff120b05d9f8ed59ed809b82a7_r.png&&&/figure&专栏开了挺久, 一直懒得写. 最近总结了一些关于光束分束器的内容, 打算一点儿一点儿放上来. &p&BS作为这个专栏的第一个主题来说似乎有点儿突兀, 可能会有人说, 你连光子是啥都没告诉我直接给我讲BS是几个意思. 只能说, 我太懒了= =
这些内容我是这么打算的, 首先讲讲经典的分束器, 之后的文章会讲量子情形下(光子非常少)的分束器, 哈密顿量, 以及它对Fock态的演化.至于Homodyne测量, 对于连续变量量子光学的变换, Wigner函数之类的, 等我自己彻底搞懂了再来写 ~(*?_?)ノ⌒* 不过这不在我短期的计划内.&/p&&p&那么, 什么是分束器呢? 说白了, 就是半反半透镜(下图), 做大雾试验的时候大家肯定都见过. 这里的半只是粗略的说法, 根据需要你可以买到(或者定做到)各种透反比的BS(Beam Splitter的缩写, 以后都写成BS). 没错, 就这么一个看起来很Low的东西, 搞量子光学的人给研究出了各种花样. 第一次看到关于BS的东西某本书作为一章来讲我被吓到了, 经典情形, 薛定谔绘景, 海森堡绘景blabla反正性质多多. &/p&&figure&&img src=&/50/v2-387dac1329dfcc5f3d28_b.png& data-rawwidth=&485& data-rawheight=&302& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&485& data-original=&/50/v2-387dac1329dfcc5f3d28_r.png&&&/figure&&br&&p&你可能会问了, 研究这么多能解决啥问题咧? 难道就是多一种物理诠释嘛, 有没有啥新现象? 我这里简单地举个例子. 一个光子打到BS上, 如果问你输出态是啥, 只要有一点量子力学基础, 目测你会回答, 处于被透射和被反射的叠加态呗. 这显然是对的, 那我们换个情况, 如果我同时把两个光子从BS的两个输入口打进去呢(下图)?&/p&&p&&figure&&img src=&/50/v2-efda3d788d29ca28cbaa_b.png& data-rawwidth=&191& data-rawheight=&93& class=&content_image& width=&191&&&/figure&量子光学告诉我们, 这俩光子肯定从同一个输出口出来, 也就是说, 这俩光子绝对不会同时透射或者同时反射. 这其中包含了一个重要的行为, 光子干涉. 问题再复杂一步, 那每个端口打两个呢? 一个打m个另一个打入n个呢? 这些问题搞量子光学的人都已经解决过了 ~_~ 但是为了解决这个问题, 还是要回到经典情形, 也就是这个文章要讲的, BS 的经典情况. &br&&/p&&p&如下图所示, &img src=&/equation?tex=u_%7B0L%7D%2C+u_%7B0R%7D& alt=&u_{0L}, u_{0R}& eeimg=&1&&为输入光束, &img src=&/equation?tex=+u_%7B1L%7D%2C+u_%7B1R%7D& alt=& u_{1L}, u_{1R}& eeimg=&1&&是输出光束. &br&&/p&&p&&figure&&img src=&/50/v2-b02b6db158e13bd8b7d791_b.png& data-rawwidth=&513& data-rawheight=&512& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&513& data-original=&/50/v2-b02b6db158e13bd8b7d791_r.png&&&/figure&于是可以写出输入与输出之间的关系: &br&&/p&&p&&figure&&img src=&/50/v2-91ecb7bd90b872bc6be74d06_b.png& data-rawwidth=&382& data-rawheight=&108& class=&content_image& width=&382&&&/figure&结合图中标记, 矩阵四个矩阵元的意义是十分明确的: &img src=&/equation?tex=+t_i%2C+r_i& alt=& t_i, r_i& eeimg=&1&&表示从端口 i 输入的光束在BS处的透射/反射率, 值得注意的是, r,t 均是复数, 其中包含了经过BS变换后的相移. &/p&&p&下面来研究这个变换矩阵的性质, BS是线性元件, 对于一个线性光学系统而言, 它应当满足两条性质: 频率不变, 能量守恒. 这就说明了, 中变换矩阵一定是酉的, 于是就有: &br&&/p&&figure&&img src=&/50/v2-4f0d46b7ca4fef3bff26c2ee44fb9eb8_b.png& data-rawwidth=&264& data-rawheight=&141& class=&content_image& width=&264&&&/figure&&p&为了让上式表达的性质看起来更明显一些, 定义: &img src=&/equation?tex=r_L%3Dre%5E%7Bi%5Calpha%7D%2C%7Er_R%3Dre%5E%7B-i%5Calpha%7D%2C%7Et_R%3Dte%5E%7Bi%5Cbeta%7D%2C%7Et_L%3Dte%5E%7Bi%28-%5Cpi-%5Cbeta%29%7D& alt=&r_L=re^{i\alpha},~r_R=re^{-i\alpha},~t_R=te^{i\beta},~t_L=te^{i(-\pi-\beta)}& eeimg=&1&&.&/p&&p&现在我们关心反射光与透射光的相位差&img src=&/equation?tex=%5Cdelta& alt=&\delta& eeimg=&1&&, 研究方法是, 分别从端口 R,L 打入光束, 观察&img src=&/equation?tex=%5Cdelta_L& alt=&\delta_L& eeimg=&1&&与&img src=&/equation?tex=%5Cdelta_R& alt=&\delta_R& eeimg=&1&&的关系. 从 R,L 输入端打入光束可以表述为 &img src=&/equation?tex=%280%7E%7E1%29%5ET& alt=&(0~~1)^T& eeimg=&1&& 以及 &img src=&/equation?tex=%281%7E%7E0%29%5ET& alt=&(1~~0)^T& eeimg=&1&&, 在式上面那个变换式描述的变换下: &br&&/p&&p&&figure&&img src=&/50/v2-c0caf417b9_b.png& data-rawwidth=&522& data-rawheight=&216& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&522& data-original=&/50/v2-c0caf417b9_r.png&&&/figure&&br&transmission表示透射, reflection表示反射. &/p&&p&从上面变换结果发现: &img src=&/equation?tex=%5Cdelta_L%2B%5Cdelta_R%3D%5Cpi& alt=&\delta_L+\delta_R=\pi& eeimg=&1&&, 下角标表示输入的端口. 对于一个对称的BS, 两个输入端口完全等价, 于是就有了 &img src=&/equation?tex=%5Cdelta_R%3D%5Cdelta_L%3D%5Cpi%2F2& alt=&\delta_R=\delta_L=\pi/2& eeimg=&1&&. 这就是通常所见BS的反射&img src=&/equation?tex=i& alt=&i& eeimg=&1&&相位的来源. &/p&&p&PS. 就讲这么多. 里面的多行公式都是截图, 本地敲完生成的, 知乎的破latex系统= =&/p&&p&PSS. 可能内容有点儿少, 但是先写这么多吧, 感觉要有人来打我了2333. &/p&&p&PSSS. 开始那张图不是我自己拍的, google的.&/p&&p&&b&&u&禁止转载&/u&&/b&&/p&
专栏开了挺久, 一直懒得写. 最近总结了一些关于光束分束器的内容, 打算一点儿一点儿放上来. BS作为这个专栏的第一个主题来说似乎有点儿突兀, 可能会有人说, 你连光子是啥都没告诉我直接给我讲BS是几个意思. 只能说, 我太懒了= = 这些内容我是这么打算的, 首…
选择研究方向就是一种投资，选对了，可以硕果累累，选错了，可能会一无所获。记得11年在清华高研院听过一个报告，当时杨振宁先生也在场。结尾，杨先生做了一个comment，大概是说年轻人一定不要去研究那些&exotic&的理论。现在后悔当时没有问他一句，怎么判断一个理论或者方向算&exotic&。&br&&br&现在想想，像目前粒子物理中的很多理论或者模型可能就算杨先生说的这种，这些理论无法被目前的实验证实，于是大家可以肆无忌惮地灌水（看看每天的arXiv, high-energy physics就知道）。但最终这些理论可能被实验排除，你的工作就进了垃圾箱。所以年轻人想做高能理论，没有一个有眼界的导师（国内有吗？）指导你，很难走下去。&br&&br&有很多人因为选错了研究方向，最终不得不离开学术界，比如研究磁单极子的卢昌海 (&a href=&///?target=http%3A//www.changhai.org& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&卢昌海个人主页&i class=&icon-external&&&/i&&/a&)，他研究的问题虽然不算exotic, 但是非常冷门。有些人及时改了研究方向，最终成了大牛，比如张首晟，本来想做大统一理论，结果被杨先生劝去做凝聚态。&br&&br&总之，选择研究方向和其他的投资一样，你需要有开阔的视野。至于能否在这个方向上做出有影响力的工作，需要的则是天赋和运气。&br&&br&推荐一个网站：&a href=&///?target=http%3A//physics.uchicago.edu/research/undergraduate/& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Undergraduate Research&i class=&icon-external&&&/i&&/a&
选择研究方向就是一种投资，选对了，可以硕果累累，选错了，可能会一无所获。记得11年在清华高研院听过一个报告，当时杨振宁先生也在场。结尾，杨先生做了一个comment，大概是说年轻人一定不要去研究那些"exotic"的理论。现在后悔当时没有问他一句，怎么判…
不要再私信问我是哪里毕业的啦。。我不愿意给母所丢人啊！我们母所还是棒棒哒！！&br&—————————————————作为刚答辩完的女博士不请自来怒答。&br&本人毕业于中科院，硕博连读，合起来五年毕业，其实已经算非常快（水）的了…&br&因为我本科非常烂，所以在本二的时候我就下定决心，一定要考研究森，挑学校的时候，有个学姐告诉我，可以考中科院啊，津贴高，然后我在了解了中科院的补助后，开心的就报了中科院然后也顺利考上。&br&&b&这也是我人生中最成功的一次考试了，才不告诉你们我高考复读六级刚过呢……&/b&&br&直到和我的导师签订录取意向的时候，我才知道中科院是要硕博连读…可是当时已经开弓没有回头箭，只能硬着头皮上了，而且我乐观的想，博士有什么呀，不就比硕士多三年嘛。&br&后来的事实证明，&b&无知&/b&太可怕了…&br&——————待续……&br&9.22 Update的分界线&br&哎呀……忙着办离所手续把这个回答给忘了……我错了，我马上回来更……权当是自己这五年的回忆了，废话比较多，&b&嫌麻烦的话挑黑字看。&/b&&br&————————&br&&b&只是个人感悟，大家看看就好，请不要让我的经历左右你们的决定，科研与我是毒药，与真心喜爱的人，却是甘露。&/b&&br&————————&br&&b&不要人肉我啊谢谢！&/b&&br&————————&br&上回且说到，无知太可怕。&br&中科院系统第一年的话，工科生是在北京代培的。这一年还是过的相当开心的，天高皇帝远，离老板八丈远，他也管不着我，也就是一个月发几篇文献让我看看而已，然后和本科一样，上上课，听听讲座，不得不说，中科院系统的讲座质量都很高，动不动就是各种大牛院士来讲座，但是这丝毫不妨碍我听不懂……&br&插个题外话，很多人博士毕业后不理解为什么还要卡本科的出身，其实我在听讲座的时候就发现了，我们宿舍三个妹子，除了我是个小二本毕业之外，一个是985，另一个还是985，在听讲座的时候我像听天书，人家已经可以和讲座人用英语流利的探讨一些科学问题了……摊手。重点本科出来的学生在眼界和知识储备方面是蛮好的……也许是我太菜太懒……个人意见请轻拍……&br&所以肺腑之言啊，&b&如果本科不是特别优秀， 而又考上了很不错的研究生，劝各位小伙伴加强一下自己的知识储量，否则和研究生的朋友们以及和整个研究生生涯都根本无法愉快的玩耍……&/b&&br&比起来在中科院北京分所的小伙伴们，他们周末已经被老板召唤回去做实验了，我还是很幸福的，这一年玩遍了北京还勾搭了个对象啊喂……&br&第一年就这么晃晃悠悠的过去了。&br&————-———————第二年开始的分界线&br&第二年回所的时候去面圣，老板笑眯眯的说，虽然我们所的要求是一中一英一专利就可以毕业，但是我们组中文不算的哦，专利也不可以哦，必须只能发英文文章，影响因子15才可以毕业咯。&br&我当时连影响因子是什么都不知道…&br&回去咨询了一下师兄，他们同情的看着我说，我们去年只要10就可以毕业了，你们就要15咯？好好努力吧师妹……15么，大概是3~4篇英文文章吧。&br&3~4篇？根本就不是个事儿么。我乐观的想，一年一篇，一篇3~4K字有多难？&br&回去的的第一个星期刚过去，老板又召见说，你要参加组会了哟，你的课题是xxxxx，是组里的新课题，前途无量，一定要做出来点高档次文章哦。&br&好的老板，没问题老板。&br&第一次组会的时候，我指点江山，义正言辞，看了N多文献，对于自己的课题提出了若干思路，脑子里新思路炫酷的都停不下来，老板龙心甚悦，大大表扬了我一番。&br&组会结束后，师兄拍着我的肩膀说，师妹啊你还是太年轻啊，这一开始站的太高可不是啥好事啊。&br&对了组里上两届都没有女生，我作为小师妹进组的时候那是万千宠爱啊。&br&而后我的科研生涯正式开始，我就按照我酷炫的想法开始做，发现WTF，跟我当初想象的都不一样啊！好不容易有个靠谱的思路，一查文献都已经被做了啊！&br&(╯‵□′)╯︵┻━┻而且师兄的乌鸦嘴说中了，老板觉得我年轻有为啊，别人都是一月一汇报啊，我是一周去给他单独汇报一下科研进展啊！！！&br&其实我是个蛮经不住压力的人，在这种一周一次的高压下，我和老板都逐渐露出了本来面目，老板逐渐发现我的idea其实都不太靠谱而且基础知识差的一逼（这真的不能怪我我研究生转专业了），我发现老板是个比较没有耐心而且比较push的一个人，恨不得一月就能出JACS,长期不怎么看文献，把现在出高水平文章想得过于简单，总是嫌我进展太慢再给我压力让我上进，喜欢给我思路还不靠谱，我做不出来的话那就全怪我咯……&br&&b&所以……考研究生之前一定要找认识的人打听好这个老板的品行啊，这基本决定了你整个研究生期间的走向……&/b&&br&在整个研二的过程中，我基本就这么痛苦的度过了，毫不夸张，基本每天晚上都在做噩梦，梦里都在做实验，给老板汇报工作，被老板骂……白天的时间每个小时我都是规划好要干什么干什么，做什么才能更快的出实验结果，才能应付老板下周的汇报……我真是精疲力尽，无数次产生我不想读博士了这个念头……&br&我觉得这一年基本毁了我将来做科研的可能，&b&一是我在这一年中，已经开始讨厌科研，二是，也是最重要的是，我丧失了做科研最基本的探索、求知、发现、思考的过程，而是把它当成一项任务，肤浅的对付最容易出实验数据的实验，而不挖掘其本质的内在，失去了做科研最基本的动力。&/b&&br&一年过去了，我在实验上基本毫无进展，老板看我实在是朽木不可雕，也就放弃了让我一周汇报一次的思路，觉得浪费彼此时间╮(╯▽╰)╭……这是我研究生的一个重要好转，在此之后我开始逐渐走向正轨……&br&————————有事离开的分界线，答主爱你们么么哒，不会太监么么哒！&br&————————第三年开始的分界线&br&答主回来了！请让我看见你们热情的双手~主要是答主最近在旅游。。。周游全国，哈。一直都很想干的事情的呢。&br&觉得自己前面答题太罗嗦了，决定后面言简意赅一点。&br&自从老板决定不在我身上再浪费时间以后，我顿时感觉天空一片晴朗，哦呵呵。&br&这个时候我终于舒了一口气，考虑了一下下步的走向。之前一直被老板压迫着做实验，和组内其他师兄师姐交流很少。&b&其实我觉个人得读博期间，师兄师姐的建议是最靠谱的，因为你的弯路，他们都走过。&/b&当然了，前提是你要有个靠谱的师兄师姐。&br&我和某师兄探讨了一下， 我们一致觉得，对付老板这种只看结果不看过程的，&b&我急需一篇文章来让自己好过一点。&/b&&br&PS，我有一个好师兄，如果不是师兄，我估计我现在还没毕业…………永远感谢他。&br&怎么出文章呢？师兄说，反正你只是需要一篇文章，老板这种是不会关心你做的到底是什么的……你看你这个师姐方向有一点点和你相近，然后她博士论文最后这部分做的已经很完备而且很好，但是她没有写文章，我建议你重复一下她的实验然后写一篇文章。然后我接纳了师兄的建议，征求了师姐的同意，一个月就把所有的文章数据做出来了。。&br&实验结果也非常理想，第一篇文章比较费劲儿，花了一个月写完，师兄帮我改了英语（基本上给重写了一遍），投出去一个月小修接收……这是我博一开始以后不久的时候，&b&有了一篇文章，顿时感觉就像是后宫有了孩子一样有底气。&/b&&br&——————————第四年开始的分界线&br&第一篇文章出来以后，后面就相对比较顺利了。我基于第一篇文章实验结果，发现了一些规律性的东西，大概又做了半年实验，发表了第二篇文章，是一篇做机理的文章，写的巨长巨长巨长……这文章被拒了一次以后，改投，大修，再改就直接接收了。这个时候我已经是博士二年级下学期了，离毕业其实只有一年半，除掉写大论文什么的时间，真正可以让我做实验其实只有一年了，如果我想顺利毕业的话……这个时候我两篇文章累计影响因子大概是8.5，离15还有一定的距离……我当时又陷入了一种非常惶恐的状态，觉得卧槽啊，咋办啊。&br&这个时候我亲爱的师兄又无比正确的为我指出了未来的道路，说师妹啊，你不能再做机理研究了，太漫长了，你应该做新材料，然后发通讯类文章，快。&br&师兄你说的太对了。&br&&b&往后我就开始疯狂的找新原料制备新材料，准备灌水通讯类文章&/b&&br&————————第五年开始的分界线，也就是博士三年级，最后一年了&br&当时博士三年级开始的时候，我手里只有两篇文章，离毕业要求大概还有两篇文章……&br&我当时很纠结，因为正好这个时候要找工作，可是找工作势必就要分心，我跟男票探讨这个问题，男票说，还是毕业重要，你看你现在都成啥样了，赶紧毕业养养身体是正事啊。工作赚钱什么的，不是你需要担心的问题。&br&好的大人！然后我就没找工作，导致现在还在待业，哈哈。╮(╯▽╰)╭不过周游全国也是很棒的经历呢【喂】&br&我感觉我博士三年级的人品全面爆发。&br&其实我这个方向都快做烂了，新材料通讯不是这么好发的，但是我的男票是生物学博士，我当时跟他聊天的时候就说了自己对于新原料的结构上的要求，应该含有什么样的元素以及特定的配位结构之类的，他就说，哎呀，我帮你找一个……&br&他就帮我找了一种生物类的材料，完全符合我的要求……一做实验，卧槽，效果不要太好……&br&我好开心，真的，就像在茫茫大海中忽然看见了灯塔。我夜以继日的做实验，很快就写了一篇通讯出来，我信心满满的投了adv mater,很快就悲剧了。。。不过换了个杂志就接收了~这个时候大概是在年底~&br&我算了算，这个时候我的影响因子大概达到了12.5，我尝试着去跟老板探讨毕业的事情，被老板无情的拒绝了并且告诉我，最少还要再来一篇文章……&br&哎。中科院系统很是变态，5月底之前必须要答辩才能拿到当年7月的毕业证和学位证，之后就只能拿到次年一月的了，不过我想想我大概是没戏了。。也就不急了，大概就是整个人放弃治疗的状态。&br&我在想，怎么才能最快的毕业呢？想想还是做新材料发通讯最快。&br&其实这个时候我也就具有一定科研素质了【呸，灌水素质】，知道应该怎么最快的发文章，应该怎么找合适的原料。&br&当时我是花了一个下午在我们组的试剂间【药品统一管理，所有的药品都放在一起】一瓶一瓶看过去，挑出可能能用的原料，然后一个一个谷歌学术，最后确定了两种从来没有被报道过的原料。&br&我很幸运，其中一种原料制备出的催化剂性能很不错。&br&我当时看见那条性能曲线的时候，脑海中响起了哈利路亚~~&br&后面的故事就很简单了，做实验，写文章，四月的时候把初稿投出去，同时开始写毕业论文，今年六月的时候我最后一篇文章也接收了，也就是说，我博三小宇宙爆发，运气爆棚，十个月的时间从0到有，完成了两篇文章……&br&我雄赳赳气昂昂的拿着四篇文章和我的博士论文去找老板了，在今年七月底答辩了。毕业的时候我整个影响因子是16，刚刚过老板的最低要求……&br&不过今年听师弟师妹们说，他们最低毕业影响因子到20了，为他们掬把泪。&br&——————————我是结束的分界线&br&答辩的过程就是走过场了，接过主席手中的答辩决议书的时候我长长的出了一口气，回想一下，我2009年9月入学，接近5年的时光，也算是我求学生涯的结束了。&br&博士后？不可能啦，好不容易摆脱科研……不过男票，应该叫老公了正在申请，如果他出去了，我就跟着出去陪读，生个宝宝玩~&br&——————————彻底结束&br&答主说好不太监的对不啦？么么哒。&br&答主毕业以后，因为来年一月才能拿到毕业证和学位证，所以现在整体处于一种非常悠闲的状态，有合适的工作就投一投，闲暇时间养养身体，做做饭，弹弹琴，跳跳舞，看看我这几年都没啥时间看的错过的电视剧，去辅导班教课，兼职做一些翻译赚点零花钱……然后就是去周游全国啦，这几年过的太心塞~&br&——————————&br&最后答主只想说，做任何选择之前，综合所有自己能够得到的信息，调查清楚一切的可能性，做出自己觉得最好的选择，一旦做出了自己的选择，就不要轻言放弃，坚定的走下去。&br&——————————&br&祝各位小伙伴们天天开心，不要心塞。&br&&b&对啦，最重要的忘说了。&/b&&br&&b&无论男女，最好能找个人，陪你度过读博时光。其实读博是很孤单而又艰辛的过程，有个人愿意陪伴着你，这段路会好过很多。&/b&&br&对男生，如果有个女生能接受你没房没车，津贴微薄，连陪她的时间都没有，愿意陪着你，倾听你的烦恼，这种姑娘请务必抓牢。&br&对女生，如果有个男生能支持你的事业，理解你的视野，了解你的志向，以自己有一个博士女友而感到骄傲自豪，请赶紧扑倒。&br&————————————&br&两个人都是博士其实很无聊。。我和老公业余的对话基本都围绕着“他的老鼠今天又吃了什么药/我的催化剂今天性能如何”而展开。。。。&br&————————————&br&我现在的工作是视频后期制作。。。&br&做得蛮开心的…自己很喜欢，哈哈。&br&————————————&br&2016 更新&br&我在家人的压力下又回去做他们认为的正统职业科研了…=_=我对不起各位啊&br&————————————&br&2016再次更新&br&我目前面对了另一个压力…我tm不想要孩子啊！&br&————————————&br&春节更新&br&作为我们家唯一没有孩子的人，我这个春节呵呵哒～&br&————————————&br&2016端午更新&br&我退站了。应该是彻底和科研说再见了。&br&做博士后然后留高校…简直就是笑话ˊ_&ˋ
不要再私信问我是哪里毕业的啦。。我不愿意给母所丢人啊！我们母所还是棒棒哒！！ —————————————————作为刚答辩完的女博士不请自来怒答。 本人毕业于中科院，硕博连读，合起来五年毕业，其实已经算非常快（水）的了… 因为我本科非常烂，…
&figure&&img src=&/50/v2-dc7e5358612ffac_b.png& data-rawwidth=&851& data-rawheight=&429& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&851& data-original=&/50/v2-dc7e5358612ffac_r.png&&&/figure&OK, 各位！ &a href=&/lives/380992?utm_campaign=zhihulive&utm_source=zhihucolumn&utm_medium=Livecolumn& class=&internal&&这里&/a& 提供了一次&b&不含玄学&/b&地了解量子纠缠的机会。&p&我是sym cheng, 理论物理在读博士，物理学话题优秀答主。这是我系列live的第三弹。&/p&&p&承蒙关照，前两次都入选了：年度精选--小趣味（明明是大趣味 ）&/p&&p&它们分别是 :&/p&&figure&&img src=&/v2-6abb74ed7cadfdc37593f_b.jpg& data-rawwidth=&1280& data-rawheight=&1280& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1280& data-original=&/v2-6abb74ed7cadfdc37593f_r.jpg&&&/figure&&p&&a href=&/lives/159680& class=&internal&&并不很难的狭义相对论&/a&&/p&&br&&figure&&img src=&/v2-beac416f8417_b.jpg& data-rawwidth=&1280& data-rawheight=&722& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1280& data-original=&/v2-beac416f8417_r.jpg&&&/figure&&p&&a href=&/lives/750400& class=&internal&&量子力学的基本原理&/a&&/p&&br&&p&-&/p&&p&这次live的题目&/p&&p&&a href=&/lives/380992?utm_campaign=zhihulive&utm_source=zhihucolumn&utm_medium=Livecolumn& class=&internal&&量子纠缠与贝尔不等式&/a&&/p&&p&看起来最掉书袋，其实这次live的难度目测是三次中最容易的。&br&&/p&&figure&&img src=&/v2-a798aab1c19bc09559acc_b.png& data-rawwidth=&1016& data-rawheight=&792& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1016& data-original=&/v2-a798aab1c19bc09559acc_r.png&&&/figure&&br&&p&量子力学在上个世纪二十年代主体框架成熟，到今天又过了快一百年了。这小一百年来，人们不停追问着这个奇怪理论的基础。当年那些激烈的、哲学气息浓厚的争论（比如波函数是不是物理实在？意识能不能影响物理实在？世界是机械的是随机的？），现在虽不敢说完全尘埃落定，但至少已经可以坐下来像一个个科学问题那样讨论了（而不是哲学或者神学问题）。也就是说，不再需要涉及唯心主义，自由意识等等不可控的事物了。&/p&&p&在这个逐渐演化的过程中，六十年代出现的贝尔不等式是一个非常里程碑，非常值得单独拿出来讲一讲的进展。它第一次让人们有机会用实验来真正验证一下以前的哲学讨论。并且，事实证明，违背常识的一方居然是对的！&/p&&p&这次live的主旨是用自己的简单方法讲解贝尔不等式，一旦理解了贝尔不等式，量子纠缠的神秘面纱也就被扯下来了。自己期望这次live可以把各种科幻作品中过度解读的量子纠缠去掉一些玄学。如果您听完觉得有些无聊，有些失望（原来所谓的量子纠缠就是这么一回事）。那我会很高兴。&/p&&br&&p&我将围绕下面这五个主题来组织这次live:&br&&/p&&br&&p&&b&＊ 什么是贝尔不等式？ &/b&&/p&&p&&b&＊ 经典世界的贝尔不等式。&/b&&/p&&p&&b&＊ 什么是量子纠缠？ &/b&&/p&&p&&b&＊ 量子世界的贝尔不等式。 &/b&&/p&&p&&b&＊ 量子纠缠违背贝尔不等式的原因。&/b&&/p&&br&&p&自我感觉主题不算多，可以讲得比较从容。&/p&&br&&p&---------------&/p&&p&另外，无论有没有关注live, 都可以关注一下这个专栏：&/p&&p&&a href=&/symmetry& class=&internal&&在物质世界的角落&/a&&/p&&figure&&img src=&/v2-ac0fcdf94a0de81cb25096e60ccec37b_b.png& data-rawwidth=&225& data-rawheight=&189& class=&content_image& width=&225&&&/figure&&br&&p&我会在这里不定期更新一些与live相关的物理blog。&/p&&p&谢谢！&/p&
OK, 各位！
提供了一次不含玄学地了解量子纠缠的机会。我是sym cheng, 理论物理在读博士，物理学话题优秀答主。这是我系列live的第三弹。承蒙关照，前两次都入选了：年度精选--小趣味（明明是大趣味 ）它们分别是 :
刚算了一个正负电子对撞湮灭为两个光子的微分截面（算了两个下午……）&br&期末时间本来就紧张，这可是我们这学期最后一次作业啊！ &br&如下：&br&&figure&&img data-rawwidth=&720& data-rawheight=&863& src=&/v2-c609a0fffe46169_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&720& data-original=&/v2-c609a0fffe46169_r.jpg&&&/figure&&br&&figure&&img data-rawwidth=&720& data-rawheight=&960& src=&/v2-4f5c0d2f87ea9ae_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&720& data-original=&/v2-4f5c0d2f87ea9ae_r.jpg&&&/figure&&figure&&img data-rawwidth=&720& data-rawheight=&960& src=&/v2-f44d8bb37b56ad9c7a131b674c409544_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&720& data-original=&/v2-f44d8bb37b56ad9c7a131b674c409544_r.jpg&&&/figure&&figure&&img data-rawwidth=&720& data-rawheight=&960& src=&/v2-e0a7e65ac_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&720& data-original=&/v2-e0a7e65ac_r.jpg&&&/figure&&figure&&img data-rawwidth=&720& data-rawheight=&960& src=&/v2-fe9a9a611f74aec9138b55_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&720& data-original=&/v2-fe9a9a611f74aec9138b55_r.jpg&&&/figure&&figure&&img data-rawwidth=&720& data-rawheight=&960& src=&/v2-3e7b2eaf71cb93decd3aa72ae10a4211_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&720& data-original=&/v2-3e7b2eaf71cb93decd3aa72ae10a4211_r.jpg&&&/figure&&br&世界组成单元——坠简单的电子、正电子之间的湮灭都这么复杂……而且这还只是坠坠坠低阶的近似……&br&&br&&br&&br&&br&………………………………………………………………………&br&大家这么热情啊！那我就用稍通俗的语言给感兴趣的童鞋简单说一下这个计算的大体思路来感受一下下啦&&&br&&br&首先，根据一个叫做“费曼规则”的规则（世上本来没有这个规则，可费曼算得多了，就总结出这个规则了 开个玩笑…）直接可以由那两张图（叫费曼图）写出第一行的那个式子。&br&&br&（其实本来第一个式子也是需要通过冗长的计算才能得到的，但是既然费曼都总结好了，那我们就直接按照他的规则来啰，这就是所谓的踩在巨人肩膀上算(o^^o)）&br&&br&然后呢，就很“简单”了，就是利用各种“技术”（所谓技术，就相当于背乘法表，比如，当你背会乘法表以后，你看到3*5就不会算5+5+5而得到15，而是直接抢答出15，而这些技术的得来，也都还需要很多页纸的计算，我就没有写在纸上了，而是直接抢答出的orz）对式子进行化简。&br&&br&接下来的工作就是把入射正负电子的自旋和出射光子的自旋给它取平均而平均掉，这里我们并不想关心这个湮灭过程的自旋方面的信息。也是利用各种“技术”来求平均……&br&&br&然后代入一个叫做微分散射截面公式的公式，再利用各种“技术”来化简，就得到最后的表达式了。&br&&br&这个计算过程的特点就是“项”很多，两项相乘又出来多少多少项……然后再对每一项逐一化简，最后再合并在一起。&br&&br&还有就是符号的一个微小的说明，这里面的字母代表的并不是数，而是……比如……这里面的什么γ呀是4*4的矩阵，希腊字母脚标代表它还有4个分量。p，k 都是4分量的矢量。还有就是那个什么“把字母划掉”并不是把字母划掉……而是而是代表它是一个4分量的4*4矩阵和一个4分量的矢量对应指标相乘再求和的简写符号
刚算了一个正负电子对撞湮灭为两个光子的微分截面（算了两个下午……） 期末时间本来就紧张，这可是我们这学期最后一次作业啊！ 如下： 世界组成单元——坠简单的电子、正电子之间的湮灭都这么复杂……而且这还只是坠坠坠低阶的近似…… …………………………
首先要说明的一点是，平行宇宙并不是科幻小说作者灵机一动创造出来的概念，而是科学家们根据观测到的事实以及各种宇宙理论进行推理的结果。&br&&br&由于各式各样的宇宙理论有很多种，所以关于平行宇宙的理论也远远不止一种。&br&&br&在英文版维基百科Multiverse这个词条下面，可以看到有人把平行宇宙理论分成了多达九种不同的类型。&br&&br&在这些理论中，有一些相对简单易懂(例如视界平行宇宙)，另外一些稍微琢磨一下也能大概明白(例如爆胀平行宇宙)。但是，还有一些诡异的平行宇宙理论格外地令人费解，尤其是那些跟弦论有关的理论，简直就像是一个科学家连续灌下两瓶伏特加之后的胡言乱语。&br&&br&答主在这里尽力给大家简单介绍几种平行宇宙理论，希望能够抛砖引玉。&br&&br&好，我们开始。&br&&br&&b&1）视界平行宇宙&/b&&br&&br&这是所有平行宇宙里最简单易懂的一种，就让我们从这个开始讲起。&br&&br&请先思考这样一个问题： 有一个位于地球上的人正在仰望夜空中的浩瀚宇宙，那么他可以观察得到整个宇宙吗？&br&&br&
答案是否定的。这并不是因为他的仪器不够先进或是他观察的时间不够长。这 是由宇宙的特性所决定的。&br&&br&由于光的传播需要时间，而宇宙的年龄只有137亿年，所以无论使用多么先进的仪器，我们应该都只能观察到距离我们137亿光年以内的宇宙。 并且这个数字还没有考虑到宇宙的膨胀。由于宇宙在不停地膨胀，所以在这束光走完137亿光年的距离的同时，发出这束光的天体也在离我们远去。当这束光达到我们的眼睛时，这个天体与我们之间的距离已经不止137亿光年了。考虑到这个因素后，科学家们把我们所能观察到的最远距离调整到了410亿光年。&br&&br&以地球为中心，以410亿光年为半径画一个球面，这个球面就是我们的宇宙视界（Cosmological Horizon）。&br&&br&这个视界外的区域是我们永远无法观测到的宇宙，因为光还来不及从那里到达地球就已经离我们远去了。由于任何物体移动和信息传递的速度都不能超过光速，对于视界外的宇宙，我们不仅无法观测，也无法对它施加任何影响。&b&也就是说，视界外的宇宙跟我们是完全相互独立的。&/b&&br&&br&这里可能有人会发现一个逻辑上的漏洞。我们刚刚不是说任何物体的速度都不能超过光速吗？那为什么上面的那个天体可以在137亿年的时间里跑到距离我们410亿光年的地方去？这运动速度明显是超过光速的！&br&&br&这里需要强调的一点是，我们所说的物体的速度，指的是&b&物体在空间中移动的速度&/b&。上面的这个天体跑到距离我们410亿光年的地方去，是因为&b&空间本身在膨胀&/b&。&br&&br& 为了更好地理解这个概念，你可以想象一个不断膨胀的气球，在它的东西两端各生活着一小群蚂蚁。这两群蚂蚁都认为自己呆在原地没有动，但随着气球的膨胀，它们之间的距离却在不断增大。&br&&br&一天，住在东边的这群蚂蚁想要知道气球上是否还有其他蚂蚁，于是派出了它们中爬得最快的一只叫做博尔特的蚂蚁去探索未知的世界。在这个气球上，任何物体移动的速度和气味飘散的速度都无法超过博尔特的爬行速度。带着对新世界的期望，博尔特出发一路向西爬去。接下来会发生什么事呢？&br&&br&博尔特永远也到不了气球的另一边。虽然博尔特一刻不停地以最快速度爬行，但由于气球膨胀的速度已经超过了它的爬行速度，它与西边另一群蚂蚁之间的距离反而越来越大了。所以博尔特永远也不会知道在气球的另一端是不是还住着一群蚂蚁。换句话说，西边的这群蚂蚁处于博尔特的宇宙视界之外。这两群蚂蚁无法以任何方式影响到对方，它们甚至永远无法知道对方的存在。它们所生活的世界相当于两个平行宇宙。&br&&br&现在，想象有一个无限大的气球，上面生活着无数群蚂蚁，每一群蚂蚁都位于其他蚂蚁的宇宙视界之外。那么，这些蚂蚁就相当于各自生活在无数个平行宇宙之中。&br&&br&我们的处境就类似于气球上的一群蚂蚁，生活在一个半径为410亿光年的球形宇宙中，无法知道在这之外还有多少个其他的球形宇宙。&br&&br&看到评论区有很多关于这个宇宙视界的疑问，在这里补充说明两点。 第一，这个宇宙视界是一个动态的概念。比如再过5亿年，当}
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