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同時也有1部Youtube影片,追蹤數超過13萬的網紅小翔 XIANG,也在其Youtube影片中提到,Sony 在台灣時間的 4 月 14 日,發表了 2021 年最新的旗艦手機以及中階新機,而今年也將繼續採用產品精簡化戰術,不過比較特別的是,依照過去來看,上下半年通常會各自發表一款旗艦,但今年除了推出 4K HDR 旗艦的 Xperia 1 III 之外,也把通常在下半年推出的小旗艦提前發表,也就...
望遠鏡倍率計算 在 CUP 媒體 Instagram 的最讚貼文
2020-05-03 04:16:20
【能屈能伸,可以遁血管,上太空 🛰】 當爆炸地震、大廈崩塌,就算頹垣敗瓦封鎖逃生出口,有一種機械人可以縮骨再縮骨,穿過瓦礫拯救被困災民。當不幸心肌梗塞,有一種可伸縮的支架,可以潛行動脈,撐起受阻塞血管,挽回一條性命。 以上所說的,都是受摺紙啟發的救命科技。 我們摺紙,從一張薄紙到一...
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望遠鏡倍率計算 在 小翔 XIANG Youtube 的精選貼文
2021-04-16 22:30:04Sony 在台灣時間的 4 月 14 日,發表了 2021 年最新的旗艦手機以及中階新機,而今年也將繼續採用產品精簡化戰術,不過比較特別的是,依照過去來看,上下半年通常會各自發表一款旗艦,但今年除了推出 4K HDR 旗艦的 Xperia 1 III 之外,也把通常在下半年推出的小旗艦提前發表,也就是主打單手好掌握的 Xperia 5 III,再來也發表了最新的防水中階機 Xperia 10 III,那麼這三款新機究竟有什麼差異?以及該怎麼選擇?我們趕緊看下去吧!
【影片更新】
15:16 - Xperia 10 III DisplayPort 有線輸出畫質只到 2560 x 1440 / 60fps。
【影片推薦】
►Xperia 1 系列三代同堂!Sony Xperia 1 III 開箱評測
https://youtu.be/cTYUak2IrGQ
► Sony Xperia 1 III vs Xperia 1 II / Xperia 1 - 你該升級嗎?
https://youtu.be/TkkhfAL_cKI
► Sony Xperia 10 III vs Xperia 10 II / Xperia 10 - 你該升級嗎?
https://youtu.be/3zDG5xXFNXo
【影片指引】
00:00 前言
01:00 設計 (尺寸、材質、機身顏色)
03:43 感應器 (側邊指紋辨識)
04:03 螢幕 (HDR OLED、120Hz刷新率、240Hz觸控採樣率)
05:23 主相機 (蔡司鏡頭、20fps高速連拍)
06:33 主相機 (潛望式望遠變焦鏡頭、AI超高解析度縮放)
07:56 主相機 (眼部追蹤對焦、物件追蹤對焦、Photo Pro)
10:03 主相機 (4K HDR 錄影、Cinema Pro、FlawlessEye)
11:06 前相機
11:26 音訊 (全段立體聲前置雙喇叭、360 空間模擬音效)
12:29 硬體 (系統、遊戲增強器、高通S888 / S690處理器)
14:08 硬體 (12GB記憶體、4500mAh電池、30W快充)
15:05 連結 (Wi-Fi 6、藍牙 5.2)
15:40 通訊 (5G+4G 雙卡雙待、5G頻段)
16:05 總結
【產品資訊】
►Xperia 1 III:12GB+256GB (黑/灰/紫)、NT$。
►Xperia 1 III:12GB+512GB (黑/紫)、NT$。
►Xperia 5 III:8GB+256GB (黑/粉/綠)、NT$。
►Xperia 10 III:6GB+128GB (黑/白/粉/藍)、NT$。
【影片類型】
小翔評測:「實機體驗」讓你更深入了解3C科技產品
小翔大對決:透過「規格表」讓你弄懂3C科技產品差異
小翔聊科技:整理「多方資訊」讓你弄懂科技產品、技術
小翔短新聞:整理「多方資訊」讓你提早獲得3C科技新消息
小翔來報榜:透過「排行榜單」讓你知道手機銷售趨勢
【影片聲明】
業配:無。
感謝:看影片的每一個朋友
來源:Sony…
製作:小翔 XIANG
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【索引】
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【關鍵字】
手機規格比較、手機推薦、你該選擇誰、透過規格比較、讓你了解究竟該選擇 Xperia 1 III、Xperia 5 III 還是 Xperia 10 III。外型規格比較:Xperia 1 III / 5 III / 10 III 延續21:9螢幕設計,1 III / 5 III 採用雙面玻璃結合鋁合金邊框,其中 I III 正面使用康寧 Victus 玻璃,10 III 則是採用雙面玻璃結合塑膠邊框,背面則搭載了主要的三鏡頭設計,而 Xperia 1 III 則還多出 3D iToF 鏡頭,其中旗艦機都具備實體相機鍵,Xperia 1 III 機身顏色消光黑、消光灰以及消光紫,Xperia 5 III 機身顏色鏡黑、鏡粉、鏡綠,Xperia 10 III 機身顏色水漾藍、水漾粉、水漾黑、水漾白,三款都側邊指紋結合電源鍵。螢幕規格比較:Xperia 1 III 採用 4K HDR OLED 螢幕、Xperia 5 III / 10 III 採用 Full HD+ HDR OLED 螢幕,X1 影像處理引擎、Bravia技術、Triluminos、導演模式、10 bit 平滑技術、120Hz 螢幕刷新率、240Hz 降低動態影像模糊、240Hz 觸控採樣率。主相機規格比較:Xperia 1 III / 5 III 主要搭載三鏡頭 (1200 萬畫素的廣角鏡頭、IMX555、1200 萬畫素的超廣角鏡頭、1200 萬畫素 潛望式望遠變焦鏡頭、1 III 多出 3D iToF),Xperia 10 III 也採用三鏡頭 (1200 萬畫素的廣角鏡頭、800萬畫素超廣角、800萬畫素 2 倍光學變焦望遠鏡頭)、20fps 高速連拍、60fps 自動對焦&自動曝光計算、Dual Pixel PDAF、4.4 倍光學變焦、混合式變焦12.5 倍、AI 超高解析度縮放、OIS 光學防震、蔡司光學鏡頭、蔡司鍍膜、即時眼部追蹤對焦、物件追蹤對焦,Photo Pro 新增 Basic 模式、智慧場景辨識、RAW 檔、寵物辨識、夜間模式,4K HDR 60fps 影片、4K HDR 120fps 慢動作影片、Cinema Pro、光學智慧防手震錄影 Optical SteadyShot、FlawlessEye。前相機規格比較:800萬畫素、f/2.0、手勢自拍、人像自拍、5軸數位防手震。音訊規格比較:全段立體聲前置雙喇叭、劇院級立體聲雙喇叭、360 reality audio、360 空間模擬音效、3.5 mm 耳機孔、杜比全景聲、DSEE Ultimate、Hi-Res、LDAC、aptxHD。系統規格比較:Android 11、遊戲增強器、H.S 電源控制。硬體規格比較:Xperia 1 III / 5 III 搭載Qualcomm Snapdragon 888、Xperia 10 III 採用 Qualcomm Snapdragon 690、 Xperia 1 III 12GB RAM/512GB ROM、記憶卡擴充。電池規格比較:4500 mAh 電池、30W 快充、XQZ-UC1快速充電器、無線充電、無線電力分享、PD 快充。連結:Wi-Fi 6、藍牙 5.2、NFC、Displayport。通訊:5G+4G雙卡雙待、載波聚合、5G通訊、5G手機、5G頻段。Xperia 1 III / 5 III / 10 III 價位。小翔大對決。小翔透過規格比較讓你更了解手機的差異。
望遠鏡倍率計算 在 文茜的世界周報 Sisy's World News Facebook 的最佳貼文
《麻省理工科技評論 MIT Tech》8/1
* 【改善空氣污染能降低患阿茲海默症風險】
根據 7/26 日在美國丹佛舉行的 2021 年阿茲海默病協會國際會議上發佈的多項研究報告,改善空氣污染會改善認知功能,降低阿茲海默症風險。此前報告曾顯示,長期暴露於空氣污染與阿爾茨海默病相關腦斑有關。而此次會議是第一次累計證據表明,減少污染,特別是空氣中的細顆粒物和燃料燃燒產生的污染物,與降低全因失智症和阿茲海默症風險有關。
* 【MIT科學家研究了如何減少一次性口罩對環境的影響】
據估計,COVID-19大流行期間每天產生多達7200噸的醫療廢物,其中大部分是一次性口罩。近日,麻省理工學院(MIT)的一項新研究指出,通過採用可重復使用的口罩可以大大減少這一損失,該研究計算了幾種不同的口罩使用方案的財務和環境成本。研究人員表示,完全可重復使用的硅膠N95口罩能更大程度地減少浪費,而他們現在正致力於開發這種新型口罩。目前,這項研究已經刊登在《British Medical Journal》上。
* 【新發明的的尿液或血液測試方法可以發現腦腫瘤】
劍橋大學的醫學研究人員開發了兩種新的測試方法,能夠檢測最惡的腦癌膠質瘤。使用新開發的測試可以在病人的尿液或血漿中檢測到腫瘤,這也是世界上第一個此類測試方式。
* 【歐洲科學家開發出可低成本製造發光材料的新技術】
劍橋大學和慕尼黑工業大學領導的研究人員發現,通過將一種材料的每 1000 個原子中的一個換成另一個,他們能夠將一種被稱為鹵化物鈣鈦礦的新材料類發光體的發光能力提高兩倍。該發現有益於製造更有效的低成本發光材料,這些材料具有柔性,並可使用噴墨技術列印。相關研究發表於《美國化學會志》。
* 【哈佛科學家發起伽利略項目,致力尋找宇宙中的外星科技文明】
哈佛帶領的一支科學家團隊,已經發起了一個旨在宇宙中尋找外星生命證據的伽利略項目(Galileo Project)。結合地面望遠鏡、人工智能等方案,這項研究將著重於外星智能的物理例證,而不是源自遙遠文明的電磁信號。
* 【科學家發現潛在療法能提高人類免疫系統在體內搜索和消滅癌細胞的能力】
近日,南安普敦大學和米蘭國家分子遺傳學研究所的研究人員發現了一種潛在的治療方法,可以提高人類免疫系統在體內搜索和消滅癌細胞的能力。研究人員表示,他們已經確定了一種限制調節免疫系統的一組細胞的活動的方法,這反過來可以釋放其他免疫細胞來攻擊癌症患者的腫瘤。目前,這項研究已經發表於《PNAS》。
* 【美國研究團隊在太陽能制氫方面獲得新突破】
數十年來,世界各地的研究人員一直在尋找利用太陽能來制氫的關鍵反應方法,即如何將水分子分解成氫氣和氧氣。儘管大多數努力以失敗而告終,且少數成果也面臨著成本過高的尷尬。德克薩斯大學奧斯汀分校的一支研究團隊,還是設法找到了一種通過厚二氧化硅層來創建導電路徑的方法來有效從水中分離氧分子。該方案能夠低成本地運用,並擴展到大批量生產流程中。有關這項研究的詳情,已經發表在近日出版的《Nature Communications》期刊上。
* 【現近 20% 的原始森林景觀與採礦、石油和天然氣等採掘業特許地相重疊】
國際野生生物保護學會(WCS)和世界自然基金會(WWF)的一項新研究顯示,近 20% 的熱帶原始森林景觀(IFLs)與採礦、石油和天然氣等採掘業的特許地相重疊。重疊的總面積約為97.5萬平方公里,大約相當於埃及的面積。採掘業特許地與熱帶國際森林公園重疊最多,佔總面積的 11.33%,而石油和天然氣特許地的重疊面積佔總面積的 7.85%。該研究發表在《森林與全球變化》上。
* 【MIT研究人員用紅外攝像機和人工智能來預測「沸騰危機」】
最近,麻省理工學院(MIT)核科學與工程系的研究人員,通過訓練一個神經網絡模型來預測「沸騰危機」。研究人員表示,該模型能夠從具有不同形態和潤濕性(或吸濕性)的表面上的氣泡動力學的高分辨率紅外測量中預測沸騰危機的餘量(即偏離核沸騰比,DNBR)。這項研究成果或將應用於冷卻計算機芯片和核反應堆。目前,該研究已經發表於《Applied Physics Letters》。
* 【英國研究人員使用一種創新方法來「逆轉」與年齡有關的記憶衰退】
英國研究人員的一項新研究提出了一種創新的方法來治療與年齡有關的記憶衰退。臨床前研究顯示,通過「操縱」大腦中被稱為神經元周圍基質網絡(PNNs)的結構組成,可以逆轉衰老小鼠的記憶衰退。
* 【中國科學家利用簡單的 RNA 微調讓馬鈴薯和水稻產量提高 50%】
北京大學的研究小組將一種叫做 FTO 的單一基因插入到馬鈴薯和水稻植株中。由此產生的植物是更有效的光合作用者,這意味著它們長得更大,產量也更高 —— 在實驗室中產量提高了 3 倍,在田間產量提高了 50%。它們還能長出更長的根系,這有助於它們更好地忍受乾旱。
* 【歐盟提出一攬子應對氣候變化方案】
歐盟委員會近日提出應對氣候變化的一攬子計劃提案,旨在實現到 2030 年歐盟溫室氣體淨排放量與 1990 年的水平相比至少減少 55%,進而到 2050 年實現碳中和的目標。這份提案涉及交通、能源、建築、農業和稅收政策等諸多領域,具體內容包括收緊現有碳排放交易體系,增加可再生能源的使用,提高能源效率,盡快推出低碳運輸方式及相關配套基礎設施和燃料,制定與脫碳目標相一致的稅收政策等。
* 時間晶體即將誕生?當地時間 7 月 28 日,谷歌在一篇預印本論文中表示,其首次使用 「懸鈴木」 (Sycamore)量子計算機創造出了 「真正的時間晶體」。
參與該研究的科學家超過 80 人,分別來自Stanford 大學、普林斯頓大學、MIT 和德國德累斯頓馬普固體化學物理學研究所(德累斯頓)等科研院所,論文標題為《在量子處理器上觀測時間晶體的本徵態序》(Observation of Time-Crystalline Eigenstate Order on a Quantum Processor )。
* 【新分子圖譜揭示腦細胞發育軌跡】
瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)和瑞典卡羅林斯卡學院的研究人員首次繪制了胚胎大腦細胞在成熟過程中遵循的遺傳和發育軌跡。這份分子圖譜不僅可幫助人們識別與神經發育狀況有關的基因,確定腦癌中惡性細胞的來源,還可以作為評估實驗室中乾細胞產生的腦組織的參考,同時能改進神經退行性疾病的細胞替代療法。相關研究發表在近日的《自然》雜誌上。
* 【液體填充光纖設計可實現更可靠的數據傳輸】
瑞士 Empa 研究所的研究人員開發了一種光纖,該光纖由連續的液體甘油芯和透明含氟聚合物護套組成。這種光纖以光脈衝的形式傳輸數據的能力跟固體塑料光纖差不多,另外它還擁有更高的抗拉強度。
望遠鏡倍率計算 在 毛毛遊戲城堡 Facebook 的最佳貼文
((開團)) 小小探險家昆蟲觀察系列+澳洲 Millymook & Dozer遮陽帽
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這段期間意外的不少媽咪在詢問我昆蟲觀察系列會不會開團,我以為只有我們家小妞是昆蟲迷,即便在停課期間,在家裡也是拼命在觀察小生物,前陣子還很認真的在陽台跟大蝸牛玩XDD
這次我們就跟澳洲遮陽帽一起開團,上次帽子沒買夠的,趁這團哦! 今年最後一團了!!
小小探險家有一款我蠻推薦的 #會說話的單筒望遠鏡 ,這支是在家裡就可以玩、探索天文知識,而且支援中/英/日韓4國語音切換、同步可以從望遠鏡裡面看到幻燈片畫面,邊聽邊看,莫莉到現在還在玩,而且呢 她不玩的時候我就擺在櫃子上,也很美很好看!
#小小探險家昆蟲觀察系列
除了有孩子都愛的望遠鏡、還有昆蟲觀察盒系列,還新增了 #集音望遠鏡 超級酷! 因為它前端有一個指向性麥克風,所以當你望向遠方,望遠鏡也會向同個方向收音,所以在用望遠鏡觀察動物或鳥類的同時 也可以聽到那邊的聲音哦!
#雙倍率兒童免持放大鏡
剛才那支是觀察遠方的 這支則是觀察近物的放大鏡,它裡面有兩種倍率的放大鏡可以切換(2倍及8倍),更棒的是 它可以直接掛在頭上 免持設計好適合孩子,兩隻手就可以空出來調整觀察物的位置和角度
還有昆蟲觀察箱--常見的昆蟲、獨角仙、蚱蜢…之類的,甚至小魚小蝦、寄居蟹、或植物等等,都能暫時放在觀察箱裡讓孩子近距離觀看,觀察箱還有放大鏡可以看得更清楚,也看的到每個角落 連平時難以看到的腹部也能清楚觀察
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Millymook&dozer的遮陽帽莫莉媽開了好多年的團,雙面可用的漁夫帽有分BABY尺寸、小童尺寸和大童尺寸,從寶寶到大童都可以戴哦!!! 重點是原創花色太好看了! 確實的有遮陽效果、戴起來又超可愛的♥️
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望遠鏡倍率計算 在 余海峯 David . 物理喵 phycat Facebook 的最讚貼文
【立場轉載】【2020 諾貝爾物理學獎】廣義相對論與宇宙最黑暗秘密
打風落雨留在家,為何不試試學習黑洞的理論呢?😹😹😹
//諾貝爾獎有三個科學奬項,我們在學校也習慣以「物理、化學、生物」等不同科目去區分不同科學領域。這種分界當然能夠方便我們以不同角度去理解各種自然現象,但大自然其實是不分科目的。科學最有趣的是各種自然現象環環相扣,我們不可能只改變大自然的某一個現象而不影響其他。就好像蝴蝶效應,牽一髮而動全身。
廣義相對論間接推論暗物質存在的必要
廣義相對論是目前最先進的重力理論,它能夠解釋迄今為止所有實驗和觀測數據。然而,天文學家發現銀河系的轉速和可觀測宇宙的物質分佈,都顯示需要比觀測到的物質更加多的質量。這是物理學的其中一個未解之謎,有時會被稱為「消失的質量」問題。那些「應該在而卻看不到」的物質,就叫做暗物質 (dark matter) 。
有些物理學家猜測,會否根本沒有暗物質,而是廣義相對論需要被修改呢?他們研究「修正重力 (modified gravity) 」理論,希望藉由修正廣義相對論去解釋這些觀察結果,無需引入暗物質這個額外假設。可是從來沒有修正重力理論能媲美廣義相對論,完美地描述宇宙一切大尺度現象。
天文學研究向來難以得到諾貝爾獎,因為天文發現往往缺乏短期實際應用。然而過去十年之間,有關天文發現的研究卻得到了五個諾貝爾物理學獎。換言之,過去幾十年間改變人類對宇宙的基本認知的,有一半是來自於天文現象。其中有關廣義相對論的包括 2017 年的重力波觀測、 2019 年的宇宙學研究,以及 2020 年的黑洞研究。
不過很少人提及這三個關於廣義相對論的發現其實同時令暗物質的存在更加可信。因為這些發現測量得越精確,就代表廣義相對論的錯誤空間更小。換句話說,物理學家越來越難以靠修正重力去解釋「消失的質量」問題,所以暗物質的存在就越來越有其必要了。
換句話說,如果證明黑洞存在,其對科學的影響並不單止是為愛因斯坦的功績錦上添花,而是能夠加深人類對構成宇宙的物質的理解。
描述四維時空的圖
談黑洞之前,我們首先要理解一下,物理學家是如何研究時空的。研究時空的一種方法,就是利用所謂的時空圖 (spacetime diagram) 。一般描述幾何空間的圖,在直軸和橫軸分別表示長和闊,形成一個二維平面。有時更可按需要加多一條垂直於平面的軸,代表高度。長、闊、高,構成三維空間。但如果要再加上時間呢?那麼就再在垂直於長、闊、高的第四個方向畫一條軸吧。咦?
怎麼了,找不到第四個方向嗎?這是當然的,因為我們都是被囚禁在三維空間之中的生物。如果有生活在四維空間裡的生物,牠們會覺得我們很愚蠢,問我們:「為什麼不『抬頭』?第四個方向不就在這邊嗎?」就像我們看著平面國的居民一樣,在二維生物眼中,牠們的世界只有前後左右,沒有上下。到訪平面國的我們也會問:「為什麼不『抬頭』?第三個方向不就在這邊嗎?」但牠們無論如何也做不到。
宇宙是三維空間,另外加上時間。如果要加上時間軸這個「第四維」的話,我們就必須犧牲空間維度。物理學家使用的時空圖就是個三維空間,直軸代表時間(時間軸)、兩條水平的橫軸代表空間(空間軸)。當然,把本來的三維空間放在二維的平面上,我們需要一些想像力。在時空圖上,每個點都代表在某時某地發生的一件事件 (event) ,因此我們可以利用時空圖看出事件之間因果關係。一個人在時空中活動的軌跡,在時空圖上稱為世界線 (world line) 。
由於時間軸是垂直的,並且從時空圖的「下」向「上」流動。一個站在原地位置不變的人的世界線會是平行時間軸的直線。由於光線永遠以光速前進,光線的世界線會是一條斜線。而只要適當地選擇時間軸和空間軸的單位,光線的世界線就會是 45 度的斜線。因為沒有東西能跑得比光快,一個人未來可以發生的事件永遠被限制在「上」的那個由無數條 45 度的斜線構成的圓錐體之間,而從前發生可以影響現在的所有事件則永遠在「下」的圓錐體之間。這兩個「上」和「下」的圓錐體內的區域稱為那個人當刻的光錐 (light cone) ,而物理學家則習慣以「未來光錐 (future light cone) 」和「過去光錐 (past light cone) 」分別表示之。
所有東西的世界線都必定被位於未來和過去光錐之內。在沒有加速度的情況下,所有世界線都會是直線。如果涉及加速,世界線就會是曲線。而廣義相對論的核心概念,就是重力與加速度相等,兩者是同一種東西。因此我們就知道如果在時空圖上放一個質量很大的東西,例如黑洞,那麼附近的世界線就會被扭曲。不單是物質所經歷的事件,連時空也會被重力場扭曲,因此時空圖上的格網線和光錐都會被扭曲往黑洞的方向。換句話說,越接近黑洞,你的越大部分光錐就會指向黑洞內部。因為你的世界線必須在光錐之內,你會剩下越來越小的可能逃離黑洞的吸引。
2020 年的諾貝爾物理學獎一半頒給了彭羅斯 (Roger Penrose) ,以表揚他「發現黑洞形成是廣義相對論的嚴謹預測」。在彭羅斯之前的研究,大都對黑洞的特性作出了一些假設,例如球狀對稱。這是因為以往未有電腦能讓物理學家模擬黑洞,只能用人手推導方程。但廣義相對論是非線性偏微分方程,就算不是完全沒有可能也是極端難解開的,所以物理學家只能靠引入對稱和其他假設去簡化方程。因此許多廣義相對論的解都是帶有對稱假設的。這就使包括愛因斯坦在內的許多物理學家就疑惑,會不會是因為額外加入的對稱假設才使黑洞出現?在現實中並沒有完美的對稱,會不會就防止了黑洞的出現?
黑洞只是數學上的副產品嗎?
彭羅斯發現普通的高等數學並不足以解開廣義相對論的方程,因此他就轉向拓撲學 (topology) ,而且必須自己發明新的數學方法。拓撲學是數學其中一個比較抽象的分支,簡單來說就是研究各種形狀的特性的學問。 1963 年,他利用一種叫做共形變換或保角變換 (conformal transformation) 的技巧,把原本無限大的時空圖(因為空間和時間都是無限延伸的)化約成一幅有限大小的時空圖,稱為彭羅斯圖 (Penrose diagram) 。
彭羅斯圖的好處除了是把無限縮為有限,還有另一個更重要的原因:故名思義,經過保角變換後的角度都不會改變。其實在日常生活中,我們經常都會把圖變換為另一種表達方式,例如世界地圖。由於地球表面是彎曲的,如果要把地圖畫在平面的紙上,就必須利用類似的數學變換。例如我們常見的長方形或橢圓形世界地圖,就是利用不同的變換從球面變換成平面。有些變換並不會保持角度不變,例如在飛機裡看到的那種世界地圖,在球面上的「直線」會變成了平面上的「曲線」。
扯遠了。回來談彭羅斯圖,為什麼他想要保持角度不變?因為這樣的話,光錐的方向就會永遠不變,我們可以直接看出被重力影響的事件的過去與未來。彭羅斯也用數學證明,即使缺乏對稱性,黑洞也的確會形成。他更發現在黑洞裡,一個有著無限密度的點——奇點 (singularity) ——必然會形成。這其實就是彭羅斯-霍金奇點定理 (Penrose-Hawking singularity theorem) ,如果霍金仍然在世,他亦應該會共同獲得 2020 年諾貝爾物理學獎。
在奇點處,所有已知物理學定律都會崩潰。因此,很多物理學家都認為奇點是不可能存在宇宙中的,但彭羅斯的計算卻表明奇點不但可以存在,而且還必定存在,只是在黑洞的內部罷了。如果黑洞會旋轉的話(絕大部分都會),裡面存在的更不會是奇點,而是一個圈——奇異圈 (singularity ring) 。
黑洞的表面拯救了懼怕奇點的物理學家。黑洞的表面稱為事件視界 (event horizon) ,在事件視界之內,你必須跑得比光線更快才能回到事件視界之外。因此沒有任何物質能夠回到黑洞外面,所以黑洞裡面發生什麼事,我們都無從得知。就是這個原因給予了科幻電影如《星際啟示錄 (Interstellar) 》創作的空間——在黑洞裡面,編劇、導演和演員都可以天馬行空。只要奇點永遠被事件視界包圍,大部分科學家就無需費心去擔心物理學可能會分崩離析了。甚至有些科學家主張,研究黑洞的內部並不是科學。
雖然如此,卻沒有阻礙彭羅斯、霍金等當代理論天體物理學家,利用與當年愛因斯坦所用一樣的工具——紙和筆——去研究黑裡面發生的事情。雖然或許我們永遠無法證實,但他們的研究結果絕非無中生有,而是根據當代已知物理定律的猜測,即英文中所謂 educated guess 。利用彭羅斯圖,我們發現不單奇點必定存在,而且在黑洞裡面,時間和空間會互相角色。
但這是什麼意思?數學上,時間和空間好像沒有分別,但在物理上兩者分別明顯:在空間中我們可以自由穿梭,但在時間裡我們卻只能順流前進。彭羅斯發現,帶領掉入黑洞的可憐蟲撞上奇點的並非空間,而是時間,因此我們也說奇點是時間的終點。亦因為在黑洞裡面掉落的方向是時間,向後回頭是不可能的,所以一旦落入黑洞,就只能走向時空的終結。
看見黑洞旁的恆星亂舞
另一半諾貝爾獎由 Reinhard Genzel 和 Andreas Ghez 平分,以表揚他們「發現銀河系中心的超大質量緻密天體」。銀河系中心的確有一個超大質量的物體,而且每個星系中心都有一個。這些質量極大的物體,就是所謂的超大質量黑洞 (supermassive blackholes) 。
上世紀 50 年代開始,天文學家陸續發現了許多會釋放出無線電輻射的天體,稱為類星體 (quasars) 。之後其中一個類星體 3C273 被觀測確認是銀河系外的星系中心。根據計算, 3C273 釋放出的無線電能量是銀河系中所有恆星的 100 倍。起初,天文學家認為這些能夠釋放巨大能量的類星體,必然是些比太陽重百萬倍的恆星。但是理論計算結果卻表明,這麼重的恆星會是極不穩定的,而且壽命會非常短,因此類星體不可能是恆星。
為什麼這些類星體不可能是恆星?因為恆星的發光度是有極限的,而且正比於恆星的質量。這個極限稱為愛丁頓極限 (Eddington limit) 。如果恆星的發光度超出愛丁頓極限,光壓(radiation pressure ,即光子對物質所施的壓力)就會超過恆星自身的重力,恆星就會變得不穩定。因此,天文學家逐漸改而相信類星體是位於星系中心的超大質量黑洞。這也令類星體多了一個名字:活躍星系核(active galactic nucleus)。
每個黑洞旁邊都有一個最內穩定圓形軌道 (innermost stable circular orbit) ,依據黑洞會否旋轉而定,大概是黑洞半徑的 3–4.5 倍。比最內穩定圓形軌道更接近黑洞的範圍,環繞黑洞運行的物質都會因不穩定的軌道而墜落黑洞之中,並在墜落的過程中釋放出 6–42% 的能量,因此可以解釋活躍星系核的強大發光度。
另一方面,彭羅斯在 1969 年亦發現一個旋轉的黑洞能夠把能量轉給物質,並且把物質拋出去,這個過程稱為彭羅斯過程 (Penrose process) 。換言之,從黑洞「偷取」能量是有可能的。科學家估計,科技非常先進的外星文明有可能居住於黑洞附近,並利用彭羅斯過程從黑洞提取免費的能源。這個過程亦進一步支持超大質量黑洞能夠釋放巨大能量的理論。
由於 E=mc2 ,能量即是質量,因此被偷取能量的黑洞的質量就會減少。霍金在 1972 年發現一個不會旋轉的黑洞的表面積不可能減少。黑洞質量越大,其表面積就越大,因此不會旋轉的黑洞不會有彭羅斯過程。他亦發現,如果是個會旋轉的黑洞,其表面積是有可能減少的。因此霍金的結論支持了彭羅斯的理論。
Genzel 和 Ghez 兩人的研究團隊已經分別利用位於智利的歐洲南方天文台 (European Southern Observatory) 的望遠鏡和位於夏威夷的凱克望遠鏡 (Keck Telescope) 監察了距離地球約 25,000 光年的銀河系中心區域將近 30 年之久。他們發現有很多移動速度非常快的恆星,正在環繞一個不發光的物體轉動。這個不發光的物體被稱為人馬座 A* (Sagittarius A*, 縮寫為 Sgr A*) 。 Sgr A* 會放出強大的無線電波,這點與活躍星系核的情況相似。
他們不單確認了這些恆星的公轉速率與 Sgr A* 的距離的開方成反比, Genzel 的團隊更成功追蹤了一顆記號為 S2 的恆星的完整軌跡。這兩個結果都表明, Sgr A* 必然是一個非常細小但質量達 400 萬倍太陽質量的緻密天體。這樣極端的天體只有一種可能性:超大質量黑洞。
霍金輻射 黑洞的未解之謎
諾貝爾物理學委員會在解釋科學背景的文件中亦特別提及霍金的黑洞蒸發理論以及霍金輻射 (Hawking radiation) 。現時仍然未能探測到霍金輻射的存在,未來若成功的話除了將再一次驗證廣義相對論以外,更會對建立量子重力理論 (quantum gravity theory) 大有幫助。就讓我們拭目以待吧!
重力波研究、宇宙學研究、黑洞研究,都是直接檢驗廣義相對論預言的方法。加上 2019 年 4 月 10 日公布的黑洞照片,大自然每一次都偏心愛因斯坦。相信愛因斯坦在天上又會伸出舌頭,調皮地說:「我早就知道了!」//