 科技 第十大 先解释一下快速射电暴FRB。所谓射电，就是radio，就是无线电，就是指在所有自由空间传播的电磁波。简而言之，在天文学上，无线电波被称射电，就是radio。那什么叫射电暴呢？暴就是爆发，就是burst。所以，快速射电暴就是指：遥远宇宙中突然出现的短暂而猛烈的无线电波暴发，持续时间特别短，短到只有几毫秒，却能够释放出相当于太阳在一天、甚至好几天内释放的能量。快速射电暴的英文就是fast radio burst，简称FRB。 人类是在2007年第一次发现FRB，截止到本次事件为止，也就是截止到2018年的七月为止，已经发现了33个FRB，但必须要注意，这其中只有一次，是重复FRB，是重复快速射电暴，其余32次都是非重复，都是一次性的。于此可见，重复快速射电暴那是相当珍贵，那是在2012年，美国阿雷西博射电望远镜收到一个快速射电暴，按照惯例，给它了一个名字——FRB121102，当时也没觉得啥，又不是第一次发现FRB。但是两年半后，地球人又收到一个射线暴，发现这个快速射电脉冲竟然和之前的FRB121102一模一样，而且还来自相同的宇宙区域。朋友们，这说明什么呢？这时隔两年多的两个FRB有着同样的来源；如果是天体爆发所形成的射电暴，那么它俩就应该源自同样的天体。 之后，地球人一共收到了41次重复爆发，模式和区域都与FRB121102一样，所以我们才认为FRB121102是重复FRB，是来自距离地球30亿光年的宇宙区域，而且是截止到2018年七月、地球人所发现的唯一的重复快速射电暴。 结果到了八月份，刚刚建成的加拿大CHIME（Canadian Hydrogen Intensity MappingExperiment, CHIME），还处在试运行的阶段，CHIME 的干涉射电望远镜观测到了13个FRB，令人惊喜不已的是，这13个FRB中有一个是重复FRB，而且在几个月内重复了6次，厉害不？估计有人会猜测，是不是又在重复那个FRB121102？完全不是。是另一个重复FRB，是来自宇宙的另一个区域，所以它必须有自己的名字——FRB180814.J0422+73，它大约来自距离地球 15 亿光年外的宇宙区域。 地球人既然收到了宇宙的快速射电暴，就要对它进行分析，就要解读它的来源。一般认为，快速射电爆无非是诸如此类事件造成的，什么双中子星合并、双白矮星合并、中子星与白矮星碰撞、超大质量中子星坍缩成黑洞、中子星被黑洞吞噬、超新星爆发、Kerr-Newman黑洞磁层的坍缩等等。这些事件都是宇宙中灾难性事件，只能是一次性的，所以这类解读只适合于非重复性的快速射电暴。但如何解释，重复快速射电暴呢？也就是说这种事件在宇宙的同一个区域反复发生、而且发生的模式还类似，这就无法用中子星合并之类来解读了，因为它俩只能合并一次啊，总不能隔三差五地去合并。 所以哈佛大学的艾维·劳艾伯（Avi Loeb）教授就大胆猜想：可能是某艘外星人飞船发出的脉冲信号。但是，这么强的、能量这么大的射电暴，要弄出这么大的动静，这个设备的大小就要像地球那么大。 Avi Loeb教授说了，这些重复的快速射电暴可能是从外星人建造的行星大小的传送器泄露出来的。这么大的传送器由谁来驱动？Avi Loeb又说了：是由光帆驱动——利用一个巨型反光片反射光束或者无线电束来提供动力——的巨型宇宙飞船。哈佛大学教授如此说，再被媒体一渲染，外星人发信号的说法顿时传遍神州大地，搞得吃瓜群众兴奋不已。 某公众号更是用煽动性的语言，这样说道：为什么重复FRB如此厉害？因为它是第一个我们发现的重复信号！是来自同一源头的重复信号！单独信号可能是宇宙天体产生的，但是重复的信号你怎么解释？中子星和黑洞同样撞两次？超新星一模一样爆发2次？而且还是在同一个地方？可能吗？唯一的最大可能性就是宇宙的某个地方有个“人”在给你发重复的信号啊！ 外星人的确可以解释重复FRB，其实有啥解释不通的天文现场，都可以归结于是外星人捣的鬼。但是，子不语怪力乱神，这话用在科学上更合适：科学不语怪力乱神。我们的确不能排除是外星人发出的信号，但科学尽量不会将之归因于外星人，还是尽量寻找宇宙中客观的因素。 我在这里给大家一个高端的解读，高端到能配得上媒体盛宴——重复快速射电暴，但又不求助于外星人。 这个重复快速射电暴就是来自一个双星系统，系统中一个白矮星和一个中子星，但绝非二者合并，一旦合并了就没法重复了。这个白矮星和中子星要搞些名堂，因为它俩不寻常，一个是高度磁化的白矮星，一个是具有强偶极磁场的中子星。大家想想一个是高度磁化，一个是强偶极磁场，它俩能不搞事儿吗？ 白矮星本来是个半独立的系统，但中子星密度特别大、引力特别大，所以就会吸积白矮星身上的物质，这个物质是高度磁化的物质，但这些磁化物质到达中子星表面是，就会发生磁重联。所谓磁重联就是磁力线重新联接，从而发生磁场湮灭。这个虽然专业，但不难想象：白矮星身上的磁化物质到达中子星、到达强偶极磁场的中子星，两个强磁场相遇，发生了磁力线重联，磁场一下子湮灭了，原本蕴含在磁场中的巨大能量刹那间释放出来，周围的电子一下被加速到接近光速，于是发出了强大的电磁辐射，这就是快速射电暴。 但问题的关键是，这个强大的电磁辐射为什么可以重复出现？ 就在两个强磁场遭遇，发生磁场湮灭、能量大释放之时，白矮星受到一个后挫力，仿佛被踢了一脚，又和中子星拉开了距离，再次成为半独立的状态。但是被踢开的白矮星慢慢地又会和中子星靠近，为啥呢？因为双星系统，两个星星互相绕着对方高速旋转，是会释放引力波，能量逐渐减少，就会导致轨道衰减，所以双方距离就又近乎了起来。感觉就是：被踢了的白矮星，整理一下自己的心情，又去和中子星套近乎了。 当白矮星再次贴近中子星时，会怎么样？会重复刚才发生的事儿，中子星以其强大的引力来吸积白矮星身体上的物质，当白矮星身上的物质到达中子星，再次发生磁重联，释放巨大能量，电子被加速到近光速，产生强大的电磁辐射，也就是再次出现了快速射电暴。当这前后两次射电暴都被地球人接受到之后，地球人惊呼：竟然是重复快速射电暴，因为这两个FBR的模式一样、而且来自同一个区域。 随后呢？随后白矮星又被踢开，又开始下一次被踢的准备，还会有重复的射电暴发生。如此说来，中子星-白矮星系统就可以解释重复快速射电暴的产生，完全没有外星人什么事儿。 科技 第九大 澳大利亚昆士兰大学的研究者做了一个实验，证明了量子力学可以让事件在没有明确因果顺序的情况下发生。 在经典物理学中，连续事件之间有着严格的因果关系，事件的发生是按照一定的时间顺序进行，比如A事件造成了B事件，反之亦然。 比如说，你要穿过两扇门，一道绿门、一道红门；你要么先穿过红门、再穿过绿门，要么先穿过绿门、再穿过红门，对吧？也就是说，你在通过这两扇门时一定有先后次序。让一个光子在瞬间穿过两个门，结果我们就无法判断这个光子是以什么样的次序通过两道门的。估计有人会说，那是你无法判断，是你没有捕捉到这个信息而已，人家本身肯定是有确定的先后次序的，但昆士兰大学的实验告诉我们：根本就不存在这个信息，甚至就不存在先穿过谁、后穿过谁这个概念。 我刚才是用打比方来说，人家严格的说法是这样的：昆士兰大学造了一个“量子开关”，其中一个光子可以走两条路径。一种路径是光子在B操作之前受到A操作的影响，而另一种路径是光子在A操作之前受到B操作的影响。如果这些操作在时间上紧密结合在一起执行，那么就不可能判断哪个操作首先完成。 从我们的基本常识来说，即便我们不知道AB谁先发生，实际上必定有一个先发生，一个后发生。但量子力学告诉我们这是不确定性的，在测量之前根本就不存在所谓的“实际上”、没有所谓的“实际状态”。 此番昆士兰大学的实验，就是包含了相互关联的事件 A 与事件 B，量子开关导致我们无法判断究竟是 A 先发生，导致了 B；还是 B 先发生，导致了 A 。也就是说A、B 之间没有确定的先后顺序。 热爱量子力学的朋友都知道，在量子叠加态中，粒子可以同时处于两个在经典世界里不相容的态，比如“薛定谔的猫”就处于既活又死的叠加态一样。而昆士兰大学的实验告诉我们，量子叠加态还可以是两个事件不同顺序的叠加。 其中原因就是这个量子开关很神奇，它可以同时执行这两种顺序，也就是它让A先B后和B先A后这两个不同状态叠加在一起，形成了所谓“量子叠加态”，所以你在测量之前，AB到底谁先谁后，它俩处于A先B后和B先A后的两个叠加态，所以，它们的本真状态根本就没有先后，而所谓的先后是你测出来的，你若不观测，就没有先后次序。我如果说得再直白些，你人类如果不观测这个世界，这个世界就没有时间的先后，或者干脆说，就没有时间这个概念，时间这玩意就是人类的主观臆想。如果世上本来没有时间这个概念，那我们人类的整个因果逻辑也就崩塌了。 讲了这么多，大家听懂了没有？玻尔有一句名言：“谁不对量子物理感到困惑，他肯定不懂它。”如果不懂，那就对了。但更多的人出于似懂非懂的状态，那就是最佳状态，说明你已经身体力行，处于懂与不懂的叠加态，在没有人测试你之前，你无所谓懂不懂，就没有懂不懂这个概念，这恰恰是最量子力学的状态。 昆士兰大学这么重要的实验成果，我为什么才排到第九呢？因为类似的实验之前有人做过，昆士兰大学只是改进了这个量子开关，令实验结果更细清晰，更加无可争辩：因果关系的确是“不确定性”的。 科技 第八大 这是一块来自5万多年前的女性骨骼碎片（13岁），通过DNA分析，竟然发现她的父母竟然分别属于不同的人类，不同的species。具体来说，母亲是尼安德特人，父亲是丹尼索瓦人。 按照一般的说法，尼安德特人和丹尼索瓦人(Denisovan)是两种不同的早期智人，按理说是有生殖隔离的，那他们之间的交流还能产生后代？这没啥奇怪的，生殖隔离本来就不是绝对的，更何况尼安德特人和丹尼索瓦人都是早期智人，都是人属之下的物种。 科学家早就猜测，尼安德特人和丹尼索瓦人在遥远的过去发生过基因交流，但一直没有直接证据，此番骨骼的发现，彻底坐实了这一猜测，还进一步推断，尼安德特人和丹尼索瓦人的基因交流可能还是很频繁的，要不咋能发现直接后代的遗骨呢？异种交配在那时是很流行的。 丹尼索瓦人是尼安德特人的表亲，他们大约在30万年前，从原始的尼人中分化出来，在28万年前到达辽宁地区。经过8万年的生存斗争，消灭了本土的北京人（直立人），成为东北亚地区唯一的人类居民。但是到了5万年前，走出非洲的晚期智人到达了华北地区，把丹尼索瓦人打得落花流水。丹尼索瓦人只好向北退却，迁徙到西伯利亚，随着气候的变冷，丹尼索瓦人就消亡了。 尼安德特人也有类似经历。反正这两个史前人种大约在4万年前就已经消亡了。但尼安德特人和丹尼索瓦人又永远活在我们的体内，因为在我们的身体中包含他们的基因。 我们现代人体内有1%~4%尼人的基因。现代美拉尼西亚人的基因组中有1.9%至3.4%的基因来自丹尼索瓦人，尤其是巴布亚新几内亚人约有5%的DNA源自丹尼索瓦人。棕色的头发、棕色眼睛，都是丹尼索瓦人的基因所决定。 我们的直接祖先曾经和尼安德特人发生过大规模的基因交流；但我们的祖先并未与丹尼索瓦人基因交流过，那为何有些现代人也含有这么多丹尼索瓦人的基因呢？那是因为尼人与丹尼索瓦人进行过大量基因交流，然后我们的祖先又与尼人基因交流，然后，我们就有了丹尼索瓦人的基因。 |
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