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当两个黑洞相撞并合并时,它们会释放出引力波。
地球上的灵敏仪器能够探测到这些引力波,从而让科学家们确定黑洞的质量和自旋情况。
图片版权:西蒙斯基金会玛吉蒋
一种新方法可绘制由合并黑洞产生的微妙引力波振动图,这有可能实现对广义相对论更精确的检验。

当两个黑洞相撞时,合并过程的剧烈程度并不会立即结束。
新形成的更大黑洞在逐渐稳定成一个固定形状的过程中会持续振荡,研究人员已经开发出一种新方法,可以更细致地分析这些振动。

与铃铛或吉他弦不同,黑洞不会产生声音。
相反,它会发出引力波——爱因斯坦首次预言的时空涟漪。

这些振动的频率取决于最终黑洞的质量和自旋,这使得科学家能够提取关于合并产生的天体的信息。

这些振动被称为准正则模,就像黑洞的指纹一样。
对它们进行测量,为在宇宙中一些最极端的引力条件下检验爱因斯坦的广义相对论提供了一种重要方法。

一种新方法分离出黑洞的音符
剑桥大学天文研究所的理查德戴尔是该研究的第一作者,他表示:虽然引力波数据中经常能观测到最强模式,但许多较弱的模式更难探测,关于哪些模式存在以及它们何时出现的争论一直存在。
我们的方法提供了一种系统的、数据驱动的方式来解决这种不确定性,我们的结果为理论研究和实际观测都提供了参考。

该技术依赖贝叶斯分析,这是一种通过权衡相互矛盾的证据来确定哪种解释对特定数据集最可能成立的统计方法。

更微弱的震动揭示出更复杂的行为
除了基本的音符和泛音之外,研究人员在模拟中发现了不寻常的非线性模式。
当两个或更多基本频率相互作用时,就会产生这些振动,从而产生更复杂的信号,类似于用重度失真效果弹奏电吉他所产生的音调。
发现这些信号需要高质量的数据和仔细的分析,因为较弱的信号必须从噪声中分离出来。
环降是我们拥有的最直接探测黑洞的手段之一,戴尔说。
但提取它包含的所有信息很困难。
我们想要一种有原则、数据驱动的方法来做到这一点。
更优的模式地图可以提高相对论测试的精度
戴尔和合著者克里斯托弗摩尔博士使用一个公开的高精度模拟目录对该方法进行了测试,这些模拟追踪引力波直至理论上可以清晰测量信号的边界。
在涉及广泛质量比和自旋配置的模拟合并过程中,他们记录了哪些模式可以被探测到以及这些信号何时出现。
研究人员表示,这些结果有助于解读当前引力波探测器(如激光干涉引力波天文台(LIGO)和室女座引力波探测器(Virgo))以及下一代仪器的观测结果。
了解特定合并中可能出现的频率,有助于更精确地检验广义相对论,包括验证最终形成的黑洞是否具有爱因斯坦方程所预测的特性。
参考文献10.1103ptmdrz1t
相关知识
黑洞是宇宙中引力极其强大的天体。
它的引力大到连光都无法逃脱。
当大质量恒星走到生命末期,发生坍缩便可能形成黑洞。
在它周围有个事件视界,一旦物质越过,就万劫不复。
科学家通过观测其对周围天体的影响来研究它。
BY: University of Cambridge
FY: AI
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绝大多数人遇到这种情况,第一反应都是“电池没电了”。
赶紧翻抽屉找新电池,抠开后盖换好,满心期待地再按——结果还是没反应。
这时候人就懵了:到底是遥控器彻底坏了,还是电池没装好?扔了吧,万一小问题太可惜;留着吧,占地方不说,也不知道什么时候能用上。
我之前就踩过不少这种坑。
家里电视、空调、热水器加起来五六个遥控器,隔三差五就有一个不灵的,每次都先买电池换上,好多时候换完照样没用,平白浪费了电池钱,最后旧遥控器堆在抽屉里,扔也不是留也不是,越攒越多。
今天就给大家分享一个我亲测超好用的小妙招,不用拆不用修,也不用找专业工具,只要拿出你的手机,对着遥控器照一照,10秒就能判断出遥控器到底是好是坏,再也不用瞎换白花钱。
先跟大家说个小常识,很多人可能不知道:咱们家里常用的遥控器,顶端那个看起来像小灯泡的东西,其实根本不是普通灯珠。
它叫红外发射管,遥控器就是靠它发出红外线信号,来控制电视、空调这些家电的。
而红外线属于不可见光,咱们人的眼睛是看不到的。
所以哪怕遥控器正常工作,你对着那个小灯头按按键,肉眼也看不到任何光亮,自然没法判断到底是遥控器没发出信号,还是家电接收端出了问题。
有时候甚至是家电本身出了故障,我们还傻乎乎盯着遥控器折腾半天。
但咱们的手机摄像头不一样,它的图像传感器能捕捉到红外线。
利用这一点,我们就能轻松检测遥控器的好坏,方法特别简单,两步就搞定,老人小孩都能学会。
第一步,拿出你的智能手机,打开系统自带的相机,调到普通的拍照模式就可以,不用开闪光灯,也不用调什么专业参数,就用我们平时拍照的默认界面就行。
第二步,把遥控器的顶端——也就是那个红外发射管的位置,对准手机的后置摄像头,稍微凑近一点,让镜头正对着灯珠,不用贴太近,能看清那个小圆点就行。
然后随便按遥控器上的任意一个按键,同时盯着手机屏幕看。
这时候神奇的一幕就出现了:手机屏幕里,原本黑乎乎的发射管,会发出一闪一闪的紫红色亮光。
只要能看到清晰的光亮闪烁,就说明遥控器的发射功能是正常的,问题大概出在电池电量不足、正负极接触不良,或者是家电的接收端有问题;如果你按遍了所有按键,屏幕里都一点光都没有,那基本就是遥控器本身坏了,再怎么换电池也没用。
大家不妨现在就拿起身边的遥控器试试。
肉眼直接看,按破按键都看不到光;但一放到相机前面,好坏立刻一目了然。
我自己在家把所有遥控器都测了一遍,好用的个个都有稳定的红光,之前以为彻底报废的那个旧空调遥控器,果然一点光都没有,一测一个准。
这里也提醒大家一句,这个方法只针对红外线遥控器。
现在也有不少新款家电用的是蓝牙遥控器,顶端没有那个透明的小灯珠,就不能用这个方法检测。
区分起来也很简单:看遥控器头部有没有半透明的圆形发射头,有就是红外款,咱们家里绝大多数老款家电的遥控器都是这种。
还有个实用的进阶用法: 如果你的遥控器有的按键灵、有的不灵,也可以用这个方法挨个检测。
正常来说,每个按键按下去,发射管都会发光。
要是某一个按键按下去灯不闪,那就是这个按键接触不良,大多是进了灰尘或者油污,拆开用酒精棉片擦一擦导电胶和电路板,很多时候就能救回来,不用花钱买新的。
其实过日子就是这样,很多看起来棘手的小难题,根本不需要花钱解决,就是一层窗户纸,捅破了谁都能会。
我第一次知道这个方法的时候,还觉得挺神奇的,这么简单的道理,以前怎么没想到呢。
一部随身的手机就能搞定检测,既不浪费电池钱,也不用盲目买新遥控器,虽然省的都是小钱,但生活里的省心和便利,不就是靠这些细碎的小经验攒出来的嘛。
我把这个方法告诉家里长辈的时候,他们一开始还半信半疑,亲自试了之后直说实用。
家里攒了大半年的旧遥控器,挨个测了一遍,坏的直接清理掉,好的留着当备用,乱糟糟的抽屉都整洁了不少。
方法就分享到这里,操作零难度,看完就能上手。
现在就可以翻出家里的遥控器试一试,看看你家的遥控器是不是还“健康”。
说实话,我自己上学那会儿物理就没学明白,时间、空间、引力这些概念,脑子里只剩一团浆糊。
想给孩子讲几句吧,又怕讲错了、误人子弟;不讲吧,又不想打击孩子的好奇心。
尤其现在孩子上了小学中高年级,对科学的好奇心正是最旺盛的时候。
每天追着问"为什么",那股劲儿其实特别珍贵。
可咱们当家长的,确实不是万能的百科全书,很多科普知识自己都搞不清楚,更别说用孩子能听懂的话讲出来了。
我一开始也想给孩子买书,结果在书店翻了半天,越翻越没底。
那些宇宙科普书,要么是密密麻麻的专业术语,孩子翻两页就没了兴趣;要么图倒是漂亮,讲得却浮于表面,读完啥也没记住。
后来一个当老师的朋友给我推荐了一本《跟着霍金看宇宙》,我拿到手自己先翻了一遍,还真被惊艳到了。
这本书最大的好处,就是它真的站在孩子的认知水平上去讲宇宙,一点不端着。
先说它怎么讲黑洞。
书里没有上来就甩一堆公式,而是从霍金爷爷是怎么发现黑洞、怎么理解黑洞讲起,用特别形象的比喻,让孩子能"看见"黑洞在做什么。
我家孩子看完竟然主动跟我讲"黑洞就像宇宙里的贪吃怪",虽然不太准确,但那股理解和记忆的劲儿,可比死记硬背强太多了。
再说时间旅行这个更抽象的话题。
很多成年人一听都觉得玄乎,但这本书把它讲得特别接地气。
孩子看完恍然大悟,还跟我说"原来时间也会被引力拉慢呀"。
这种孩子能亲口讲出来的理解,正是我最看重的。
我觉得这本书特别适合几类孩子。
一种是那种天生爱问"为什么"、对天文特别感兴趣的孩子,能给他们一个很扎实的入门;另一种是平时不太爱看书、觉得科学枯燥的孩子,这本书的讲述方式能让他们重新觉得"原来科学这么有意思";还有一种就是咱们这些想陪孩子一起读、却自己也不太懂的家长,带着孩子一起看,正好补补课,还能顺便聊聊天。
书里的插图也很用心,结构清晰,读起来完全不费劲。
我家孩子现在每天睡前都要主动翻几页,还经常跑来给我"讲课"。
这种亲子共读的时光,可比看平板刷手机有意义多了。
而且这本书的定价也很实在,几十块钱就能给孩子打开一扇望向宇宙的窗,让孩子知道霍金爷爷那些听起来高深的理论,其实离我们并不遥远。
如果你也在为孩子选一本靠谱的宇宙科普入门书,或者发愁怎么跟孩子聊"时间""空间""黑洞"这些话题,我真的挺推荐这一本的。
能让孩子主动读、读得懂、还愿意开口讲的科普书,说实话真不多见。
趁着孩子对宇宙的好奇心正热乎,早一点给他一本合适的读物,早点点燃那颗探索的小火苗,说不定就种下了他未来仰望星空的种子呢。
这本书我自己翻过一遍,之所以敢放心推荐,还有一个很重要的原因——它讲科学,却不只是把知识倒给孩子,而是带着一种"陪孩子一起好奇"的温度。
霍金爷爷那套关于宇宙的想法,在书里被讲得既严谨又好懂,孩子读着不觉得吃力,家长陪着读也不觉得枯燥。
很多家长会纠结,孩子这么小,看这种书是不是太早了?其实恰恰相反,越早接触,越能在孩子心里种下对科学的好感。
等将来上了中学真正学物理的时候,孩子想起小时候读过的这本书,那些抽象的概念就会变得亲切起来,学起来也更省力。
如果要说一点小小的不足,那就是这本书需要家长稍微陪读几页,帮孩子把节奏带起来。
不过一旦孩子自己入了迷,后面你就会发现他根本停不下来了,天天追着你讨论外星人存不存在、宇宙有没有尽头。
总的来说,一本能让孩子主动去翻、读得懂又愿意开口讲的宇宙科普书,真的很难得。
如果你也想让孩子在这个好奇心爆棚的年纪,接触一点真正有意思、也有营养的知识,这本《跟着霍金看宇宙》是个非常不错的开始。
趁孩子这份好奇心还在,早一点把这本书带回家,说不定哪一天,他抬起头看星空的眼神,就不一样了。