宇宙探索·中子星碰撞
宇宙探索·中子星碰撞
2017年8月17日，人类首次探测到两颗中子星碰撞产生的引力波和电磁波信号—— GW170817。
这一多信使天文学的里程碑事件，不仅证实了重元素（如金和铂）的宇宙起源，更开启了一个全新的观测窗口。
中子星：宇宙中最致密的物体
中子星是大质量恒星（8-25倍太阳质量）超新星爆发后的残骸。
它们的密度高达 10¹⁷千克/立方米——一茶匙中子星物质重约10亿吨。
中子星的直径只有约20公里，质量却可达太阳的2倍。
当两颗中子星在一个双星系统中绕转时，它们会因引力波辐射而逐渐损失能量，轨道不断收缩。
最终，它们以接近光速的一半相撞，释放出比整个银河系还要亮的光芒——这就是 千新星（Kilonova）事件。
GW170817：历史性的探测
2026年迎来GW170817探测 9周年。
2017年8月17日，LIGO-Virgo合作组探测到了来自 1.3亿光年外的中子星碰撞引力波信号。
仅仅1.7秒后，Fermi卫星探测到了伴随的伽马射线暴（GRB 170817A）。
在接下来的几周和几个月里，全球超过70个望远镜（包括 哈勃空间望远镜、ALMA、钱德拉X射线天文台）对GW170817的电磁波对应体进行了多波段跟踪观测。
这是人类历史上 观测最密集的天文事件。
中国贡献：在GW170817的电磁波对应体搜寻中， 中国南极昆仑站望远镜（AST3-2）和 云南天文台的望远镜阵列都参与了全球协同观测，为千新星光变曲线的构建贡献了中国数据。
重元素的宇宙熔炉
中子星碰撞最重要的科学成果之一，是证实了 快中子俘获过程（r-process）的发生。
在这一过程中，原子核在极短时间内捕获大量中子，形成比铁更重的元素——包括金、银、铂、铀等。
GW170817产生的千新星中，估算合成了约 10倍地球质量的黄金和约 50倍地球质量的铂。
这意味着，你手上戴的金戒指，很可能源自于数亿年前两颗中子星的壮烈碰撞。
中国在中子星碰撞研究中的角色
中国科研机构在中子星碰撞的多信使研究中有系统性贡献：
1. 引力波数据分析： 清华大学LIGO工作组深度参与了GW170817信号的数据分析管道开发，特别是在噪声扣除和波形模板匹配算法方面做出了关键贡献。
2. 理论建模： 中国科学院紫金山天文台的研究团队建立了千新星光变曲线的理论模型，成功解释了GW170817的紫外—光学—红外观测数据，并预测了千新星的红外超峰特征。
3. 未来探测： 中国空间站工程巡天空间望远镜（CSST）预计2027年发射，其深度成像能力将能够独立搜寻GW170817类事件的电磁波对应体，为中国在多信使天文学中赢得战略主动权。
未解之谜
尽管GW170817取得了巨大成功，中子星碰撞仍有许多未解之谜：
状态方程（EoS）问题：中子星内部的物质状态方程是什么？引力波信号携带了中子星潮汐变形的信息，但目前的观测精度还不足以唯一确定EoS。
这需要更多的中子星碰撞事件来积累统计。
并合产物的命运：两颗中子星碰撞后，是形成一颗更大的中子星，还是直接坍缩成黑洞？GW170817的X射线余辉数据显示，并合后可能形成了一颗大质量毫秒脉冲星，但这一解释仍有争议。
短伽马射线暴的中心引擎：中子星碰撞被认为是短伽马射线暴的主要起源，但具体的数据中心引擎（黑洞吸积盘还是大质量中子星）仍是未解之谜。
展望：O4和O5运行
LIGO-Virgo-KAGRA的 O4运行（2023-2025）已经探测到了更多的中子星碰撞候选事件。
随着探测器灵敏度的持续提升，未来每年有望探测到 5-10个中子星碰撞事件。
中国的 太极计划（Taiji）和 天琴计划（TianQin）空间引力波探测器，预计2035年前后发射。
它们将能够在更低频段（0.1-100 mHz）探测中子星碰撞信号，为人类理解这些宇宙中最致密物体的碰撞物理提供全新视角。
LIGO-Virgo Collaboration (2017) GW170817 中国南极昆仑站望远镜 AST3-2 紫金山天文台 千新星模型（2018） 天琴计划白皮书（2023）三星堆古蜀文明与AI碰撞，电影《三星堆：未来往事》全国上映
新京报讯 10月23日，国内首部AI超写实动画电影《三星堆：未来往事》正式上映，并发布终极预告及全新海报。影片以闻名全球的三星堆文化为根基，历时两年匠心打磨，依托全新电影AI技术，将古蜀文明与未来世界融入完整的长篇叙事，构建了一个独一无二的科幻世界观，成为国内首部利用AI技术制作并获得国家电影局公映许可证的院线电影。
电影《三星堆：未来往事》全新海报。
10月22日下午，影片CINITY版本在北京CINITY影厅放映，并举办影片首映北京特别放映活动。
博纳影业集团行政总裁、影片出品人、总制片人蒋德富，影片监制、制片人曲吉小江以及该片的首席技术支持生数科技市场副总裁雪来出席活动，与现场三百余位观众展开深入交流与分享。
博纳影业集团行政总裁、影片出品人、总制片人蒋德富在映后交流中谈到，在坚持守正创新的路上，此次希望以三星堆古蜀文明与AI的碰撞作出新的探索与尝试，并分享了布局AI影视赛道的长期规划。
影片监制、制片人曲吉小江表示，三星堆文明是中华璀璨历史的重要组成部分。
她希望借助新科技手段，将中国传统历史文化的精髓记录好、传播好，让更多人感受中华文明的独特魅力。
生数科技市场副总裁雪来认为，当前正是AI技术蓬勃发展的关键阶段，能给电影市场带来更多创新和发展。
电影《三星堆：未来往事》主创团队合影。
博纳此前发布的AI电影《计划外：广寒行动》的导演兼编剧李天昂表示：“要让现代的科学技术服务于电影的内容创作。
”电影《守岛人》的摄影师梁明、影评人谭飞等认为对于中国电影行业来说，《三星堆：未来往事》是一次大胆的尝试与开拓。
据悉，影片由博越星纪蓝图（成都）影视科技有限公司、博越星际蓝图（上海）影视科技有限公司出品，由生数科技Vidu提供首席技术支持。
编辑 滕朝 校对 赵琳
量子信息+熵，能解释宇宙的演化吗
热力学第二定律，也许是物理里最根本的几条原理之一。它说，一个系统的熵只会随时间增加，不会减少。
这也是唯一一条能指明"时间箭头"朝哪走的物理定律。
熵，说白了就是无序的程度：熵越低，结构越有序；熵越高，越散乱。
糖从浓处向淡处扩散、气体膨胀、咖啡放凉，背后都是熵在增加。
人们相信，宇宙的演化也遵循这条定律。
宇宙早年处于低熵状态，一路演化到高熵。
可就在这个过程中，宇宙造出了一些极其复杂的结构——星系就是代表。
星系的熵很低，却是在一个高熵的环境里形成的。
这看起来像是在违反第二定律。
这个存在已久的矛盾，正是物理学家金妮斯特拉·比安科尼想解决的难题。
引力、熵与量子信息的交织，是比安科尼理论的视觉主题（图片来源：Physics World） 在爱因斯坦的广义相对论里，有个叫"度规"的数学对象，描述时空是怎么弯曲的；物质沿着这条弯曲走，就表现成了引力。
而在量子力学里，"算符"是对量子态做变换的数学工具。
比安科尼的关键一步，就是把这个"度规"当成量子算符来用，用量子化的方式描述时空的几何。
这样一来，会冒出两个"度规"：一个是"真实"的时空度规，一个是由物质和能量诱导出来的度规。
两者之间"差多少"，用量子信息论里的一个量来度量，叫量子相对熵。
正是这两个几何之间的量子相对熵，决定了时空怎么演化——换句话说，它给出的运动方程，就是引力。
在低曲率极限下，这套方程能精确还原爱因斯坦的广义相对论。
可一旦超出这个极限，方程就得被一个叫"G场"的对象修正。
G场生出一个暗能量项，而且是动态的。
暗能量被认为是直接推动宇宙膨胀的东西；在标准广义相对论里，它由静态的宇宙学常数驱动。
现在冒出一个动态的暗能量项，就有了被实验检验的机会。
比安科尼又把这套理论用到了弗里德曼-罗伯逊-沃克（FRW）宇宙模型上。
这是广义相对论对宇宙行为的一级近似，假设宇宙各向同性、处处均匀、且在膨胀。
膨胀由宇宙的主导成分驱动——暗物质、普通物质，或辐射。
宇宙膨胀时，体积变大，总熵也跟着变大。
但正因为体积涨得更快，单位体积里的熵——也就是熵密度——反而随时间下降。
总熵在涨，局部熵密度却在降，这就给了星系、甚至生命这类低熵结构一个在膨胀宇宙里被造出来的机制。
那这算不算违反第二定律？比安科尼用非空的 FRW 宇宙算了一遍总熵：要把熵密度在整个时空区域上积分，而因为体积随时间变大，总熵成了时间的函数——膨胀的速度超过了熵密度衰减的速度。
所以对辐射主导和物质主导的宇宙，总熵依然随时间增加，第二定律照样成立，尽管局部熵密度在下降。
比安科尼强调，GfE 理论还很年轻，需要实验来验证。
但这项工作揭示了它内在的热力学本质，为经典引力与量子引力都打开了新路——把引力用"量子信息"和"熵"来表述，也许正是通向"量子化引力"这个百年难题的另一条路径。
引力，也许并不是什么神秘的基本力，而只是信息与熵的必然结果。
若真如此，宇宙为什么要演化、为什么能长出星系和生命，答案也许就藏在这条最普通的第二定律里。
来源：S. Jones, "Could quantum information theory explain universe evolution?" Physics World, 14 Sep 2026. 报道所引研究：G. Bianconi, Physical Review D.
