【美參院通過《創新競爭法案》 中國強烈不滿】
✏️美國參議院高票通過了應對中國競爭的《美國創新與競爭法》,拜登政府讚揚這將保障美國的競爭力
✏️北京則表達強烈不滿,批評這部法案抑制中國發展
✏️這部長達1400頁、六大章節、超過2500億美元預算的法案,被美媒體稱作史上最全面的產業政策,綑綁著多項涉華競爭法案
▫️報導全文:https://www.rfa.org/mandarin/yataibaodao/zhengzhi/jt-06092021151300.html
英文報導:
https://www.rfa.org/english/news/china/act-06092021202603.html
▫️法案資訊:https://www.congress.gov/bill/117th-congress/senate-bill/1260/all-info?r=1&s=2
▫️白宮聲明:https://www.whitehouse.gov/briefing-room/statements-releases/2021/06/08/statement-of-president-joe-biden-on-senate-passage-of-the-u-s-innovation-and-competition-act/
▪️「槍聲已響」 應對中國競爭的「新堡壘」
當地時間6月8日傍晚,美國參議院以68票贊成、32票反對的結果,通過了《美國創新與競爭法》(United States Innovation and Competition Act,USICA)。這項法案批准在未來五年內,將2500億美元投入科技產業與發展,應對與中國的競爭。
法案將交眾議院審議,預計在六月下旬或七月投票表決,通過後交由總統拜登簽署生效。
「(創新和競爭法案)是我們應對競爭的一個新堡壘,它將會定位美國尤其在科技上的領導地位,以及我們要往前跑得更快的決心。」 美國白宮印太事務協調官坎貝爾8日在智庫新美國安全中心(CNAS)活動上表示。
美國總統拜登也於8日晚間發表聲明,讚揚跨黨派的合作,聲明在未點名中國的情況下寫道:「我們正在爭奪21世紀的勝利,槍聲已經響了,隨著其他國家繼續投資自身的研發,我們不能冒險落後,美國必須保持地球上最具創新性與生產力國家的地位。」
▪️中方不滿: 妄圖遏制中國發展
中國官方對此表達強烈不滿,中國全國人民代表大會外事委員會透過聲明稱,這項法案打著「創新和競爭」旗號,卻是「妄圖遏制中國發展」,敦促美國國會立即停止推進審議。
外交部發言人汪文斌也在9日的例行記者會上回應,堅決反對美國把中國當「假想敵」。「這個法案中的涉華內容歪曲事實,詆毀中國發展道路和內外政策,渲染‘中國威脅’,鼓吹開展對華戰略競爭,在台灣、涉港、涉疆、涉藏等問題上嚴重干涉中國內政。」
▪️捆綁多項法案 高科技競爭重中之重
《美國創新和競爭法》的前身是由民主黨籍的參議院多數黨領袖舒默(Chuck Schumer)與共和黨籍參議員托德.揚(Sen. Todd Young)跨黨派合作推出的《無盡邊疆法》(Endless Frontier Act),直到今年五月才更名,並且捆綁了多項重要涉華競爭法案。
包含托德.揚在內的多位議員都曾經直接把這個法案簡稱為「中國法案」(the China Bill)。舒默強調,「這項立法將使得美國在半導體等關鍵技術方面贏得與中國等國家的競爭,將在美國國內創造高薪的就業機會,並有助於強化我們國家的經濟和國家安全。」
超過1400頁的《美國創新和競爭法》共分為六個章節。
📍第一部分是扶植半導體與5G通訊業的相關法案(CHIPS and ORAN 5G Emergency Appropriations),由美國財政部負責實施,包括建立三個半導體相關的基金,涉及500多億美元的投資。
📍第二部分是旨在強化研發、製造、及供應鏈的《無盡邊疆法》(Endless Frontier Act),五年內批准使用約1200億美元預算。
全面強化美國在高科技領域的競爭力是這部法案最大的亮點。
美國智庫新美國安全中心(CNAS)印太安全項目主任、特朗普時代的前國安會南亞和中亞地區的資深主任柯提斯(Lisa Curtis)表示,疫情以來,中國國家強勢主導的科技霸權,正在威脅著民主自由社會的運作,也讓美國更加警惕。
「隨著中國擴大自己在數位生態系統中的角色,包含開發 5G,建立數位合作夥伴關係。中國還不斷增強對數位基礎設施的破壞和間諜活動能力,增強(對他國的)經濟壓制力,並影響(其他國家)使用這些技術的方式。」
柯提斯舉例,中國以健康絲綢之路、公共衛生的名義,銷售監控系統到一帶一路國家;或是以醫療產品為交換,迫使某些國家使用中國5G的基礎設施等,達成中國的地緣政治目標等作法,都是美國跨黨派合作、強化美國科技競爭力應對中國的大背景。
▪️六大章節 應對中國挑戰
除了在高科技領域採取作為,《美國創新和競爭法》的其他章節清楚地列出應對中國挑戰的方方面面。
📍第三部分是《戰略競爭法》(Strategic Competition Act of 2021),這被視為與中國競爭量身打造的法案,包含應對中國一帶一路擴張、信息戰攻勢、供應鏈獨大的具體應對措施。
📍第四部份是關於國家安全與政府事務委員會的相關規定,比如在本章節特別禁止美國政府採購中國制的無人機或下載抖音等中國應用。
📍第五部分是《應對中國的挑戰法案》(Meeting The China Challenge Act Of 2021)。法案敦促美國總統加強使用對中國政府及個人非法行為的制裁手段,以打擊中國在人權侵犯、網路間諜、竊取美國商業機密等方面的行為。
📍第六部分則囊括關於教育、學術相關的規範。比如要求披露外國人才計劃的相關信息、加強美國學生的科學相關(STEM)科目的教育、要求美國教育系統建立有透明度的外國資金贈款計畫,還對大學設置孔子學院有更詳細的規範等。
▫️前情提要:
迎擊中國的《戰略競爭法》有何重點?
https://www.rfa.org/mandarin/yataibaodao/junshiwaijiao/jt-04222021152706.html
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💖 6月團購行事曆 #請簽到
上個月轟轟烈烈的連續爆團,茜茜真的拚了老命在拯救爸媽,也收到很多感謝的私訊,說被救到的感覺真好✌🏻
每天的心情隨著確診數字上上下下,爸媽們一定要團結ㄧ心,『我們繼續留在家裡保護孩子,就是為了 #讓孩子能早點回去上課啊!』
生活突然被按下暫停鍵,但身為爸媽,我們不能讓孩子的童年就這麼暫停,盡力的在家裡也能豐富他的視野📖✨
茜茜想一想,就把以前暑假出遊或出國的費用,花在孩子的教育、育樂上也很好。
於是這個月~
我用心規劃了一連串的『給爸媽喘息空間aka停課不停學之邊學邊玩』團,6月先準備起來,一路可以用到夏季暑假7.8月,天天都用得到。
跟著茜茜先準備好,就算過了夏天狀況仍不樂觀,依然得在家保護孩子和嫩嬰,也完全不用擔心該怎麼辦?
因為~
⭐️有好玩的:動力沙、Qbi、蒙特梭利布書、知育木玩、軟積木、感統玩具、木玩結合APP
⭐️有好學的:Lingumi幼兒英語線上學習APP、青林5G學習寶(這兩團一定要跟,因為7-8月目前沒有安排類似的)
⭐️有體能的:weplay幼兒體能系列(幼教專業知名品牌)、巨型雪花片積木
⭐️有好吃的:新鮮水果、貝親寶寶零食、雞腿排、煲湯(私心會再加入幾個美食團)
#茜茜做任何事情都是想著對自己的孩子好
#也想對你們的孩子好
上個月臨時安排了不少團,6月也有可能會這麼做,因為我抗拒不了爸媽們許願,#想要什麼都可以留言說。
茜茜會盡力發揮盧爆廠商的功力,為爸媽而Fight‼️
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(行事曆有點調整,請先以文字為主)
【#本月團購好物List】(任何異動會公佈在社團)
💛 6/1 英國Lingumi幼兒英語線上學習APP
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💛 6/2 小兒利撒爾 #新品獨家首團✨:
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茜茜的小兒利撒爾團總是 優惠最殺‼️禮物最多‼️品項最齊‼️新品首發‼️
除了戴口罩以外,我們能做的就是把身體底子打好,抵抗力好就能戰勝!最新的日本製『益敏舒晶球益生菌』來囉~
跟著茜茜總是能享受到最新最好的,茜粉拿到的是全台灣第一批新品唷~
💛 6/3 My First Book 蒙特梭利布書 #新品獨家首團✨
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不到1歲的嫩嬰就能開始玩,從訓練小肌肉開始,到生活自理能力、認知學習,
蒙特梭利布書通通包辦!
星星6M愛玩、秦秦3Y愛玩,一直到屁寶5Y也愛玩,是一本可以玩很久的書,
這一次茜茜又要帶來超讚的新品首團~一款是babyshark車車系列,一款是人氣王恐龍,敬請期待!
💛 6/4 美國寢之堡 超透氣防水防蟎床包 #新品✨
防水防蟎床墊床包跟空清機、除濕機同等重要,不要小看累積在床墊中數十萬隻的塵蟎大軍,想要減少敏感問題、減少看醫生次數,防水防蟎床墊床包跟空清機、除濕機同等重要!/
夏天到了用竹纖維材質涼又透氣,還是孩子戒尿布(尿床也不怕)的好幫手呢。
💛 6/5 童心園 weplay幼兒體能系列、巨型雪花片、積木 #新品✨
在家裡除了學習重要,保持體能活力也很重要。
畢竟無法出門,都關在家裡,其實對身體成長是有影響的,茜茜準備了讓孩子在家裡不大的空間也能大量活動、消耗電力(可以早點睡or睡多一點),是對健康好,又可以救爸媽的團唷~
💛 6/7 日本ED Inter知育木玩 #新品獨家首團✨
一直都是茜茜很愛的品牌,久久才開一團,錯過這團可能要等明年惹~
這次的新品首發有一款是適合嫩嬰小寶寶動動手、款適合大寶寶動動腦(木玩可結合APP,虛實結合),兩款估計都是會很搶手,還有經典人氣木積木、布玩,這次可以買起來,就不怕長時間在家裡囉~
💛 6/8 歐洲逗寶La millou竹纖維涼感巾、涼感被、涼感枕。韓國lolbaby蒟蒻涼墊、床墊
已經感覺到越來越熱,平時三隻都給我裸體跑來跑去,要是睡覺沒有涼墊、竹纖維涼感巾,孩子會熱到睡不好,半夜不斷醒來真是太可怕,所以這團要跟緊跟好!
💛 6/9 青林 5G智能學習寶 #新品獨家首團✨
茜茜非常知道爸媽的心情與疲累,所以被5G智能學習寶幫到很大的忙時,就決心要分享給大家!
這款教具玩具能培養學齡前孩子對於程式概念、邏輯思考、圖形空間、數與計算、量與比較、地球科學、物理、植物、動物、中文、英文...等,打下良好的基礎,並用我最推崇的 #邊玩邊學 方式,再加上智能模式 #學習寶會自動說題目和解答 ,爸媽完全不用陪,根本100 分!
青林已經缺貨好幾個月,好多爸媽在問但市面上也都買不到,只有在茜茜這裡可以買到『新品全台獨家首團~語言、藝術特輯』,還有滿滿現貨,以及全年最殺的團購優惠喔~
Lingumi學習英文、青林學更多其他科目,停課不停學!
💛 6/10 新鮮水果團|櫻桃、紅啤梨、台灣雲林土庫哈蜜瓜
我們家三隻都超愛吃水果,但現在也不適合常常出去採買,所以幫大家開一團好吃水果團,上網下單就能坐等吃。
💛 6/11 艾美特風扇系列 #新品✨
夏天到了,沒電扇真的不行,想要家裡很涼爽又美美的,那就要跟緊此團。
這次有兩款新品唷~
💛 6/12 日本寶寶學習水杯、零食杯、保溫杯、保溫罐
嫩嬰用的第一個水杯、零食杯、保溫杯,茜茜幫你準備好了!
來自美感與實用都很在意的日本品牌,星星一次喝就上手,敬請期待!
💛 6/13 義大利 rashambo藍光眼鏡 #快閃四天✨
屁寶和秦秦開始上幼兒園的線上課程了,一上就是好幾個小時,時間真的很長,所以我幫他們準備藍光眼鏡,是從小寶寶就可以開始戴,也幫大家Hold住現貨,快閃一下!
(原本6/6開,廠商說要移到6/13)
💛 6/14 西班牙igor透明鞋 #一年只有一團✨
一年只有這麼一團,一年四季都能穿,這次帶來超多新品新色,超好看💕
因為只有現貨,不提供預購,所以要買要搶唷~
💛 6/15 Moomu香草味馬卡龍
嫩嬰也能玩,有淡淡香味的軟積木,可以當作固齒器狂啃,還能水煮高溫消毒唷!
💛 6/16 韓國Rico濕紙巾 #新品✨
在家的時間變多,Rico也用得好兇,在茜茜家中各的角落都看得到Rico的存在,已經是不可或缺日常用品了。
每一包我都能用到最後一張還濕潤不乾掉,舉凡地墊圍欄區、客廳、餐桌、房間、書房我通通都會個放一包,畢竟有小孩在就是不停的在清潔啊!
💛 6/17 義大利Chicco baby Hug Air 四合一餐椅嬰兒安撫床
大家敲碗已久,上次開團已經是8個多月前,想要在家輕鬆育兒這團跟緊緊,不一定會再開下一團唷。
💛 6/18 神秘團㊙️
人夫謙天天下廚,這段時間試用不少家鍋具品牌,終於挑到心中覺得很不錯,又美、又實用、又實在的不沾炒鍋、湯鍋、廚具。
聽說這段期間大家都變得很會料理,等到整個緩和下來應該個個都是廚神了(笑)
你配擁有一個好鍋,做菜也心情好~
💛 6/21 美國B.Toys感統玩具 #一年只有一團✨
一年一度的大團!每次開團都讓茜茜心臟快要停,這次應該會更達到高峰...因為好多款國外也都大缺貨,我硬凹廠商把台灣現貨通通留給我💪🏻💪🏻💪🏻
從0歲玩到6歲,上百種好玩玩具,這團錯過會扼腕。
💛 6/22 美國Avanchy雙層隔熱保溫不鏽鋼吸盤碗+盤+餐具 #新品✨
好多人敲碗的餐具來囉~
想讓孩子自主學習用餐,不用爸媽餵,這團跟起來。
💛 6/23 英國The good time圍兜 #新品✨
跟餐具一起搭配使用,也是茜茜在Youtube影片中有分享的造型兜兜。
💛 6/24 貝親寶寶乳齒保健團+寶寶零食果汁
在家裡非常適合習慣養成,有更多的時間能好好教孩子“如何刷牙、保護牙齒”,不要蛀牙就能減少看醫生的風險唷~
💛 6/28 德國FEILER 毛巾浴巾 #獨家首團✨
我用過最美!最好用!的毛巾浴巾,沒有之二!
減少了外出的花費,在家裡就要好好的愛自己,給自己和孩子一條又美又好用、不易藏污納垢的浴巾吧💕
💛 6/29 20 BEAUTY DAY 保養品 #新品✨
好多人敲碗說要補貨了~這段時間好好的保養,能出門時就是一枚肌膚吹彈可破的美媽!
這次還有很好用的新品,茜茜愛到不行。
💛 6/30 養泉雞
無骨雞腿排、雞湯、嫩雞胸已經開始有人跟我敲碗還要買來囤冰箱了。
茜茜的飲食控制,養泉機幫了不少忙呢!
這裡先買起來,7月來教大家怎麼瘦身(我瘦7kg、人夫謙瘦9kg了)
這個月會有幾個神秘團還先不曝光,也可能會有臨時加碼開團(因應爸媽的需求),請務必跟緊緊茜茜(Line、社團、IG、粉絲團通通追起來),就不怕錯過好團!
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#第二波預購已經補上
#沒補上的表示真的沒貨了無分追加😢
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#好多爸媽收到說真的被拯救
#最後加單機會
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💜#好團預告💜
很多人都會主動問我『茜茜你會不會團ooo?』
我覺得養成這個習慣非常好,因為我很努力的提前幫大家談好團購優惠,就是希望你們買到好東西又省摳摳,能省當省,問一下就省很大或是拿到好禮物呀!歡迎大家常常來問👍🏻
這兩個月團購內容可能會有部分異動,茜茜先把下個月7-8月會有的重要團分享一下,如果你也有需要,可以等等茜茜,是最聰明的決定唷~
最近一直被追問的就是:「茜茜,你和人夫謙怎麼瘦的?」
最近大家都在家,很想要瘦但是一直胖起來,我每每在IG限時動態分享,明明沒在運動又瘦了,體重一直下降卻還沒分享,大家都快把用眼神殺死我了😆😆😆
7月初一定跟大家說我們怎麼瘦的❗️❗️❗️
讓我們健康瘦下來,等我❗️
還有很多人敲碗的,童書團(可能會提早)、啵啵肥腦袋、ZAZU、原生脂、副食品調理機、副食品盒、固齒器、髮基因、黃金盾等等,通通都安排好了,先把6月跟緊,7-8月一樣包大家滿意💕
原本6月會開團的RECARO推車+安全汽座,因為廠商說貨到有狀況,所以延後到7月唷!
還有一些全新神秘團,因為還無法透露,只能要大家跟緊我的粉絲團、IG、Line@、社團,就不怕錯過,常常是茜茜獨家新品、獨家優惠的好團唷🎉🎉🎉
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【#開團】Line@&社團會同步先發佈開團,粉絲團則是在10-20分後發團購主文。
【#開團中】 有什麼突然斷貨啦~補貨啦~人氣排行啦~各種出貨狀況啦~更改開團時間,就會發在”社團”讓大家密切掌握狀況。(Line@不會頻繁發訊打擾,大多數的公告會先發在社團,所以一定要加入喔!)
【#結團】只會在Line@&社團通知。
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🔸想要收到團購第一手資訊請點選Line選單圖上的『開團提醒通知』,會跳出『#6月份團購提醒通知單』。
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陸續都有很多新同學加入,私訊後誤以為被已讀晚回或不回,其實是茜用的Line@系統會"自動已讀",但不代表被看過了喔!
最近私訊量大大暴增,茜茜和瑪麗姆姆(小幫手)有點忙不過來,除了回覆客服以外也有其他工作,如有任何問題請先留言,會安排時間回覆、協助處理。(每天都有數百封私訊,幾乎都回不完,我們都盡最大努力再回覆,所以偶爾會等候1-2天還請見諒)
若在假日私訊,其實廠商沒有上班也無法處理,所以不用太著急&擔心,上班時都會處理的,有我們在沒有不能解決的事情😘
#有茜茜當你靠山請安心跟團 #負責到底
地球科學科目英文 在 余海峯 David . 物理喵 phycat Facebook 的最佳貼文
【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!」//
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