导读:12月18日,美国物理学会旗下的Physics Magazine在Physics网站公布了其杂志编辑梳理的2023年度重要事件(Highlights of the Year),其中包括银河系中的巨型引力波、量子网络的中继器、高精度分子钟等重要进展,也包括物理学界的多元化和公平性等社会议题。
01 银河系在引力波之间冲浪
今年,物理学界首次探测到纳赫兹引力波存在的证据。这些巨大、超低频的波动在数年到数十年的周期上拉伸和压缩着时空。四个独立的射电天文学项目——北美的NANOGrav、欧洲和印度的EPTA/InPTA、中国的脉冲星测时阵列、澳大利亚PPTA——合作完成并共同报道了这一重大发现。
02 透过中微子观察银河系
今年6月,冰立方中微子天文台发布了首张银河系的中微子图像。图像由一系列蓝色、模糊、相连的斑点构成,与另外三种波长(无线电、光学和伽马射线)下的视图大致匹配。
03 协调量子力学与广义相对论
量子力学是最棒的物质理论,通过波动方程描述微观粒子的离散(量子化)行为。广义相对论是最好的引力理论,通过时空曲率描述大质量物体的连续(经典)运动。但这两个理论在时空的本质上似乎存在根本分歧。
04 细胞传输信号所需的最小能量
通信将生物与非生物区别开来。生物体需要不断地与环境交换能量,也需要发送和接收信息。科学家会将能量与信息流(相互交织)的存在视为生命系统的定义特征。
05 量子网络的中继器
量子技术的进展使量子通信网络成为可能。行业对此感到兴奋——若可做到远距离量子通信,就能实现经典网络无法实现的功能。量子网络在单光子水平上交换信号,因此光子损失是系统的主要误差源。
06 白男与偏见
在今年3月举行的美国物理学会年会上,大家围绕“建立公平的物理学界”这一主题进行了讨论。其中有一项关于白人直男在维持物理学不平等方面所扮演角色的研究。
07 物理学家能为人工智能做什么?
人工智能和机器学习对物理学的影响力越来越大了。一些应用程序借AI之力检索大量数据,提取有意义的物理见解。不过正如马里兰大学的桑卡尔·萨尔马所言,AI不仅可以成为执行常规任务的工具,还具有发现新概念和新理论、变革物理学的潜力。
08 星球安全
研究太阳系混沌的科学家发现,行星在数百万年的时间尺度上会脱离轨道,并可能因此发生碰撞。不过我们的太阳系在十亿年的时间尺度上是稳定的。
09 分子时钟
计量时间的精度极限在哪里?基于陷俘原子的原子钟是当前的精度天花板,但我们也不应忽视分子钟的进展。
10 水波无痕
如果水波、光波或声波撞到理想中的完美吸收体上,它们既不会被反射,也不透射,而是被“吞噬”、消失。巴黎高等物理化工学院的数学物理学家艾格尼丝·莫瑞尔与同事构建了一条宽6厘米的神奇水道,能完美吸收沿水道传播的水波。