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物理碩士鑽研搓包賺錢方程式


2013-02-21  NM  
 

 

我係Levain Bakery老闆李國彰(KC),今年二十八歲。三年前,在佐敦開鋪賣天然酵母做的歐陸式麵包。為咗實現開麵包店的夢想,我曾到麵包連鎖店A-1做學徒。喺中大讀物理碩士的我,視做包為一門科學,每一款包,無論溫度、濕度和重量的比例,都經過我精密的計算。但原來千算萬算,地點、人事、租金都計錯數。開業一年半,蝕了二十五萬,拍檔退股,業主加租。幸好讓我遇上了一個機會。一年多前,有間位於上環的西餐廳看中我的麵包,每月向我拿逾萬元貨。叮一聲,我知道我的包,根本不屬於佐敦﹗於是我搬到上環鴨巴甸街,重新起步計數。現時鋪頭力銷鬼佬客,亦批發予附近的西餐廳,讓他們做餐包、三文治,每月賺近九萬元。回看這幾年的日記,今日的一切,真是得來不易。16.12.2008 星期二(陰)我在A-1的日子

在A-1返了六日工,今日終於可以放假!做麵包學徒這份工真是「斷六親」,每日朝六晚四、無年假。朋友都說我「攞苦嚟辛」,𢭃得六千元,但他們不會明白我有多喜歡做麵包。大學時爸爸學做麵包,我竟開始對麵包着迷,感覺就好像做物理實驗,想像麵包是一個球體,要準確計算溫度、濕度及重量三者之間的關係,如何影響傳熱速度,每次做麵包都是一場實驗,當實驗成功,我就有滿足感!到我完成碩士學位了,見A-1請人,便應徵學徒,主管只知我大學畢業,已經猶豫,是我保證至少做半年,他們又等人用才肯請我。在那裡我學搓麵團、包餡;又學會用分割機、大型焗爐等器材。我當工場為實驗室,師傅叫我發酵,我偷偷嘗試把發酵時間縮短或加長,看出來的效果有什麼不同。師傅叫我練包餡,我又偷偷試不同包法。有時不能盡信師傅,我看書說搓麵團不能過度用力,否則麵包會過硬,又浪費氣力,但跟師傅說,他們反而用粗口罵我「書和現實不同」。其實我試過,書上所講的方法的確較好味,是他們根本不緊張麵包的質素,得過且過。A-1是大公司,員工有紀律,但內部運作就無甚系統,如師傅開粉的分量從來都靠記,容易有偏差。於是我用Excel製訂了分量表,讓他們依足。主管看在眼內,最近叫我上午做包,下午幫他把訂單記入電腦。被安排做文書也有好處,我找到很多原材料、機械供應商的資料,將來要開鋪時一定大派用場。

16.02.2010 星期二(微雨)終於做老闆

在A-1做了一年,加上讀碩士的兩年在大學當兼職導師,月入兩萬,儲下二十多萬元,再找來家人資助,我和中學同學每人夾五十萬元在佐敦開了Levain Bakery,專賣歐陸式麵包,如法包、裸麥包、合桃包、雜莓包等,通通都是以天然酵母做的。市面上普遍的麵包店,用的是乾酵母,可以在超市買到,即買即用。我用的是天然酵母,即是把麵粉和水混合後,再放在不同溫度下培育。其間每日要再加水和麵粉餵飼三、四次,其中二十一小時,要放在二十度以下的地方,其餘三小時,移到在三十度以下的地方。我每日都會觀察它的氣泡數量、膨脹、下沉速度等等,如是者四天。等酵母穩定下來,可將部分取走做麵團,其餘留下繼續餵飼。假若酵母受污染,或者沒有食物,便會餓死,所以要很小心。其實幾百年前歐洲人已經用麵粉加水,因為兩者有微生物,放在溫熱的環境下就可以培育酵母菌,我現在不過是返璞歸真。不過做天然酵母真的很花時間﹗其實天然酵母會釋放有機酸,幫助人體吸收礦物質。而且發酵時間較長,酵母會消化麵包內大部分的澱粉質,減少產生腸氣。不但比乾酵母健康,而且味道較多變化,只要調校水、麵粉和溫度可以改變麵包的味道,如在培育期間,加多些水和放在近三十度的地方,包的乳酸味較重;少些水和放在近二十度的地方,則包的醋酸味較重。因為做天然酵母過程繁複,所以售價較貴,平均要三、四十元。我相信只要我多落嘴頭,客人便會明白天然酵母與乾酵母的分別。

16.02.2011 星期三(雨)拍檔退股業主加租

開鋪一周年了,原來我覺得麵包幾好吃都無用﹗我當初以為在佐敦柯士甸道開鋪,鄰近彌敦道和尖沙咀,人流和外國人都會較多。誰知外國人甚少,就算我派傳單,都無人來幫襯。來買麵包的街坊,都不知我說什麼天然酵母,反說我的麵包「貴、硬、酸」,令我心如刀割。我試過減價,的確多了一班貪新鮮試食的客,但一加回原價就留不住。這段日子,每月都蝕兩萬元。我膽粗粗向傳媒自薦做訪問,但沒有名氣,根本無人理。前幾個月,一間推廣公司說自己人脈廣,與很多大公司有聯繫,兼有一個獨門的曲奇餅配方,請我幫他生產,他幫我宣傳,並保證每月取貨量會上升。於是,我給他一個很低的批發價,又請多一個人做包裝,但他的取貨量三、四個月後都不變,我無錢賺唯有斬纜。為了維皮,唯有多做一些亞洲人食開的日式紅豆包、南瓜包等。其實我很想堅持,覺得歐陸式包有綽頭,只要花些時間教育客人就可,但拍檔卻不斷叫我做港人食開的菠蘿包、雞尾包,其實間間都做港式包,我靠什麼突圍?鬥平嗎?最終只會頂爛市,蝕得更多啊!我倆經常為生意嘈。這天他跟我說要退股了。幸好,他沒有獅子開大口,只要我付十萬元買回其股份。只是禍不單行,業主跟我說加租百分之五十,明明沒有錢賺還要加重租,真無良!

15.05.2012 星期三(晴)搬鋪上環做批發客

一年前接過了一張批發單,客人說他是在上環開西餐廳,但沒有自家廚房,所以想用我的麵包。當時叮一聲,我想那邊外國人較多,應該更適合Levain吧,於是即刻去看租盤!幸運地,在上環鴨巴甸街找到鋪位,租金與以往的相若,但只有六百呎,比以前小一截,不能再在鋪內做麵包了,要多花一萬元,在長沙灣多租個二千呎的地方做工場。不過這裡近SOHO區,很多西餐廳老闆經過,他們食開歐陸麵包,知道天然酵母的價值,試過我的麵包好食都找我做批發,用作餐包同三文治,另一方面我亦會寄自薦信找客。現在開鋪一年多,每月有二十多張單,最大單的一間餐廳每月大約花一萬多元,假設訂一個紅酒釀桂圓合桃包,零售價六十八元,批發價打八折只賣五十四元,毛利只有五成,比零售低。不過勝在數量多,餐廳老闆一次訂三、四款,每款平均可以訂十個,而且訂單穩定,我不用花時間宣傳。現在三分之二的收入,都是來自批發,以前在佐敦每日做一、二百個麵包,現在多了一倍要做三、四百個。

16.02.2013 星期六(晴)請人最困難

生意總算有起色,不過不能自傲。經歷過失意時,我明白一盤賺錢的生意還要計算的有很多。最近快要續租約了,聽說附近的鋪都加價超過百分之五十,到時又要找地方搬,最多找個樓上鋪不做零售,主攻批發麵包算了。近日有不少做天然酵母的麵包店開張,開始有競爭,但我試過他們的麵包,天然酵母的成分多數不足三成,我店出品最少五成,懂吃的一定吃得出分別。現在最令我頭痛的是學徒阿威昨日遲大到,又磅錯粉,結果二十多個意式脆包全部不能食,浪費材料都算,遲了送貨給餐廳,又要花錢請司機走多趟,這才是大問題!要不是現在缺人手,早就炒了他!唉,年輕人都怕辛苦,我以前做學徒只得六千元,現在加到九千元都請不到人。現時工場只得三個學徒,我每早六點都要回到工場幫手,希望新年後快點請多個人!

開業資料(5/11#)

裝修$800,000租金*$200,000裝置$150,000材料$10,000雜項$10,000總投資$1,170,000*三個月按金、一個月上期 #上環鋪

營業資料(1/13)

營業額$300,000租金$50,000材料$60,000人工*$90,000水電$15,000盈利$85,000*六個全職、三個兼職,不包老闆

我的客人網上有機食品店 Eat Fresh

訂購麵包:六穀方包、佛蒙特酸種麵包、英國麵包用途:在網店轉售訂購次數:每星期兩次月花:$2,000訂購原因住在中半山的老闆Naoko:「一次經過Levain,覺得它的麵包不像連鎖店般又軟又輕,吃下去有嚼勁又充實,成日都會買。半年前開了網店Eat Fresh,我見Levain無喺網上賣,咁我見啲包夠健康,同我哋間網店方向相近,用批發價拿貨,再用佢嘅零售價轉售,再賺少少運費。」

意大利餐廳Trattoria Caffe' Monteverdi

訂購麵包:香草黑橄欖包、鄉村麵包、意大利傳統麵包Puglia、曲奇餅用途:當餐包送予客人訂購次數:每日 月花:$2,000訂購原因意大利人Armando說:「麵包係我哋主糧,來港九年,幾乎所有歐陸麵包店都試過,一次經過Levain,覺得它的麵包是全港最好吃,比酒店好食,非常接近意大利人口味,質地結實而不太甜,所以每星期都專程去買。三個月前開了意大利餐廳,便索性買Levain的麵包做餐包,雖然價錢不便宜,但客人都很喜歡,即使我請師傅做成本較低,亦做不到Levain的效果。」

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風險的物理學現像(1): 按揭証券 亂博

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讀經濟學的人,其實多多少少都對物理學有一點認識或興趣,因為我們經常在一些金融數學或經濟現象之中見到的。風險的物理學現像系列是我在2011年的文章,適逢雷曼五週年,大家又可以重溫這些文章,事實上風險的物理學現像未有改變,也因此我們在物理學也特別喜歡用Law of …..。

在物理學中的Law of Conservation of Energy 這樣地形容「能量」: Energy cannot be created or destroyed, it can only transform from one form to another。意思是指「能量」是一種既不可自我創造、也不可毀滅、只會轉化成另一種狀態的物理現象。

套用在現今金融業界的「風險」管理,是最適合不過。未來幾篇文章將會剖釋「風險」如何從一種狀態轉化成另一種狀態,卻從來沒有減少和毀滅!而金融專家用盡各種方法計算和創造風險管理的工具,其中最為人熟識的CDS-違約掉期,便是其中一例,風險只從一種狀態轉化成另一種狀態。

銀行和金融機構從借貸得來的利潤最多,但面對違約的風險也最大。同樣地,買公司或國家債券的投資者,也會面對違約風險,有風臉並不等於不可為,最重要是投資者、銀行、金融機構如何好好對冲風險。因此,CDS(Credit Default Swap,中文翻譯叫「違約掉期」)和MBS(Mortgage-Backed Securities)便應運而生。MBS和CDS同是一類將風險分拆(unbundled)的衍生工具。

首先由MBS講起,銀行的生意利潤主要來自借貸,而借貸業務又以物業按揭佔最多,主要原因是有物業造抵押,借貸人違約也可變賣物業還款。當樓市大旺,銀行當然想多做生意,但越借得多,風險也越高,為減低借貸風險, 銀行便將部份風險分拆給其他投資者,例如借貸人只能付樓價的一成,其餘九成都要由銀行借出,銀行借樓價的七成,其餘兩成以MBS形式分拆給投資者。

以我所理解MBS是一堆特徵相近的按揭借貸(mortgage loans)分批打包成証券賣給投資者,也叫按揭証券化。發行機構通常是半官方機構,美國MBS的發行機構是房利美、房貸美,香港MBS的發行機構是香港按揭証券公司。

投資者的回報是其中按揭証券化比例的本金和利息(需扣除銀行費用),以香港為例,一些借貸人做九成按揭,銀行借出七成,其餘兩成是按揭証券公司將之証券化,投資者的回報就是証券化部份的本金和利息(扣除銀行費用)。

投資者主要面對的風險是借貸人提前還款風險 – prepayment risk。簡單來說,利率下降的時侯,借貸人便會爭相轉按,減低利息支出,過程中借貸人先還原本按揭,再以較低利率承造新按揭。此時MBS投資者要先以原價贖回投資,然後再投資於提供新利率(比之前較低)的按揭証券。這就是借貸人提前還款風險。在美國,如果按揭年期是15年,一般人的還款期約是七年,如果按揭年期是30年,一般人的還款期約是十二年。而我之前提到「特徵相近」的按揭便是指提前還款年期相近的按揭打包在一起。

MBS有很多類別,各種類別帶有不同的風險組合,投資者根據自己所需的回報和承担風險能力而購買不同品種的MBS,其中涉及很多複雜的數學。筆者只想指出MBS的打包方法並不是根據借貸人的質素分類,套用美國例子,次按和優質按揭綑綁在一起,當樓價大跌,人們好壞難分,保障些,惟有一律當壞,投資者、房利美、房貸美的命運也綑在一起。

理論上銀行的風險由MBS的投資者分担,銀行的風險雖然是減少了,但風險的總量卻沒有下降,只是由銀行一邊轉到投資者、房利美、房貸美的一邊,也就是如能量從一種狀態轉到另一種狀態。下一篇談談Law of Conservation of Energy 如何應用在CDS。

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經濟分析(21):風險的物理學現像(3): 金融投資產品的風險數學 亂博

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之前透過討論違約掉期和按揭証券,証明風險如同「能量」,創造了之後、是不可毀滅、只會轉化成另一種狀態。今天繼續從銀行投資組合的風險數學中看看計算分散風險的數學如何在金融危機中失靈。

金融機構設計投資產品組合,組合可能包括外匯、股票、公司債券、外國債券、股票投資等項目,而投資組合的風險是要計數,計算風險的數學比較複雜,在此我嘗試簡單化數學部份,然後解釋為何機關算盡,仍會百物一疏!

投資組合互不相連

計算投資組合的風險,首要計算組合內各項投資的相係數(correlation factor),簡單說就是要看看這些投資項目的風險有否互相關連。如果相係數 t=1,即是投資項目互相關連,風險便很高,例如你買五隻股票,分別是長實、恆基、華置、和黄和信和,這五隻股票都跟地產有關,因此相係數很高,什至接近1。相係數接近 t=1 不是理想投資組合,倘若樓價大跌,這個投資組合便會全部一齊下跌。

又例如你買五項投資,分別是股票中銀2388,黄金、美國蘋果股票、歐羅、人民幣債券,這五項投資全無關連,因此相係數很低,也即是 t=0,即使香港出現股災,投資於中銀股票虧蝕了,其餘的投資仍然不受影響,這就算是一個理想投資組合。

如果相係數 t=-1,即是這些投資的關係是相反,風險互相抵消。例如美元下跌,黃金上升,兩者風險互相抵消,但倘若上升和下跌幅度一樣,投資組合便會無利可圖。

銀行選擇投資組合便盡可能令風險係數接近 t=0,即互不關連。

歷史模擬法

另一方法是用過去的數據摸擬各項投資價格出現的機會率,從而得出以下圖表:

t_distribution2

上圖解讀為該投資產品價格在95-105的機會率是68%,90-110的機會率是95% ,85-115的機會率是99.7%。揀選的投資都在圖中99.7%會發生的機會率,兩個圓圈的發生機會是很微。

金融危機出現時,全部都一齊跌

然而當金融海嘯發生的時侯,一切很少機會一齊發生的事情卻同一時間發生!也即是圖中兩個圓圈的發生機會。另一方面,即使沒關連的投資項目卻同一時間下跌,例如長升長有的澳元、黄金、石油價格卻在金融海嘯期間一齊下跌。千機算盡,仍然無法避過災禍,因為災禍發生的或然率很低。

 

補充: 筆者想强調以上的風臉計算數學也是用在設計投資產品組合,看了以上數學,有否感覺雷曼投資產品爆煲應否歸咎天意?

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iBeacon – 連接虛擬和物理世界的神經元! 余曉光

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余曉光 2014年6月$蘋果(AAPL)$

蘋果這幾年的股票估值一直在10倍左右波動,因為iPhone佔收入比例高達50%以上,雖然軟件收入也非常豐厚,但是估值一直上不去。投資者這些年來一個最大的疑問就是蘋果在手機成功之後還能找到一個新的巨大市場,去開闢新的收入渠道麼?讓這個世界上最大的大象,如何快速奔跑起來?

可穿戴設備,智能家居,都是新的領地。但這兩個市場屬於全新的領域。無論用戶教育和實際應用上,都需要長期的積累和發展。市場規模還遠沒有到手機市場的規模,蘋果需要一個更大的已有市場,發現其中可以被蘋果軟硬一體優勢所顛覆的機遇。而這個市場的佈局蘋果已經在幾年前就在培育,這就是支付市場!

移動支付=一切支付

無論是PAYPAL還是支付寶,都屬於PC時代的產物,而PC時代的產物,受到物理環境的限制,無論轉賬匯款還是在線購物,都離不開電腦。而在移動時代,應用場景並沒有隨著設備的改變而發生太大變化。以前用戶通過PC訪問jd.com下單購買遠程倉庫中的商品,現在用戶通過手機APP,完成同樣的購物流程。現在的移動購物,改變的只是購物工具,而並沒有改變購物本身。人在生活場景的購物行為,並沒有被科技入侵。這其中主要矛盾是連接線下與線上的方式過於繁瑣,就算是掃一掃也需要強烈的用戶主動性,在實際操作上並不比掏錢-找錢更便利。

科技遵循著至上而下的發展脈絡,好比血液通過主動脈流向分支血管,再流向毛細血管,最終才能與肺泡中的氧氣完成代謝循環。當前的移動互聯網,在支付的環節雖然已經走到了毛細血管的環節,但是依然延續著分支血管的作用,並沒有打通虛擬世界和物理世界的隔閡,這是因為缺乏更為主動的媒介去完成最終的「價值交換」。

iBeacon最早只是用作蘋果商店裡給進店的蘋果用戶,推送提醒和廣告,而隨著iOS8的發布,iBeacon的價值如冰山,慢慢浮出水面,Google突然驚醒,推出了自己的NearBy。 從目前看到的冰山一角,iBeacon是蘋果打通物理世界與虛擬世界神經系統連接的媒介。
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什麼是iBeacon技術?

通過使用低功耗藍牙技術(Bluetooth Low Energy,也就是通常所說的Bluetooth 4.0或者Bluetooth Smart),iBeacon基站可以創建一個信號區域,當設備進入該區域時,相應的應用程序便會提示用戶是否需要接入這個信號網絡。通過能夠放置在任何物體中的小型無線傳感器和低功耗藍牙技術,用戶便能使用iPhone來傳輸數據。

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NFC標籤的理論有效距離只有20cm,而最理想的使用距離只有4cm,範圍可謂非常之小。同時,手機等移動設備必須搭載NFC芯片才能支持NFC通訊。iBeacon的信息傳輸距離可達50m左右,感應器對iBeacon的用戶距離感知可精確到釐米級別,而且如今幾乎每部手機都支持藍牙技術。

連接物理和虛擬世界的神經末梢

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iBeacon作為蘋果技術中少數的開放系統,允許Android或其他平台應用共享iBeacon的便利,依賴蘋果iTunes八億註冊用戶。再加上指紋識別在這次WWDC會議的端口開放,蘋果通過開放iBeacon,指紋識別,和支付用戶,形成了一個完整的O2O生態系統。

iBeacon讓被互聯網銷售打的喘不過氣的傳統商家擁有了反擊的武器。倫敦西南部的新興社區 Brixton 即將大規模採用iBeacon 技術。250名商家很快將整合 iBeacon,為即將來到的移動支付浪潮做好準備。之前 iBeacon 在零售業主要用途是推送廣告、優惠信息、產品信息。

在iBeacon技術的場景下,手機成為對周圍環境感知的延伸。用戶獲取周圍信息的成本也大為降低,只需走入覆蓋場景中,自然就會收到商戶的優惠推送,用戶在不同場景之間移動,信息的更替自動。NFC技術在使用場景上非常窄小,並且在使用方式上也很「刻意」,還沒有來得及普及就過時了。

從iBeacon和指紋識別功能的開放,可以看出這些應用的普及,是有賴於整個市場的力量去參與的。從iBeacon技術的應用場景中,近場支付只是其中一個環節。但任何新技術的普及如果找到一個傳統巨大的低效率市場去突破,那麼社會的力量本身就會讓這個新技術更好的被市場所接受,而在此基礎上,其他偶發場景中的應用,才會在這個深厚基礎上發展起來。iBeacon讓線上高度發達的互聯網世界和線下傳統物理的世界建立起了無障礙通道,虛擬的應用會被毛細血管運輸到社會場景的各個分支血脈之中與之對接,從而實現發達的互聯網世界對傳統物理世界的信息交互和效率提升。
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SENSE隨筆141215《星際啓示錄》的物理學課(上)

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SENSE隨筆141215
《星際啓示錄》的物理學課(上)
執筆人:蟬

美國權威電影資料庫IMDB的電影評分一向是業界對電影受歡迎程度的重要指標。在IMDB的有史以來20佳電影排名中,只有6部是在2000年以後上映的。 Peter Jackson導演的魔戒系列三集均在榜內,而另外三部則是近年例無虛發的大導Christopher Nolan導演的《The Dark Knight》、《Inception》和仍然在香港上映的《Interstellar星際啓示錄》了。

《星》片並非一般的科幻電影,當中關於宇宙的各種設定與構想,均基於美國理論物理學家Kip Thorne的太空理論。 Thorne被譽為現今最頂尖的天體物理學家Astrophysicist,其最具爭議性的理論是提出「蟲洞」可用作穿越時空。***

雖然片中有意穿插一些講解理論物理學基本知識的場境,但對於從未接觸過相對論的觀眾可能會比較難於理解。 此文旨在解釋相對論最淺白的原理,以增加各位欣賞電影時的樂趣。

〈牛頓與麥士維〉
牛頓在17世紀提出「牛頓定律 Newton’s Law of Motion」, 解釋物件移動是由於「力Force」的作用。*** 牛頓以蘋果從樹上掉下來的例子, 指出「重力gravitational force」的作用,繼而提問:既然蘋果往下掉是受到地球重力牽引所致; 那麼基於相同原理, 月球又是否也會同樣地住地球掉下來呢?

正是這樣,他提出力學定律貫徹地應用於地球甚至整個宇宙的物體上面。 月球之所以圍繞地球運行是因為月球在自由落體freefall的同時, 受到地球引力的牽引,因而不能脫離軌道。 牛頓認為力的作用是 “即時性instantaneous的”,假如太陽在宇宙中消失,它原有引力的消失會在整個宇宙即時引起反應。

物件移動的速度是距離與時間的關係,故牛頓認為力學定律適於用宇宙,是建基於時間time與空間space在宇宙是不變constant和絕對absolute的*****。 火星與地球上的時鐘以同樣的速度運行,而彼此對空間的尺度亦相同。
牛頓力學主宰了物理學界二百年,直到19世紀末 麥士維James Maxwell的電磁波學說Electromagnetic radiation出現才受到挑戰。

麥氏發現電和磁分別會形成「field」,並作用在場內的物體之上。如觸摸靜電球會令人頭髮竪起;鐵粉會在磁場內會按照磁極的方向排列。 但場所產生的力並非即時性的,而是需要時間去作用,而且作用所需的時間是固定constant的。麥氏最偉大的貢獻是發現電和磁能合而成為電磁波:一種由電場與磁場同相振盪synchronized oscillation所產生的能量,這種能量可以在真空中以波浪wave的形式傳播。 麥氏又發現電磁波的傳播速度為光速,而光速是一固定的速度C,即每秒30萬公里。麥氏繼而斷定電磁波實際上亦是一種〝光〞。

19世紀學界一般認為物理學的所有重大問題基本上已經解決了,剩餘的只是個別零碎的疑團而已。量子力學始創人Max Planck就高中升學向校方咨詢之時,便被勸告不要選擇物理學,因為物理學已然 “終結”。***

〈狹義相對論〉
愛因斯坦便是在這樣的學術氛圍下出生。 愛氏年青的時候便對物理學產生濃厚的興趣。 他在16歲的那年開始思考一個問題: 如果以光速在一束光線旁邊追趕,由於速度相同,應該可以看到靜止的光;但由於光是以波浪形態傳遞,則應該觀察到的是沒有振盪的波浪。然而根據麥氏的理論,這並不存在。

而當時的兩大理論,即牛頓力學和麥氏電磁波理論,當中也有互相矛盾的地方。牛頓認為物件移動的速度是可增可減的,由作用於物體上的力所決定;而麥氏則提出光速是固定不變的,即光的速度不受力所影響。這個矛盾讓愛氏大為頭痛,直到1905,他突然想通了:這兩大理論其中之一一定是錯的!

愛氏提出一個看似簡單卻超乎常識的答案:時間會隨著速度增加而變慢,運動軸向的長度也會因為速度的增加而收縮。*****

如果在太空不同的點放置一個鐘,例如放置在木星,則除非木星移動的速度和地球一致,否則兩地的時鐘會以不同的時間運行。***

又假設一枝火箭正以0.9的光速飛離地球,在飛行的途中向前發射一粒子彈。由於子彈的速度也是0.9光速,根據牛頓力學,此發子彈應以1.8光速的速度飛行,即比光速還要快。
愛氏透過其理論和數學模型證明,在子彈加速的同時,長度會收縮而時間會減慢,令子彈只能以0.99光速運行。無論如何努力,子彈也無法追到光速:光速是宇宙的速度極限。*****

愛氏以兩條極簡單的假設去推演他的「相對論Theory of Relativity

  1. 物理定論在相同的慣性參考系下不變 The law of physics are the same in all inertial frames
  2. 光速在任何的慣性參考系內保持不變The speed of light is a constant in all inertia frame。

假設中所謂的慣性參考系,是指描述運動時所用作對比、不變的參考框架。如牛頓運動便以空間和時間均質不變作為其參考框架。
 這便是我們今日所指的狹義相對論Special Theory of Relativity」。然而在愛氏提出的時候,那是唯一的相對論,把它重新命名為〝狹義的〞是十年後的事。

介紹至此,似乎仍未能解釋為何在《星》片中男女主角在那個盛滿水的星球上回到太空站後,已經過了23年。狹義相對論只解釋了在速度向光速增加時時間和空間的變化,卻並未解釋重力和時間及空間有何關係。詳情請看下文《星際啓示錄》的物理課(下)。

延伸影片〈Twins Paradox〉:

參考:

《Einstein’s Cosmos: How Albert Einstein’s Vision Transformed Our Understanding of Space and Time》 (2005) MichioKaku

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SENSE 隨筆 141215 星際 示錄 物理學 物理
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SENSE隨筆141222《星際啟示錄》的物理學課(下)

來源: http://www.tangsbookclub.com/2014/12/22/sense%e9%9a%a8%e7%ad%86141222%e3%80%8a%e6%98%9f%e9%9a%9b%e5%95%9f%e7%a4%ba%e9%8c%84%e3%80%8b%e7%9a%84%e7%89%a9%e7%90%86%e5%ad%b8%e8%aa%b2%ef%bc%88%e4%b8%8b%ef%bc%89/

SENSE隨筆141222
《星際啟示錄》的物理學課(下)
執筆人:蟬

〈廣義相對論〉
雖然愛氏完成了精采的「狹義相對論」,但他比任何人都清楚理論的限制。 狹義相對論只針對 “慣性活動inertial motion”,但一般能觀察到的運動都保持在加速的狀態state of constant acceleration, 故此在現實生活和自然界裡都難以應用。 此外狹義相對論並沒有把 “重力gravity”列入考慮,但重力卻是無處不在。

愛氏回憶在研究「廣義相對論」時,一天他坐在辦公室椅子上,想像突然變成自由落體,那時將感受不到自己的體重。 這個早在伽俐略便已經發現的現象,即自由落體時加速相等於重力作用,稱為「相等原則Equivalence Principle」。
愛氏基於相等原則,進一步提出 “物理定律在加速和重力作用相等的時候是不能被識別indistinguishable的。”***
舉例:一個放在地上靜止不動的蘋果,與一個正在加速的大空船內的蘋果,是受相同的物理理論所約束的。

愛氏於是提出一個例子:在一艘正在向上加速的太空船內開著手電筒,由於加速的關係,手電筒的燈光會下垂。 基於相等原則,在地面開著手電筒時,它所射出的光線也會受重力影響而彎曲。***
愛氏進一步推論若光會被重力影響而彎曲, 則太陽作為大陽系內重力最大的物體,星光在到達地球之前應該會受太陽的重力影響而扭曲。*** 儘管至此,愛氏只指出重力對物體的影響,卻欠缺用以描述重力本身的理論。

經過多年的思考,愛氏發覺如要進一步推展廣義相對論,他需要重新考量時間和空間的關係。
在相對論之前的物理學,皆以 “歐幾里德空間Euclidean Space”去進行表述。空間以點、線、面組成,而空間內任何位置皆能以座標予以表述。時間對應於歐幾里得空間是一個定量constant的參考框架,當需要將時間加入三維空間時,只需將時間設定為第四維度dimension,並加進三維空間之內。
然而歐幾里得式四維空間是人類沒法透過想像力建立的。****
當我們想像以時間維度將三維空間串連在一起的時候,腦子裡得出的依然是三維空間,但這並不代表更高維度的空間並不存在。

歐幾里得空間是由平面構成的,但愛氏卻發現空間就像光一樣,是可以被扭曲的。愛氏的好友 埃倫費斯特Paul Ehrenfest在20世紀初提出一個至今仍然廣為學術界討論的「埃倫費斯特悖論Ehrenfest Paradox」
圓形的圓周在靜止時是圓周率和直徑的積。想像一個極大的轉動中的迴旋木馬,由於它外圍旋轉的速度比中心高,根據狹義相對論,外圍的長度也就比內圈壓縮得多,因而令迴旋木馬的形狀發生改變,於是圓周等於圓周率乘以直徑便不再正確。情況就好像北極圈一樣,因為地球是圓,而不是平的。
愛氏指出這個現象之所以會成為悖論,是因為歐幾里德幾何並不適用旋轉中的物體,迴旋木馬在轉動時其空間並不是平的flat,而是曲的curved。*****

試想像將一個相當重的砝碼放在床的正中心,床的中心會因而下陷。如果一粒玻璃珠在床邊滑向中心,會看到玻璃珠以橢圓的軌跡移動。以下短片可以清楚解釋這個情況

愛氏提出地球之所以會圍繞大陽旋轉,並不是因為太陽的重力把地球“拉”過來,而是因為太陽的重量將空間—- 或更正確地說「時空Spacetime」—- 壓凹。 而地球只是在時空的彎曲表面移動。***
重力並不是牽引力(所以將gravity翻譯成 “地心吸力”可能是錯的),地球將周邊連續的時空space-time continuum扭曲warp, 我們之所以好像被“吸”在地面,實際上是被扭曲的時空壓在地面。

愛氏把 “時空”比喻成是時間和空間交織而成的編織物,時空具有彈性,是可以扭曲的。
牛頓的理論之所以具解釋力,是因為觀察範圍縮窄在一個極小的曲面上,情況就好像人在地球的曲面上行走時, 未能意識到地球並不是平面一樣道理。

這種對重力的解釋還有一個相當有趣的地方:試想像剛才砝碼的例子,如果突然將砝碼從床上拿掉,會發生甚麼事呢?
愛氏指出如果太陽突然從宇宙中消失,原本凹陷的時空將會反彈並泛出 “漣漪”:以光速移動的重力,即所謂的「重力波gravitational wave」***。

重力波在愛氏提出的前數十年一直被認為是錯誤的,直到被1993年諾貝爾物理學得獎者Hulse和Taylor於1974發現的「赫爾斯-泰勒脈衝雙星」所證實,重力波可能不只是理論上存在,而且實際上能夠在宇宙中找到。 重力波的提出對於其後關於宇宙誕生的主流理論「大爆炸The Big Bang」是極為重要的,在此不贅。

在「星」片中主角父女以重力作為溝通的橋樑在理論上是有其根據的,由於重力波以光速傳遞,理論上可以在地球看似極短的時間內從遠處傳遞,但至於片中討論關於時間是否可以“倒帶”,則要留待物理學家慢慢思量了。

參考:
《Einstein’s Cosmos: How Albert Einstein’s Vision Transformed Our Understanding of Space and Time》 (2005) MichioKaku

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SENSE 隨筆 141222 星際 啟示錄 啟示 物理學 物理
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【觀點】華大基因尹燁:用物理學最美的定律做管理

來源: http://newshtml.iheima.com/2015/0326/149416.html

黑馬說:黑馬營第十期課程在華大基因如期舉行,知識淵博的尹燁在將近兩個小時的講課中,對商業管理、商業模式,包括對他的本行生物技術,以及互聯網和未來,甚至宗教和哲學都進行了深入剖析。
 
華大基因醫學總裁尹燁
 
文丨 華大基因醫學總裁 尹燁
 
21世紀可能是生命科學的世紀,今天跟大家講講從我這個角度怎麽看新一個時代的創新。
 
文化是一個民族生存和繁衍的方式,我是做基因的,人類傳到現在就兩個東西傳下來,一個是五千年的基因,一個是五年前的文化,一個是從生命科學往下傳,一個是通過人文科學往下傳,如果沒有價值觀,沒有使命和願景,很多公司一上市高管拋股票跑了,慢慢產生職業CEO,職業CFO,職業董秘。
 
從低等到高等,水生到陸生,簡單到複雜,單細胞到多細胞,無性到有性,從不能動到現在可以自由動,一直到認識自然、改變自然、毀滅自然,這是整個生物界的發展。這個過程中,這一點點DNA的差別就造成,這樣的差別,人和人差別0.5%。
 
1999年的互聯網到今天蠻有意思的,走來走去,亂七八糟的,有兩年蘋果和三星天天打,現在小米加進去了,就像是三國演義或是日本的戰國英才輩出,互聯網和生命科學是這個時代的趨勢。沒有成功的企業只有時代的企業,有些時候你在上一時代的成功經驗這一刻反而成為阻止你進步、成功的枷鎖。
 
在風口上豬也能飛
 
我們來說說戰略,華大在戰略包括買測序公司,我們經常開玩笑說就算你是B,往南走就是SB(傻B),往北走就是NB(牛B)。在華大,我們一直堅持,戰略是最重要的東西,是最大的紅利,戰略是羅盤,戰略是地圖,戰略是道理。對老汪來講叫作“勢”,我們就是豬,勢做對了豬也能飛,老汪吹我們飛,豬和吹豬的人是一夥人,豬怎麽飛,往哪個方向飛,什麽豬先飛,什麽豬後飛,哪個豬摔死,哪個豬長翅膀,這是很重要的。華大非常強調學史,我們講不謀全局者,不足謀一域,不謀萬事者,不足謀一時。失敗是成功之母就是悖論,為什麽要失敗一次才能成功,最牛的團隊不應該在之前的問題上再犯一次錯,這是我們想做的事情。
 
我們已經是這麽大的巨無霸,如果華大想繼續往前走,我們必須呆在山頂上,保持靈活的可能性,我引用一段數據,紅杉1973年有35%的新公司入榜,最近十年新公司更換率達到70%。這是大家熟悉的黑天鵝理論,黑天鵝理論看待最近IT的發展,1975年第一臺PC出來,1985年出臺了路由器,2005年出現了iPhone,2015年已經沒人敢說了,是可穿戴嗎?是那塊iwatch嗎?現在戴手環的人越來越多了。
 
警惕“失控”
 
大家說手機飽和了嗎?它已經變成你的功能延伸,很多人不再買卡片相機了甚至筆記本都不用了,因為手機已經足夠強大了。人和人之間的連接,歷史上我們稱之為固態連接,能動的範圍很小,連接的人很少。工業時代是業態連接,現在已經變成了氣態連接,我們根本無法控制人和人之間的關系,這就是凱文·凱利講的“失控”。公司比較小的時候最大的風險是在於你不改變,你習慣於墨守成規、一成不變,甚至扼殺很多人創新的激情,這是我非常擔心的,我也每天在提醒自己。
 
如果公司規模非常小的時候,改變是非常高效的。如果公司規模很大改變要付出的動能和勢能都會很大。有一本很有意思的書,以經典物理學來解釋管理:
 
1、FRICTION。摩擦力是成長的敵人,如果你在你的公司里想做一件事情,要躲過這麽多的暗礁,這樣的組織是沒人願意呆的,希望整個的過程直接過去。很多組織還不大就開始拉幫結派,結黨營私,各有各的勢力,這個是老板的勢力,那個是老板小舅子的勢力,中國很多企業背後的故事都是挺苦逼的事情。
 
2、F=MA。你規模越大對你的傷害越大,保持簡單會對你的組織有好處。不要在整個營收還沒有很好的時候就盲目擴大規模,很多時候管理跟不上,越擴大規模越出問題,這就是為什麽很多公司A輪B輪做得很好,突然到C輪做得不好。原因是管理跟不上,各種文化、創業的激情得不到沈澱,包括我們也在經常反省,是不是有擴張快而沒落實的地方,因為那個點上雖然機會對但是沒有合適的人,你做了未必能做得好。
 
3、PV=nrT。任何一個組織總會有一個平衡點,壓力、體積之間要取得平衡,每個人必須克服這種增長的慣性,如果在這個過程中,你沒有考慮清楚任何一個點,比如說管理跟不上,全去做營銷,為了做營銷給了大量的銷售費用,這個組織很容易最後有不好的結果。
 
4、杠桿定律。特斯拉出現沒多長時間,他的市值超過了幾個汽車老牌公司,為什麽?他利用長力臂,質量很小,在一個方向上讓我的力臂變長可以使大的組織翹起來。
 
5、ENTROPY,這是物理學最美的定律,一切物體,一切分子向越來越混亂的方式做。未來的組織中,我們盡量不去控制,我們讓員工發揮最大的能動性,我們讓客戶發揮最大的能動性,我們和他做朋友,我們和他做合夥人,要不要想著控制他,這一關隨著互聯網時代的到來使我們的信息變得非常透明,那一點上再想任何的控制其實是控制不住的,唯獨不控制才能讓這個組織重新凝聚在一起。
 
讓子彈飛一會兒
 
小步快跑。其實東西不完美不重要,關鍵是在快速叠代的過程中能迅速讓它完美起來,大家看得比較經典的就是微信,微信每次升級大家多願意升級,一旦升級就會多一種體驗,這個體驗會令大家非常爽,所以小步快跑,讓自己處於變化很快的結構和架構、規模都是很必要的。要允許你的組織有多樣性的存在,讓子彈飛一會兒,文化上、思維上的多樣性不等於多元化經營。
 
場景+服務將是未來
 
在互聯網時代,包括華大,我們也越來越多考慮場景營銷,而不再是像以前看著目標市場就往市場里砸。以市場需求變成共同興趣和功能連接為基礎的社群,這是大家都去找社群的理論基礎。原來我們的目標客戶是以交易為目標的,現在變成以互動為前提,所有的客戶必須給我反饋,我才能把這部分用戶最終變成我的粉絲,小米這點做得很成功。以前我們說價值鏈,今天說的價值網,不僅是競爭優勢的創造,而變成商業生態下的共同創造。以前我們做得更多的是產品和服務,大家拼的是性能,現在是以場景加服務一起來做的,要考慮時空因素,考慮性能和體驗。
 
顛覆式創新通常從外部突破
 
華大做基因產品,自己體驗不好就往外推肯定是錯的。為此配合這個戰略的市場方向,我們會從集中的組織結構向扁平化的組織結構做,由層級化變成虛擬化,大家以項目和任務為導向做,而不再是以前,我就是金字塔結構,這樣做的話傷害太大,特別是對於90後和00後,他們不習慣簡單的盲目服從。
 
在計算機市場,1980年IBM壟斷了大型機市場。當時個人電腦只是玩具,直到比爾•蓋茨拿到電腦,開始為電腦寫操作系統,後來個人電腦持續改進,IBM並沒有看到這個趨勢,等到windows出來的時候已經為時已晚。這造就微軟1990年到2005年的統治時期。取代IBM的不是硬件公司,取代微軟的公司也不是一個造軟件的公司,而是一個互聯網公司,這個公司叫Google。
 
Google的市值很高,微軟不看好互聯網,軟件付費是它想做的商業模式。但是今天有任何人能懷疑Google做的事情嗎?他的Google眼鏡和無人汽車。顛覆Google的是誰?是Facebook、還是百度或是騰訊?都很難說。顛覆你的一定不是你這一刻能看得見的,顛覆性的技術通常是從外圍或者從邊緣。
 
對大公司成功者說產生顛覆性技術是很難的。比較常見的是漸進式創新,別人做了這個東西覺得好就OK了。第二種是破壞性創新,我跳躍你的階段。第三個是顛覆性創新,從完全想不到的地方插進來,像微信搞定短信一樣,我不靠這個賺錢,就靠這個把你打死,這是極其簡單有效和幾乎誤解的手段。小米硬件的毛利率趨近於零,打敗三星以高利潤的利潤空間,而原來的手機賣家本身看起來不會由做手機的廠家顛覆,顛覆一定來自於外部。說不定有一天,從來不做手機的突然想出一個玩法會把這個東西幹掉,這一天我相信也不會太晚。
 
生命從外部打破叫食物,從內部打破叫做生命。我們借鑒騰訊,馬化騰講大公司如何自救,他講到,如果微信不是在騰訊做出來,有人做出微信並且很快的傳播,QQ也擋不住。微信在騰訊內部做不出來,在騰訊內部微信和QQ是競爭產品,QQ會想盡辦法不讓微信做出來,因此他把張小龍送到廣州閉關開發。
 
時代才是你最大的對手
 
你以為你的對手是同行,其實你的對手是時代,時代才是你最大的對手。大家如果能考慮到未來你所在領域的業態競爭,這個東西你可能是完全想不到的,像周鴻祎推出360就是免費,瑞星、金山、卡巴斯基瞬間沒辦法打。我怎麽跟你?跟你我就沒利潤,不跟你,你就市場份額變大,後面有資本跟著你打就沒辦法繼續跟了。360算準一個事情,中國有3億網民,3000萬用戶花錢買殺毒軟件,還有2.7億人都裸奔,那2.7億人用它的殺毒軟件就會顛覆這個行業。以前大家很難做到線上,有了互聯網O2O,有一個想法加上資本就很快可以成為事實,這是每個傳統行業可能都在擔心的事情。
 
 
 
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創業壓力好大?讓天體物理學蟲洞假說給你點靈感

來源: http://newshtml.iheima.com/2015/0627/150090.html

黑馬說:劉慈欣科幻作品《三體》近年持續大熱。作為劉力薦的天文學通識讀物,美國天體物理學家基普·索恩《星際穿越》一書,被認為是繼史蒂芬·霍金《時間簡史》之後,該領域全球最值得關註的里程碑式著作。雖然蟲洞及穿行蟲洞迄今仍屬科學猜想,但作者就此展開的論證過程或將令讀者腦洞大開。

文 | 基普·索恩
編輯 | 齊介侖

 
天體物理學中的蟲洞一詞是由我的導師約翰•惠勒提出的,靈感來自蘋果中的蟲洞(見圖 13-1)。

對於一只在蘋果上爬行的螞蟻來說,蘋果的表面是它的整個宇宙。如果蘋果中有一個蟲洞,那麽這只螞蟻從蘋果的頂部到達底部會有兩條途徑:沿著蘋果的表面(也就是螞蟻的宇宙),或者穿過蟲洞。蟲洞這條路顯然更近,它是螞蟻從自己宇宙中的一點到達另一點的捷徑。

蟲洞穿過了蘋果那鮮美的果肉,而這果肉的部分不屬於螞蟻的宇宙。對於生活在二維宇宙中的螞蟻來說,蘋果內部是三維的超體或高維超空間。蟲洞的壁可以被視為螞蟻二維宇宙的一部分,因為蟲洞的壁和螞蟻的宇宙擁有同樣的維度(二維),並且在蟲洞的入口處與這個宇宙(也就是蘋果的表皮)是相連的。在另一種觀點中,蟲洞的壁也不是螞蟻宇宙的一部分。
 
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 圖 13-1
 
福拉姆、愛因斯坦、惠勒,蟲洞理論縱向叠代中

 
1916 年,也就是愛因斯坦剛剛把廣義相對論的物理定律公式化之後的那一年,維也納的路德維希•福拉姆(Ludwig Flamm)發現,愛因斯坦廣義相對論方程的一個解可以描述蟲洞(盡管路德維希那時還不把蟲洞稱為“蟲洞”)。

現在我們知道,愛因斯坦方程的很多種解都可以描述不同形狀和性質的蟲洞。但是,路德維希•福拉姆的蟲洞解描述的是其中唯一一個嚴格球對稱並且其中不含任何引力物質的蟲洞。

如果我們截取福拉姆蟲洞(Flamm’s Wormhole)的中央切片,那麽它和我們的宇宙(膜)都將是二維的而不是三維的。如果從三維超體中觀察我們的宇宙和蟲洞,那麽我們會看到類似圖13-2左側部分的景象。


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圖13-2
 
由於圖片中的宇宙比我們的宇宙少一個維度,所以我們就得想象自己也是二維生物,並且只能在圖中所示的曲面上或者二維的蟲洞壁上行動。那麽這時,由 A 點到 B點將有兩條路徑,較短的路徑是沿著蟲洞的壁運動,並且穿越蟲洞由 A 點到達 B 點(圖中藍色虛線);而較長的路徑是沿著彎曲的二維曲面,也就是現在假想的宇宙,繞個大圈最終由 A 點到 B 點(紅色虛線)。

當然,我們的宇宙實際上是三維的,圖13-2左半部分中表現蟲洞入口曲率變化的同心圓,在現實宇宙中其實是一系列嵌套在一起的同心球殼(如圖13-2右半部分所示)。如果你沿著藍色虛線從A點進入蟲洞,那麽你會發現球殼將變得越來越小。盡管這些球殼是內層嵌套的,但它們的尺寸會停止變化。再之後,在你離開蟲洞走向B點時,球殼又會變得越來越大。

在福拉姆發表他的研究結論之後的 19 年里,物理學家們幾乎沒有註意到他關於蟲洞的研究,盡管這一關於愛因斯坦方程的解是如此令人震驚。而後在 1935 年,愛因斯坦本人和同領域的物理學家內森•羅森(Nathan Rosen)在不知道福拉姆研究結論的情況下重新得到了福拉姆 19 年前得到的解,研究了福拉姆蟲洞的性質,並且探討了此類蟲洞在真實宇宙中存在的意義。其他物理學家當時也沒有意識到福拉姆的研究結論,開始把福拉姆蟲洞稱為“愛因斯坦-羅森橋”(Einstein-Rosen bridge)。

通常,人們很難僅僅根據愛因斯坦方程的數學形式就理解它的所有理論預言,其中福拉姆蟲洞就是一個非常有代表性的例子。在 1916—1962 年近半個世紀的時間里,物理學家們一直認為,蟲洞應該是靜態的、永恒不變的,但後來約翰•惠勒和他的學生羅伯特•富勒(Robert Fuller)發現,事實並非如此。他們在數學上進行了更為深入的研究,最後發現,蟲洞會誕生、膨脹、連通和死亡,如圖 13-3所顯示的那樣。


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圖13-3

圖13-3的圖a表示的是,最初,我們的宇宙有兩個相互獨立的奇點。隨著時間的流逝,兩個奇點終於在宇宙的高維超空間里面相互連通,創造出了蟲洞(見圖 b)。然後,蟲洞的周長不斷膨脹生長(見圖 c 和圖 d),然後蟲洞又開始收縮斷開(見圖 e),最後留下兩個獨立的奇點(見圖 f)。誕生、膨脹、收縮和斷開的整個過程是在極短的時間內完成的,任何東西都無法在這麽短的時間里從蟲洞的一端穿越到另一端,即便光也不行。任何嘗試在如此短的時間內完成穿越蟲洞之旅的人或物,都將在蟲洞斷開時被毀滅。

這是無法逃脫的命運。如果宇宙曾經不知何故地產生了一個不包含任何引力物質的球形蟲洞,那麽它將遵循上面描述的步驟走完一生。愛因斯坦的相對論物理定律就是這麽預言的。

惠勒並沒有因為這個結論而灰心。相反,他很高興。他認為,奇點(空間和時間無限彎曲的地方)是現有物理定律的“危機”,而危機正是極好的導師。如果我們明智地去尋根究底,那麽便可以在極大程度上領悟物理定理。
 

修訂朋友科幻小說給我的啟發
 

時間快進大約1/4世紀,也就是1985 年5月。

卡爾•薩根給我打電話,讓我評論一下他新寫成的小說《超時空接觸》中關於相對論的描述是否科學準確。我很高興地答應了,因為我們是很好的朋友,並且我想這本書一定很有意思。另外,我還欠他個人情,因為是他介紹我認識了琳達•奧布斯特。

卡爾把他新書的初稿發給了我,我讀了之後非常喜歡。但在我看來,書中有一個問題:在這部小說里,卡爾把女主角埃莉諾•阿羅維(Eleanor Arroway博士從太陽系送到了織女星——是通過一個黑洞傳送過去的。但據我所知,人類是不可能通過黑洞從太陽系到達織女星或者宇宙其他任何地方的,因為在進入黑洞的視界後,埃莉諾•阿羅維博士將被奇點殺死。如果想快速到達織女星,那麽我們的女主角需要的是一個蟲洞,而不是黑洞。而且,這個蟲洞不會斷裂,是一個可以穿行的蟲洞。

所以我問自己,到底怎麽做才能讓福拉姆蟲洞不斷開呢?怎樣才能保證福拉姆蟲洞保持打開且連通的狀態,以讓我們穿行過去呢?通過一個假想的實驗,我找到了答案。

假設你有一個像福拉姆蟲洞那樣的球形蟲洞,但與前者不同的是,它不會斷開。然後,你可以沿著蟲洞的徑向發射一束光。因為這束光的所有光線都是沿著蟲洞的徑向前進的,所以這束光線在蟲洞中的形狀應該如圖 13-4所演示的那樣。在進入蟲洞的時候,光束會匯聚起來(光束的橫截面變小),而當光束從另一端離開蟲洞的時候,光束又會發散開來(光束的橫截面變大)。蟲洞對光線的作用是發散的,類似於一個凹透鏡。
 
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圖 13-4

我們知道,引力體(例如太陽或黑洞)會將光線向內彎曲(見下圖),而不能將光線向外彎曲。若想將光線向外彎曲,那麽作為透鏡的引力體需要具有負質量才行(當然負能量也是可行的,因為愛因斯坦的質能守恒方程告訴我們,質量和能量是等效的)。

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圖13-5
 
基於上面這些基本事實,我得到了以下結論:

任何可穿行的球對稱蟲洞一定是由某種具備負能量的物質支撐著的。這些物質的能量至少要和光束(或者其他以近光速運動的物體)穿行蟲洞時所承受的負能量相當。(在相對論物理定律里,能量的概念比較奇怪——一個人所測量到的能量取決於他的運動速度和方向。)我把這種具有負能量的物質稱為“奇異物質”(exotic matter)。(後來我才知道,其實根據愛因斯坦的廣義相對論,任何蟲洞,無論球對稱與否,如果想要保持可穿行的性質,其內部必須填充奇異物質。這個結論是加州大學戴維斯分校的丹尼斯·甘農(Dennis Gannon)教授在1975 年證明的一個理論的推論。由於我的一些疏忽,當時我並不知道甘農教授的這一理論。)

令人驚異的是,現有的理論表明,奇異物質是可以存在的,當然這要歸功於量子物理里面那些奇怪的法則。物理學家們甚至在實驗室里制造出了極少量的奇異物質——實驗是在距離極近的兩個導體板之間實現的。這個效應被稱作卡西米爾效應(Casimir effect)。但是那時(1985 年)的我還不是非常清楚蟲洞是否可以抓住足夠多的奇異物質以保持自身的連通,所以我還做了其他兩件事。

第一,我寫信給卡爾,建議他把書中“通過黑洞把埃莉諾·阿羅維博士送到織女星”中“通過黑洞”的部分改成“通過蟲洞”。信中我還附上了一份描述蟲洞的相關計算。這份計算顯示,可穿行蟲洞內必須填入“奇異物質”。卡爾接納了我的建議(並且把我有關蟲洞的方程加在了他小說的致謝里面)。從此,蟲洞正式出現在現代科幻領域,比如小說、電影和電視劇等。

第二,我與我的兩名學生馬克·莫里斯(Mark Morris)和烏爾維·尤爾特塞韋爾(UlviYurtsever)一起發表了兩篇關於“可穿行蟲洞”的科技文章。在這兩篇文章中,我們向物理界同行們提出了一個問題:通過結合量子定律和廣義相對論物理定律,一個高度發達的文明是否可以在蟲洞中放入足夠多的奇異物質來使之保持連通?

這促使物理學家們進行了大量的研究工作。但直到今天為止——大約30 年過去了——這個問題依然沒有答案。絕大部分研究結果給出了否定的答案,“可穿行蟲洞”也許不可能存在。我們離最終的答案還有很長的路要走。相關細節請閱讀我的物理學同事艾倫·埃弗里特(Allen Everett)和托馬斯·羅曼(Thomas Roman)合著的《Time Travel and Warp Drives》一書。
 
電影《星際穿越》,基於理論猜想的演繹
 
在電影《星際穿越》中,庫珀說,蟲洞不是一個可以自然發生的物理現象。

我完全同意他的觀點。即便物理定律允許可穿行蟲洞的存在,在真實的宇宙中也是非常不可能的。我必須承認,這里所描述的可穿行蟲洞的存在性與相關性更多的是猜想,連基於現有科學理論的推測都算不上。

為什麽我對蟲洞的自然產生如此悲觀?因為我們沒有看到宇宙中的任何天體在它們“變老”的時候變成蟲洞。相反地,天文學家們看到了許多大質量恒星在耗盡核燃料時塌縮成了黑洞。

另一方面,人們有理由期望蟲洞以“量子泡沫”的形式自然地存在於亞微觀尺度上(如圖13-7所示),這個量子泡沫是一個假想的蟲洞網絡,泡沫會持續不斷地在出現和消失之間波動,而這種波動的方式被我們目前還不是非常清楚的量子引力理論所控制。

在任何一個給定的時間內,泡沫是隨機的。這就意味著,這個泡沫會在一定的概率下呈現出一種形式,同時也會在一定的概率下呈現出另一種形式,而且這些概率是連續變化的。另外,這個量子泡沫非常非常小,泡沫中蟲洞的典型長度是所謂的普朗克長度,即 0.000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 001 厘米,也就是原子核直徑的萬億億分之一。實在是太小了。


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回到 20 世紀 50 年代,約翰•惠勒就已經給出了關於量子泡沫的有力論證,但現有證據表明,在量子引力的理論框架下,很多機制會降低量子泡沫的波動幅度,甚至抑制量子泡沫的產生。

如果量子泡沫確實存在,那麽我希望有一個自然過程能夠讓蟲洞從普朗克長度長到人體的尺度,或者更大。這或者就發生在宇宙的極早期,在宇宙極快速“暴漲”膨脹的時候。但是物理學家們並沒有看到任何證據可以表明這種自然增大能夠或已經發生。

另一種產生自然蟲洞的機制就是宇宙的大爆炸創世,但這個可能性極小。我們可以設想可穿行蟲洞在宇宙大爆炸時期本來已經產生,但是這個設想是非常不可能的。之所以說設想,是因為我們對宇宙大爆炸並不了解;之所以說不大可能,是因為在我們所知道的大爆炸中沒有一樣能夠提供形成可穿行蟲洞的線索。

一個超級發達的文明是創造出穩定的可穿行蟲洞的唯一希望,但這要面對太多的困難,所以我依然持悲觀態度。

在一個沒有可穿行蟲洞的空間中制造可穿行蟲洞的可行途徑是:把它從量子泡沫(如果量子泡沫存在的話)中提取出來,放大到人類尺寸,甚至更大,然後向蟲洞中添加奇異物質以保持這個蟲洞的連通。這些步驟,甚至對於超級發達的文明來說,都是一項艱難的任務。當然,這也許僅僅是因為我們不理解如何運用量子引力理論來控制量子泡沫,並提取當中的蟲洞,也不知道早期的放大過程。當然,我們目前對奇異物質的性質也不很了解。
乍看上去,制造一個蟲洞好像很簡單(見圖 13-8)。只要把我們的宇宙膜(我們的宇宙)向著超體的方向推出去,創造出一個小錐體(見圖 a),然後把我們的宇宙繞著超體折疊起來(見圖 b),接著在錐體正下方折疊起來的平直空間上開一個小洞,再在錐體的尖端開一個小洞,最後只要再把這兩個小洞縫起來(見圖 c),一個蟲洞就誕生了。哈,就是這樣!


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圖 13-8
 
在電影《星際穿越》中,羅米利(Romilly)用一張紙和一支筆演示了我剛才陳述的創造蟲洞的方法(見圖13-9)。從旁觀者的角度來看,這個過程非常簡單,就是玩玩紙和筆,但是如果這張紙就是我們的宇宙膜,創造者是生活在我們宇宙膜上的文明,所有操作只能在我們的宇宙膜內完成,那麽這個過程將無比艱難。


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圖 13-9
 
實際上,除了第一步——在空間中向高維度的方向推出一個錐體(我們只需要一個非常致密的天體,例如中子星)——我根本不知道其他步驟如何實現。如果想接著在我們的宇宙中打孔的話,唯一的途徑就是借助量子引力理論。愛因斯坦的廣義相對論是禁止我們在宇宙中打孔的,所以如果想在宇宙中打孔,唯一的方法就是尋找廣義相對論失效但量子引力統治的區域。對於我們來說,這一認知幾乎為零。
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版權聲明:本文摘編自《星際穿越》一書,作者基普•索恩亦為同名電影《星際穿越》唯一科學顧問,編輯齊介侖,i黑馬版權所有,如需轉載請聯系zzyyanan授權。未經授權,轉載必究。

 

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科普 | 什麽是引力波?它為什麽會讓物理學家痛哭流涕?

來源: http://www.yicai.com/news/2016/02/4749011.html

科普 | 什麽是引力波?它為什麽會讓物理學家痛哭流涕?

一財網 霍光 2016-02-12 23:17:00

作為一個普通大眾,我們在被各種社交媒體刷屏的”引力波“洗腦的同時,卻很少有人知道,引力波到底是什麽?為什麽探測到它需要百年努力?它又能給世界帶來什麽?

“破五”是中國傳統迎財神的日子。但2016年的這一天,不僅中國,全世界的物理學界都沸騰了,仿佛迎來了它們的“財神”——被預言已經百年的引力波,終於被探測到了。

據媒體報道,一位物理學家如此形容自己的心情:”堂堂男子漢很少哭,當時心中忽然暖流湧動,但還是強忍住沒哭。那是一種強烈的感動,感動到想哭的感覺。整個新聞發布會上,我一直強忍著。“

作為一個普通大眾,我們在被各種社交媒體刷屏的”引力波“洗腦的同時,卻很少有人知道,引力波到底是什麽?為什麽探測到它需要百年努力?它又能給世界帶來什麽?

宇宙大蹦床

很多人都聽說過愛因斯坦的廣義相對論,但並不知道它講了什麽。事實上,廣義相對論的很多推論是人們的直覺無法理解的。比如這一項——引力的定義。

在廣義相對論中,引力被歸咎與時空的彎曲。

”時空彎曲是什麽鬼?“相信大多數人聽說之後都是這個反應。它的意思是,我們平時看到的空間貌似是平直的,但真實的情況中,卻是像哈哈鏡里一樣扭曲的。這種扭曲是物質造成的,質量越大,扭曲就越大。

我們可以把宇宙想象成一個蹦床,如果沒有任何擾動,它是平坦的。但有質量的物體出現時,比如一個雞蛋,來遊樂場的小孩子,或者是地球這樣的龐然大物,它就會變得彎曲。

大質量物體周圍空間會像蹦床一樣開始彎曲

可憐的是,這種彎曲,對於生活在蹦床上的微小生物——我說的就是人類這種生物——來說,一是由於我們跟著蹦床一起彎曲了,二是由於這種彎曲太微小,我們完全感覺不到這種彎曲。

如果只是彎曲還好。但如果這個大質量物體發生變化——雞蛋被吃了,小孩子蹦走了,或者地球爆炸了——蹦床就會開始震動,這種震動就是引力波。當然,跟著一起震動的我們也感覺不到它在震動。

如果地球消失了,周圍的空間就會開始震動,像漣漪一樣傳播開去

用圓規丈量宇宙

對於不喜歡睡眠被地震打擾的我來說,感受不到宇宙的震動是多麽幸福。但物理學家可不這麽想,他們急需感覺到震動,來證明自己確實讀懂了宇宙。他們還希望通過對震動的研究,來把宇宙讀得更懂。於是,他們發明了世界上最大和最貴的......圓規?或許很像,但他們把它叫做邁克耳遜幹涉儀,或是LIGO。

引力波探測器很像一個圓規,不過更為巨大

LIGO的“兩條腿”都有4000米長,最近的一次升級就花去了幾十億美元。

在大年初五帶來引力波消息的LIGO並不像財神,相反,這個美國國家科學基金會(NSF)資助的項目前前後後已經花去了數十億美元。

LIGO的原理是什麽?假設我們有兩個短跑運動員,他們在任何情況下跑步速度都一樣,那麽,如果跑道因為引力波擾動,長度發生了變化——就像蹦床表面會因受力,在一個方向上拉伸一樣,他們從LIGO的兩條腿上跑回來的時間就會發生些微的差異。我們就知道,空間確實在震動。

然而,這並不是那麽簡單的。最簡單的兩個原因——第一,震動太小了,也許4000米只會發生0.000000000000000001米(我幫你數好了,這里應該有17個0)的變化。雖然圓規腿已經這麽長了,這也這只是勉強能讓我們感覺到兩側運動員,也就是激光回來的差異。第二,我們不能讓諸如跺腳、打噴嚏或是地震影響我們的觀測,所以要用各種設備讓兩條腿穩定。同時,我們還要在很遠的地方再建一個,如果兩個都震了,我們就知道這不是科研人員絕望情況下掀桌子引起的。

物理學家在地球上建了一大堆探測器。其中,這次成功的LIGO在美洲東西海岸各有一個探測基地。

1991年,麻省理工學院與加州理工學院在美國國家科學基金會(NSF)的資助下,開始聯合建設“激光幹涉引力波天文臺”(LIGO)。不過,LIGO建成後一開始並沒有什麽作為,經過數次耗資不菲改造,LIGO總算帶來了好消息。

引力波能帶來什麽?

對於大眾來說,或許會懷疑花費這麽多美元——教育家會計算能建多少學校,貧困國家會計算能買多少糧食,諸如此類——去探索引力波有何意義。但對瘋狂的物理學家來說,他們會覺得,這不但值回票價,而且就像免費的一樣便宜。

愛因斯坦當然會高興聽到這個消息,因為這證明了他不像普通人類的腦袋瓜又對了,他想像出的東西,人們花了大把鈔票辛苦了數十年,總算看到了。不過,其他物理學家呢?

對物理學家來說,這輕輕的一震,比《美人魚》、《星球大戰》乃至人類史上所有的電影加起來都好看,因為它蘊含的劇情,是宇宙誕生的畫面。

我們從小都被告知一個最著名的猜想——宇宙是在一場爆炸中誕生的。這意味著,在時空的開始時,這個大蹦床有一次最劇烈的震動。引力波就能讓我們還原這個震動——它是否存在,有多大規模,諸如此類。

除此之外,引力波還能讓我們知道,我們看不到的宇宙空間在發生什麽。據科學家說,這次的引力波就是我們看不到的超級遠的距離上,我們看不到的超級大的黑洞的變化引起的。如果你是《三體》迷,你就可以理解,如果在很遠的星系一個文明被高階文明炸掉了,我們能夠第一時間通過引力波知道這個事情是多麽重要。

編輯:邊長勇

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科普 什麼 引力波 引力 為什麼 會讓 物理 學家 痛哭 流涕
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諾貝爾物理學獎揭曉 三位美國科學家榮獲該獎項

10月4日,諾貝爾獎官方消息,來自美國華盛頓、普林斯頓和布朗大學的三位科學家戴維 ·索利斯(David Thouless), 鄧肯 ·霍爾丹(Duncan Haldane) 以及米歇爾·克里特里茲( J.Michael Kosterlitz),獲得了今年的諾貝爾物理學獎。

瑞典皇家科學院常務秘書戈蘭·漢森宣布:“將2016年諾貝爾物理學獎授予3位美國科學家,戴維 ·索利斯( David J. Thouless)和鄧肯 ·霍爾丹( F. Duncan M. Haldane )以及米歇爾·克里特里茲( J.Michael Kosterlitz),以表彰他們發現拓撲相變的理論。

其中,大衛·索利斯(David J. Thouless)占一半獎金,鄧肯· 霍爾丹(F. Duncan M. Haldane)和邁克爾·科斯德里茨(J. Michael Kosterlitz)分享另一半。

據悉,拓撲學(topology)是研究幾何圖形或空間在連續改變形狀後還能保持不變的一些性質的學科。它只考慮物體間的位置關系而不考慮它們的形狀和大小。

此前,據湯森路透預測,物理學家 Ronald W.P.Drever、Kip S.Thorne 及 Rainer Weiss,是今年物理學獎的熱門人選。他們設立了激光幹涉引力波天文臺 (LIGO),使檢測黑洞所產生之引力波成為可能。

諾貝爾 諾貝 物理學 物理 揭曉 三位 美國 科學家 科學 榮獲 獎項
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諾貝爾物理學獎 中國人錯過了嗎?

“好奇心總是驅使我去尋求一些物質在極端情況下是如何反應的答案,把普世的科學放在極端的條件下,往往會有驚人的發現。我花大量時間研究理論概念,概念是非常抽象的,但是概念是一切應用的基礎。”這是曾經因為發現石墨烯而獲得諾貝爾物理獎的康斯坦丁·諾沃肖洛夫在兩周前對第一財經記者所說的一段話。

諾沃肖洛夫的信念昨天在三位英國科學家身上再次發出光芒。

諾貝爾物理學獎昨天授予David Thouless、Duncan Haldane和 Michael Kosterlitz三位科學家,他們因為發現“拓撲相變和拓撲物態理論”被授予這一科學界的最高榮譽。“物質在極端狀態下會產生何種變化”再次成為研究的重點。他們的研究可能提升電子材料的性能,並且已經向超級計算機的研發成功邁進一步。

極端狀態下的原子運動

試想如果物質在非常冷或者非常平的狀態下,原子的運動會發生何種異常的變化?“拓撲物態理論”補充了人們所熟悉的普通的物態變化,比如物質如何從固體變為液體再變為氣體。

所謂“拓撲”,是數學的一個分支,主要研究的是幾何形狀在連續形變中所不改變的性質。最經典的例子,比如一個沒有洞的肉桂面包,有一個洞的百吉圈和有兩個洞的扭結面包之間的變化。而“相變”就是物質在外界條件連續變化時,從一種“相”變成另一種“相”的過程,比如冰融化成水。

普林斯頓大學的Haldane教授是理論凝聚態物理學家,他表示:“這個研究工作很早以前就開始了,但是直到今天才有了重大的新發現,並且將理論得以延伸。我對此感到驚訝。”三位科學家是使用數學的方法來解釋物質在罕見狀態下所發生的物理變化,比如超導體、超流體和薄磁膜。

來自華盛頓大學的Thouless教授和布朗大學的Kosterlitz教授聚焦在超薄的二維介質,比如超薄膜的表面或者中間層。Haldane教授則更是聚焦於一維物質,這些都不同於人們通常定義的三維的物質。他們使用的大部分方法是“拓撲相變理論”。

傳統的觀點認為,超導或者超流不可能在中間層發生,但是Kosterlitz和Thouless推翻了它,他們證明了超導能在低溫條件下發生,並闡明了機制,相變使得超導現象在高溫條件下消失。

量子計算機邁進一大步

諾貝爾委員會認為,當今人們所使用的“前沿技術”,比如電腦,根本上是依賴於人們理解和掌控材料性質的能力。三位獲獎的物理學家用他們的理論發現解釋了非常態的物質變化,建立了“拓撲相變”的數學概念,這為將來新材料的設計提供了新的物質特性的理論基礎,這將引領未來重大的技術發展。

其中一個重大的應用前景可能是量子計算機。劍橋大學教授Nigel Cooper表示:“科學家正在尋求拓撲相變的概念是否能夠用於量子設備,來解決傳統計算機和電路元素所無法解決的問題。它可能不會在你的iPhone里面,但是會存在於全世界的政府實驗室。”

事實上,微軟的量子計算機項目Station Q已經在用拓撲理論研發量子計算機。早在10年前,Station Q的創始人就發表過一篇論文,里面提到通過建立“分子量霍爾”系統,從中創造有拓撲保護性的量子比特。幾年後,通過納米線將實現量子計算的準粒子Majorana轉化成有拓撲保護性的量子比特理論被提出。

“Station Q在量子計算機領域的研究一直都在進行。從拓撲相變的角度來看,可以給量子信息更強的抵禦外界幹擾的能力。”Cooper教授表示。他還說,拓撲金屬能夠用於導體和晶體管的制造。

華人科學家功不可沒

中科院量子信息與量子科技前沿卓越創新中心一名研究員對第一財經記者表示:“這次獲獎的是一個很基礎的理論,並不涉及具體的材料應用,不過建立在此基礎上的材料,比如半導體,將會對未來的量子計算機有用。”他還表示,如果未來諾貝爾獎涉及到應用,那麽獲獎的很有可能是中國人。

這位研究員所說的中國人,是著名華裔物理學家、斯坦福大學教授張首晟。張首晟在十年前對拓撲絕緣體的研究做出過重要貢獻。在拓撲絕緣體工作取得重大突破後,中國科學家做了很多重要工作,包括量子反常霍爾效應的實驗發現和外爾半金屬的發展,在拓撲材料的合成、基本性質表征以及物理效應發現等方面,中國物理學家已經處於國際的第一梯隊。

不過,也許說張首晟與諾獎擦肩而過還為時過早。清華大學教授薛其坤院士表示:“這一領域再獲諾貝爾獎的可能性仍然存在。”薛其坤的工作也驗證了科學家們尋找百年的物理效應,同樣堪稱諾獎級工作。中科院物理所研究員翁紅明則表示:“未來拓撲絕緣體如果能真正將量子霍爾效應應用起來,諾獎或許會再度光臨拓撲領域。”

諾貝爾 諾貝 物理學 物理 中國人 中國 錯過 了嗎
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湯未生特約:供股的物理學(修改篇)

最近怪獸老婆因為男主角很英俊,以及喜歡女角的金所炫,看《孤單又燦爛的神-鬼怪》(下稱《鬼怪》)看得著了迷,未生也盡快把稿件趕完,順便看看《鬼怪》,竟然也夢到鬼神和地獄使者。

鬼神:「質量與體積不成正比,那個如紫花地丁般小巧的股票,那個似花瓣般輕曳的股票,以遠遠超過地球的質量吸引著我一瞬間,我像牛頓的蘋果一樣不受控制地滾落到它腳下發出咚的一聲,咚咚一聲心臟, 從天空到地面持續著令人眩暈的擺動,那就是供股。

地獄使者:「你對供股實在太迷戀。」

未生:「供股實在太可惡。」

鬼神:「供股很美。最近證監會雖然很關注供股有重大攤薄的問題,但還有方法。」

地獄使者:「如果它不讓我們大比例大攤薄,我們就小比例小攤薄吧,溢價供股也行。」

未生:「實在太好了。」

鬼神:「當然不是這麼簡單,我們就和其他和我們一樣的大股東合作,成立證券行和財務公司,接受一些高估甚多的股票的抵押,或是貸出高息無擔保的貸款,亦可直接買這些垃圾股票,如果怕人留意到,就認購基金,用基金買垃圾股。」

未生:「這些應該不太可行,證監會不讓你們供股。」

地獄使者:「買股票不行,我們就做實業,以高額現金購買有盈利的同業,又或是做貿易業務,或是做一些收舊樓重建業務,有多大做多大,這就產生資金需求,又有理由供股集資了。」

鬼神:「我們搞財技的,如果這麼容易給你們看穿,不多想方法集資,我們又如何搵食呢?」

未生:「真是很恐怖。」

地獄使者:「我還有一招更絕的。先在充裕資金下向市場發債,然後把資金匯到有外匯管制的國家,在債務到期前沒法匯回,向自己的財務公司借點高息債務,用以還債及降低利息支出理由供股集資。又可以用高價收購由一些朋友的物業,其中部分以承兌票據支付,這些承兌票據接近到期之後,又可以用供股來還債。」

眾聲附和:「確實是高招呢!」

未生突然醒來,雖然很冷,但還是嚇出一身熱汗。未生記得監會主席唐家成曾說,老千股只屬少數,但未生翻閱近期招股書,每3隻新上市的股票,就有這班「供股集團」的蹤影,就算證監會如何注視這些供股,還是「道高一呎、魔高一丈」。未生憶起90年代,證監會對付一些騙股東的公司以停牌處理,老千也知所進退。看來證監會要多拿出決心,才能獲得市場信心。

湯未 未生 特約 供股 股的 物理學 物理 修改
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無悔當年讀物理

網誌分類:股票經
網誌日期:2017-06-25

昨天在「鍾記價值投資學員」Telegram群組,收到學員上載的資料,原來是今期《中大校友》登出了自己之前投稿的新書出版內容。這次已經是我第二次出現在《中大校友》。還記得去年出版第一本書的時候,也在同一本刊物登過有關資料。難得有機會在母校的刊物更新個人的近況,甚有親切感。

自己當年「會考」成績優異,因不想再受高級程度會考公開試的「折磨」,於是決定透過「暫取生」的途徑考進中大,選了一門在別人眼中很難找到好工作的學科------物理。其實,以自己的成績,大可以選擇商科或醫科、法律等專業科目,未來工作前景和入息都較有保障,職場的道路較易走。但現在回想,我卻沒有後悔大學時期純粹按著個人興趣而選修了物理!

主修物理除了學習主科的知識外,最大的得著是訓練了我的數學、推理及邏輯思維,而這正是成功的股票分析員或基金經理應具備的主要元素。雖然「物理」與「投資」看似風馬牛不相及,但我發覺原來物理理論有時也可以應用在投資方面。我舉兩個例子。

第一個例子。還記得大學畢業後,誤打誤撞找到一份於股票行擔當股票研究員的工作。當時公司內有位資深的投資者,嘗試運用牛頓定律(Newton Law)來設計一套期貨交易策略,稱為「動力買賣策略」(Momentum Trading Strategy)。他覺得大市上升或下跌都是有動力的,通常都會維持一段時間,直至遇到阻力才會改變方向。他的買賣策略很簡單,就是當大市上升(以收市價為準)便買人恒生指數期貨合約,假如第二天大市持續上升,他便繼續持有。直至有一天,大市下跌,他便掉轉槍頭賣出平倉,再沽空。假如之後大市持續下跌,他便繼續持有,直至大市回升,他才買回平倉,再多買。如此類推。

資深投資者的買賣操作,不正是引用了物理學的原理嗎?我沒有深究最後他能否依靠這套方程式賺錢,但當時對於我這個唸物理的年輕小伙子來說,覺得這操作很有趣。

第二個例子是著名投資大鱷索羅斯(George Soros)成立的量子基金(Quantum Fund),其名稱正是源自「量子力學」(Quantum Mechanics)。量子力學提到海森堡的「測不準原理」(Heisenberg Uncertainty Principle),粒子的位置與動量(或速度)不可能同時被確定,位置的不確定性越小,則動量(或速度)的不確定性越大,反之亦然。簡單地說,當科學家嘗試用儀器量度粒子的位置和速度時,該儀器已經不可避免地改變了粒子的原有運行狀態,所以測不準。索羅斯的投資哲學,很多時都是建基於「明白和承認投資市場充滿不確定性」。只有這樣,投資者才會有勇氣和信念去接受本身或市場都有機會出錯。投資者在制定策略時,必須不斷思考市場不同的可能性。

人生的際遇很難說得準的,我偏愛隨緣不強求,知足常樂。有誰會想到自己當年讀物理,二十多年後,竟然會教人股票投資!為何會有如此大的轉變?我沒有刻意去找答案。

最近香港大學因連年選修學生不足,在2018學年取消天文及數學/物理主修。聽到這個消息,我心有戚戚然!如果有學生因擔心將來仕途而不跟隨志趣選科,真有點可惜!



無悔 當年 物理
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物理學家張首晟:區塊鏈技術是互聯網世界新的分合轉折點

來源: http://www.iheima.com/zixun/2018/0123/167045.shtml

物理學家張首晟:區塊鏈技術是互聯網世界新的分合轉折點
42章經 42章經

物理學家張首晟:區塊鏈技術是互聯網世界新的分合轉折點

區塊鏈又讓一個網絡去中心化的時代來臨,又到了一個合久必分的時代。

來源 | 42章經(ID:myfortytwo)

作者 | 張首晟

大家好,今天非常高興有這個機會跟大家分享。最近大家可能對區塊鏈這個領域非常註意,我也想談談我自己在這個方面的思考。

微信圖片_20180123191122

差不多在四年以前在區塊鏈出現的時候,我就對這個領域非常的關註。我認為世界歷史可以用兩句話來描述:分久必合,合久必分。我們的互聯網行業也體現了這一種規律。過去,美國網絡的資源幾乎被 AT&T 一家壟斷,這和當時候的網絡技術Circut Switching 有很大的關系。最初,AT&T 也面臨過一定的競爭,但等到公司足夠大,效率和規模足夠優秀,最後就會出現一家壟斷的現象,壟斷美國戰後 30、40 年的網絡市場。

但是,往往技術的發明會導致合久必分。 TCP/IP 協議的發明,就促進了互聯網時代的到來,Packet Switching 取代了 Circuit Switching。我們所有的通訊都是通過一個個小的Packet 相互通訊,這使得通信效率提高。在這樣的情況下,就沒有必要有一家公司來壟斷整個網絡的資源,這樣就迎來了一個合久必分的時代。

編者註:circuit switching 需要預約線路資源,而 packet switching 不需要預約,每個 connection 是競爭關系,對於線路資源先到先得。就好像我們外出餐館吃飯,packet switching 是進去餐館看到有空位就坐下,把這個位置占了,沒有空位就只能等了;而 circuit switching 則是要先預約座位,去到餐館憑著預約號坐下。

當合久必分的局面持續了一段時間後,人們發現一個問題:雖然最底層的網絡通訊非常去中心化,大家也會在每個網站發表自己的信息,但是對整個信息沒有一個系統的組織架構,這使得信息很難被找到。在這種需求的推動下,美國就出現像谷歌這樣中心化的一個搜索公司。

它做的事情和我們過去在工業時代做的事情幾乎一樣:只是把重組原子改為重組信息。比如大型石油公司開采原油,而原油也是一些原子組成的。石油公司的做法近乎於將原子重新組織了一下,將它變成了化學品。像谷歌這樣的新一代企業,它們擅長的是重組那些 Bits、信息。谷歌並沒有建立那些網站,而是利用自己的算法,對已有的網站進行排序,使得每個公司都能在這個網絡世界里被很容易地找到。它駕馭了這個網絡世界,是淩駕網絡的新型組織機構,也導致了它的一個新的壟斷時代到來,導致了分久必合。

這些都是組織信息的大平臺,但是現在整個互聯網行業到了一個新的階段。如同當年 TCP/IP、Packet Swtiching 能夠打敗一個 AT&T 這樣的巨人,區塊鏈又讓一個網絡去中心化的時代來臨,又到了一個合久必分的時代。人和人之間又可以通過區塊鏈回到一種 P2P 的交流方法,更加神奇的是,人們可以在這個平臺上交換價值。

價值是一個很難交換的東西。互聯網第一波只是交換信息,但到了第二波希望能夠交換價值,因為價值的核心就是要大家有一個共識。在一個 Distributive System(分布式)系統里面,達到共識是一個非常難的事情。每個網絡的節點都有時間的延遲,計算能力也不一樣。有的計算機有良好的行為,有的計算機確實有一些不良行為。在一個複雜的網絡系統里面,如何達到一個共同的價值,這在那個計算機科學里面也是一直沒有解決的問題。因此計算機科學中有一個 Fischer-Lynch-Paterson 定理,在采取一種完全 Deterministic(固定)算法的時候,共識是永遠無法達到的,因為這個網絡的系統實在太複雜。

後來,大家就想到區塊鏈的技術可以把經濟行為加上隨機的數學算法使得網絡達到共識,比如說通過計算一個 Hash 函數的辦法,對共識進行投票,這就是整個區塊鏈上面達到了一個新共識的機制。

大家可能很難理解,為什麽這個共識的機制本身會有很大的價值。事實上物理學里面有一個非常深刻的概念叫熵增,就是物理世界看起來是總是走向無序。但是生命世界和物理世界不太一樣,生命世界確實越來越走向有序。走向有序的行為是把熵減少的一個行為,但是整個系統的熵還是在增大。因此,生命行為就是把自己的熵減小了,使周圍的熵增大了。

這在共識機制上也是一樣。如果我們要達到共識就是要把熵減少,大家如果意見非常不一樣的話,熵也就很大,因為非常無序。但是如果能夠統一意見,達到一種非常有序的狀態,它必然是減小熵的一種行為。然而,減少熵的行為必然會增高周圍世界的熵。

因此,當時提出來的算法是通過一些 Hash 函數的計算,這雖然看起來是浪費了一些周圍世界的能量,其實得到了一種更可貴的財富,也就是共識。

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在這個意義下,區塊鏈的共識系統有點像生命系統本身,自己的熵在減弱,它達到了共識,但使得周圍的系統熵變大。這是一個代價,但相比別的系統來講,這個代價還是非常小。

所以,一旦我們有了共識之後,就會有一種信任,人和人之間會有一個新的合作機會。所以,我把這個新的時代稱為:我們的信念是建築在一個數學的算法上面,In math we trust。在今後的系統中,中心化平臺就不再需要,取而代之的是我們能夠建立一些 P2P 的區塊。通過開源的投票模式,大家可以用透明的算法,定義這個Community 里面的遊戲規則。這就更能導致一個新的互聯網的革命,一個合久必分的時代就又會到來。

最近大家都對人工智能比較感興趣,但其實人工智能現在碰到了一個很大的瓶頸,因為如果 AI 要非常大的進步,它必然要需要很大的數據,但是現在的數據提供方都沒有足夠的激勵機制提供極大量的數據。但一旦有了區塊鏈之後,如果創造數據能被價值化、共識化,就會形成一個大的數據市場,使得人工智能也能夠更往前進一步。

當然,我們最大的願望,是通過區塊鏈的技術使得我們的社會能變得更加美好,使得人們能夠通過數據的分享創造和達到價值,這樣也能使社會能夠更加公平,讓大家有更多新的機會。

所以總的來說,就像整個人類的歷史是分久必合、合久必分,我覺得區塊鏈技術也使得互聯網時代也到了一個新的分久必合、合久必分的時代。我們正是面臨著區塊鏈和去中心化技術給這個時代帶來的這場新的革命。

張首晟,斯坦福大學終身教授、美國三院院士、中科院外籍院士、富蘭克林獎章獲得者、中華人民共和國國際科學技術合作獎獲得者。

201801230959260583

丹華資本為由張首晟教授創辦,現管理超過6億美金規模的兩支美元基金和一支人民幣基金。 丹華資本從基金成立開始即布局區塊鏈領域投資,現為Dfinity, Symbiont, Brave/BAT, Kyber Network, Orchid Lab, Chia Network, DAGLab, Theta Network 等項目的首輪投資人。

區塊鏈 張首晟 丹華資本
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大胸一族唔啱跑步?物理治療師:揀啱裝備就跑到

1 : GS(14)@2016-11-10 08:02:38

不少人都市人注重健康,爭取機會做運動,而跑步可算是最方便的運動,只要換上運動服裝,任何地方都可以跑步。但上圍較大的女士可能會較抗拒,因為跑步期間的動作,或讓她們感到尷尬,甚至做成不適,坊間更出現「大胸一族不可跑步」的說法。註冊物理治療師及註冊中醫師陳國正表示,上圍豐滿的女性不可跑步的說話,並不正確。他指,只要有適當的配合,女士跑步並無問題。陳國正認為,上圍豐滿的女士因身體前方出現負重,身體會向後傾,如果腰部和背部肌肉不夠強壯支撐,跑步期間可能傷及腰背,也有機會拉傷頸椎。一般的女性跑步可戴普通胸圍,但上圍較豐滿的女性可戴上運動型胸圍。因為運動型胸圍具較佳承托力,減少上圍豐滿女士的受傷機會。當選購運動型胸圍時,可模擬跑步動作,或向上跳躍,確保身體適舒才購買。另外,除了跑步,她們亦要多做強化腰背的運動,讓身體更有力量承受上圍的負荷。《蘋果》記者




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【跑步防傷菠蘿蓋】物理治療師兼馬拉松冠軍 五招鬆一鬆防傷膝

1 : GS(14)@2016-12-10 13:31:14

何淑玲(Horlick)物理治療師說跑步十大常見傷患之首,就是「髕股關節綜合症」。



年尾清涼乾爽又是跑季的開始,不少人都加緊練習應付接踵而來的比賽,但跑得多能提升狀態同時也易勞損受傷,所以我們便找了物理治療師,提提大家幾個常見的跑步傷患,預防之餘亦能自己作簡單治理。



據何淑玲(Horlick)及吳俊霆(Etlon)兩位物理治療師說,跑步十大常見傷患之首,就是「髕股關節綜合症」。髕骨即是菠蘿蓋,股骨就是大脾骨,跑步時我們屈伸得太多,日積月累磨擦得多,菠蘿蓋和大脾骨之間會積腫,便會容易發炎和痛,而痛位就是在菠蘿蓋附近,起初發炎可能是上落樓梯或跑得多才痛,但日積月累不能消炎,就連坐得久,膝蓋定了位也會痛。要預防「髕股關節綜合症」,在跑前正確有效拉筋,跑時保持正確跑姿,以及跑後自理也同樣重要,Horlick及Etlon兩位物理治療師都會為大家示範。記者:韓繼聰攝影:許先煜



吳俊霆(Etlon)物理治療師說,跑步時屈伸得太多,日積月累磨擦得多,菠蘿蓋和大脾骨之間會積腫,便會容易發炎和痛,而痛位就是在菠蘿蓋附近。

要預防「髕股關節綜合症」,在跑前正確有效拉筋,跑時保持正確跑姿,以及跑後自理也同樣重要,Horlick及Etlon兩位物理治療師都會在影片中為大家示範。

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【物理治療師教路】跑步落斜傷膝 鍛練大腿肌肉助改善

1 : GS(14)@2016-12-25 13:44:12

物理治療師吳俊霆 Etlon說,跑步常見傷患之一是「髂脛束磨擦綜合症」,因跑步持續屈起伸直髂脛束,加上重復磨擦,令膝蓋外側位置出現痛症。



年尾清涼乾爽又是跑季的開始,不少人都加緊練習應付接踵而來的比賽,但跑得多能提升狀態同時也易勞損受傷。記者邀請過兩位物理治療師吳俊霆 Etlon和何淑玲 Horlick講解跑步常見傷患之首「髕股關節綜合症」,更會繼續提提大家其他常見的跑步傷患,預防之餘亦能自己作簡單治理。



他們說:「跑步常見傷患之一是『髂脛束磨擦綜合症』,髂脛束就是髂骨連接脛骨一條沒有彈性,類似韌帶狀的物體,其實它是拉得很緊的,所以在跑步,特別是落斜時,膝部不斷重復屈起伸直的動作,磨擦得太多,加上磨擦的角度正好是膝蓋外側的位置,日積月累下,膝蓋外側便容易出現痛楚。」要預訪髂脛束磨擦綜合症除了要注意跑姿,亦可多加鍛練大腿肌肉,跑後也可自己按摩髂脛束,幫助放鬆。



很多人跑姿不正確,加上大腿內側力量不足,跑步時膝蓋容易向內傾側,令髂脛束拉扯更嚴重,髂脛束磨擦綜合症便更易發生。

身體側躺,上身保持水平,腳踭緊貼,然後打開大腿,可加強鍛練大腿肌肉,改善跑步時膝蓋容易向內傾側的問題。

跑步後可用手或按摩棒按摩大腿外側的髂脛束,幫助放鬆。

記者:韓繼聰攝影:許先煜




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What we are reading:現在:時間的物理學

1 : GS(14)@2017-01-23 07:43:14

過去已定,未來未知,唯有現在為真。我們深信不移,當下抉擇可改變生命軌迹。儘管現代物理已能描繪由大爆炸生成至今的宇宙大歷史,以及由極微觀至宇宙尺度的物理世界大圖象,「現在」仍沒有任何物理學意義,愛因斯坦更認為過去、現在、未來全屬虛構。作為一切定律基礎的時間概念,牛頓亦只能推說眾所周知,現代物理仍未有定論,更有新學說猜想時間由更基礎的深層浮現出來。基礎物理定律甚至不會告訴我們,時間的箭頭應該指向未來還是過去。可是,對活着的人來說,時間千真萬確,永不回頭。在新書《Now:The Physics of Time》,柏克萊物理教授Richard Muller坦言,物理學家必須放下物理主義的傲慢,承認科學只能認識現實世界的小部份,並恪守嚴謹的科學方法,才能補回「現在」的缺塊,不再對自由意志妄下判語。去年我曾在這裏談過,根據新書《The Big Picture》建基於量子理論之上的各個科學知識層面,已能聯手描繪出一個涵蓋人生以至宇宙的圖譜。作者Sean Carroll同樣沒有提供「現在」的物理詮釋,但認為只要相信宇宙由低熵值起始,時間必然隨着熵不斷增加而指向未來。Muller卻指出,80多年前Eddington提出此說,只因熱力第二定律中,代表失序的熵只能增加不能逆轉,是物理定律中唯一可見的時間方向性,但此說一直未有證據支持。要知道,生命、社會、文明的形成等等有意義的現象,都牽涉秩序的生成,令局部地區的熵減少。「時間隨熵增向前」論之下,時間豈不是會局部逆轉或減慢?這個關乎最基礎概念的假說,其實從來未受過嚴謹的證偽實驗考驗。如果時間和熵沒有必然關係,唯有回歸原點。在大爆炸論以之為本的相對論,時間和空間是可互相變換的四維一體。現代天體物理既然接受宇宙由大爆炸生成並一直膨脹,為何局限於三維空間?Muller順理成章地提出一個更完備的猜想:大爆炸生成四維的時間和空間後不斷膨脹。在宇宙的邊緣,時空在每一刻不斷生成。時間和空間同樣不斷增加,不能逆轉。時間一直伸延,朝向未來,前端就是現在。「四維大爆炸」的意念極之簡單。Muller在《Now》提出兩個證偽實驗構想,若能證實,物理學家會覺得尷尬。安頓好「現在」後,Muller對物理主義提出更嚴厲批判,認為物理遠未能完整地解釋世界一切,矛頭指向愛因斯坦:令現代物理之父認定量子力學不完備的超距作用近年已通過最嚴謹的驗證,不完備的只是物理整體。對認為自由意志是幻覺的極端物理主義者如Sam Harris,Muller給予溫馨提示:量子不確定性令未來不可完全預知,放射性元素隨機衰變是明證;在物理未能完全掌握及全面涉及的現實世界,自由意志仍有存在空間,讓我們相信現在的抉擇能影響當下所在的熵,局部逆第二定律而行,創造意義,影響未來。
TC




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燒傷Selina做物理治療劇痛 Eason傷中要害唞足兩個月

1 : GS(14)@2017-01-26 07:43:58

劉德華日前喺泰國拍廣告墮馬受傷,現時仍喺養和留醫。其實以往亦有唔少藝人因工作或意外受傷,由於傷患嚴重,需要長時間治療同休養,先可以完全康復。


S.H.E Selina(任家萱)

2010年,台灣組合S.H.E嘅Selina喺上海拍《我和春天有個約會》時,喺一場爆破戲中發生意外,Selina全身54%嚴重燒傷,近8成係3度燒傷。事後Selina展開漫長而痛苦嘅康復之路,物理治療產生撕裂般嘅劇痛,令Selina苦不堪言。


金城武

2003年,金城武拍攝電影《十面埋伏》時墮馬,左腳撞到大樹,金城武倒地後動彈不得,原來左腳膝蓋同腳眼有兩條韌帶撕裂,需留醫治療,事後接受為期1個月嘅物理治療。


陳奕迅

2002年4月陳奕迅(Eason)喺台北出席校園騷,喺舞台踏空跌倒,傷中要害。因睪丸撞傷造成瘀血,要醫生進行修補同清除瘀血,由於傷及男人最痛,Eason要休養近兩個月先復出。




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What we are reading:量子時空:物理世界最深層

1 : GS(14)@2017-02-05 10:52:49

在人類探究大自然的最前線,現代物理兩大支柱正在對決,關乎宇宙一切何來的終極問題。過去四年間,物理學家相繼找到一直預言的「上帝粒子」和重力波。至此,由量子學說和相對論組成的基礎物理「核心理論」已通過實證的嚴格考驗。「我們可以肯定,量子場論是描述主宰日常生活的物理定律的正確論述框架,因而和人類存活攸關的粒子、力和交互作用都是量子場論推演所得。這一切我們已經全部發現。」Sean Carroll在《The Big Picture》中的宣言並沒有誇大,因為我們只在物理世界(reality)的表象中存活,不用觸及「時空何來」的懸案。本來,時空就是宇宙最大的容器,一切存於其中,牛頓視為眾所周知。即使愛因斯坦的相對論發現時空和物質互相扭曲,體現局部地區的重力,亦毋須深究時空何來。要到半世紀前,在宇宙一切起始的大爆炸和黑洞,因為量子和相對論出現不可化解的矛盾,物理學家才不能不正視時間和空間的終極問題。在核心理論的基礎深層,一切都由量子場的震盪生成。在這裏,各種物質和相互作用已被納入統一的量子學說,唯獨是重力。光子由電磁場震盪產生,在時空中運動;可是重力就是時空,重力場震盪生成的「重力子」如何在本身當中運動?要完成「大一統」,將重力納入量子學說,時空這「容器」本身亦是所載之物,科學家不能再視為先驗地存在,必須直視不可知的深淵。科普迷都熟悉的弦論,就是以大一統為目標的「萬有理論(theory of everything)」。可惜,弦論經過最優秀的物理學家奮戰數十年,仍未有成果。不少人認為,卅年來專注於時空量子化的Abhay Ashtekar、Carlo Rovelli以及Lee Smolin等人所創的迴圈量子重力論(Loop Quantum Gravity, LQG)雖無大一統的野心,可能更有成效。
LQG先行者之一的Rovelli繼其暢銷小書Seven Brief Lessons on Physics後,剛出版新書《Reality Is Not What It Seems:The Journey to Quantum Gravity》。教授不諱言,科學家未知的,遠比所知的多,但尚在求學階段的LQG最少有望參加考試。當然,讀者不會有興趣明白理論細節,但比起建基於十多個維度以上的弦論,LQG很容易理解。只要有耐性,不難追隨作者生動的比喻,穿越表象世界。最難打破的是與生俱來的宏觀世界圖象。按量子力學的測不準原理,要準確地為空間定位,必須安置高速物質於其中,來自其總能量的重力將同時扭曲這空間。定位越準確,空間越彎曲,終會形成連同時空一同吞噬的黑洞,斷破其連續性。因此,受制於量子力學和相對論,空間在極小的尺度必然顯現出顆粒性。時空不但不可能連續,甚至必須消失於基礎深層。Rovelli以關係取代空間,關係的變化取代時間。在LQG的語言,空間是一個自旋(spin)網路,其節點與結連代表顆粒及之間的關係;自旋網路演變成為自旋泡沬(spin foam),形成有顆粒性的時間和空間。就這樣,時空由重力量子的互動和變化生成,容許重力在統一的數學框架下開展量子化,在毋須時空先驗存在的基礎重構宏觀世界。原本只是舞台背景的時空,在量子重力一幕粉墨登「場」之後,更真實地存在。
TC




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