✅➡️陸軍23個聯兵營全數編成 機動速率提升至70Km/H
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插播最新台灣軍事發展消息!近年蔡英文政府全力推動陸軍主戰裝備採購及換裝已顯成效;有媒體報導陸軍完成七個旅級單位與一個指揮部共計二十三個「聯合兵種營」編組,配合M1A2T主戰車、肩射刺針防空飛彈等新裝備可使打擊部隊機動速度大幅提升至平均一小時70km,比過去增加足足20km!陸軍聯兵營下轄營部及戰鬥支援連、火力連及三個戰鬥連級單位,配備新武器強化機動作戰能力。
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【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!」//
速率英文單位 在 文茜的世界周報 Sisy's World News Facebook 的最讚貼文
《文茜的世界周報》製作人李祈臻.攝影記者陸念勤.世界三大電子展系列
來自西班牙巴塞隆納移動大會MWC現場採訪報導:機王篇「三大鼎立」:華為、LG、Sony
iPhone問世十年,天翻地覆改變人類生活,移動世界大會MWC也邁向第十年,從沒有幾個人看的小展,到如今成為通訊產業最重要的大會,雖然市場強者蘋果沒有來過,但MWC的轉變,幾乎等於是整個手機行業的演化過程。就在手機產品進入下半場競爭之際,2017的MWC,有旗艦,也有懷舊。
本屆MWC最大贊助商之一的華為,搬出P10作為開年的旗艦機,一如往常,華為仍將重點放在鏡頭的升級。P10延續去年11月才剛推出的華為Mate 9規格,但是前後鏡頭,都用上了華為一直主打的徠卡(Leica)認證鏡頭,另外增加OIS光學防手震。另一個技術核心來自華為自主研發的晶片,加入了機器學習的軟體,讓智慧手機更聰明。
「他還新增了一個Auto-memory的軟件,這個軟件能夠幫助我們去學習我們這個操作,我們有很多經常打開的APP,通過學習他可以在,學習以後能夠幫助把APP打開速度提升30%,因為他已經能夠預知到哪一些是你的常用。」華為產品經理
訊號傳輸也進一步優化,下載速度可達 600Mbps,也就是說傳輸的最高速率加快了,而且訊號不好時穩定度更高,P10 Plus更支援4.5G,可以說華為已經半隻腳踩進5G的技術領域。另一個大突破是顏色和設計。顏色經常是消費者對手機的第一印象,華為找來色彩大廠彩通研究所合作,除了傳統的黑白金銀,草木綠、深空藍,特別吸引眼球。背面還運用上鑽石切割工藝,改變商務機的刻板形象,也擴大女性消費族群。不僅規格高端,價格上,華為也擺脫中價位的糾纏,走上國際一線手機大廠的擂台。
今年三星沒在MWC上發布新機,把韓國品牌的舞台讓給了LG。新產品G6在外觀和設計上出現比較大的改變,前代的模組化設計被取消,電池不再是可換式,而改採容量提高的封閉電池,機身四角裁成圓弧狀,也加入防水防塵功能,雖然處理器沒有升級至高通的驍龍Snapdragon 835,只用了821,甚至一些感光元件也稍微降級,但這款G6 在螢幕上做出重大變革。
「你可以看到最明顯的就是,螢幕比例其實是不一樣的,過去智慧手機螢幕都是16:9,我們所知這是這個產業,第一次出現18:9螢幕,或說2:1螢幕,已經有一些內容公司像Netflix和亞馬遜,他們已經有這種比例的影片,這個螢幕趨勢剛剛開始,我們希望在一開始就趕上潮流,」LG電子Global Comm/Broadcast Team/Corporate Communications Ken Hong。
除了18:9之外,聲音上支援Hifi-DAC,影像上支援HDR(高動態範圍成像)與Dolby Vision(杜比視界),影音都有高階表現,同時宣布與Netflix及亞馬遜結盟,由這兩家提供HDR格式的內容,擴大行動裝置的影音體驗。另外G6也是除了Google自己的手機之外,第二款搭載Google Assistant的手機,雖然犧牲了部分的規格,LG這一次在走安全牌之外,還是增添了一些關鍵特色。
不過本屆MWC最有顛覆性的當推日本Sony,一口氣推出了四款全新手機,其中Xperia XZ Premium,光是規格就強悍的讓同業吃不消。不僅是全場首支搭載高通驍龍Snapdragon835處理器的手機,還配備了4K螢幕,成為全球除了Xperia Z5之外,第二款4K螢幕手機。另一個令人驚艷的,是1900萬畫素的相機鏡頭,雖然比其他款的Sony手機,動輒2千萬畫素的規格略為降級,但鏡頭的單位畫素面積增大,夜拍表現出色,而且這顆鏡頭擁有Motion Eye系統,支援960fps超慢動作影片錄製,也是全球第一款能做到如此高幀率錄製的手機。
「你一開始錄的時候,影片格式是正常速度,也就是30fps,按下這個按鍵,就會開始錄製超慢動作的影片,我現在開始錄影,水流開始旋轉,你可以按兩次或更多次,接著來看看我們錄到什麼,首先是水流旋轉,然後,這一段正是畫面開使用戲劇性的慢了下來,這是超慢動作,這些畫面細部動作是人眼無法捕捉的,」Sony Mobile 資深產品經理井山千紗。
所謂的超越人眼視覺的960fps,就是一秒分成960格,一般正常影像是以一秒30格去拍攝,李安電影"比利林恩的中場戰事",是以120pfs規格去拍攝,雖然跟李安拍攝長片、又是4K畫質相比,Sony手機只能拍一段6秒的超慢動作格放,比較像是噱頭,但這也說明了Sony試圖用相機規格去墊高這款手機的競爭門檻。除了技術高規,Sony產品也堪稱本屆「顏值」最高的手機,俐落流線的外觀,前後方鏡面設計,以及鑽石切割收邊的兩側訊號發射區,也因此榮獲MWC2017年最佳新機獎。不過一直以來Sony產品在技術上很創新,用戶體驗最終常流於平庸,可能是未來Sony要維持競爭力最大的挑戰。
三星去年因為Note7電池自燃以及今年集團少主涉及賄賂弊案,重創品牌形象,新產品的推出被視為集團救命丹,於是選擇遠離手機主場,改在MWC結束一個月後,在紐約發佈新機Galaxy S8。幾乎占滿整個機身的螢幕,是最大的賣點,屏占比高達83%,曲面無邊際螢幕搭配細邊框設計,搭載的是全球首款,獲得認證的移動裝置新規格,HDR PREMIUM 的影像顯示,色彩和對比度表現出色。同時取消了實體Home鍵改用觸控,功能類似iPhone7的3D Touch,螢幕感應壓力產生震動後開啟功能。指紋感應、虹膜掃瞄解鎖功能保留,另外加入面容辨識解鎖,還有首度搭載了人工智慧助理Bixby,結合相機、聯絡人、瀏覽器、郵件和設定等功能,只是這款AI應用的語音應用目前只支援英文。
中日韓手機大廠的產品追求尖端技術,但也有品牌開始懷舊。幾乎已經要退出智慧手機市場的黑莓,MWC開展前一天,確定被大陸TCL收購。也因此他所推出的全鍵盤手機Keyone,將是"黑莓主導設計的絕響"。值得一提的亮點是這款手機鍵盤可當觸控面板,除此之外,復古的設計、細節的懷舊,在如今競爭激烈的智慧手機市場,能吸引多少追隨者,還是充滿問號。
另一個也搞懷舊情懷的Nokia,在智慧手機充斥的時代,竟然推出3310按鍵機的復刻版,在會展上吸引大批人潮拍照留念,但是商用價值顯然不高。但從Nokia的攤位布置上來看,顯然他要賣的不是手機而是物聯網解決方案,因為技術永遠是推動產品發展的原動力,在這個行業裡,掌握通訊技術才具備核心競爭力。
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