分類: 科普

垂死太陽發出的光線足以將小行星轟成渣渣

垂死恒星發出的光線是如此強烈,以至於可以將小行星轟至塵埃。新研究表明,目前宇宙中的大多數恒星都會經歷這一過程,包括我們的太陽——將在約5至60億年內將小行星帶粉碎成石屑。

根據建模,這種大規模破壞力的唯一動因來自電磁輻射,它與Yarkovsky-O’Keefe-Radzievskii-Paddack(YORP)效應有關——用對理解這一現象做出貢獻的4位科學傢的名字命名。

當恒星的熱量影響到太陽系小天體(如小行星)的自轉時,就會發生YORP效應。

來自太陽的光能被小行星吸收,使其升溫。熱量穿過巖石,直到作為熱輻射再次從不同方向散發出來。

這種物理過程會產生微小推力。在短時間內,並沒有太大影響,但是在更長的時間尺度內,它可能會導致小行星旋轉或偏軸擺動。

小行星的翻滾現象就是我們今天已經可以觀察到一種後果。但是隨著太陽繼續成長,影響將變得愈發明顯。

當像太陽這樣的主要序列恒星垂垂老矣時,體積膨脹進入所謂的巨型分支階段,變得非常龐大且非常明亮。整個階段隻持續瞭幾百萬年——哇!它們彈出外層物質並坍塌成一顆密集的死星——白矮星。

對於我們的太陽,這將在大約5或60億年內完成。

華威大學的天體物理學傢Dimitri Veras解釋說:“當一顆典型的恒星到達巨型分支階段時,其發光度最大可達我們太陽亮度的1000到10000倍。然後,恒星很快收縮成地球大小的白矮星,其光度下降到低於太陽目前的水平。因此,在巨型分支階段,YORP效應非常重要,但在恒星變成白矮星後就幾乎不存在。”

由於發光度的增加,因此YORP效果也會提升。而且大多數小行星不是密集的巖石塊。它們是松散的鵝絨、低密度的團簇,上面佈滿瞭氣泡,被稱為“瓦礫堆”。

根據該團隊的計算機模擬,YORP效應會使大多數直徑大於200米的小行星快速打轉,足以使其破裂並解體。

分解不會發生在具有更高結構完整性的天體上,如矮行星(因此冥王星是安全的!)。但是小行星帶敗亡的命運早已註定。

Veras說:“對於質量巨大的分支恒星,連外行星小行星帶的類似物也將被有效摧毀。這些系統中的YORP效應非常猛烈,持續大約一百萬年。我們自己的小行星帶不僅會被破壞,而且會狂飆突進。而且完全是由於太陽光的照射。”

除瞭計算機建模之外,證據還來自我們對白矮星的觀察。

超過四分之一的白矮星光譜顯示,有來自小行星的金屬元素。這些白矮星光譜信號始終是一個謎,至今仍有爭議。

YORP效應可以解釋!當小行星崩潰時,它們在白矮星周圍形成瞭小行星塵埃盤,其中一些被吸引到死星中。

“這些結果有助於我們在巨型分支和白矮星行星系統中找到塵埃盤,這對於確定白矮星如何受到污染至關重要。我們需要等到恒星變成白矮星時才知道塵埃盤在哪裡,瞭解它們是如何形成的。因此,YORP效應提供瞭確定塵埃碎片起源的重要背景。”

該研究已發表在《皇傢天文學會月刊》上。

Published in 科普 by Awesome.

為成黑金屬名人,美男子燒掉三座教堂

因在去年燒毀三座教堂,美國路易斯安那州一名男子正面臨長達70年的監禁。令人難以置信的是,此舉隻是他為瞭樹立自己作為黑金屬音樂傢的聲譽,而做出的一種古怪嘗試。

22歲的Holden Matthews承認燒毀瞭路易斯安那州聖蘭德教區的三座教堂,以此在黑金屬(重金屬流派之一)粉絲群體中“宣傳自己”。

據報道,Mathews是一位當地副警長的兒子,他想模仿20世紀90年代挪威黑金屬音樂傢為抵制基督教而進行的教堂焚燒行動。在為期十天裡,Mathews趁半夜帶著汽油和塗油抹佈,單槍匹馬縱火燒毀瞭三座教堂。

每次放火之後,Matthews都會上網向其他黑金屬愛好者吹噓自己的舉動,向自己的朋友們發送縱火的視頻和照片,並附上受縱火啟發而即興創作的黑金屬歌詞與藝術專輯封面。

正如Varg Vikernes(在90年代因焚燒教堂而被捕的知名挪威音樂傢之一)一樣,Matthews也打算用一張燃燒教堂的照片作為自己樂隊Pagan Carnage下次專輯的封面。

在被父親所在的警長部門逮捕後,22歲的Matthews承認瞭這三起縱火罪,並聲稱這樣做隻是為瞭“提升他作為‘黑金屬’音樂傢的形象”。

盡管由於三座被燒毀的教堂主要由黑人經常拜訪,而導致Matthews受到瞭仇恨犯罪的指控,但他的聯邦公設辯護律師Dustin Talbot強調他的舉動並非出於種族仇恨動機。

Talbot聲稱他的客戶針對的隻是教堂,因為它們由木頭制成,所以會燃燒得更快(這一事實也在被告向一位朋友所發送的信息之一中得到瞭證實),並且他“做出的這些舉動隻是為瞭用火場照片在網上音樂社區中獲得認可而作出的天真嘗試”。

Published in 科普 by Awesome.

父母恩愛,孩子的學歷會更高

在父母心中,孩子的地位往往高於配偶,但是一項新研究表明,如果父母恩愛,孩子們的學業會更加理想,且成年後更向往婚姻生活。

由於對數據的需求很高,因此很少有研究分析父母之間的感情對兒童的長期影響。這項研究由密歇根大學和魁北克麥吉爾大學的研究人員合作完成,調用瞭尼泊爾傢庭的獨特數據作為新的證據,論文發表在《人口統計學》上。

U-M社會研究所研究員William Axinn說:“我們發現父母之間的情感聯系極大地影響到瞭兒童的未來。我們在尼泊爾發現的事實使我們離找到支持其普遍性的證據又近瞭一步。”

1995年啟動瞭對尼泊爾奇旺谷傢庭的研究項目,收集瞭來自西奇旺谷151個社區的信息。已婚夫婦同時(但分別)接受采訪,並被要求評估他們對伴侶的感情程度:“您有多愛您的(丈夫/妻子)?很愛,愛,有點愛,或根本沒有?”

然後,研究人員追蹤這些傢庭裡的孩子12年裡的成長歷程,記錄他們接受教育的程度和婚姻行為。研究人員發現,如若父母承認他們彼此存在愛意或“很愛”,他們的孩子會在學校裡待更長的時間,長大後更不可能離婚。

麥吉爾大學人口動態中心主任Sarah Brauner-Otto說:“傢庭不僅僅是一個機構,它不像學校或雇傭方。在這裡,我們充滿瞭思緒和感情。證據表明,愛意是傢庭的組成部分,對孩子的一生有如此深遠的影響。”

Axinn認為,尼泊爾為傢庭關系研究提供瞭重要背景。從歷史上看,在尼泊爾,父母為孩子安排婚姻,離婚很少見。自1970年代以來,情況發生瞭變化,越來越多的夫婦為愛結婚,離婚仍然不多,但正變得越來越普遍。

自1970年代以來,教育開始普及。在尼泊爾,孩子們從5歲開始上學,並在10年級後完成瞭中學課程,屆時他們可以參加考試以獲得“畢業證書”。 對於15-49歲的已婚女性,在1996年隻有不到3%的婦女獲得SLC的,而在2016年則有1/4。2011年,有31%的男性獲得瞭SLC。到2016年,36.8%。

研究人員說,下一個重要課題將是確定父母之愛為什麼會以這種方式影響到孩子。研究人員推測,當父母彼此相愛時,他們傾向於對子女進行更多的投資,從而使子女接受教育的時間更長。父母恩愛,傢庭環境也可能會更快樂,因此孩子不太可能反感婚姻。孩子也可能將父母視為榜樣,花更長的時間尋求類似的婚姻。

在研究人員考慮到影響已婚夫婦關系以及兒童過渡到成年過程中的其他因素後,上述結論仍成立。參考因素包括種姓種族;學校類型;父母是否包辦婚姻;父母的再次生育;父母是否有過傢庭之外的生育經歷;是否受到西方教育和愛情觀念的影響。

Axinn說:“愛不是無關緊要的;父母間的愛情確實會造成重大後果。”

Published in 科普 by Awesome.

多動癥兒童經常不吃藥

無論任何年齡段的人服用處方藥時,在服藥頻率方面,他們都應該遵循醫生的建議。現在,默多克兒童研究所發現,被診斷為多動癥的兒童經常不吃藥。研究顯示,患有多動癥的兒童的平均藥物覆蓋率,即從兌換第一個處方到最後一個處方之間的總用藥時間,隻有60%。

該研究的第一作者,默多克兒童研究所副教授達裡爾·埃夫隆表示,患多動癥的兒童的藥物使用程度通常在最初幾個月很高,但隨後逐漸減少。藥物攝入量通常要在接受五到六年的治療後才會再次增加到建議的水平。此外,研究人員指出,來自社會弱勢傢庭的兒童不太可能堅持服用處方中的多動癥藥物。

埃夫隆在一份新聞稿中表示:“我們知道,社會經濟地位低下的傢庭就診更困難,其中的理由包括預約費用、交通困難和工作太忙等因素。”

對於澳大利亞兒童來說,頭90天的平均藥物覆蓋率是81%,之後就會下降到54%。埃夫隆解釋道:“大約90%的多動癥兒童對至少一種刺激性多動癥藥物反應良好,多動癥是一種慢性疾病,因此有強有力的論據表明,在大多數情況下,多動癥的治療需要連續進行幾年,但是對多動癥藥物的依從性常常不一致。”

研究小組對3537名澳大利亞兒童進行瞭這項研究。其中,166名兒童(約3.6%)曾經兌換過三種主要治療多動癥的藥物之一:哌醋甲酯、右旋安非他命和托莫西汀。另外,男孩接受多動癥藥物治療的可能性是女孩的四倍。

埃夫隆總結道:“應該繼續努力讓停止服藥的兒童及其傢人參與進來,以確保這些兒童能夠獲得適當的幹預措施,其中包括藥物以及其它幹預措施,如心理健康和教育支持。”

Published in 科普 by Awesome.

一年不喝水後,女子感覺自己更健康瞭

近日,一位聲稱已一年沒有喝水的營養學傢在網上引發瞭爭議:她認為長期的幹禁食大大改善瞭自己的健康狀況與幸福水平。

35歲的Sophie Partik過去經常遭受關節疼痛、眼睛浮腫、食物過敏、皮膚不好以及消化問題所困擾,但她聲稱自己開始幹禁食之後,所有這些問題都消失得一幹二凈瞭。她每天可以長達13-14個小時都不攝入任何液體,即使當她攝入液體時,也隻是攝入水果汁和蔬菜汁等活水。

目前,她不攝入任何液體的最長期限為52個小時,但她夢想有一天可以幹禁食長達10天。Sophie已經一年都沒有喝過瓶裝水或水龍頭水,並聲稱對水的需求僅限於我們的腦海裡,而且需要耐心去克服對水的欲望。

這位營養學傢目前居住在巴厘島,她表示自己的臉部和關節曾經極度腫脹,而且還有浮腫,但是醫生總是告訴她這沒什麼問題,如果她想減輕眼部浮腫的話應該去做整容手術。然而有一天,在一位朋友建議她嘗試幹禁食之後,她幾乎立刻就看到瞭自己的積極變化,於是便開始進行更多的研究。

Sophie對此表示:“喝瓶裝水和水龍頭水實際上會使腎臟過度勞累,並將所有營養物質沖出體外。你並不需要水來保持水分充足,這實際上隻會使你感到腫脹。當你開始幹禁食時,很快就會意識到自己的身體並不需要水”。

Sophie同時承認,幹禁食並不適合每個人,甚至連她的傢人在一段時期內都很難接受並理解她的無水生活方式。有一次,他們甚至問她是否加入瞭邪教,而這位營養學傢表示自己現在已經放棄解釋瞭。

目前,Sophie在Instagram上擁有17000多個追隨者,她建議想嘗試幹禁食的人在開始之前,先吃幾天水果和果汁為身體打好基礎。

Published in 科普 by Awesome.

退票、改簽、購票詳解 你關心的返程指南都在這兒

(原標題:退票、改簽、購票詳解……你關心的返程指南都在這兒!)

為打贏新冠肺炎疫情防控攻堅戰

回應旅客訴願

鐵路部門先後五次出臺免費退票措施和

購票人須提供乘車人手機號的措施

旅客朋友紛紛點贊

也有一些小夥伴對

火車票購票、改簽、退票

還有一些疑問

小編再次整理瞭

關於火車票的那些事兒

為您答疑解惑、溫馨提示

一、火車票既有購票、改簽、退票的規定是什麼?

01

旅客購票途徑和乘車憑證的規定

旅客可以通過12306.cn網站(含12306手機APP)、車站售票窗口、鐵路自助售票機、鐵路客票銷售代理點或撥打鐵路訂票電話(區號+95105105)購買車票。

目前鐵路發售的車票主要分為紙質車票和電子客票兩種。常見的紙質車票有紅色軟紙車票、藍色磁介質車票以及列車移動補票機出具的車補票等;電子客票是傳統紙質車票的一種電子形式,是以電子數據形式體現的鐵路旅客運輸合同的憑證。

購買紙質車票或網絡購票後換取瞭紙質車票的旅客,紙質車票為乘車憑證,乘車時還需同時出示購票時所使用的有效身份證件原件;購買電子客票的旅客,以購票時使用的有效身份證件原件為乘車憑證。

電子客票的購票信息單是對旅客朋友的乘車信息提示,報銷憑證是作為旅客需在財務報銷時的憑證,購票信息單和報銷憑證均可在自動售票機上打印,但不能作為旅客乘車憑證。

購票時,可填寫購票人手機號碼,以方便接收乘車信息。

02

火車票預售期的規定

目前鐵路12306.cn網站(含鐵路12306手機APP)購票和電話訂票的預售期為開車前30天;車站售票窗口、自助售票機和鐵路客票銷售代理點的預售期為開車前28天。預售期的天數均包含當日。

03

火車票改簽的規定

旅客購買的車票隻能辦理一次改簽,如不能按票面指定的乘車站、日期、車次乘車時,在有運輸能力的前提下,可以在票面指定的開車時間前到全國任一車站辦理一次提前或推遲乘車簽證手續,已改簽的車票不能再次改簽,允許辦理退票。旅客可以在開車之後在車票票面所在車站改簽當日其他列車,改簽後且不能再次改簽,也不能辦理退票。

旅客在票面開車時間前辦理車票改簽時,在有運輸能力的前提下,開車前48小時(不含)以上,可改簽預售期內的其他列車;開車前48小時以內,隻能改簽票面日期當日24:00之前的其他列車。

04

辦理退票的規定

旅客要退票時,應當在票面指定的開車時間前辦理,鐵路部門退還全部票價,核收退票費。

旅客在12306.cn網站購票後未換取紙質車票(或報銷憑證)的,可於不晚於票面發車前25分鐘在網上辦理退票;通過車站售票窗口非現金購買電子客票且未換取報銷憑證的旅客,若無12306賬戶,可先用乘車人身份證號在12306網站註冊並通過鐵路12306手機APP完成人臉身份核驗後,於不晚於票面發車前25分鐘在網上辦理退票。

旅客購買的紙質車票、現金購買的電子客票以及網絡購票後已換取紙質車票(或報銷憑證)的,隻能在全國任一火車站辦理退票。通過各種途徑購買的車票均可在票面指定的開車時間前到全國任一火車站辦理退票。

遇列車停運,旅客可在票面乘車日期後30日內(含當日)在12306網站和全國任一火車站辦理退票,退票時不收取退票費。

05

旅客退票收取手續費的規定

1

旅客在開車前15天(不含15天)以上退票的,不收取退票費。

2

旅客在票面乘車站開車時間前48小時以上的,按票價的5%收取退票費;24小時以上、不足48小時的按票價的10%收取退票費;不足24小時的按票價20%收取退票費。

06

旅客車票改簽或變更到站後退票收取手續費的規定

1

旅客在改簽或變更到站後的車票乘車日期在春運期間(2020年1月10日至2月18日)的,退票時收取20%的退票費。

2

旅客在改簽或變更到站後的車票乘車日期不在春運期間(2020年1月10日至2月18日)的,開車前48小時~15天期間內,改簽或變更到站至距開車15天以上的其他列車,又在距開車15天前退票的,仍核收5%的退票費;票面乘車站開車時間前48小時以上的,按票價的5%收取退票費;24小時以上、不足48小時的按票價的10%收取退票費;不足24小時的按票價20%收取退票費。

3

旅客在辦理車票改簽或變更到站時,新車票票價低於原車票的,退還差額,對差額部分核收退票費並執行現行退票費標準。

二、為應對疫情,鐵路部門購票、改簽、退票規定有哪些調整

為配合疫情防控工作需要,回應廣大旅客訴願,鐵路部門先後五次出臺免費退票和購票人須提供乘車人手機號的措施。

第一次是1月21日,適應武漢市衛生防疫工作部署要求,出臺免收到達和離開武漢的火車票退票費措施。

第二次是1月23日,配合武漢市政府離漢火車通道關閉的決定,將免費退票措施擴至全國。

第三次是1月27日,為落實國務院2020年春節假期延長安排,鐵路部門再次出臺免費退票措施。

第四次是1月29日,繼續出臺新舉措,對必須到車站窗口辦理退票手續的旅客退票期限延長至3月25日,將已關閉進站通道的火車站的退票期限延長至車站通道恢復後30天。

第五次是2月5日,為配合各地2月10日前靈活安排工作的措施,對無法在網上辦理退票的旅客,鐵路部門再次調整免費措施,將必須到車站窗口辦理退票手續的旅客退票期限繼續延長至3月31日。

同時,出臺自2月1日起,購票人購票時須提供每一名乘車旅客本人使用的手機號碼的措施,以便於在需要時及時聯系乘車旅客。

變化之一:對在2020年2月5日24時前已購車票的旅客,退票時免收手續費。

為適應抗擊疫情需要,旅客在2020年2月5日24時前,通過車站、12306網站等各渠道已購買的全國鐵路火車票,自2020年2月6日0時起,在開車前自願改變行程需退票的,鐵路部門均不收取退票手續費,購買鐵路乘意險的一同辦理。2020年2月6日0時後購買的車票需退票時執行原規定。

變化之二:學生票退票時免收手續費。

考慮各地學校開學時間不同,至鐵路部門另有通知止,購買學生票需退票時均不收取退票手續費,購買鐵路乘意險的一同辦理。

變化之三:對於2020年2月5日24時前旅客使用現金購票或已換取紙質車票(含報銷憑證)辦理退票的,退票時限延長至3月31日24時。

針對疫情期間各地交通不便的情況,凡是於2月5日24時前使用現金購票或換取紙質車票(含報銷憑證)的旅客,如開車前無法到車站辦理退票的,可延期至3月31日24時前在全國任一火車站辦理退票。

變化之四:對在火車站進站通道關閉的地區已購火車票的旅客辦理退票的,退票時限再延長。

疫情期間,車站進站通道關閉地區的已購車票旅客,需退票的均可在票面乘車日期起30日內(含當日)在12306網站和全國任一火車站辦理退票,退票時不收取退票費;旅客如使用現金購票或已換取紙質車票(含報銷憑證)的,還可在車站進站通道恢復開放之日起30日內(含當日),到票面發站或購票地車站(含同城車站)辦理退票手續,不收取退票費。

變化之五:購票時需提供乘車旅客手機號碼。

根據有關部門要求,為加強疫情防控工作,便於在需要時及時與乘車旅客本人取得聯系,購票人須提供每一名乘車旅客本人使用的手機號碼;未成年人、老年人等重點旅客以及無手機的旅客,可提供監護人或能及時聯系的親友手機號碼;港澳臺旅客、外籍旅客可提供電子郵箱。該舉措在12306網站(含手機客戶端)先行實施,車站窗口、自助售票機、代售點等購票渠道將陸續實施。

三、需要進一步解讀的關註點

01

為什麼使用現金購票或通過12306網站購票且已換取紙質車票(含報銷憑證)的旅客,不能在網上辦理退票手續?

使用現金支付方式購票的旅客,無法通過網絡向購票乘車人退回購票款。已換取紙質車票(含報銷憑證)的旅客,依據國傢發票管理相關規定,辦理退票時須收回紙質車票(含報銷憑證)。

因此,這兩種情況隻能到車站窗口辦理退票手續,還請旅客朋友理解。

02

通過車站售票窗口用非現金方式購買的電子客票,未換取報銷憑證的旅客如何退票?

旅客在2020年2月5日24時前,通過車站、12306網站等各渠道已購買的電子客票,2月6號0點以後,在開車前自願改變行程需退票的,可以在不晚於票面發車前25分鐘在網上辦理退票,鐵路部門均不收取退票手續費,購買鐵路乘意險的一同辦理。旅客若無12306賬戶,可以用乘車人身份證號在12306網站註冊並通過鐵路12306手機APP完成人臉身份核驗以後,按照免費退票規定辦理退票。除網上辦理退票外,旅客還可以在發車前去全國任一車站辦理退票。

03

2月6日後購買車票的旅客是否免費退票?

<p class="tex

Published in 科普 by Awesome.

我們或許可以驗證黑洞的霍金輻射現象瞭

2017年,兩個中子星之間的史詩級大碰撞,簡直就是世界送給物理學傢的超級大禮包。當中子星合並時,引力波在整個宇宙中蕩漾開來。現在,引力波的回響可以證實一個數十年前關於黑洞的假說。

研究引力波數據的天文學傢認為,他們已經發現瞭回聲的證據——隻有在存在霍金輻射產生的“量子模糊”的情況下才會發生回聲。

加拿大滑鐵盧大學的天文學傢兼物理學傢尼亞耶什·阿夫索迪說:“根據愛因斯坦的廣義相對論,物質一旦越過瞭黑洞的事件視界,便無法逃脫。這一度是天經地義的看法,直到史蒂芬·霍金借助量子力學推導出黑洞存在蒸發現象,即量子漲落導致部分粒子從視界處逃逸,我們現在將其稱為霍金輻射。”

黑洞最為人所知的特性就是其極強的引力。它如此強大,以至於在廣義相對論的框架下,一旦越過瞭視界,任何東西都無法達到逃逸速度。甚至宇宙中最快的——電磁輻射——都無法逃脫。

但是量子力學可以提供廣義相對論無法解釋的細節。根據霍金在1974年提出的思想,當引入量子力學後,黑洞確實會釋放某些東西。理論上,逃逸而出的電磁輻射看起來就像由加熱物體產生的光譜,遵循黑體輻射規則,僅從這一角度,它相當於由黑洞的超大質量引發的超低能量波。

這種輻射的存在意味著黑洞正在緩慢蒸發,解決瞭黑洞的信息悖論。但是,就像直到幾年前我們才記錄到引力波一樣,到目前為止,霍金輻射的效應還是太微弱瞭,無法被人類察覺。

實驗室制造的黑洞比擬物似乎表明霍金輻射是真實的。現在,引力波或可改變這一局面。因為如果霍金輻射是真實的,那麼在事件視界的外部應該存在量子“模糊”,而這種模糊會產生引力波回聲。

阿夫索迪說:“直到最近發現引力波,科學傢才能用實驗確定,是否有物質逃出黑洞。如果黑洞周圍確實存在霍金輻射引發的量子模糊,引力波可能會被阻擋反彈,這將在主要引力碰撞事件之後產生較小的引力波信號,類似於重復回波。”

這就是阿夫索迪和他的同事、德國馬克斯·普朗克重力物理研究所的宇宙學傢賈赫德·阿貝迪認為可以在重力數據中檢測到的東西。他們說,他們的結果與霍金輻射的模糊黑洞模型預言的模擬回波相匹配。

但是請註意。去年對GW 150914的引力波數據進行的分析——首次引力波檢測——並未發現霍金輻射的證據。

此外,去年的另一項研究對迄今收集到的所有引力波信號進行瞭協調分析,以尋找回波以及霍金輻射的證據。結果發現“沒有統計學意義上的證據”。

實際上,我們的儀器仍可能不夠靈敏,無法檢測到霍金輻射。同時阿夫索迪承認,他們檢測到的信號實際上有可能隻是數據中的噪音。

確認的方法是在其他數據集中找到相似的信號。

阿夫索迪說:“現在科學傢知道應該尋找什麼,我們可以找更多的例子,並對這些信號進行更可靠的分析。這樣的確認是首次以直接的方式探究時空的量子結構。”

該研究已發表在《宇宙學與天體物理學期刊》上。

Published in 科普 by Awesome.

移動載具能否借助少數麥克風用回聲測繪出房間形狀

本周的《SIAM應用代數與幾何學期刊》上有一篇論文,作者Mireille Boutin和Gregor Kemper利用安裝在無人機上的4個麥克風接收到的一階回波來測繪房間的形狀。

想象一下,一臺揚聲器放在裝有幾個麥克風的房間內。當揚聲器發出聲音脈沖時,聲音在房間的各個墻壁間回蕩,麥克風會接收到幾個延遲的響應。一階回聲——僅在墻壁上反彈一次之後就被接聽,依此類推,還有二階回聲,三階回聲……。

普渡大學數學、電氣和計算機工程教授Boutin解釋說:“麥克風會聽見在有限的平面或屏壁上反彈的短時聲音。當麥克風接收到回聲時,會記錄發射和接收之間的時間差,而時間差對應於聲音走過的距離。”

一階回聲的時間延遲為能夠確定麥克風和墻壁之間的距離,但無法確定回聲來自哪面墻壁;根據麥克風的配置和房間的幾何形狀,甚至都可能無法接收到指定墻壁的回聲。

作者使用一種已知的建模技術來定位一階回波。此方法將回聲解釋為來自墻後的虛擬聲源而非聲波反射,因此允許虛擬源點代表墻壁。

Boutin說:“發射和接收之間的時間差提供瞭麥克風和虛擬源點之間的距離。如果我們知道從這些虛擬聲源點之一到每個麥克風的距離,我們可以確定虛擬聲源的坐標,然後在墻壁上重建4個點,從而重構出墻壁所在的平面。”

但是,麥克風無法確定與每個虛擬源點(即每個墻)相對應的距離。為此,Boutin和她的同事設計瞭一種標記每面墻的相關距離的方法,他們稱之為“回聲分類”。

回波分類技術使用多項式作為篩選工具,判斷4段距離是否位於某4變量多項式的解集上。多項式非零表明它們並非來自同一面墻。

這項研究表明,用4個麥克風獲得的一階回聲重建房間形狀是一個在通用條件下可解答的理論問題。Boutin指出:“這是解決相應現實問題的第一步。如果問題不存在解,那麼實際的解決方案將需要更多的前置信息。但是,由於我們知道問題是可解的,因此,可以繼續下一步——找到一種在回波測量時重建房間的方法。”

這項任務絕非易事,某些無人機配置會制造出更多的問題。

雖然數學框架僅要求非共面麥克風的剛性配置,但這項研究還有其他潛在的應用方向。慕尼黑工業大學數學系教授Gregor Kemper解釋說:“這些麥克風可以放在移動工具上,如汽車,潛水器或頭盔上。汽車與無人機有一個有趣的區別。它隻具有3個自由度,而無人機有空間6個自由度。我們的工作表明,6個自由度幾乎足以保證問題可解,但這並不一定意味著3個度也足夠。汽車和任何地面裝置是我們小組正在進行的研究主題。”

對於此類問題,實現計算經濟性是Boutin和Kemper的重要目標。“開發出計算成本較低的算法,尤其是如果這種方法被證明適用於其他情況,是我們的願景。我們的數學框架適用於基於地面的車輛,但是實際所需的計算是個嚴峻挑戰。我們希望其他團隊也來探討這個問題。”

Published in 科普 by Awesome.

波蘭盲人被車撞後重新恢復視力

一名據稱失明二十年的波蘭男子在過馬路時被汽車撞倒後,居然奇跡般地恢復瞭視力。

直到幾年前,來自波蘭城市Gorzow Wielkopolski的Janusz Goraj左眼還完全失明,隻能依靠右眼辨別陰影與光線。作為嚴重過敏的副作用之一,他在20年前失去瞭視力,並習慣瞭在幾乎完全黑暗的環境中生活下去。

但是在2018年的一天,奇跡突然發生瞭。Janusz正在人行橫道上過馬路時,遭到瞭一輛汽車的猛烈撞擊。他的頭先是撞在汽車引擎蓋上,隨後又在摔倒時撞到瞭瀝青地上。更糟糕的是,他還撞壞瞭臀部,最終需要進行手術。但他當時可沒想到,自己會就此因禍得福。

事故發生後,Janusz在醫院接受髖關節手術後休養瞭幾周,有一天他起床並睜開眼睛時,驚訝地看到瞭比平時更多的陰影和昏暗的光線。他發現自己看到的事物比事故之前要清晰得多瞭,並將此事告訴瞭自己的醫生。然而,無人能夠解釋為什麼會這樣。

醫院發言人Agnieszka Wisniewska告訴Polsat News:“他的視力確實在兩周內得到瞭改善。我們不太清楚是什麼原因造成的,也許是因為他在這段時間裡服用的各種藥物”。

Janusz告訴Gorzovianin:當我躺在醫院的病床上時,再次看清楚事物令我欣喜無比。醫生對我的視力改善感到驚訝,但卻無法作出解釋。當我離開醫院時,我能看到街上的行人,可以看到汽車的車牌號碼,也可以閱讀手機上的文字。我的生活發生瞭改變!”

Janusz的離奇經歷最初被報道於2018年,但直到上個月末被主流新聞網站報道後才引起關註。到目前為止,還沒有人確切知道是什麼原因導致他恢復瞭視力,但是據一些醫學專傢推測:這與事故本身無關,而是與大量抗凝劑與其他藥物的混合有關。

雖然Janusz拒絕參加有助於醫生解開他那奇跡般的視力恢復之謎的醫學研究,但據Polsat News報道,他如今已經過上正常人的生活,並且就在他恢復視力的那傢醫院獲得瞭保安這份工作。

Published in 科普 by Awesome.

國王之案:發掘出1200年前的維京棋棋子

有時候,考古過程中所有費力的挖掘、小心翼翼地刷去泥土、細致的編目,都是值得的!最近,研究人員在英格蘭東北海岸的一處小島上找到瞭一枚1200年前的棋子。

那是維京棋盤遊戲hnefatafl(“國王的桌子”)—— 類似於國際象棋——中的“國王”。由白色和藍色玻璃制成,大約隻有一小塊糖果或巧克力大小

英國杜倫大學和考古組織DigVentures共同資助的團隊,在諾森伯蘭地區具有重要宗教和文化意義的小島Lindisfarne的遺址上發掘考古寶藏。

它的部分價值在於它的年代:專傢認為它的歷史可以追溯到1200年前,起源於8世紀或9世紀。那是維京人才剛剛開始對英國發動突襲。未來300年的動蕩將永遠地改變這個國傢。

但是盡管時間對得上,研究人員仍不相信棋子是由維京人帶到那裡。

DigVentures執行董事、考古學傢Lisa Westcott Wilkins說:“大傢都很熟悉維京棋,我敢肯定,很多人會猜測是維京人襲擊Lindisfarne時,把棋子掉在瞭那裡。我們則認為它實際上屬於北英帝國精英,他們模仿維京棋搞出瞭本地版的遊戲。”

如果確實如此,則表明北歐文化對Lindisfarne的古老修道院和中世紀諾森伯蘭地區的影響超過現代人的估計。

無論哪種玩法,國王的桌子的所有版本都有相似的規則,其中一條是,國王需要防禦一組攻擊者。

在不列顛群島僅發現瞭兩塊這樣的玻璃棋子殘片。國際象棋在11和12世紀稍晚的時間點到達歐洲。

根據專傢的說法,這一發現有助於揭示,Lindisfarne當年是一片繁忙而充滿活力的地方——遠非中世紀基督教經常采用的刻板和樸素形象。

達勒姆大學的考古學傢David Petts對《衛報》表示:“這件文物的質量表明,這絕不是粗鄙的遊戲。島上曾有人過著風雅的生活。”

更罕見的是,文物的發現過程。DigVentures是一傢眾籌機構,依靠公眾捐款和支持來資助考古挖掘,而Lindisfarne上的考古工作已經進行瞭4個季度。

其中一位考古學傢的母親過來探望兒子時,意外發現瞭這件作品。這說明公眾志願者完全能夠參與到最有價值的考古發現中。

該項目繪制出當年Lindisfarne島上居民的生活圖景。在這一季度,他們還發現瞭銅質指環、銅制別針和小銅扣。

“令人驚奇的是,從理論上講,當維京人沖入這裡時,他們可以與林迪斯法恩的僧侶坐下來玩一把彼此都熟悉的棋類遊戲,盡管他們幾乎肯定會因采用誰的規則玩而爭執。”

Published in 科普 by Awesome.