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量子信息+熵,能解释宇宙的演化吗

来源:网络 编辑:小彩 更新:2026-10-23

热力学第二定律,也许是物理里最根本的几条原理之一。

它说,一个系统的熵只会随时间增加,不会减少。

这也是唯一一条能指明"时间箭头"朝哪走的物理定律。

熵,说白了就是无序的程度:熵越低,结构越有序;熵越高,越散乱。

糖从浓处向淡处扩散、气体膨胀、咖啡放凉,背后都是熵在增加。

人们相信,宇宙的演化也遵循这条定律。

宇宙早年处于低熵状态,一路演化到高熵。

可就在这个过程中,宇宙造出了一些极其复杂的结构——星系就是代表。

星系的熵很低,却是在一个高熵的环境里形成的。

这看起来像是在违反第二定律。

这个存在已久的矛盾,正是物理学家金妮斯特拉·比安科尼想解决的难题。

引力、熵与量子信息的交织,是比安科尼理论的视觉主题(图片来源:Physics World)

在爱因斯坦的广义相对论里,有个叫"度规"的数学对象,描述时空是怎么弯曲的;物质沿着这条弯曲走,就表现成了引力。

而在量子力学里,"算符"是对量子态做变换的数学工具。

比安科尼的关键一步,就是把这个"度规"当成量子算符来用,用量子化的方式描述时空的几何。

这样一来,会冒出两个"度规":一个是"真实"的时空度规,一个是由物质和能量诱导出来的度规。

两者之间"差多少",用量子信息论里的一个量来度量,叫量子相对熵。

正是这两个几何之间的量子相对熵,决定了时空怎么演化——换句话说,它给出的运动方程,就是引力。

在低曲率极限下,这套方程能精确还原爱因斯坦的广义相对论。

可一旦超出这个极限,方程就得被一个叫"G场"的对象修正。

G场生出一个暗能量项,而且是动态的。

暗能量被认为是直接推动宇宙膨胀的东西;在标准广义相对论里,它由静态的宇宙学常数驱动。

现在冒出一个动态的暗能量项,就有了被实验检验的机会。

比安科尼又把这套理论用到了弗里德曼-罗伯逊-沃克(FRW)宇宙模型上。

这是广义相对论对宇宙行为的一级近似,假设宇宙各向同性、处处均匀、且在膨胀。

膨胀由宇宙的主导成分驱动——暗物质、普通物质,或辐射。

宇宙膨胀时,体积变大,总熵也跟着变大。

但正因为体积涨得更快,单位体积里的熵——也就是熵密度——反而随时间下降。

总熵在涨,局部熵密度却在降,这就给了星系、甚至生命这类低熵结构一个在膨胀宇宙里被造出来的机制。

那这算不算违反第二定律?比安科尼用非空的 FRW 宇宙算了一遍总熵:要把熵密度在整个时空区域上积分,而因为体积随时间变大,总熵成了时间的函数——膨胀的速度超过了熵密度衰减的速度。

所以对辐射主导和物质主导的宇宙,总熵依然随时间增加,第二定律照样成立,尽管局部熵密度在下降。

比安科尼强调,GfE 理论还很年轻,需要实验来验证。

但这项工作揭示了它内在的热力学本质,为经典引力与量子引力都打开了新路——把引力用"量子信息"和"熵"来表述,也许正是通向"量子化引力"这个百年难题的另一条路径。

引力,也许并不是什么神秘的基本力,而只是信息与熵的必然结果。

若真如此,宇宙为什么要演化、为什么能长出星系和生命,答案也许就藏在这条最普通的第二定律里。

来源:S. Jones, "Could quantum information theory explain universe evolution?" Physics World, 14 Sep 2026. 报道所引研究:G. Bianconi, Physical Review D.

揽月着陆器无人飞行:1次载荷不超50kg,中国登月时间能更快吗?

好消息!中国载人航天宣布,揽月着陆器(无人飞行)载荷征集来了,这虽然说是着陆器的一次征集,但也说明了我国整个载人登月计划的执行稳定推动问题,那什么时候执行呢? 从当下我国锁定登月目标来讲,这没有任何的变化,就是预计在2030年前完成载人登月任务,所以,这是值得期待的。

只不过,会不会提前多久,这个可能会看我国整个月球任务的进度情况,一般来说,从个人的角度来讲,应该就是在2029年左右进行,不太可能直接踩到线上来是吧,那下面我们就先看看着陆器的问题。

揽月着陆器要无人飞行:1次载荷不超50kg 对于揽月着陆器来说,其实这是我国月球计划之下最为核心的部分,因为要上月球,月球着陆器就是核心,它是带航天员,物资等上月球的关键。

按照我国针对揽月着陆器的设计来看,由登月舱和推进舱组成,主要用于环月轨道与月表间的航天员运输,可搭载2名航天员往返,并可携带月球车和科学载荷,是航天员驻月期间的月面生活中心、能源中心及数据中心。

只不过,这里大家看到2人不要误解,我国首次登月任务计划是3人前往月球,到月球表面是2人,这个要分开,这也说明了其中1人是在轨支持任务了。

所以,这一次我国发布的揽月着陆器进行无人飞行任务,那也说明了我国在正式“载人登月”前,要进行测试,确保各个航天器,火箭等系统的稳定性,这都是常态化的事情。

也就是借用这样的机会,我国推动一次无人上月球的测试,按照说明情况来看——这一次征集的载荷,单次任务搭载载荷总质量不超过50kg,总功耗一般不超过100W,这也说明了给出的空间还是较大,具体搭载什么,可能需要在后续公布了才知道。

所以,针对这一次任务来说,也是值得期待的,要进行无人飞行任务了,在无人飞行之后,必然也就会推动载人登月任务的执行,同时,要发射月面着陆器的话,我国登月火箭系统等方面的测试,也会到来,而且本身从方案来讲,我国是要利用2枚火箭来执行任务,那就是先采用两枚运载火箭分别将月面着陆器(“揽月”)和载人飞船(“梦舟”)送至地月转移轨道。

这说明了可以单独发射月面着陆器测试,但要测试整个系统的话,那肯定也是要进行梦舟飞船的发射测试才行,这还是组合体,具体的安排,就看我国后面航天中心公布了再看看。

中国2030年前登月,能更快吗? 的确,针对我国整个月球计划来说,一直都是说在2030年前登月,但是相对来说,快也不是没有可能的,我前面也说了,一般来说,在2029年左右的概率是最大的,因为在此前,我国深空探测实验室就给出了一个时间表,那就是在2029年-2030年前登月,这说明了最快还是有可能在2029年,只不过,这一切都是取决我国的整个月球计划的执行过程,只有执行了,才是确定性的。

而从如今的揽月着陆器的征集载荷问题来讲,其实也说明了我国很可能会加速推进了,可以说针对登月任务来说,提前进行测试,这完全也是可以理解的,毕竟测试就是最为核心的。

如果测试都没有问题,那下一步就可以进行载人登月,要是出现了一部分的问题,那还是可以进行相关性的调整,也是具有充足的时间,所以,其实节点还是足够了。

而且,我国在今年也宣布了要进行长征十号甲,梦舟一号飞船的测试,当下还没有给出明确的调整时间,要是整个都测试完成了,后续只需要进行升级测试就行了,毕竟这都是我国登月之下的先锋版。

同时,载人登月火箭依照初期的节点,也是在2027年进行测试,这些都是相互相的,那么,我们就等待时间的到来吧,我国反正也是多次对外公布了,载人登月稳定推进,那说明了一切都没有问题。

如果真的存在变化,我国肯定早就做好了说明准备,不会类似于要执行人了,临时进行任务的改变,大家完全可以放心,不排除我国更快的登月,至少在任务节点之下,都在加速推动之中,这就是趋势。

载人登月难不难? 对于载人登月来说,肯定是难得。

自从美国阿波罗计划之后,人类再也没有执行过载人登月,就算是美国重启载人登月任务——执行重返月球计划,美国也是面临各种困境,这不仅是烧钱的问题,还是技术上的问题,都是挑战性的。

当然,在载人登月的过程之中,也是推进人类走向深空的关键,所以,都进行。

那到底有多难? 如在执行载人登月任务的过程之中,对飞船要求有极强的变轨能力,因为登月舱要进行近月制动,其变轨速度大约在八九百米每秒,且要留相当的变轨能力从环月轨道返回月地转移轨道。

登月舱着陆月面和返回环月轨道的速度增量都接近两千米每秒,要实现这个速度,飞船一半以上的重量都是推进剂,而且还需要精确的测控能力,对地面具有动态观察能力,自主调整能力等等,这些都是任务之下的难题。

所以,如果很简单的话,世界上早就有很多国家都已经执行了载人登月任务了,也就是难,如今也没有看到多少国家突破,而且在阿波罗计划之后,当下也还没有谁完成过载人登月任务,这就是问题的根本。

那么,时间虽然紧张,但是在执行载人登月任务之下,我们必须确保每一次的任务都可以完美的执行,并且确保火箭,飞船等方面全面的稳定,具有安全性等之后,才会开启登月任务,前夕的无人测试就是确保的关键。

而我国这一次发布揽月着陆器要无人飞行,其实也就是其中测试的一部分,那么,我们期待早点到来,只要无人测试稳定了,那么载人登月的任务也就来了,这就是趋势。

这4件事很消耗孩子能量

作者:南歌子 来源:教育本色 一 古人是非常重视人的能量消耗的,他们称之为气或炁。

《黄帝阴符经》里有一句话:天地,万物之盗。

万物,人之盗。

人,万物之盗。

三盗既宜,三才既安。

天地、万物、人之间的能量是互相平衡的,你取我的,我取你的。

我们要防止孩子的能量被日常一些不起眼的小事悄悄“偷走”了。

二 经常玩手机平板等电子产品,沉迷游戏、短剧等 手机和平板不是洪水猛兽,但过度使用真的会让孩子越来越“虚”。

短剧、游戏、短视频的设计,本来就擅长抓住注意力。

孩子刷一会儿,看似轻松,其实大脑一直在被刺激。

等放下手机,他很难立刻安静下来写作业,也很难进入深度阅读。

有些孩子,放学回家先要玩半小时手机,结果作业拖到十点。

妈妈催、爸爸吼,孩子也委屈。

其实不是他故意拖拉,而是大脑已经被碎片化信息占满了。

电子产品可以接触,但要有限度。

最好的方式不是突然没收,而是和孩子一起约定时间、地点和内容。

比如写完作业后可以看二十分钟,睡前不碰手机,周末可以适当放松。

规则清楚,孩子反而更容易接受。

三 经常受批评,很少得到表扬 孩子最需要的不是完美,而是被看见。

孩子最怕的,不是事情难,而是“我怎么都不行”。

如果一个孩子每天听到的都是“你怎么又这样”“别人多省心”“说了多少遍还记不住”,他的心会慢慢缩起来。

表面上他可能不说话,实际上他已经在消耗自己。

表扬不是乱夸,更不是哄。

真正有效的表扬,是看见孩子具体做了什么。

“你今天自己把书包收好了。

” “这道题你改了两遍,比刚才清楚多了。

” “你刚才虽然不开心,但没有乱发脾气,这就是进步。

” 这些话不夸张,却能让孩子感觉到: 我被看见了,我还可以再试一次。

四 经常迟睡,经常睡眠不足 睡眠是孩子恢复能量的第一方式。

睡不够的孩子,白天注意力差,情绪也容易波动。

有的家长觉得孩子晚睡是在学习,其实效率往往很低。

困着写作业,错得多、写得慢,第二天上课还犯困,最后变成恶性循环。

小学生一般需要至少十小时睡眠,初中生也需要至少九小时。

作息不必完美,但要尽量稳定。

比如固定洗漱时间、固定上床时间,睡前减少吵闹和屏幕刺激。

孩子早睡,是在给第二天的状态充电。

高考前,曾经有专家说充足睡眠能将高考分数提高到20分以上,虽然是噱头,但睡眠的确重要。

五 没有基本的作息习惯,做事基本靠催 作业靠催,起床靠催,阅读靠催,运动也靠催。

很多家庭的一天,就是从“快点快点”开始的。

催,看起来是提醒,其实是在替孩子关掉他自己的发动机。

心理学里的自我决定理论讲得很清楚,人能不能持续做一件事,靠的是自主感、胜任感和归属感。

长期被催的孩子会滑向“习得性无助”:反正有人替我着急,我就不用操心了。

你越催,他越被动;他越被动,你越得催。

这是一个死循环。

真正有效的办法,是把“催”变成“约定”。

比如晚上七点到八点写作业,八点半阅读二十分钟,九点半准备睡觉。

刚开始孩子做不到,可以陪着执行,慢慢放手。

习惯不是一天养成的,但一旦稳定下来,孩子就会少很多内耗。

父母也不用天天当“闹钟”。

六 孩子的能量,来自充足的睡眠、稳定的节奏、被理解的感觉,以及一点点被认可的喜悦。

把这些还给孩子,他才有力气面对学习,也才有力气长成更舒展的自己。