复杂性也很漂亮

如今,我们听到了很多关于美和科学的声音。

如今,我们听到了很多关于美丽和科学的信息。

在基本物理学的领域(宇宙的诞生,物质的本质)中,生理学家通常会爱上具有美丽解决方案的问题。在这里,美倾向于意味着描述性经济和简单性与解释性丰富性混合在一起。但是,不是“基本”的问题呢?那真正复杂的东西,即将涉及许多不同种类的物理学的事情,同时发生的许多不同类型的物理学呢?

在这种情况下,我会争辩说,问题并不是“美丽”,但它们可以非常非常好吃。

为了说明我的意思,让我向您介绍二进制恒星的情况以及所谓的共同信封的演变。

夜空中超过一半的星星带有兄弟姐妹。他们没有在出生,中年和死亡中演变,而是与一位或多个同伴星星一起生活。 “二进制恒星”,两个恒星一起发展在一起,是多星系的最常见形式。如果恒星在距离很远的地方互相绕,那么他们几乎没有注意到彼此的存在。它们成熟,死亡几乎与单星星一样。但是,如果星星彼此之间相对较近,那么他们的个人故事就交织在一起,尤其是当他们到达生命的尽头时。对于(Astro)物理学家来说,这就是对美味的定义。

科学家花了很长时间才能理解单星的演变。恒星自身崩溃时,出生于核心融合反应的动力。这些反应中释放的能量(光)必须蠕动地表面,这样做就可以设置恒星的洋葱状层的结构。luckily,单颗恒星基本上是球体,有助于简化计算以了解其演变。这就是为什么我们可以自信地说,我们了解普通单星的大部分演变。

但是二进制明星是一个完全不同的故事。因为它们不断地互相旋转,所以两个恒星在一个紧密的轨道上以复杂且难以计算的方式相互扭曲。即使经过多年的尝试,我们的天体物理学家仍然对二进制恒星进化有很多未解决的问题。在这些问题中,简短的暴力阶段称为共同的信封进化论至高无上。

当像太阳这样的明星到达生命的尽头时,他们膨胀到比地球轨道大的尺寸。当有一个伴侣恒星足够接近,可以被肿的巨人的外层扩大而吞噬时,这个“巨型”阶段就会变得复杂。由于巨人大气中的摩擦而拖延,同伴很快就向内旋转,因为它的轨道能量被排出,加热了两颗恒星现在“共同的信封”的气体。在短短几天内,两颗恒星的核心最终将彼此之间如此近,以至于他们的轨道只花了几天才能完成。共同的信封多次包含太阳的质量,将永远被吹入太空 – 以类似于此页面顶部的项链星云之类的东西。这个共同的信封的故事对于天文学家来说至关重要,因为这几乎是唯一的方法解释大自然最奇怪的野兽。黑洞黑色洞和中子星形中子星星合并,使爱因斯坦关于空间和时间的预测使人头条成为现实,这可能是普通信封的结果。

寻找美味

那么,这一切的“美味”在哪里?好吧,这是一个问题:我们无法使共同的信封过程起作用。了解通用包膜的演化需要最复杂的超级计算机模拟。那是因为该过程是如此暴力,并且发生得如此之快,以至于我们需要强大的计算机来使管理数学动画。

在过去的十年中,许多研究小组(包括我自己的研究小组)设法构建和测试了复杂的计算机代码,以模拟共同的信封发展。尽管我们取得了真正令人兴奋的进步,但我们也失败了。特别是,我们尚未能够创建一个模拟,该模拟使两颗星彼此之间足够接近解释了我们在天空上看到的东西。伴侣的内向螺旋档远离我们期望的真正短轨道。在撰写本文时,没人知道为什么。但是我们确实有想法。 。 。其中一堆。这就是使普通信封问题美味的原因。这些问题可能是关于:

辐射如何流过漩涡状星展原子的疯狂扭曲气体的大气

这些过程中的任何一个都可能是解决共同信封进化问题的关键,或者可能是所有人共同努力。

与新的空间,时间或物质理论不同,解决共同的信封问题并不是要找到对单个方程式的一些简单,过度,优雅的解决方案。取而代之的是,它是结合多种非常不同的物理(辐射,磁场,流体流),并知道在哪里施加正确的智力压力。诀窍是找到正确的推理,以削减不同物理过程的时间尺度和长度尺度的混乱。我们将从模拟开始,这些模拟既漂亮又复杂地解释,然后我们必须解开不同种类的物理运行方式以及如何运行。然后,如果我们能够鲜明地思考,我们也许可以撬开复杂性的凌乱外壳,找到解释的内部核心。那么为什么有任何“美味”呢?欣赏像Common Invelope Evolution之类的问题,以及其各种物理过程,比考虑一些精美的抽象艺术作品更接近欣赏一顿美餐。在考虑美味的食物时,重要的是口味和香料(即不同种类的物理学)的混合。他们的微妙相互作用使餐点(物理问题)变得有趣并且值得追求。复杂性并没有拒绝作为“丑陋”的复杂性,而是要接受复杂性,就像这是一顿准备好的餐点一样。

我提出了这个问题,因为它说明了科学家在他们的工作中发现的意义的不同方式。我们经常得到物理学家的形象,即考虑空间,时间和物质的纯粹抽象。但这只是一种物理学,也是该领域的少数物理学。进行复杂性也是物理学家的工作。正是在这个非常真实的领域中,味道的美学可能比艺术中的美丽更好。

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