弹簧串并联与布雷斯悖论:更多道路反而更拥堵
实际上,这是一种称为布雷斯悖论的现象,德国数学家迪特里希·布雷斯在研究交通模型时发现了这一点。他注意到,与我们的直觉相反,在交通网络中增加一条额外的道路,实际上可能会增加通行时间。为了更好地说明布雷斯悖论,首先我们要先来看一道关于弹簧的物理题。 事实上,这种弹簧和绳索的布置实际上是布雷斯悖论的类比。想象一下,有A和B两个城镇,它们之间有一个道路网络,如图所示。图中红色和绿色的路相当于绕远路,但它们都非常宽,从不堵车。中间灰色的路很窄,但优点是路很直距离也很短。中间还有一段蓝色的路很宽也很短。 这与弹簧和绳索有什么关系?重物就像路上的汽车数量,重物向下多远就像开车需要多长时间。绿色、蓝色和红色的道路就像绿色、蓝色和红色的绳索,对它们施加多大的重量并不重要,它们是恒定的。而灰色道路就像弹簧,重物越重,弹簧伸长得就越多。 如果我们拆除了一条路,它可以改善当地的交通,但我们怎么知道它不会让别的地方的交通变得更糟?有一个工程说法,局部改进可能只会将问题转移到其他地方。所以到目前为止,我们的唯一方法是运行计算机模拟,在程序中拆除一条道路,然后看它如何影响整体交通。 |
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超弦真的存在吗?
我们目前对这些微小物质的理解是存在两类粒子:夸克存在于原子核中,它们是由在夸克和轻子之间跳跃的携带力的粒子介导的。叫作粒子物理标准模型。当你把神秘的暗物质世界和一个至今未被发现的引力子粒子包括在内时,弦如何解释我们所知道的亚原子粒子的多样性?科学家将弦的各种不同振动模式分配给各种已知粒子。每个振动模式代表一个特定的亚原子粒子。这意味着所有粒子类型都源自同一种弦。
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中微子天文学:用中微子看到黑洞
极低质量的中微子意味着它们往往以非常接近光速的速度行进。中微子只能通过弱核力和引力相互作用,所以我们可以看到做中微子天文学是多么具有挑战性:中微子相互作用的概率很小,而目前最大的中微子探测器之一是IceCube,这种相互作用可以将中微子转变为它的高质量轻子对应物——电子、μ子或τ子。如果中微子变成τ粒子,它虽然只比宇宙射线预期在大气中产生的中微子多出大约50个,最强大的活动星系核被称为类星体。