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作者：一毫秒的永恒   美国国家航空航天局(NASA)创纪录的火星探测器任务落幕了。作为行星际探索最成功、最长久的壮举之一，NASA 的“机遇号”漫游者任务在探索火星表面近15年后宣告结束，该任务为 NASA 重返火星的计划奠定了基础。   2018 年 6 月，一场严重的火星范围的沙尘暴覆盖了“机遇号” 探测器的位置。 此后， “机遇号” 探测器停止了与地球的通信。喷气推进实验室(JPL)的航天飞行操作设施的工程师们发出了1000 多条恢复联系的命令，试图恢复与“机遇号”的联络，但没有成功。这台太阳能火星车的最后通信定格在了 2018 年 6月10日 。   局长吉姆·布里登斯廷 (Jim Bridenstine)说:“正是由于‘机遇号’开拓性的任务，我们勇敢的宇航员在火星表面行走的那一天才会到来。”他补充说：“当那一天到来的时候，人类留在火星上的第一个脚印，有一部分将属于机遇号，这是一辆以探索之名不断突破极限的小火星车 。”   “机遇号” 的设计寿命仅仅只有90天， 飞行距离为1000米，其耐久性、科学价值和寿命都远远超出了所有人的预期。除了寿命超出预期的 60 倍以外，当它到达火星上最后的休息点——毅力谷时，它的里程已经超过了 45 公里。   NASA 科学任务理事会(Science Mission Directorate)副署长托马斯·祖布臣(Thomas Zurbuchen) 说：“十多年来，机遇号一直是行星探索领域的标志，它向我们展示了火星作为一颗可能适宜居住的行星的古老历史，并揭示了未知的火星地貌。无论我们现在有多大的悲伤，我们必须认识到，机遇号的所留下的痕迹仍在发挥作用，无论是‘好奇号’火星探测器、‘洞察号’火星探测器，还是在喷气推进实验室(JPL) 的洁净实验室里。” 机遇号的首席科学家史蒂夫·斯奎尔斯在一次演示中，指着探测器在2014年1月8日 ...

作者：一毫秒的永恒 小行星撞击概念图 | Credit: Don Davis/NASA   多年来，有些疯狂的科学家们一直梦想着通过灭世计划威胁政府官员，以获得财富、权力和名誉，以及来自人们的敬畏。而在电影《流浪地球》中，人类则带着整个地球和希望， 选择去宇宙中流浪……不过我们今天不讨论怎么流浪地球，我们反其道而行之——来讨论一下怎么简单优雅地摧毁地球。   摧毁地球并非易事。当然，你可以摧毁人类文明、用一场超级瘟疫消灭地球上所有高等生命，或者发明某种带有极端指令的纳米机器来完全消灭整个生物圈。但在所有这些情况下，我们所站的这片大地仍然会保留下来。在未来数十亿年里，它将继续围绕着太阳旋转。所以我们严肃点，如果你想摧毁这颗星球，那你必须真的以摧毁整个星球为目标。 第一步：正确的数学运算   我们的星球是由自身的引力维系在一起的。你可以把它想象成一个巨大的、由岩石和岩浆组成的“洋葱”。最里面的地核通过引力把外面一层岩浆吸引在上面。然后它们的引力组合使更外面的一层吸引在一起，之后它们的总重量再吸引着下一层……我认为你明白这个想法，这个过程会一直重复，直到整个地球的质量——所有的 5.97×1024 千克，而这些质量所产生的引力让你能坐在座位上而不是飘起来。   所以，如果你想摧毁地球，你可以考虑把这个“洋葱”一层一层地剥掉。你需要把每一层、每一块岩石、每一点灰尘，以及大量熔融的岩浆送入太空。而且不仅仅是暂时进入太空，你还需要确保这些物质永远、完全摆脱地球的引力。   换句话说，你需要把地球上的所有要抛弃的部分加速并达到逃逸速度。这可不是一件容易的事，我们通常使用巨型火箭只是为了将区区几吨重的航天器送入轨道或更远的地方。   不过一旦开始，事情就会变得越来越简单。每移除一点物质，地球总质量都会减少，引力束缚也会随之减弱。当你一层一层地剥开地球，引力就会越来越弱，每一层都 ...

作者：观复·钧天   我本是一个向往清静的人，坐在电影院中看一场惊心动魄的科幻片对我已是难得的体验。科幻大片长久以来都是好莱坞的专属，拯救地球也是惯用的主题，未曾想到第一部国产科幻大片拍得如此精彩，逻辑也不牵强，故事相对完整，这得先感谢大刘的小说架构完美。   当人类以为自己是这个星球的主宰时，问题接二连三发生。人类自相残杀仅是个初级问题；物种灭绝、人类一家独大则是更深层的问题；当这个我们赖以生存的星球不再适合人类居住时，人类才知以前所有的努力不仅白费，而且徒劳。从哲学视角看，拯救地球就是拯救人类自身，如果我们还有灵魂的话。   故事由此展开。地球开始摆脱太阳系的束缚流浪，流浪一词在此显得无比生动，无可奈何，惊心动魄。一支临时拼凑的队伍，加入了拯救地球大军，在几近徒劳的救援中，以破坏人类建立的制度甚至“法律”为前提，终将濒于毁灭的地球挽救了回来。这是个美好的理想，说明作者以及电影制作团队抱有悲天悯人的襟怀和一颗坚韧的心。   中国传统知识体系中缺乏近代意义上的实验科学方法论，而近现代自然科学体系主要都是从西方引入的。尽管如今九年义务教育把数理化排在前面，但科学与科学意识相差甚远，理性与感性之间有一条鸿沟。   在我们先人不懂科学之时，我们凭感性也写出《山海经》中的女娲补天，夸父逐日，精卫填海等神话故事。神话解释自然起源的未知，科幻开启未来文明的大门。这些故事，至今仍被国人津津乐道。但神话故事演变不成现代科幻故事，后者需要科学知识与逻辑的支撑。   《流浪地球》作为中国工业化科幻电影的重要起点，制作水平出乎意料，许多镜头堪比好莱坞大片，故事推进也紧凑，人物关系明确。美中不足的是人物之间缺乏内在的情感交融，对立多于沟通、理智大于人情，有血缺肉，有感缺情，尽管也有情节感人。影片处理得不狭隘，但紧张中的幽默感不足，其实越紧张的情节越应该加入适度的幽默，只不过这个幽默经常“幽不 ...

作者：一毫秒的永恒   2019年1月9日，欧空局(ESA)的银河系测绘航天器盖亚（Gaia）捕捉到的数据首次揭示了白矮星，即我们太阳等恒星的死残骸，在它们内部的热源冷却后，如何变成固体球体。   白矮星内部物质的凝固或结晶过程在50年前就已经被预言过了，但直到盖亚的出现，天文学家才能够如此精确地观测到足够多的白矮星，从而看到揭示这一过程的模式。   英国华威大学的pierre - emmanuel Tremblay是这篇发表在《自然》杂志上的研究报告的主要作者，他说:“以前，我们只能观测到几百颗白矮星的距离，其中很多都是成簇的，它们的年龄都是一样的。”“有了盖亚，我们现在就有了几十万颗白矮星的距离、亮度和颜色，这些白矮星是银河系外圆盘上一个相当大的样本，超越了研究初始时的质量范围和年龄。”正是在对这些恒星距离的精确估计中，盖亚取得了突破性进展，使天文学家能够以前所未有的精度测量它们的真实亮度。 结晶白矮星的核心示意图 | 来源：ESA   在真正的宇宙尺度上，M100被认为是一个宏伟壮观的旋涡星系。它是一个拥有超过1000亿颗恒星的庞大星系，具有清晰的旋臂，与我们的银河系相似。亦称为NGC 4321的M100是处女座星系团中最明亮的成员之一，位于朝向后发座方向、距离我们约5600万光年远处。这幅M100的哈勃太空望远镜影像是最近用3号广角相机拍摄的，它突出了明亮的蓝色星团和复杂蜿蜒的尘埃带，这些都是这类星系的特征。对M100 中变星的研究在确定宇宙大小和年龄方面发挥了重要作用。 恒星的演化 | 来源：ESA   白矮星是类似太阳的中等大小恒星的残骸。一旦这些恒星的核心燃烧完所有的核燃料，它们就会脱离外层，留下一个开始冷却的热核。这些超高密度的残余物在冷却时仍会发出热辐射，天文学家们将其视为相当微弱的物体。据估计，银河系中高达97%的恒星最终会变成白矮星，而大质量的 ...

作者：一毫秒的永恒 在对太阳耀斑的可视化中，紫色代表温度低于100万开尔文的等离子体；红色代表温度在100万到1000万K之间；绿色代表温度高于1000万K   的动画快照以 3D 形式模拟了太阳耀斑的生命周期，并使用不同的颜色来表示耀斑爆发时的不同温度。这些舞动的磁场线先是激增，随后爆发，最终平息。制作模拟动画的模拟系统不仅表现了令人惊叹的太阳耀斑现象，更是为预测太阳天气中的耀斑活动奠定了重要的基础   太阳耀斑是我们太阳系中最强大的爆炸，它们是壮观的事件。它们形成于太阳黑子附近——太阳表面的黑色斑点，比周围翻滚的等离子体更冷。据美国宇航局称，太阳黑子是由强磁场抑制对流造成局部降温形成的。当能量积聚并突然释放到太阳表面时，就会产生环状的耀斑结构。为了从头到尾模拟太阳耀斑，研究人员需要计算模拟相关区域内形成太阳耀斑所需要的能量。研究人员报告说，该模型的数据在太阳表面以下6000多英里(1 万公里)，并延伸到太阳表面以上近2.5 万英里(4万公里)，已经进入了日冕。一旦建立好太阳模拟系统，研究人员便让模型自行演化，观察其中是否会自然产生太阳耀斑。   而结果证明，它确实产生了耀斑。   太阳耀斑。虽然太阳耀斑发生在距地球约 9300 万英里 (1.49 亿公里 )的地方，但它们可能对地球产生巨大影响。太阳耀斑有时会伴随着强烈的太阳风暴，这些事件会将大量带电粒子和等离子体抛向太空。当它们与地球磁场相互作用时，可能引发地磁暴，进而影响通信网络、电力系统以及卫星运行。太阳风暴还可能干扰部分依靠地球磁场进行导航的动物， 例如鲸鱼的迁徙活动。 参考资料： https://www.space.com/43034-solar-flare-animation.html https://www.livescience.com/60326-sun-unleashes-decades-s ...

作者：一毫秒的永恒 美国国家航空航天局的卡西尼号飞船拍摄的照片显示，2016年土星的北半球正接近夏至。土星上的一年是29个地球年;根据对“卡西尼”号数据的最新分析，一天的时间只有10:33:38   利用来自美国宇航局卡西尼号宇宙飞船的新数据，研究人员相信他们已经解开了太阳系科学中一个长期存在的谜团：土星上一天的长度，那就是10 小时33 分38 秒。而为了获得这一数字，几十年来行星科学家一直在做努力尝试，因为这个气态巨行星在旋转过程中没有固定的表面可以追踪，而且它有一个不寻常的磁场，掩盖了行星的自转速度。   但其实，答案就隐藏在土星环里。   在卡西尼号的土星轨道上，仪器以前所未有的细致程度检查了冰冷的岩石环。克里斯托弗·曼科维奇(ChristopherMankovich) 是加州大学圣克鲁斯分校天文学与天体物理学专业的研究生，他利用这些数据研究了土星环内的波动模式。他的工作确定了土星环会对行星自身振动做出反应，类似于用来测量地震震动强度的地震仪。土星内部的振动会使其内部质量分布发生极其微小的周期性变化，从而引起周围引力场的波动。而这些土星环，反过来也会受土星磁场的影响。曼科维奇表示整个环中的粒子都会在重力场中感受到这些振荡。在环中的特定位置，这些振荡会在合适的时间影响环中的粒子，使其在轨道上逐渐积累能量，而能量则以可观测的波的形式被带走。   曼科维奇的研究发表在 2019 年 1 月 17 日的《天体物理学杂志》上，论文详细描述了他是如何开发出与土星环波相匹配的内部结构模型，从而得以追踪行星内部的运动，最终确定其自转周期的。分析得出的旋转速度为 10 小时 33 分 38 秒，这比 1981 年旅行者号飞船通过无线电信号测得的估值快了几分钟。   旅行者号测得的估值是 10小时39分23秒 ，该值是基于磁场数据得出的。卡西尼号也使用了磁场数据，但早期的估计范围 ...

作者：马丁·加德纳 译者：涂泓 节选自《分形、取子游戏及彭罗斯铺陈》，上海科技教育出版社 图文选自公众号好玩的数学(ID:mathfun)   彭罗斯爵士（Roger Penrose，1931— ），英国数学物理学家，对广义相对论与宇宙学具有重要贡献，在趣味数学和哲学方面也有重要影响。本文节选自加德纳趣味数学经典汇编系列中的《分形、取子游戏及彭罗斯铺陈》。   1957年（科学美国人》有一个专栏是关于周期性地用全等凸多边形来铺陈平面［重刊于《时间旅行和其他数学困惑》（ Time ravel and Other Mathematical Bewilderments）一书中]，在那个专栏的结尾处，我承诺以后会写篇关于非周期性铺陈方式的专栏文章。本章重新刊载我履行的那一承诺一一这是1977年的一篇专栏文章，它首次公布了一种非凡的非周期性铺陈方式，这是由著名英国数学物理学家和宇宙学家彭罗斯发现的。首先，让我来给出一些定义和背景。   周期性铺陈方式是指你可以描出一个区域的轮廓，通过平移这个区域就可以铺陈整个平面，所谓平移就是在不通过旋转或者翻转的情况下移动这个区域的位置。荷兰艺术家埃舍尔【译者注：埃舍尔（M.C. Escher，1898－1972），荷兰版画家，因其绘画中的数学性而闻名，作品多以平面镶嵌、不可能的结构、悖论、循环等为特点，从中可以看到分形、对称、双曲几何、多面体、拓扑学等数学概念的形象表达。】对形似生物的形状进行周期性铺陈而创作了许多图画，从而闻名遐迩。下图就是他的一幅代表作。其中一对毗连的黑鸟和白鸟构成了一个平移铺陈的基本区域。想象这个平面上蒙着一层透明的纸，纸上描出了每片镶嵌片的轮廓。只有在铺陈方式为周期性时，你才能在不通过旋转的情况下将这张纸移动到一个新的位置，使得所有轮廓都再次恰好相符。   有无限多种形状一一例如正六边形一一只能按照周期性方式铺陈。 ...