向史蒂文·莫里斯道歉

我关于进化论和热力学第二定律的小文章出现在最近一期美国物理学杂志.(非党派版本在这里.)我不会在博客上注意到这一点,因为我已经写过了大量 关于 之前,但有一条我想引用的引文没有出现,所以我想我至少应该在这里指出它。

文章被接受后,史蒂文·莫里斯给我指了一个他写的文章早在2005年国家科学教育中心报告这与我的观点一样,定量地比较了太阳光提供的熵增加与进化所需的熵减少。当我拿到校样时,我本打算在我的文章中添加一条关于这一点的内容,但显然AJP不为这样的简短笔记做校样,所以我错过了这个机会。我想我至少应该在这里提到莫里斯的作品我的过失。 

为了进一步赎罪,我要去寄一些钱给NCSE公司这是一个为美国学校进化论教学而战的组织。我过去常常给他们钱,但有一段时间没给了。 你也应该支持他们。

SETI的成本

我认为塞提(对外星智能的搜索)极不可能找到信号:即使有智能生命存在,也不清楚这些生物是否会花费大量时间通过发送可检测到的泄漏到太空的无线电信号来相互通信。即使他们这样做一段时间,他们也可能很快学会一些不那么浪费、更难被偷听的沟通方式。换句话说,无论德雷克方程就像,L(左)可能很小。

尽管如此,我通常还是有积极、热情的模糊感对SETI的感受。我想,即使赔率很高,回报也很大,成本也很低,为什么不继续呢?第一部分当然是真的:如果SETI看到了信号,那将是有史以来最重要的发现。但我的朋友Allen Downey(奥林学院计算机科学教授)最近给了我一个令人信服的论点,即成本比我意识到的要高,我想我已经改变了主意,因此变得反对SETI。

这是我对艾伦论点的总结。

SETI的一个关键部分是梳理来自射电望远镜的大量数据,寻找看起来像外星智能的信号。这是一个大型计算项目,SETI的人采用了一种聪明的方法来实现它:他们把它承包出去对于大量的支持者来说,他们在自己的计算机空闲的时候运行计算。

当然,这样做的人付出了代价:他们在计算机上释放免费的CPU周期。除了其他成本外,这还需要他们花钱,因为一台真正进行计算的计算机比一台空闲的计算机消耗更多的能量。我认为,功率差的合理估计约为40瓦。(你可以找到这个数量的一系列估计值。有一些变化,但这似乎是正确的。)假设一个典型的用户有SETI@主页大约三分之二的时间在一台PC上运行一个月。它要多少钱?要找出答案,将40瓦特乘以20天,然后将结果转换为千瓦时。这些天,1千瓦时成本约为12美分,将结果乘以0.12美元。

如果这听起来像是工作,那就不是。 问问谷歌(如果你不知道的话,谷歌也是一个计算器,它知道大量的单位换算。)答案是这样一个用户每月花费大约2.30美元。

我敢打赌典型的SETI@主页志愿者并不知道这会花费他们那么多,但如果他们这么做了,他们可能会认为这听起来是一个合理的成本。

到目前为止,我可能还没有说服你SETI的成本太高。但现在让我们放眼全球。总的来说,这个项目已经用完了200万年计算时间。如果你尝试同样的计算来获得总成本,你会得到8400万美元我不知道你的情况,但对我来说,那是真正的钱。当你考虑用8400万美元可以做的事情时,我认为很难看到这个令人难以置信的长镜头是合理的。

一些随机注释:

  1. 实际上没有人直接支付这笔钱,所以这并不明显。但仅仅因为成本是隐藏的,并不意味着它们不是真实的。
  2. 事实上,成本可能在很多方面被低估了。我当时假设所有的计算机都会被打开,只是考虑到由于额外的计算负载导致的功率差异。如果人们把电脑开着SETI@主页如果他们不这样做,成本就会更高。此外,12美分/kWh的数字是消费者的直接成本,但市场价格中不包括外部因素(温室气体排放、污染、资源竞争引起的地缘政治问题)。
  3. 您可以考虑其他好东西人们可以用所有这些CPU周期来做。
  4. 让我们回到我最初的观点L(左)在德雷克方程中。我之所以认为它很小,是因为任何向太空发射无线电能量的通信方法都是浪费。一个技术先进的物种将学会如何将其通信直接发送给预期的接收者。艾伦指出了另一个我从未想过的原因。为了防止窃听,您需要加密通信。加密方法越好,输出越像噪声。如果一个先进社会真的擅长加密,我们就不会注意到它的信号,即使它们在外面,因为它们看起来就像噪音。我不确定我是否相信这一点,但这是一个有趣的观点。

如果太阳变成黑洞

早在90年代,我就写了一份文件,解释了有关黑洞令我惊讶的是,人们仍然在读它,因此他们偶尔会向我发问。我很高兴能在我能回答的时候回答这些问题,只要我能回答,我不妨把它们贴在这里。

最新消息来自Chris Warring:

我和我的朋友正在就“如果太阳变成黑洞,地球的轨道会发生什么?”这个问题进行辩论

我引用了你的文章http://cosmology.berkeley.edu/Education/BHfaq.html“如果太阳出于某种原因变成了黑洞,那会怎么样?地球和其他行星不会被吸入黑洞;它们会继续沿着与现在完全相同的轨道运行……黑洞的引力并不比任何其他质量相同的物体的引力强。”

我的朋友争辩说,既然天体撞击太阳,那么它们也会撞击黑洞。这最终会增加质量,增加对地球的引力,并将地球置于衰减轨道上。

从那以后,我读了一些关于霍金辐射的文章,黑洞蒸发了。我现在想知道,作为我们太阳的黑洞是否会蒸发,失去对地球的引力作用,地球最终会偏离我们太阳曾经的位置。

我的答案是:

首先,让我说你提到的所有影响都是非常小。它们会在很长的时间内稍微改变地球的轨道。当我写我对地球轨道所做的事情时,我并没有考虑到如此微小的影响。但思考起来很有趣,所以就这样。

的确,如果太阳(或黑洞,以太阳系中心为准)的质量增加,那么地球的轨道将受到影响。具体来说,它会移动到一个较小的轨道上。当然,如果质量下降,情况正好相反。

首先,让我们谈谈目前正在发生的事情,然后考虑一下如果太阳变成黑洞会发生什么。现在,物体不时撞向太阳,增加了太阳的质量。另一方面,太阳大气层不断蒸发(以及以阳光形式逸出的能量,这转化为通过E类=mc公司2). 我很肯定净效应是对的
现在太阳正在逐渐失去质量。如果单独考虑,这种质量变化将导致地球逐渐漂移到更大的轨道上。

“孤立”这句话很重要。还有其他因素对地球轨道的影响远远超过这个微小的质量损失率。主要是来自其他行星,特别是木星的引力拖曳。
虽然细节可能很复杂,但太阳的逐渐质量损失肯定会使所有行星都漂移得更远。

还有一个事实是,地球正在被流星轰炸。这些可能会减缓地球在其轨道上的运行速度。如果单独使用,这种效应将使地球螺旋式地朝向太阳。

我从未尝试计算出任何这些影响的大小。关于其他行星的引力对我们轨道的影响,人们已经知道了很多(这是米兰科维奇周期的流行语)。其他影响要小得多。

现在,如果太阳变成黑洞会发生什么?像流星这样的东西仍然会不时被吸收,但比现在要少很多。这可能与直觉背道而驰,因为我们认为黑洞真的很善于吸进东西,但事实上,黑洞对远处物体的引力与太阳的引力相同,而且它的目标要小得多,所以实际击中它的东西更少。所以速率
由于物质掉入而导致的质量增加的比例将低于现在。另一方面,物质的蒸发速度不会像现在这么快。(会有霍金辐射,但那是难以置信的小,远低于现在原子从太阳上沸腾的速度。)所以,净效应肯定是黑洞的质量会逐渐上升,而太阳会逐渐下降。最终结果是地球将逐渐靠近黑洞。

但同样,关键词是“逐渐”:这些确实是微小的影响。我敢打赌,它们太小了,即使在宇宙的年龄上也不会产生任何明显的影响。

千卡/天

我已经链接到网络漫画xkcd.com公司顺便之前,但它充满了科学怪人的敬畏之情,我想我应该更明确地宣传它,以防有人喜欢它但不知道它。以下是几个例子;如果你喜欢,去那里浪费一两个小时点击“随机”

哦,一定要把鼠标放在每个漫画上。每一个都有一些额外的文本,通常是最好的部分。(本文中嵌入的内容没有额外的内容;请访问网站查看。)

雷龙.png

信仰.jpg

最后,最令人讨厌的是:

开普勒.jpg

我们会找到外星生命吗?

我的朋友提姆问我这个问题:

你认为到本世纪末,我们探测到另一个星球上生命的可能性有多大?

实际上,我认为可能性很大。

首先,有一件事我很有信心是真的:在几十年内,我们将知道如何测量其他行星大气的化学成分。我们现在正朝着这个方向快速前进,虽然这是一个棘手的技术问题,但我认为我们不能做到这一点没有任何令人震惊的理由。基本上,你必须拥有足够清晰的分辨率的望远镜,才能看到行星与恒星分开的情况,然后你只需要进行光谱分析。

如果我们在未来几十年内没有对成百上千的行星这样做,我会非常惊讶。我们会知道这些行星的大气层中有什么分子。这意味着我们会发现生命如果满足以下几个条件:

  1. 外星生命并不罕见。
  2. 外星生命在寄主行星的大气中留下了可识别的化学特征。

这是我所能自信地说的。从这里开始,这只是猜测。关于#2,一个重要的问题是什么可以算作可识别的签名。人们自然会首先寻找我们在自己的大气中发现的化学物质,但如果没有生命,这些化学物质就不会存在。我认为普通的旧氧气(O2)是这里的主要形式之一:氧气会以其他形式存在,例如CO2如果没有生物过程的不断补充。我不知道外星生命是否会基于与我们相似的化学物质,所以也许O2不会是我们看到的签名。但在我看来,如果一个行星上有生命,那么它的大气层中就会有分子,而这些分子在一个死行星上是看不到的,一旦我们擅长光谱学,如果它们在那里,我们就会找到它们。所以我不太担心#2。

#1是一个没人知道的人。外星生命是在许多行星上发现的,还是万亿分之一的机会?在这里,你只需要做出最好的猜测。就我个人而言,我不认为它可能非常罕见,所以一旦我们大规模生产其他行星的光谱,我们就很有可能找到它。但这种说法是基于没有数据的-这是贝叶斯先验概率-所以请放心不相信我。

我认为这种生命很可能是简单的微生物,而不是大的智能生物。我怀疑我们很快就会收到ET的消息。然而,这并不意味着我认为像SETI这样的智能生命搜索是一个坏主意:与许多科学研究相比,它们相当便宜,而且如果它们成功的话,回报是如此巨大,我认为值得为它们投入一点资源,尽管可能性很大。

炫耀

我的同事杰里·吉尔福伊尔我刚被授予NSF拨款购买一个新的计算集群。在过去,我和我的学生大多致力于解决普通台式电脑可能会攻击的问题。这项拨款意味着我们将能够解决更多计算密集型问题。这也意味着我必须学习超级计算技术。幸运的是,杰瑞在这方面很有经验。

今年对我来说是一个很好的资助年度:我提交了三份NSF提案,三份提案都得到了资助。这至少部分归功于联邦刺激法案:三项刺激资金中只有一项是官方的刺激资金,但毫无疑问,所有的刺激资金都为其他赠款腾出了更多的非刺激资金。

更正:实际上,包括计算集群在内的三分之二是刺激资金。如果不准备好铲子,我什么都不是。

人类太空飞行到哪里?

这个奥古斯丁小组,负责评估美国未来人类太空探索方案的蓝里本(blue-ribbon)委员会发布了执行摘要今天的报告。(完整的报告即将发布。)那么它说了什么?以下是谷歌新闻的前两条点击内容。

《华盛顿邮报》文章的第一句话:

不要试图把宇航员送上火星——太难了,太贵了。去月球——也许吧。

标题路透社报道:

美国国家航空航天局(NASA)的战略提案旨在火星飞越月球。

那么谁是对的?《华盛顿邮报》比路透社更接近。摘要列出了三种可能的策略,他们称之为“火星优先”、“月球优先”和“灵活路径”。最后一种策略涉及从“月球轨道、拉格朗日点、近地天体和火星卫星等内部系统位置开始。”在描述了所有三种选择后,“委员会认为月球优先和灵活路径都是可行的探索战略。”之前争论过灵活路径将人类太空飞行的所有缺点与所有优点结合在一起。)

但在我看来,总结的真正意义并不是这三条路;是这样的:

根据2010财年预算指南,人类在低地球轨道以外的探索是不可行的。

也就是说,我们要么需要花更多的钱,要么决定人类太空探索目前不是一个优先事项。这听起来很对。

一些杂项观察结果:

1.早些时候,总结说了一些应该很明显但通常看起来不太明显的事情:

人类航天计划的规划应该从选择目标开始,而不是选择可能的目的地。

我真的很高兴听到他们这么说:我讨厌人们说“我们需要去火星”而不说为什么。我认为总结的其余部分并不总是达到这个值得称赞的目标,但也许我对小组不公平:完整的报告可能会做得更好。

2.总结建议国际空间站再运行五年(到2020年,而不是目前计划的2015年)。

在25年的组装和仅5年的使用寿命后,对核电站进行除序似乎是不明智的。

这是真的,如果该站实际上是有用的,这一说法并没有得到我满意的证明。否则,25年是沉没成本,而延长运营寿命则是一笔又一笔的好钱。

3.对于将我们的部分太空飞行外包给商业部门的想法,专家组有很好的意见:

当我们从复杂、可重复使用的航天飞机返回到更简单、更小的太空舱时,现在是考虑将这项运输服务移交给商业部门的适当时机。

20世纪20年代,联邦政府授予了一系列航空邮件运输担保合同,刺激了航空业的发展。委员会的结论是,采用类似担保合同政策的勘探架构有可能刺激充满活力和竞争力的商业空间产业。

这样做的好处是,将NASA的重点放在更具挑战性的角色上,使其能够将精力集中在其固有能力所在的领域:例如,开发尖端技术和概念,确定计划并监督勘探系统的开发和运行,特别是那些在低地球轨道以外的卫星。

我认为这种方法非常值得考虑。

想成为一名律师吗?学习物理。

嗯,也许吧。我通过学习肖恩·卡洛尔关于学习这表明物理和数学专业的学生在LSAT考试中的成绩要比其他学科的学生好。LSAT平均得分排名前5的学科:

  1. 物理/数学(160.0)
  2. 经济学(157.4)
  3. 哲学/神学(157.4)
  4. 国际关系(156.5)
  5. 工程(156.2)

在某些情况下,学生人数较少的学科被集中在一起,因此物理/数学被视为一个类别。普雷罗在29人中排名第28,平均得分为148.3。

我们物理学家很容易将此作为宣传,说服人们学习物理是为包括法律在内的各种职业做好准备。尽管我怀疑这个命题是正确的,但这项研究可能并没有为它提供有力的证据,通常情况下相关即非用法原因。学生可以根据与LSAT成绩相关的素质自行选择学习物理和数学,但这并不意味着如果某个学生学习物理而不是其他学科,那么她在LSAT上的成绩会更好。

尽管如此,相对于其他学科来说,拥有吹嘘的权利总是很好的。

学前法律排名接近底部这一事实听起来很尴尬,但我怀疑这没有太大意义。学前法律是一个有趣的类别:在许多机构(我认为,包括我曾经教过或参加过的每一所学校),学前法律不是一个专业:法律前学生主修其他专业。因此,我推测,本研究中被视为法律预科生的学生是一个不具代表性的样本:他们来自与其他大学不同的大学子集(并且在不同方面可能存在偏见)。

最后一件事。Sean观察到

显而易见的解释是:物理和数学学生在考试中表现得很好,比如LSAT公司我认为这与“成为一名好律师”没有太大关系。再说一遍,我不认为物理GRE的好成绩与“成为好物理学家”有太大关系,而不仅仅是一种思维敏捷的有用天赋。

关于物理GRE,我似乎记得一些实际数据表明,分数与研究生院内外各种成功衡量标准之间的相关性极低,但我似乎找不到它,所以可能是我产生了幻觉。如果有人记得我在想什么,并能为我指出引文,我将不胜感激。