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太阳系演化
h123y68 2014-2-10 13:41
引言 随着现代科学技术的迅猛发展,从 1958 年 1 月 31 日“探险者” 1 号卫星用于天文探测开始, 55 年来天文 卫星已经探测了所有的行星,甚至一些小行星和彗星,其足迹遍及太阳系甚至更远。拍摄到大量的太阳系各类星球运行动态实况图,从时间和空间上给出了太阳系演化的渊源。探测并积累了海量的第一手资料,为人们重新审视研究太阳系,以便公众对太阳系演化与行星起源的理解,随着天文卫星探测的进展而进展。而以往关于太阳系演化与行星起源的研究,由于缺少最起码的研究资料,虽然也提出了不少假说,但是与探测事实尚存距离,给不出岩质行星由什么演化而来的证据;找不出存在于现象背后的必须规律,始终徘徊在推测和猜想之中。 1 岩石小行星来自太阳日珥喷吐的熔岩 太阳系的小行星分为两大类,一类小行星是岩质的,由太阳日珥喷吐的熔岩冷却后形成;另一类小行星是混杂的,由太阳吸引散布在外太空中的星际物质,使得这些星际物质源源不断的进入太阳系形成的。先看岩石小行星来自太阳日珥喷吐的熔岩: 1973 年太空实验室 Skylab 拍摄到太阳上一个高达 40 万千米巨型日珥抛射出大块太阳熔岩。除这种巨型日珥抛射块状太阳熔岩外,太阳上常见的日珥喷吐的火焰也夹有点片太阳熔岩,这些块状的或点片的太阳熔岩,若遇到耀斑爆发喷射带电粒子流即太阳风的猛烈冲击,就会被太阳风夹带挣脱太阳引力,离开太阳冷却后形成岩石彗星,因其离开太阳后仍然继续冒着热气形成彗发,而彗发及彗核上的尘埃又被太阳风吹出形成一条长彗尾,彗星拖着长彗尾的现象人们都亲眼看到过。有彗尾的彗星就是被太阳风夹带向外运动的证据。而太阳风夹带彗星的现象,类似于地球上狂风夹带沙尘。 太阳由于自转,在它的赤道面形成离心力,这种离心力顶托太阳吸引力,在赤道面形成离心力与吸引力相互平衡空间,无论行星、小行星、星际物质只有在这个平衡空间里才能存在。如果某一星球离开平衡空间,不是被太阳风吹出太阳系,就是被太阳吸入本体而消失。 太阳的热是能量,是推动物质散开的动能,是推动太阳系各类天体运动的第一推动力。因此太阳的热促使它不停地喷射带电粒子流即太阳风,而太阳风夹带彗星一起向外运动是太 阳能量推动物质散开的主要方式之一。因太阳风受太阳引力作用无法从太阳的南半球和北半球直接向外运动,而是在太阳引力束缚下,折向太阳赤道面的离心力空间汇拢,又沿着赤道 面分南北两路向外运动,太阳风中夹带的彗星和碎石,在向外运动中受行星摄动,少部分落入行星际空间,其中彗星若是落在地球轨道附近就成了近地小行星,近地小行星探测器 NEAR ,拍摄到近地小行星有的像撕裂的大虾、有的像破碎的半边贝壳,证实小行星仍保留着日珥喷吐太阳熔岩时的抛射液态熔岩原状。同时,落入地球轨道空间的碎石,若进入地球大气层燃烧就是流星,没烧尽落在地面的残核,其如果来自日珥喷吐的太阳表层溶岩就是陨石,其如果来自日珥喷吐的太阳深层含铁溶岩就是陨铁。 现在的太阳风可以把夹带的绝大部分岩石彗星夹带到小行星带,落入离心力与吸引力相互平衡空间,成为小行星带的组成部分,小行星带的小行星经过数十亿年的积累,卫星探测证实小行星的数目已超过 180 万颗﹙图一﹚,并且还在逐渐增多。伽利略卫星在小行星带拍摄到小行星的形状多种多样;其中有个别的像折断的斜茬白薯,这也是小行星来自日珥喷吐太阳熔岩的证据。另外,少数彗星也有被太阳风夹带到木星的,例如苏梅克 - 列维 9 号彗星撞击木星。 2 不停运动和演化的太阳系 太阳系另一类混杂小行星,来自散布在外太空中的星际物质被太阳吸引,使得这些星际物质源源不断的进入太阳系。是因为太阳自转运动的同时,还以每秒约 240 千米的速度绕银河系中心公转。太阳的引力是吸引另外星际物质向本体运动的位能,由于太阳引力与其质量成正比,太阳的质量足够大所以其引力也大,由此形成的太阳引力场是一个巨大的圆球形空间,这个圆球以太阳为圆球中心,以从太阳到欧特云的距离为圆球半径,就是这样一个巨大的圆球形引力场绕银河系中心公转而不停奔驰,奔驰的太阳引力场如同一张巨型捕鱼大网,而银河系空间分布的星际物质如同水中游鱼,网到之处鱼便尽收网底;这可形象的说明引力场所到之处星际物质全被吸入。这些星际物质被太阳引力场吸入后,便随着太阳自转其引力同向旋转形成的螺旋环形的引力牵引驰向太阳,由于星际物质从太阳引力场的边缘到达太阳,需要经过约 85 至 100 亿千米的围绕太阳自转从南北极外延的自转眼作环形螺旋运动,这种自转眼与地球上的台风眼类似,使得星际物质自然分成一批多一批少,导致其驰入太阳分为 11 年和 22 年的数量增多与减少的轮换周期,其入太阳数量多时就是太阳活动高峰期;其入太阳数量少时就是太阳活动平静期。因星际物质在驰入太阳前被阳光烤热,冒出的热气拖在后面构成彗尾,其慧核向前猛驰直入太阳。这些入日彗星就是太阳的燃料,太阳上的超高温燃烧就连铁也在燃烧中气化, 1869 年日冕光谱分析时,捡测出失去十三个电子的铁原子发射的冕绿线就是证据,证实彗星驰入太阳是给太阳添加燃料。这好比:开汽车时打开油门是给气缸添加燃料,加大油门时燃料油往气缸内添加增多,汽车速度加快;反之缩小油门时燃料油往气缸内添加减少,汽车速度放慢。这些星际物质在驰入太阳附近成为彗星后,由于彗星被太阳引力自旋形成的环形螺旋牵引,导致其分别从太阳南极或者北极两个方向驰入太阳时,多数就会自然散落在太阳南纬或者北纬 5 度至 38 度之间,造成太阳南北半球这两个纬度成为太阳黑子多发带。这些撞入太阳的彗星就是克鲁兹彗星,其撞入太阳解体过程 2011 年 7 月 6 日被太阳动力学观测卫星 SDO 拍摄到;同时,太阳及日光层卫星 SOHO 也拍摄到克鲁兹彗星驰向太阳实况。另外,还有靠近太阳赤道面的一部分银河系星际物质,受太阳引力的吸引向太阳运动时则是沿着太阳赤道面两侧而行,若是受到太阳风迎面吹的反向扰动,其中的少部分石块、冰、尘埃、气团便会落入柯伊伯带,成为柯伊伯带的小行星组成部分,经过约 10 亿年的积累,柯伊伯带的小行星数目多得惊人。同时,还有向太阳运动的星际物质若靠近赤道面,沿途落入行星际空间的现象也时有发生。其中个别小星球在太阳引力吸引下,从太阳引力空间向太阳运动,到了太阳附近被太阳烤热成为彗星,极个别的在此时若进入太阳风主带,就会立即被太阳风吹回头,折转方向随太阳风向太空外运动。这类彗星先朝向太阳运动,到达太阳附近后又转过头来朝外运动的现象早被观测确认,取名叫掠日彗星。甚至还有彗星朝向太空外运动之中半途受扰动又会进入引力空间转过头来向太阳运动,如此周尔复始成为周期彗星,哈雷彗星就是这一类彗星的典型代表。 现在的太阳风可以将岩石彗星的绝大多数夹带到小行星带﹙一﹚。而行星起源前的太阳风只能将岩石彗星夹带到水星轨道,经过约 10 亿年积累,在水星轨道形成小行星带。由于太阳风的夹带力与太阳的质量成正比,与太阳的距离成反比。依据太阳风夹带彗星的距离,可以求出行星起源前的太阳质量,设现在的太阳为 1000 个木星质量,现在的太阳风可以把岩石彗星夹带到距太阳 4.2 亿千米的小行星主带,而行星起源前的太阳风只能将岩石彗星夹带到距太阳 0.58 亿千米的水星轨道,求行星起源时的太阳质量 X ,那么 0.58:4.2=X:1000 ,解比例 X≈138 ,由此可知行星起源时的太阳质量约是 138 颗木星质量。与此同时,木星轨道是那时太阳系物质盘的外围,太阳风到了那里不再前进,只是顶托住该空间的太阳引力,在该空域形成物质存在空间,与现在的柯伊伯带相似,太阳引力吸引星际物质向太阳运动时,其中有离该空间近的受太阳风扰动就会落入其中,经过约 10 亿年的积累,在木星轨道形成由石块、冰、尘埃、气团等构成的混杂小行星带。 3 外星球撞入太阳 斯必泽空间红外望远镜拍摄到一颗直径约 2500 千米,类似于冥王星那样的星球撞进了织女星﹙二﹚。使得织女星狂暴星系盘骚动扩大及粒子碰撞堆积,并且还观测到两个天体碰撞残骸的辐射。织女星是一颗恒星,太阳也是一颗恒星,通过外星球撞入织女星引起狂暴,使得它的星系盘骚动扩大及粒子碰撞堆积。证实有外星球撞入太阳引起狂暴使星系盘骚动扩大及小行星碰撞堆积。那时正当水星轨道和木星轨道分别积累了足够的小行星,突然有一颗约相当于 119 颗木星质量的星球撞入了太阳,这颗星球的质量是根据碰撞前太阳风只能把彗星夹带到水星轨道;而碰撞后太阳风却能把彗星夹带到金星轨道计算出来的。当这颗星球撞入太阳即引起太阳狂暴星系盘骚动扩大,使得行星和小行星公转速度忽快忽慢,导致水星轨道不计其数的岩石小行星随机和无序的碰撞堆积形成水星。在水星形成的同时木星轨道的混杂小行星也碰撞堆积形成由岩石、冰、尘埃、气团构成的木星。水星和木星起源后,太阳由 138 颗木星质星增加到 257 颗木星质星,此时的太阳风已能把太阳上日珥喷吐的熔岩冷却后的岩石块类彗星夹带到金星轨道,太阳系的物质盘也从木星轨道扩大到土星轨道。从此开始,太阳系又开始了金星轨道和土星轨道的小行星积累,为金星和土星的起源做准备。 水星起源和木星起源是太阳系的第一次行星起源。第二次行星起源是金星和土星;第三次行星起源是地球和天王星;第四次行星起源是火星和海王星。至此,太阳系演化成现在的样子。现在,太阳系的小行星带和柯伊伯带又积累了足够的小行星,约在 1.3 亿年后,可能会发生外星球撞入太阳,到那时太阳系又会发生第五次行星起源,在小行星带形成类似于地球的岩质大行星;在柯伊伯带形成类似于天王星和海王星的大行星。
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金融数据成为物理学研究的客观事实
majl 2009-5-1 21:41
金融数据是现实金融交易市场中市场参与者及其策略结构相互作用的抽象表示,是金融交易市场客观的事实描述。金融数据与自然科学的数据是一样的,都是来自对客观事实的观察,可以成为物理学研究的客观事实。 自2009年1月1日起,上海证券交易所信息网络有限公司旗下的赢富数据( Top View 数据)已被叫停。 赢富数据是上海证券交易所信息网络有限公司基于上海证券交易所的数据仓库海量、权威的信息资源而开发的。赢富数据产品揭示了多项基本交易数据,包括投资者分类账户统计、持仓规模分档统计以及活跃席位统计等。通过这些真实交易数据,可以揭示交易分布和多空力量在热点个股上的争夺状况,场内资金流动、交易者投资动向等信息;投资者还可以看到每一只股票在过去某一个交易日中的买、卖总量排名前 10 位的席位代码,如 G 代表基金机构和 T 代表保险等机构。当然,终端客户使用赢富数据是要付费的。但问题是,赢富数据这种商业行为是否具有合法性和公平性呢?首先,上海证券交易所本是一个非赢利机构,其销售产品的行为本身就不符合证券法相关规定;其次,上海证券交易所信息网络有限公司让终端客户看对方如大型基金机构的交易信息,跟踪到它们的交易情况,显然已经违背了公平交易原则;再有,金融领域博弈时,不能看对方的底牌,否则会影响演化博弈,上海证券交易所信息网络有限公司向终端客户销售赢富数据,不符合演化博弈原则,不客观。因此,上海证券交易所信息网络有限公司的行为可能涉嫌违法,已对金融交易市场的生态环境造成了极为不利的影响,被叫停是自然的事情。 由此可以看出,金融交易市场中的金融数据是何等的重要。谁拥有这样的数据,谁就有可能成为博弈获胜者。在遵守公平原则和不违法的前提下,有效的手段是,对不断增长的海量的金融高频数据进行数据挖掘,以获得最有用的和最有价值的信息,显然,这是对金融科学以及自然科学研究的一个巨大挑战。 在本质上,人类经济活动的最终基础是物质的,而金融市场是现代社会经济体系中客观实际存在的事物。由金融交易市场产生的金融数据,是现实金融交易市场中市场参与者及其策略结构相互作用的抽象表示,是金融市场客观的事实描述。更有意义的是,金融数据与自然科学的数据是一样的,如同物理实验 一样, 都是来自对客观事实的观察,因此,可以 提供验证或推翻或建立任何相关理论的手段和直接证据 。此外,金融数据的好处还在于数据的真实、海量和高频等特性,作为客观事实研究似乎更有前景。尤其是在真实数据方面,金融数据不存在由于检测装置精度原因而导致数据存在误差的问题,所有金融数据都是真实和客观的。 那么,怎样实现金融数据库中的知识发现呢?除了对金融数据进行数据挖掘外,另一种途径就是,类似于秘密外交档案经若干年后由国家将其解密并对外公布,国家也可以在若干年后,比如 50 年后,将基金和保险等机构的交易数据解密公开,使研究者能够利用这些数据来验证其机构的模型的运行情况。由此看来,届时检验相关理论及其模型的正确性和有效性是不缺乏实证数据的。 这样,我们所面临的挑战则是了解真实金融市场(复杂系统)的实际问题,建立与其现实数据相适应的理论和模型,以及通过大量的、重复的观察和实验,来验证其理论和模型的正确性,最终找到客观事实。 令人庆幸的是,随着数据的积累和研究的深入,人们关于复杂系统不再一无所知,现在复杂系统研究已经进入到从现实数据中寻找普适规律并解决实际问题的时候。 在金融领域,我们基于复杂系统思想和非线性动力学原理,采用以问题为导向的研究方法:数据-建模-理论-实验(实践),应用金融孤子(非欧几何)构 造(金融物理学)进行定量社会科学( Quantitative Social Science )的研究,并基于金融交易市场高频数据的实验和实践的研究形成试验社会科学( Experimental Social Science ) 。 应该指出的是,迄今物理学面临的问题是找不到实验的证据,如欧洲核子研究中心花巨资建造大型强子对撞机( LHC ),试图发现粒子物理标准模型的预言中尚未被发现的希格斯粒子,揭开宇宙中暗物质的本质,甚至找到四维空间以外还有其他维度存在的证据。而另一方面,这样的实验证据实际上也存在于金融交易市场的海量高频数据之中。 我们认为:金融数据成为物理学研究的客观事实,这样不仅可以回答和解决社会科学的不能实验的困难问题,而且还可能找到高能物理粒子加速器找不到的实验证据。
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