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    2. 應用物理研究所
       
       
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      20153月至20163月,我所研究員丁持坤在國家留學基金委員會和湖南省教育廳的聯合資助下,到美國做訪問學者1年。訪學單位為貝勒大學,位于美國德克薩斯州的韋科市,處于德州的中心位置。下面是訪學的一些見聞與總結。

      一、科研工作

         120151029日至31日,參加了在貝勒大學舉辦的美國物理學會德州會議,并作了報告,題目為《荷電的愛因斯坦以太理論黑洞》。

         2、完成了兩個工作,第(1)個工作已經發表在美國《物理評論D》上,為Phys. Rev. D 92 084055 2015。第(2)個工作已經公開在預印本arXiv上,為arXiv: 1512.01900。內容詳述如下。

        (1)發現荷電的愛因斯坦以太黑洞解(Phys. Rev. D 92 084055 2015)。在愛因斯坦-麥克斯韋-以太理論的框架下,我們發現了兩類荷電黑洞的精確解,它們都是漸近平直,并且都有萬有視界和Killing視界。我們構建了Smarr公式,用Smarr質量-面積關系計算了它們的視界溫度。我們發現,與不帶電的以太黑洞相比,所得到兩類視界的溫度與相應視界的表面引力都不成正比,不能建立熱力學第一定律。同時我們給出了包括宇宙常數的愛因斯坦-麥克斯韋-以太黑洞以及相應的拓撲黑洞解。

        (2)研究愛因斯坦以太黑洞的霍金輻射(arXiv: 1512.01900)。我們研究了相對論性(z=1z為動態臨界指數)和非相對論性(z>1)的粒子分別在萬有視界和Killing視界處的量子隧穿效應。由于存在對輻射場的空間高階導數,此時的色散關系變為非線性。結果顯示,萬有視界處沒有z=1的粒子產生,并且它的溫度是z的函數。而Killing視界處只有z=1的粒子產生,它的溫度就是標準廣義相對論中的溫度。還有,如果熵還是與視界面積成正比,要使萬有視界處存在第一定律,則我們就要放棄求得的時空總質量,采用修正的Smarr質量。目前我們還不清楚萬有視界處的熵是什么,這要從熱力學統計物理角度去研究,它是我們下一步要做的工作。

      二、英語學習方面

         由于合作導師是華人,實驗室里中國學生占多數,因此平時不需要用英語。前8個月都在辦公室里看文獻,做研究,幾乎沒怎么跟別人交往,沒什么進步。后來在同事的帶領下,每周去一次教會的國際學習班,臨近回國又爭取到了兩個月的培訓機會。這個培訓是由貝勒大學通訊科學與語言支持系的兩個大三本科生做我的老師。他們分別是來自DallasZeb和來自Minnesota州的Morgan。每周一次課50分鐘,二對一的形式。他們的教學方式偏重于能力而不是知識的多少,因此我需要的是反復練習而不是去背知識,一篇VOA錄音貫穿了整個兩個月的學習過程。

      三、教學方面

         聽了4門本科生課程《大學物理》、《天文學》、《電動力學》和《量子力學》;寫了一篇教改論文,《美國貝勒大學物理系和物理師范專業課程體系介紹及啟示》。

         《大學物理》30人上課,《電動力學》10人上課,《量子力學》16人上課,這三門都沒有用PPT,很傳統的講授課。教室里的兩面墻壁都設置很大的黑板,教師寫完一面墻壁,再接著寫另外一面墻壁。教師指定了參考書,但沒有統一的教科書。書很昂貴,大學物理那本是295美元,雖然可以租,但也要200美元。因此學生們一般沒有課本,就靠上課做筆記。不聽課的很少,大學物理那堂課只有1人在玩手機。他們必須認真聽課,因為他們象我們中學一樣搞月考,有時次數更多,一個學期考5次。另外,如果有2門不及格就得退學。學生們也有抄襲,不過不多。物理專業本科生入學有12人左右,到畢業的時候就只剩下6人左右,幾乎一半的人退學或轉學了。所以本科生要花六七年才能畢業也是常有的事。 《天文學》290人上課,這是選修課,大多是文科生,講授一些基本的天文知識。放送一些視頻,使用模擬行星運行的軟件。

         本科生的實驗課由研究生上,研究生以此獲得每個月的生活費。另外,研究生還要定時坐到樓道的固定位置為本科生答疑解惑。樓道的角落都有桌椅,黑板,三五人就坐到一起就可開討論會。地面都鋪設有地毯,學生們可以隨便坐到地上就學習,或等待。

      四、生活方面的感受

        吃的方面很糟糕,要么很生,要么就煮得很爛,甜食很多,甜得要命,所以不得不自己做早晚餐。辦公室、教學樓、宿舍里一年四季,一天24小時都是空調,窗戶是密封的。高中、大學的很多學生開車上學,一棟宿舍樓就要配一棟停車樓,一家商場就要配數倍面積的停車坪。辦公樓實驗樓管理嚴格,特定的地方只有經過授權的人才能進去,不同的人有不同的授權。教會生活在他們那里很重要,每個人每周至少要去教堂一次,呆的時間至少3小時。聆聽牧師的講經,布道。教會里面有很多義工,拿著夠基本生活的工資,他們生活很滿足,幸福。基督教的教義很多內容,跟我們中國的相似,倡導與人為善、服從、感恩,等等。但不同的是,東方文化是和為貴,和而不同,海納百川,有容乃大。而西方文化有排他性、侵略性,基督教就說整個世界都屬于耶穌,教徒們要全世界傳教。美國也有很多窮人,無家可歸。有個流浪漢,50上下,問我要美元買漢堡吃,我給了他5美元。我親眼目睹我的導師,很多次在車上給錢給路邊的窮人門。美國的醫療保健很昂貴,治一次感冒等小病得300美元(當地的買米買菜等生活費,每人每月150美元就夠),因此他們小病一般不去看醫生,窮人是生不起病的。

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