2015年3月至2016年3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。訪學單位爲貝勒大學,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、科研事情
1、2015年10月29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,並作了報告,題目爲《荷電的愛因斯坦以太理論黑洞》。
2、完成了兩個事情,第(1)個事情已經發表在美國《物理評論D》上,爲Phys. Rev. D 92 084055 2015。第(2)個事情已經公開在預印本arXiv上,爲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,並且都有萬有視界和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,所获得兩類視界的溫度與相應視界的外貌引力都不成正比,不能建设熱力學第一定律。同時我們給出了包罗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=1,z爲動態臨界指數)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,此時的色散關系變爲非線性。結果顯示,萬有視界處沒有z=1的粒子産生,並且它的溫度是z的函數。而Killing視界處只有z=1的粒子发生,它的温度就是尺度广义相对论中的温度。另有,如果熵照旧与视界面积成正比,要使万有视界处存在第一定律,则我们就要放弃求得的时空总質量,接纳修正的Smarr質量。目前我们还不清楚万有视界处的熵是什么,这要从热力学统计物理角度去研究,它是我们下一步要做的事情。
二、英語學習方面
由于相助导师是华人,实验室里中国学生占多数,因此平时不需要用英语。前8個月都在辦公室裏看文獻,做研究,幾乎沒怎麽跟別人交往,沒什麽進步。後來在同事的帶領下,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Dallas的Zeb和來自Minnesota州的Morgan。每周一次課50分鍾,二對一的形式。他們的教學方式偏重于能力而不是知識的几多,因此我需要的是反複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
听了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範專業課程體系介紹及啓示》。
《大学物理》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。教室裏的兩面牆壁都設置很大的黑板,教師寫完一面牆壁,再接著寫另外一面牆壁。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,因爲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,险些一半的人退学或转学了。所以本科生要花六七年才气结业也是常有的事。 《天文学》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。
本科生的实验课由研究生上,研究生以此获得每个月的生活费。另外,研究生还要定时坐到楼道的牢固位置为本科生答疑解惑。楼道的角落都有桌椅,黑板,三五人就坐到一起就可开讨论会。地面都铺设有地毯,学生们可以随便坐到地上就学习,或期待。
四、生活方面的感受
吃的方面很糟糕,要麽很生,要麽就煮得很爛,甜食许多,甜得要命,所以不得不自己做早晚餐。辦公室、教學樓、宿舍裏一年四季,一天24小時都是空調,窗戶是密封的。高中、大學的许多學生開車上學,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。辦公樓實驗樓治理嚴格,特定的地方只有經過授權的人才气進去,差异的人有差异的授權。教會生活在他們那裏很重要,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。教會裏面有许多義工,拿著夠基本生活的工資,他們生活很滿足,幸福。基督教的教義许多內容,跟我們中國的相似,倡導與人爲善、服從、感恩,等等。但差异的是,東方文化是和爲貴,和而差异,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稣,教徒們要全世界傳教。美國也有许多窮人,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,许多次在車上給錢給路邊的窮人門。美國的醫療保健很昂貴,治一次伤风等小病得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。