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准正規模式

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准正規模式(英語:Quasinormal modes[1],又稱准正則模式[2]准簡正模[3],是被擾動的場或物體的能量耗散模式,例如描述場的擾動隨時間的衰減。

例子

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舉一個熟悉的例子,如果你用一個小刀輕敲一個玻璃高腳杯,玻璃杯就會開始震動,它會在一系列固有頻率或者固有頻率的疊加態——也就是聲波能量耗散模式——上震動。如果玻璃杯永遠震動下去,我們就稱這種模式為正規模式。但是在這個例子中振幅隨時間衰減,所以我們稱之為準正規模式。准正規震動可以在很高的精確度上近似為

這裏 是振幅, 是頻率, 是衰減速率。准正規頻率由兩個參數來描述

上面兩個式子也可以寫成更緊湊的形式

這裏 也經常被成為 准正規模式頻率。這是一個帶有兩種信息的 複數: 實部表示隨時間的振盪; 虛部表示時間的指數衰減。

在某些情況下,波的振幅衰減的很快,為了研究更長時間的衰減,可以用畫出 的圖像來研究。

數學物理學

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理論物理中, 一個 准正規模式 是有復本徵值頻率)的線性差分方程的形式解(比如廣義相對論在約束擾動的黑洞解附近的線性方程)。[4][5]

黑洞有很多准正規模式 (震動模式) 來描述黑洞隨時間向完美球形演化的不對稱性的指數減小。

最近,准正規模式的性質已經在 AdS/CFT對偶 的背景下進行了檢驗。也有人提出准正規模式的非對稱行為與圈量子引力中的 Immirzi 參數有關,但是令人信服的證據尚未被發現。

生物物理學

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在計算生物物理學中,准正規模式也被稱為準諧振模式,是從原子波動的等時相關矩陣對角化中推導出來的。

參考

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  1. ^ 謝天; Hsieh, Tien. 在殼方法應用於黑洞準正規模式之散射振幅研究. 2023-08-16 (英語). 
  2. ^ 吳孟勳. 準正則模之物理理解. 國立臺灣大學物理學系學位論文. 2006-01-01 [2025-01-17]. doi:10.6342/NTU.2006.01192. (原始內容存檔於2024-09-12). 
  3. ^ uniquekey. 铃荡:黑洞振荡的音乐. hklaureateforum.org. [2025-01-17]. (原始內容存檔於2024-11-06) (中文(中國大陸)). 
  4. ^ Konoplya, R. A.; Zhidenko, Alexander. Quasinormal modes of black holes: From astrophysics to string theory. Reviews of Modern Physics. 2011-07-11, 83 (3): 793–836. Bibcode:2011RvMP...83..793K. arXiv:1102.4014可免費查閱. doi:10.1103/RevModPhys.83.793. 
  5. ^ Kokkotas, Kostas D.; Schmidt, Bernd G. Quasi-Normal Modes of Stars and Black Holes. relativity.livingreviews.org. 1999-01-01 [2015-10-29]. (原始內容存檔於2015-12-22).