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  • 1 # 使用者3724776817034732

    長期以來,希格斯玻色子的蹤跡佔據著整個粒子物理學界的研究中心,也成為困擾物理學界的重大謎團。物理學標準模型預言了62種基本粒子的存在,其他粒子都已被實驗所證實,只有希格斯玻色子未得到確認。由於它極其重要又難以找到,故被稱為“上帝粒子”。作為最後一種未被發現的亞原子粒子,希格斯玻色子是解釋物質質量之謎的最重要粒子。2012年7月4日科學家宣佈發現了一個新粒子,與希格斯玻色子特徵有高度吻合之處,這一發現不僅為上述兩位科學家獲得諾貝爾物理學獎奠定了基礎,也成為探索“上帝粒子”漫長征程的里程碑。

      儘管對於“上帝粒子”的研究已經曙光初現,但物理學家們並不能放鬆研究的腳步。美國趣味科學網站稱,物理學領域還存在9大謎團讓物理學家們輾轉反側、夜不能寐。其中的一些謎團可能在10年內揭開其神秘的“面紗”,如果是這樣的話,科學將發生歷史上最偉大的一次飛躍。

      科學界流傳著一個段子:1900年,英國物理學家、絕對溫標的制定者開爾文男爵斷然宣稱:“物理學已經走到窮途末路,再也不會有任何新發現,我們能做的只是進行一些越來越精確的測量。”

      然而,令開爾文男爵絕對想象不到的是,現實無情地抽了這個預言一記耳光。他說這句話不到30年,言猶在耳,量子力學和愛因斯坦的相對論就徹底顛覆了物理學領域。今天,沒有物理學家膽敢宣稱我們對於宇宙學的知識已經接近飽和。相反,每個新發現似乎都打開了一個更大的“潘多拉的魔盒”,向人類提出更深層次的物理問題。

      什麼是暗能量?

      科學家們對遙遠的超新星進行的觀察表明,宇宙膨脹的速度並不像他們原先所假定的那樣在放慢;事實上這種碰撞的速度在不斷增加。鑑於引力是吸引力,會將空間和時間的結構朝內拉,所以宇宙中必然存在著一種遍佈宇宙的、不斷將時間和空間的結構向外推出的排斥力,科學家們將這種看不見的力稱為“暗能量”。

      目前,最為人所接受的暗能量模型中,暗能量是一個“宇宙常數”,是宇宙空間本身固有的屬性,其會對空間施加“負壓力”,將空間撕開。不斷膨脹的宇宙會製造出更多空間,這些空間也會擁有更多的暗能量。基於目前被觀測到的宇宙膨脹率,科學家們推斷,所有的暗能量佔據了宇宙70%的空間,但沒有人知道如何尋找暗能量。

      什麼是暗物質?

      顯而易見,宇宙中大約84%的物質既不吸收光也不釋放光。“人如其名”,這種“暗物質”無法被直接觀察到,迄今為止科學家們也沒有透過間接的手段探測到其“蹤跡”。科學家們透過其對可見物質的引力效應、輻射和宇宙結構來推測暗物質的存在和屬性。

      科學家們認為,這種像影子一樣隱藏的物質瀰漫在星系周圍,而且可能由“大質量弱相互作用粒子(WIMP)”組成,但到現在也還沒有人發現其蹤跡。

      為什麼存在時間之箭?

      時間總是單一向前移動,比如雞蛋打破就無法回覆到為打破之前的狀態,這是因為宇宙存在一種名為“熵”的屬性。熵指的是體系的混亂程度,而且熵只能增加。熵的增加也有其邏輯性:粒子混亂的排列比有序的排列多,而且隨著事情發生變化,粒子更容易陷入混亂中。

      但最根本的問題是,為什麼過去的熵如此低呢?換句話來說,為什麼宇宙開始如此有序,那時大量能量簇擁在一個非常小的空間內?

      是否存在平行宇宙?

      天體物理學的資料表明,宇宙時空可能是“平直”的,而非彎曲的,因此,它會永遠繼續下去。如果真是那樣的話,那麼我們能夠看到的區域(我們將其稱為“宇宙”)僅僅是一個無限大的“絎縫狀多重宇宙”中的一小塊嗎?

      同時量子力學法則也指出,每個宇宙片內,粒子可能的組合的數量是有限的(共有10的10次方的122次方)。因此如果存在著無限多的宇宙片,那麼其間必然會重複出現相同的粒子組合——不斷重複無數次。這就意味著,存在著無限多的平行宇宙:也就是說,與我們的宇宙一模一樣的宇宙片;那也意味著,或許還有另外一個“你”以及一些僅僅一個粒子的位置與我們的宇宙不同的宇宙片、僅僅兩個粒子的位置不同的宇宙片等等,直至與我們的宇宙完全不同的宇宙片,在廣袤無垠的空間飄蕩。

      這個邏輯有錯誤嗎?這種匪夷所思的結果是真的嗎?如果它是真的,我們如何才能探測到平行宇宙的存在呢?

      為什麼物質比反物質多?

      為什麼宇宙中物質的數量比與其電荷相反、自旋方向相反的“雙胞胎”——暗物質的數量多?這一問題也可以理解成,為什麼萬事萬物會存在?一種假定認為,早期宇宙中的能量應當混合生成了數量相等的物質和反物質,它們隨後本來應該彼此湮滅的:質子會同反質子相互抵消;電子和反電子(正電子)、中子和反中子相互抵消等等,結果就是,在一個無質量的“蒼天”裡,只留下一片光子的海洋。

      但事實卻是,某種神秘而非常有用的機理讓天平向物質一方傾斜,留下了足夠的物質,從而形成了我們現在看到的佈滿恆星的星系、宇宙以及我和你。除此之外沒有其他可以接受的解釋。

      宇宙的終極命運如何?

      宇宙的終極命運主要仰賴一個未知的因子: Ω,這是用於測量整個宇宙中的物質和能量的密度的值。

      如果Ω大於1,那麼宇宙中的時空就會像一個巨大球體的表面一樣“關閉”。如果沒有暗能量“作祟”,這樣的宇宙最終會停止膨脹,並朝相反的方向運動,那就是開始萎縮,最終在一個名為“大坍塌”的事件中灰飛煙滅。如果宇宙是“關閉”的,而且也存在暗能量,那麼球星宇宙將永遠膨脹下去。

      相反,如果Ω小於1,那麼宇宙時空將像馬鞍形那樣“敞開”。在這種情況下,其最終命運將是“大凝固”(Big Freeze)之後的“大解體”:首先宇宙不斷向外膨脹,星系和恆星將被撕裂,所有物質成為極寒冷的孤零零的碎片。接下來這種加速會變得非常強烈,足以讓將原子緊緊結合在一起的作用力潰不成軍,萬事萬物最終都將被掰開。

      如果Ω等於1,宇宙是平的,那麼它會像個無限的水平面一樣朝各個方向延伸。如果沒有暗能量,這樣的一個平面宇宙將永遠延伸下去,但延伸的速度會不斷降低,最終接近靜止狀態。如果存在暗能量,那麼這個平面宇宙最終將經歷像脫韁的Mustang一樣的膨脹,最終導致“大解體”(Big Rip)。

      測量如何讓量子波函式塌縮?

      在電子、光子和其他基本粒子組成的奇妙國度裡,量子力學就是統轄一切的“國王”。粒子的行為不同於小球,而是像波一樣在很大的範圍內傳播。科學家們用一個“波函式”或者機率分佈來描述一個粒子。這一函式主要描述的是粒子的位置、速度以及有些屬性更有可能是什麼,而非這些屬性就是什麼。

      在透過實驗對粒子的屬性進行測量之前,粒子所有的屬性(比如粒子的位置)實際上都有一個範圍值,但是在測量之後,粒子的波函式就“塌縮”了,僅僅採用一個位置。

      那對一個粒子進行測量如何以及為什麼會使其波函式塌縮,從而產生一個我們覺察到其存在的具體現實呢?這個測量問題似乎是個難解之謎。但這個謎題的答案是我們理解什麼是現實,或者是否真的存在現實這些問題的“鑰匙”。

      弦理論是否正確?

      弦理論的建立者為美國著名物理學家邁克爾·格林,目前他接替英國著名科學家史蒂芬·威廉·霍金的位置,接任了世上最為馳名的學術職位——“盧卡斯數學講席教授”。

      弦理論告訴我們,宇宙由弦組成。弦理論的基礎很簡單,但卻能得出令人難以置信的結論。格林認為:“宇宙中最基本的粒子,不是點狀的物體,而是像弦一樣的物體。”與包含7種基本粒子的標準模型不同,弦理論認為,宇宙間的萬事萬物都由一條極小的環形弦構成。格林解釋道:“弦與點最大的區別,就是它能夠振動。不同模式的振動,可以看成不同的音符,也可以看成是不同型別的基本粒子。這是一個非常有趣且充滿詩意的解釋。”

      這是一個精妙絕倫的想法,每撥一次弦都會奏出一顆不同的粒子。弦理論使物理學家們能讓統轄粒子運動規律的量子力學和統轄空間—時間規律的廣義相對論“和平共處”,而且能將自然界中四個基本的作用力統一成一個架構。

      但是仍有一兩個問題。首先這些弦太小了,從未有人看到過什麼物質有一點點像弦。另外,弦理論僅僅在擁有10維或11維的宇宙中才起作用,這樣的宇宙包含有三個大的空間維度、6個或者7個緊湊的空間維度以及一個時間維度。然而,這種緊湊的空間維度以及不斷波動的弦本身的大小僅為一個原子核大小的1021分之一。目前,沒有辦法來探測這麼微小的事物,所以,也沒有可知的方式來透過實驗證實或者證偽弦理論。

      如果弦理論是正確的,那麼弦將成為宇宙中最小的物體。問題是一旦我們能夠探索到這麼小的尺度,那我們固有的關於小和大的概念,也許會完全顛倒過來。格林說:“當你探測到弦這麼小的尺度,整個宇宙就盡在你的掌控之中,因為宇宙也是從這樣的大小開始,演化成我們今天所看到的樣子。所以這個你認為是最小的部分,可能實際上包含了萬事萬物。你可以說它是宇宙中最小的物質,也可以放心大膽地說,它就是整個宇宙。”

      混亂中是否存在有序?

      納維—斯托克斯方程(Navier-Stoke equation)是一組描述像液體和空氣這樣的流體物質的方程,它們是一組非常有用的方程,因為它們描述了大量對學術和經濟有用的現象的物理過程,可以用於模擬天氣、洋流、管道中的水流、星系中恆星的運動、翼型周圍的氣流;也可以用於飛行器和車輛的設計、血液迴圈的研究、電站的設計、汙染效應的分析等等。

      但現在物理學家們仍然無法正確地理解這套方程式。實際上,我們現在仍然不知道,納維—斯托克斯方程是否真的存在一套通用解。如果存在一個解,其是描述了任何流體的屬性還是包含一些我們仍不瞭解的名為“奇點”的點。如此看來,混亂的“性格”並不那麼容易捉摸。

      物理學家們和數學家們都想知道,天氣是僅僅難以預測還是根本就不可能預測?另外,雖然湍流是日常經驗中就可以遇到的,但這類問題極難求解,有鑑於此,2000年5月,美國克雷數學研究所設立了一個100萬美元的大獎,獎給對理解這一現象的數學理論做出實質性貢獻的人。

  • 2 # 會說話的貓R

    埃及金字塔之謎已經被我破解了:它不是建造的,而是用整塊大山石雕刻而成的。

    前蘇聯有一隻名為“唐斯科將軍”的會說話的貓,這有什麼奇怪的?我也會說話。

    還有一種會飛的狗,鳥身子,狗腦袋。我在想:究竟是鳥出了軌,還是狗劈了腿?

  • 3 # 使用者60003861909

    樓頂總聽到彈珠落下的聲音!即使是頂樓。

    人總是能夢到以後發生的事。

    全世界都能聽懂的發聲“媽”

  • 4 # 飛躍光影

    我們地球生活的空間也是宇宙的一部分,在我們地球人類周圍甚至我們智慧的智人內部,也存在反物質反意識,反能量暗物質和暗能量。這些未知的反物質和暗能量,是未知的宇宙粒子和宇宙資訊能量,有意無意的對人的意識進行啟迪和深層起動。還與人存在一定的意識交流,幫助人想要達成人與人之間,及人與物乃至時空物理條件的變化情況存在。只是個人己見大家見笑,請大家感興趣者思考留意探討。

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