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科普好文:当今物理学界12个悬而未决的难题-雷竞技竞猜平台

本文摘要:1900年,英国物理学家开尔文曾说过:“未来的物理学已经不会有什么新发现了。剩下的只有越来越准确的丈量。 ”不外,三十年后,量子力学和爱因斯坦的相对论彻底改变了这个预言。今天,没有一个物理学家敢断言我们对宇宙的物理知识靠近于完成。相反,每一个新的发现似乎都解开了一个更大的、甚至更深条理的物理问题的潘多拉盒子。 在这篇文章里,你会相识到平行宇宙,为什么时间似乎只向一个偏向移动,以及宇宙的运气。1、什么是暗能量?

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1900年,英国物理学家开尔文曾说过:“未来的物理学已经不会有什么新发现了。剩下的只有越来越准确的丈量。

”不外,三十年后,量子力学和爱因斯坦的相对论彻底改变了这个预言。今天,没有一个物理学家敢断言我们对宇宙的物理知识靠近于完成。相反,每一个新的发现似乎都解开了一个更大的、甚至更深条理的物理问题的潘多拉盒子。

在这篇文章里,你会相识到平行宇宙,为什么时间似乎只向一个偏向移动,以及宇宙的运气。1、什么是暗能量?紫外可见光谱的图像展示了遥远的宇宙,图上的星系正以凌驾光速的速度加速远离我们。

可是重力的作用是向内部拉的,为什么星系会远离我们?为相识释这一点,天体物理学家提出了一种无形的前言,通过将时空离开来抵消重力,他们称之为暗能量。在最被广泛接受的暗能量模型中,它是一个“宇宙常数”,是空间自己的固有属性,它有“负压力”将空间离开。随着空间的膨胀,更多的空间被缔造出来,并随之发生更多的暗能量。

凭据观察到的膨胀率,科学家们知道,所有暗能量的总和必须占宇宙总含量的70%以上。可是没有人知道如何去寻找它,因为暗能量并不会吸收、反射或者辐射光,所以人类无法直接使用现有的技术举行观察。天文学家们一直以来通过观察一些宇宙结构和物质受引力的影响以及能够探测到的辐射来研究这一观点。

2、什么是暗物质?据研究,宇宙中约莫84%的物质不能吸收也不能发出光线,这种物质被称为“暗物质”,它们既不能直接被看到,也不能被间接的方法检测到。与暗能量相似,暗物质的存在和性质是凭据它对可见物质、辐射和宇宙结构的引力作用来推断出来的。这种神秘的物质被认为弥漫在星系的外围,可能由“弱相互作用的大粒子(WIMP)”组成。在世界规模内,有几个探测器在寻找暗物质,但到现在为止还没有发现。

最近的一项研究讲明,暗物质可能会在整个宇宙中形发展长的、细粒度的溪流,而这样的溪流可能会像头发一样从地球散发出来。3、为什么会有时间轴?为什么时间会一直连续向前推移?因为宇宙的一个属性叫做“熵”,大致界说为无序水平,只会增加,所以在发生熵变之后,就没有措施逆转熵的上升。熵增加的事实是一个逻辑问题:粒子的无序排列比有序的排列要多,所以当事物发生变化时,它们往往会陷入杂乱。以此推测,宇宙之初物质应该是高度有序的,之后越来越杂乱。

但这里的基本问题是,为什么已往的熵如此之低?换一种方式,为什么宇宙一开始,有大量的能量被挤在一个小空间里的时候就如此有序?4、平行宇宙存在吗?天体物理数据讲明,时空可能是“平的”,而不是弯曲的,而且它会永远连续下去。如果是这样的话,那么我们所能看到的区域(我们认为是“宇宙”)只是一个无限大的被拼接的多元宇宙中的一个“补丁”。与此同时,量子力学认为,在每个补丁中只能容纳有限数量的粒子(10^10^122个差别的可能性)。

因此,在无限数量的宇宙斑块中,它们内部的粒子排列被迫重复无限多次。这意味着有无限多的平行宇宙:宇宙的补丁和我们的完全一样(那里包罗一个和你完全一样的人)。你认为这种逻辑有什么问题吗,或者这种效果是真的吗?如果这是真的,我们如何探测到平行宇宙的存在呢?(笔者计划更新关于多元宇宙和无限宇宙的文章,接待关注)。

5、为什么物质比反物质要多?反物质就是正常物质的镜像,正常原子由带正电荷的原子核组成,核外则是带负电荷的电子。可是,反物质的组成却完全相反,它们拥有带正电荷的电子和带负电荷的原子核。从基础上说,反物质就是物质的一种倒转的体现形式。

根据物理学家假想,宇宙降生之初曾经发生等量的物质与反物质,而两者一旦接触便会相互湮灭抵消,发生爆炸并发生庞大能量。然而,出于某种原因,当今世界主要由物质组成,反物质似乎压根不存在于自然界。正反物质的差池称疑难,是物理学界所面临的一大挑战。

这也被称为物质-反物质的差池称性。6、宇宙的运气是什么?宇宙的运气在很大水平上取决于一个未知的因素:一种权衡宇宙中物质和能量密度的指标:Ω。如果Ω大于1,那么时空就会聚拢。当没有暗能量存在时,这样的宇宙最终会停止膨胀,取而代之的是开始收缩,最终在一个被称为“大危机”的事件中瓦解。

如果宇宙是关闭的,但有暗能量,那么球形宇宙就会永远膨胀下去。如果Ω小于1,那么空间的几何形状就像马鞍的外貌一样“打开”。在这种情况下,它的最终运气是“大冻结”,接着是“大撕裂”。

首先,宇宙的向外加速会撕裂星系和恒星,使所有的物质都变得严寒而孤苦。接下来,加速度会变得很是之强,以至于它会压倒将原子聚集在一起的力的作用,所有的工具都市被扭开。如果Ω=1,宇宙就会是平的,像无限的平面向四面八方延伸。如果没有暗能量,这样一个平面宇宙将会永远膨胀,但会不停减速,靠近停滞。

如果有暗能量,平坦的宇宙最终会履历失控的膨胀,从而导致大撕裂。无论如何,宇宙可能正在消亡。7、弦理论是正确的吗?谈到弦论,人们就感应头晕脑胀,就算是弦论专家也烦恼不已,而其他物理学家则在一旁讽刺它不能做出实验预测,普通人更是对它一无所知。

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弦理论是理论物理的一个分支学科,弦论的一个基本看法是,自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的点状粒子,而是很小很小的线状的“弦”(包罗有端点的“开弦”和圈状的“闭弦”或闭合弦)。弦的差别振动和运动就发生出种种差别的基本粒子,能量与物质是可以转化的,故弦理论并非证明物质不存在。它无法获得实验证明的原因之一是现在尚没有人对弦理论有足够的相识而做出正确的预测,另一个则是现在的高速粒子加速器还不够强大。科学家们使用现在的和正在筹备中的新一代的高速粒子加速器试。


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