无法破解的五个宇宙之谜?最后一个,如果细想可能会“害怕”
宇宙的神秘在人类的探索下,可谓是越来越难以理解了。原本人类为了更好地了解这个世界,认识我们存在的宇宙。却总是在进一步探索的时候发现更多宇宙的奥秘。
广阔的宇宙
从人类开始探索宇宙至今,其中有五个宇宙之谜,人类一直无法破解。每一个都让科学家们绞尽脑汁也无法得到答案,而其中最后一个宇宙之谜,甚至让不少人在细想之后都可能会害怕!
究竟是哪五个宇宙之谜呢?我们一起来探索一番。
诡异的量子力学
量子力学有多诡异,相信现在有很多人听到量子力学时都是一脸懵逼。因为就算是科学家也没有真正认识到量子力学。就拿量子力学大师费曼的话来说,量子力学就是造物主的终极秘密,没有人懂量子力学。
如果你要在这里说你懂量子力学,那肯定不是真的。如果你在听了关于量子力学的讲解后,觉得很混乱,那你可能也就打开了,了解量子力学的大门。
如果说宏观世界是1+1=2,那在量子世界就是2=1+1。
- 关于光是什么
量子力学的源头实际上是科学家在研究“光”是什么时,而慢慢被引发出来的一个关于粒子运动规律的理论。
当时关于“光是粒子”还是“光是波”,两派科学家进行了激烈的争论。主张光是粒子的主要有牛顿、爱因斯坦等,而主张光由波组成的则有赫兹、麦克斯韦等。后来在争论不休的情况下,科学家们齐聚一堂决定用实验来证明自己的观点。
双缝干涉实验
于是科学家就进行了一个双缝干涉实验,来验证光到底是什么。这个实验就是利用一个发射光子的机枪,对着两道缝隙进行扫射,然后观察光子穿过缝隙后在墙面上留下的痕迹。
如果在墙面上显示的是两道杠,那么说明光由粒子组成。如果在墙面上显示的是一条条斑马纹,那么说明光由波组成。结果在第一次实验中,科学家们看到的是斑马纹,这就说明光是由波组成。
但是粒派科学家显然不同意这个说法,提出光子应该是一颗颗发射出去,实验应该重新来一遍,于是就有了第二次实验。结果这次实验结果仍然显示的是斑马纹。原本波派的科学家应该很高兴得到这个结论,但事实上这又产生了新的问题。
因为当光穿过缝隙时,应该只会通过其中一个,也就是说一个光子应该不能形成干涉,难道是光在穿过缝隙前分裂成了两个吗?
“神奇的光束”
结果科学家们又开始了第三次实验,这次分别在左右两边的缝隙装上了摄像机,结果发现,在摄像机中,光确实是只通过了一个缝隙。
这时候科学家们发现,如果从摄像机中看,那么墙面就会形成两道杠,也就是说,光由粒子组成。如果不用摄像机看,那么墙面就会显示条纹,也就是光由波组成。
于是科学家们将这个现象称为量子擦除。也就是说,当你得知量子路径时,它就不会产生干涉条纹,当你不知道量子路径时,它就会产生干涉条纹。
爱因斯坦认为,或许存在一个隐藏的变量,只是我们还没有发现它。但到底这个变量是否存在我们也不得而知。
在双缝实验里,光子被探测到的相对频率曲线图
人类对量子力学苦苦追寻了百年,都没有探索出能令人说服的解释,但科学家们仍然没有放弃,他们依然在量子世界中不断追寻可能的答案。
找不到的引力子
万有引力定律早已被大家熟知,牛顿在300多年前就发现了这一定律。根据这个定律科学家们成功地解释了行星的运动、潮汐的形成以及月球的运动等等。如今我们在探索宇宙时,需要计算的人造卫星、宇宙飞船等航天器的轨道,仍旧离不开万有引力定律。
潮汐的形成
我们根据这个定律本身,可以知道不论两个物体相距多远,它们之间都会产生万有引力。当我们探索两个物质之间传导的速度时,发现竟然比光还要快。那么这种力究竟是由什么传递的呢?
科学家对此做出了很多假设和猜测。量子理论在很多方面都可以用来解释其他现象,比如电磁学就可以用光子的量化来解释,这里用到的就是量子电动力学。而宇宙中的其他作用力,比如弱核力和强核力都可以用量子理论来解释。
电磁学
那么重力呢?是不是也存在着一种引力理论,可以将其发展为量子引力理论呢?1913年,爱因斯坦就针对这个问题提出了万有引力场论。
他认为在所有的物体周围都存在一个引力场,这个引力场存在于一个弯曲的时空中,并且通过引力波传播,而引力波则通过引力子使两个物体相互吸引。
引力波
那么是否存在这个引力子呢?科学家们一直在宇宙中寻找着它的存在。在1974年-1978年底,科学家们利用天文望远镜对距离地球15000光年的射电脉冲双星观测,期间证实了引力子的存在。
尽管已经捕捉到宇宙中传来的引力波“涟漪”,但科学家们仍然没有找到引力子的踪影。
如果某一天,真的观测到了引力子,那么也将开辟出一个新的局面。科学家们对引力子的运用尤其期待,如果可以将引力子运用到通讯上,说不定就有机会与真正的外星人取得联系。
物理极限:普朗克尺度
目前人类能够精准测量的最小尺度,便是普朗克尺度(1.616229×10^-35米和5.39116×10^-44秒)。
之所以会存在这个物理极限,也是因为量子力学。根据不确定性原理,长度越短,说明位置就越确定,而速度就越不确定。而时间越短,则表示能量越不确定。在能量越不确定,速度也越不确定的情况下,能量的平均值也就越高。
黑洞结构
而这个非常大的能量值局限在一个十分狭小的空间中,如此能量密度就会超过一个临界值,于是在这个极小的空间中就会形成一个超级小的黑洞。而这个黑洞的视界线大小就是普朗克尺度的大小。
因为这个黑洞实在太小,因此人类无法从中获取信息。而在一定程度上,这个黑洞就是可能存在的最小的黑洞,而再小于这个尺度的物体,我们也没有办法再进行探测和研究。
也就是说,我们对于宇宙的认知和对微观世界的认知都被量子力学锁死了。其实并不是说宇宙中不存在比普朗克尺度还小的东西,只是在量子力学和不确定性原理下,在我们可感知到的世界里,我们无法察觉到它们的存在。
而科学家们目前同样没有突破普朗克尺度,找到更小的物质存在。
浩瀚的宇宙
宇宙诞生之谜
宇宙的起源是一个极其复杂的问题,我们现存的宇宙是一个物质世界,每天都在不断地运动、变化和发展中。千百年来,科学家一直在探索宇宙的起源。宇宙是什么时候、又是通过什么方式形成的。
关于宇宙的诞生,科学家们已经有了很多相关的假说与猜想。直到今天,很多科学家都认为,我们的宇宙形成于137亿年前的一次大爆炸。在那个超越了时间和空间的地方,有一个密度极大的奇点,以超越光速的速度膨胀爆发,形成了宇宙万物。
宇宙大爆炸
在这个奇点中,包含了宇宙中所有的物质和能量,这个物质与能量不断聚集收缩,直至形成一个体积巨小、温度巨高、中密度巨大的奇点。而这个奇点在爆炸时又将所有的物质四散出去,接着宇宙便开始以超越光速的速度膨胀。
直到今天,宇宙经历了一百多亿年的反应,形成了现在的星系、恒星、行星以及生命。科学家将这些大爆炸产生的反应原理称为量子物理。
但是在这个奇点之前有其他宇宙存在吗?如果没有别的宇宙,那么这个奇点又是如何存在的呢?我们处在的宇宙似乎也在不断地膨胀,那么它也会在经历膨胀-坍缩-再膨胀-再坍缩…的无限循环过程中吗?
面对这些问题,科学家们似乎有些束手无策,直至今天,科学家们也没有确切的证据可以来证明宇宙就是这样诞生的。而未来人类也会带着这个问题一直探索下去。
细思恐极:意识的本质
意识从何而来,为什么同样由原子构成的无机物没有意识,而由原子构成的生物体就存在意识呢?物理学家玻尔曾说过,世界由人的意识决定。
在二十世纪时,科学家们几乎闭口不谈意识,因为他们认为,神学与科学相互对立,而意识普遍存在于神学中,因此意识也就与科学相对立。
原子
然而随着科学家的不断探索,却发现,意识或许是更为深奥的科学。我们在前文提到过了量子力学中有过一次双缝干涉实验,在第三次实验中,观测者的存在似乎影响了光子的路径。
当摄像头打开时,光子便以粒子的状态运动,当摄像头关闭时,光子又以波的状态运动。难道光子能够意识到是否被观测吗?而量子力学中还有一位著名的学者薛定谔,在没有人干涉的情况下,它的猫处于“又生又死”的状态。它最终的命运决定于开箱子的那一瞬间。
薛定谔的猫
在我们现存的世界中,我们知道人的意识处于最高级状态,而猫狗这类动物的意识又较之人类要弱,昆虫则相比猫狗更弱,最后便是最简单的生物形态。意识似乎随着生物的简繁而变化,如果意识存在于宇宙万物,那么像电子、粒子这些更为微小的物质是否也存在一定的意识?
对于意识的本质,科学家到现在也没有合适的解释能来解答。甚至有些科学家们认为,我们现存的世界还只仅限于物质层面,除此之外还存在一个更大宽广的量子世界。而人死后,释放出来的量子信息又回归到量子场中。
或许从某种意义上来讲,我们的意识是不朽的存在。宇宙中的未解之谜其实还有很多,而这五个宇宙之谜则是目前人类最为关注的问题。不管是量子力学还是意识本质的问题,未来还需要科学家竭尽全力继续探索。
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