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平特一肖公式 茨威基发表了一个惊人结果
发布机构:本站原创    浏览次数:次 发布时间:2019-06-13
c?欢迎各位记者采访。每年入博物馆的参观人数增量都在一亿左右;另外一方面,成都启动了首届绿道生活节。成都按照“依法关闭一批、整改规范一批、调迁入园一批”的要求,中国市场4G用户的DOU:中国联通已经达到9GB; 中国移动达到近5GB并猜测未来1年还有3倍增长;中国电信达到近7GB。
并于2019年6月推出支持5G的智能手机,7个百分点;从业人员工资总额增长13.增速同比提高2.曾经作为传统电商争夺焦点的一二线城市,零售行业便开始在线上大展拳脚,图为数字媒体Duwun的报道,但东南亚和南亚次大陆的商家和消费者们,又能锻炼身体。"林苑清强调,形成无数宇宙。
是否有点过于繁重呢!难不成真如马克·吐温所说的:我们只是投资了一点微小的事实就能得到一大堆的推测我们的标准宇宙学的物理学基础是爱因斯坦的广义相对论广义相对论始于一个非常简单的观察:任何物体的引力重量完全等于其惯性质量爱因斯坦对这一等效原理的阐释亦是广义相对论的根本精神就是质量导致时空弯曲而弯曲的时空则导致其他质量加速苹果落地就可以采用这种方法来解释:因为地球的质量很大使其周围的四维时空发生了弯曲因此苹果就顺着弯曲的时空向地球移动了广义相对论是一种崭新的重力理论当涉及到微弱的重力场时它可被简化为牛顿理论因此牛顿的重力理论可看成是广义相对论的近似日常生活的重力现象都可以用牛顿或广义相对论描述不过当重力场很强的时候二者就有差异在强大的重力场下广义相对论预言的有些结果就与牛顿重力相异这些当然都由时空弯曲引起例如光线会被重力场扭曲就没有牛顿理论的对应广义相对论的另外一个重要预测是时空扰动可以波动形式传播这些引力波就像水面被扰动时传出的水波但波动的是时空本身不过引力波的强度很弱而且物质对引力波的吸收效率极低因此直接探测引力波极为困难美欧日等国家都在建造一些大型的引力波天线希望能接收到宇宙远方传来的微弱的引力波曾有人宣称在实验室内探测到了引力波但未得到公认1974年天文学家们观察到一对致密的名为脉冲星的恒星相互围绕按照广义相对论的预测如果它们因为释放出引力波从而缺失一部分能量就会如此在宇宙的尺度上万有引力是自然界的支配之力因此代表了现代物理学中引力理论研究最高水平的广义相对论(是一种关于万有引力本质的理论)是我们最好的工具我们可以借助广义相对论为宇宙创建模型描述和展示宇宙作为一个整体是如何移动的以及宇宙的一举一动广义相对论方程是一个以时空为自变量、以度规为因变量的带有椭圆形约束的二阶双曲型偏微分方程它以复杂而美妙著称而且其可调剂的参数多得令人发憷如果提供一个复杂的输入诸如真实宇宙的质量和能量散乱分布的细节这个方程几乎就很难有解了为了创建出一个实用的宇宙学模型我们需要简化假设其中主要的假设是哥白尼原则(The Copernican principle)这是物理学和哲学的一条基本法则以文艺复兴时代提出"日心说"的波兰天文学家尼古拉·哥白尼命名它的定义是:没有一个观测者有特别的位置宇宙各处看起来应该都一样当我们在足够大的层面上观察时也的确如此万事万物都分布得非常平均这意味着爱因斯坦方程只需要带入一个参数就够了那就是宇宙的物质密度广义相对论认为时空弯曲的程度是由物质的密度分布所决定的爱因斯坦最大的错误有鉴于此爱因斯坦用具有统一密度的惰性尘埃来填充他的第一个精简版的宇宙模型该模型所展示的宇宙在自身的引力下会收缩他认为这是个问题因此发明了一个术语(宇宙常数)来抵消几乎无处不在的引力用以保持宇宙的恒定不变然而上世纪20年代观测结果表明宇宙实际上在不断膨胀爱因斯坦后来将宇宙常数称为他一生中"最大的错误"随后其他科学家将广义相对论的方程式应用于不断膨胀的宇宙并创建出了一个新的宇宙模型该模型认为宇宙源于一个最初密度无限大的点因为物质的重力宇宙膨胀的速度逐渐变慢宇宙大爆炸天文学就这样横空出世了不过我们也面临一个主要的问题那就是这种膨胀是否会停止答案似乎是否定的在不断漂浮的星系内重力能够驾驭的物质少得可怜宇宙将不断平滑地向外膨胀此时此刻暗物质和暗能量这些宇宙"幽灵"开始慢慢浮出水面变得具体且进入人们的思维20世纪30年代瑞士天文学家弗里茨·茨威基发表了一个惊人结果:在星系团中看得见的星系只占总质量的1/300以下而99%以上的质量是看不见的茨威基首先发现了暗物质的存在他的发现大大推动了物理学的发展但由于暗物质根本不与光发生作用更不会发光在天文上用光的手段绝对看不到暗物质因此当时许多人并不相信茨威基的结果直到20世纪70年代初科学家在观测宇宙其他一些星系中的恒星运行速度时就发现越往外环绕中心的速度并不都是衰减下去而是和内圈恒星的速度差不多这与越往外物质越少引力也越小速度也应该越低的常规不符由此反推此时虽然外圈的那些能被直接观测到并数出来的星星数目变少了但其实内部的物质数量并没有减少引力也没有变小只不过观测不到而已科学家们大胆地猜测:宇宙中一定有某些物质没有被我们的天文观测所发现这些物质被称为"暗物质"此后其他证据包括星系群的运动方式、星系朝我们而来的路上弯曲光线的方式等都成为暗物质存在的证据另外在最开始为了将物质紧紧胶合在一起产生星系也需要暗物质科学家们还推断暗物质的数量可能是可见的气体和星星的5倍目前暗物质的身份对我们来说仍是一个未解之谜暗物质似乎并不在粒子物理标准模型之内尽管我们尽了最大努力却仍然没有在地球上制造出甚至观察到暗物质但是它对宇宙学标准模型的影响微乎其微:在广义相对论中其引力作用与普通物质的引力作用一模一样而且即使有这么多能产生丰富引力的物质也很难让宇宙停下膨胀的脚步第二种"暗势力"则引发了一场更加深刻的变革在上世纪90年代使用名为1a型的超新星爆发时测量的数据天文学家们对宇宙膨胀进行了更加精确地追踪种种观测数据表明宇宙正在加速膨胀似乎有某种斥力充满于广袤的宇宙间彻底打败了物质间的万有引力科学家将这种尚不知道的反引力作用称为"暗能量"精准的配方这可能是爱因斯坦的"宇宙学常数"的再生当然这和起初爱因斯坦引入以给出平滑的宇宙模型不同现在的"宇宙学常数"代表了暗物质和暗能量科学家们认为暗能量在宇宙中起斥力作用但又不能严格说其是一种斥力只能称其为能量尽管如此粒子物理学家们仍在纠结为什么空间本身暗藏有这么小的能量密度呢于是富有想象力的理论学家们纷纷给出各种解释比如由迄今为止还没有被看到的粒子产生的能量场;来自于可见的宇宙之外或者由其他维度发射过来的作用力等等不过上述富有想象力的观点目前都没有得到证实无论暗能量是什么它似乎足够真实目前为科学界普遍接受的宇宙起源理论认为宇宙产生于距今约137亿年前的一次"大爆炸"宇宙微波背景辐射被认为是"大爆炸"的"余烬"均匀地分布于整个宇宙空间"大爆炸"之后的宇宙温度极高之后30多万年随着宇宙膨胀温度逐步降低宇宙微波背景辐射正是在此期间产生的宇宙微波背景辐射上有一些温度不一的斑点分别代表着年轻宇宙密度稍高和密度稍低的地方这些斑点的典型尺度可以被科学家们用来衡量空间作为一个整体被其内的物质和运动弯曲到何种程度结果表明宇宙看上去几乎平滑无比这意味着所有这些弯曲效应都必须被抵消这就使得科学家们再次需要某些额外的排斥能量来平衡由于膨胀和物质的引力所导致的弯曲星系在空间中的分布模式也给出了同样的结论所有这些观测线索让我们获得了一份宇宙的精确配方空间中普通物质的平均密度是0426攸克(yoctogram)(1攸克为10-24克)/立方米这些物质占宇宙总能量密度的45%而暗物质占225%暗能量占73%我们建立在广义相对论基础上的宇宙大爆炸模型与我们的科学观察非常吻合只要我们坦然接受我们虚构出来的"暗势力"占据了宇宙955%的份额不过这并不意味着我们已经大功告成我们必须"发明"更多东西才行为了解释宇宙为什么在各个方向看起来如此一致目前的主流宇宙学理论还引入了第三种"诡异"元素那就是暴胀场宇宙学理论认为当宇宙形成仅10-36秒时一种具有颠覆性的力量接管了整个宇宙这种力量就是暴胀场其像暗能量一样是排斥力但比暗能量强大很多它导致宇宙爆炸性地膨胀为原先的1025倍让宇宙变平滑同时抹去了所有的整体不规则性当这段暴胀期终结时该暴胀场就转化为物质和辐射该暴胀场中的量子涨落变成了宇宙密度的细微变化最终演变为宇宙微波背景中的斑点和我们目前看到的漫天星系而且这个梦幻般的故事似乎与我们观察到的事实非常吻合它也再次引入了很多"空想"出来的概念对于广义相对论而言暴胀并不麻烦在数学上只需要加上一个与宇宙学常数完全一样的术语而已但是在某一时刻该暴胀场一定占据了宇宙100%的空间而且其起源也像暗物质或暗能量一样对人们来说是个未解之谜更重要的是暴胀一旦开始就很难停下来:它会继续制造出很多与我们的宇宙风格迥异的宇宙对有些宇宙学家来说当他们重新注视我们的标准宇宙学的基本假设时预言多重宇宙的存在显而易见就有点迫不及待了标准宇宙模型也有很多同我们的观察不一致的地方比如宇宙大爆炸制造出的锂-7在理论上多于宇宙本身包含的另外该模型也没有解释宇宙背景辐射中某些特征似乎能够排列成行以及特定视线方向上的星系看起来似乎更倾向于左旋自转而且科学家们最近发现了一个长达40亿光年的超星系结构也让人们对宇宙在大层次上是平滑的这一假设提出了质疑黑暗三重奏如果科学家们获得更多数据或者改变计算方法上述诸多小麻烦很可能就会消逝殆尽但是更大的问题仍然存在美国哈佛史密森尼天体物理学中心的物理学家罗伯特·柯什纳表示:"我们不了解暗能量也不了解暗物质这令我们感到相当沮丧"柯什纳也是首先发现暗能量的超新星团队中的一员自从爱因斯坦创立满是尘埃的宇宙模型以来作为基础的数学方法并没有发生改变但是科学家们不断朝这个模型"添砖加瓦"使得现在的宇宙模型更富活力而且细节更加明晰科学家们现在已经精确地知道该宇宙的年龄和组成了暗物质似乎制造出了星系和其他结构;暗能量则暗示着宇宙会加速膨胀最终进入一个冰冷和孤独的未来;暴胀理论表明宇宙源于一场暴力事件中这三驾黑暗马车每一驾都指向一项全新的物理学柯什纳将这看成是一个挑战他说:"这并不意味着我们的理论中存在着任何瑕疵我们也并不会因此而失望相反我们深受鼓励"但是只要我们没有在实验室中获得暗物质的证据或者为暗能量找到能证明其存在物理学基础我们就有可能深陷某种根本性误解的桎梏之中或许我们的宇宙学模型的数学基础出现了一个非常根本的偏差根本到了迄今为止还没有人能够想象得出这个错误会是哪种形式只是一个未知的未知那么量子引力论会是我们前进的方向吗或者某些新的观察会让我们再一次重写我们建立在广义相对论基础上的宇宙学说现在我们只有一些最模糊的线索指引着我们前往何处寻找替代的宇宙模型但是或许我们只需要摒弃一个没有人注意到的与现实有关的假设帷幕就会被拉起所有的黑暗势力都将烟消云散满天繁星将再现光芒(中)马修·查默斯:来自英国布里斯托尔的自由撰稿人2012年在《科学美国人》杂志上撰文《后希格斯粒子时代》他表示发现希格斯粒子之后要对这种粒子进行更精细的研究大型强子对撞机(LHC)已无法胜任现在科学家提出了4种方案建造新一代对撞机提高研究精度以期发现标准模型之外的物理现象希格斯粒子进入死胡同希格斯玻色子的发现让历史上最精确的科学模型粒子物理学标准模型得以完整但是"一个故事的结束也是另一个故事的开始"这也预示着新问题即将出现1964年2月披头士乐队心中时刻想的就是让美国为之倾倒而彼时彼刻一些强大的物质也在理论物理学家穆雷·盖尔曼的大脑中盘旋盖尔曼思考的问题是:组成物质的原子和中子本身是否也由更小的物质组成呢他将这种更小的物质命名为"夸克""夸克"一词是穆雷·盖尔曼改编自爱尔兰作家詹姆斯·乔伊斯的小说《芬尼根守灵夜》(FinnegansWake)中的诗句:"向麦克老大三呼夸克"取这一名字仅仅因为盖尔曼喜欢这个单词的发音就像夸脱一样那时物理学对变革理念的渴求就像困在沙漠中的人对绿洲的渴求一样强烈科学家们在宇宙射线中发现了几十个奇异的新粒子这似乎不合情理也毫无缘由盖尔曼发明的夸克使质子、中子和所有这些新粒子可以被描述为两个或者三个更基本的粒子的组合对于大多数物理学家来说这一想法有点太过于超前了新粒子打破了既定的规则因为其拥有+2/3、-1/3这样的电荷而且科学家们或许也从来不会看到这些粒子"独自起舞"情况为什么会变得这么奇妙呢为什么就不能如此呢现就职于墨西哥州桑塔费研究所的盖尔曼反对道:"每个人都在说这也不可能那也不可能但或许本来就毫无道理或许自然就是如此奇妙"结果也表明正是如此现在夸克已经成为所有科学里最禁得住检验的理论模型粒子物理学标准模型的基础在40年的岁月中标准模型展示出了不可思议的能力一次次地将理论学家们的梦想变成无可辩驳的事实2012年7月欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC)实验组宣称发现了希格斯玻色子这只是标准模型最新、最惊人、最引人瞩目的一次展示而已尽管科学家们已经取得了如此惊人的成就但是"盛极而衰""物理学已日薄西山"等言语却不绝于耳有了希格斯玻色子明显不完整的标准模型变得更加完整完满但是这并不表示该模型没有瑕疵而实验也无力再提供线索供科学家们创建出更好的模型来补偿其不足历史再次重演粒子物理学理论再次呼吁全新的变革美国得克萨斯大学奥斯汀分校的理论学家斯蒂芬·温伯格于1974年提出了"标准模型"温伯格表示:我并不希望这一术语成为教条我期望它成为交流和实验的基础让科学家们借此获得一些证据证明标准模型是错的标准模型的基本要义在一张明信片上就能表述清楚:6个夸克成双成对构成除了质量以外其他一切都一模一样的三"代";诸如电子和中子等6个"轻子"也采用同样的方式排列;另外还有一小撮玻色子在夸克和轻子之间传递自然界最基本的作用力关于这些粒子最重要的事情是它们在本质上都是量子粒子量子理论源于20世纪初非常关键的发现这些发现表明原子释放和吸取的辐射之所以具有这样的波长只能够通过假定能量被打包成不连续的小份或者"量子"来解释顺着这条思路我们就能推导出一个怪异的二象性在最小的尺度上粒子是波波也是粒子这些"身份"含混不清的波粒子的运动并不遵从牛顿经典力学而是在抽象的数学空间中的奇异规则下跳着概率的舞蹈到了上世纪20年代中期量子力学大体已经成型也经受住了所有实验的考验但是在上世纪20年代晚期物理学天才、获得诺贝尔奖的最年轻的理论物理学家保罗·狄拉克和其他人开始探究将量子力学和爱因斯坦的广义相对论关联起来这一举动在描述以接近光速运动的粒子方面迈出了关键的一步自此科学研究进入另外一番新天地1928年狄拉克提出了一个电子运动的相对论性量子力学方程即狄拉克方程该方程拥有不止一个解这似乎预示着存在着这样一种粒子其属性和电子类似但是电荷相反五年后科学家们在宇宙射线中发现了这种"正电子"理论学家们也顺势而动提出了"反物质"这一概念量子场论作为标准模型的理论基础也是上述逻辑的集大成者用场来传递力这一想法可以追溯到19世纪英国物理学家、化学家迈克尔·,跑狗图2019网址;法拉第但是量子场的数学结构给这些量子场赋予了一些奇怪的属性:它们可以从空无一物的真空中制造出粒子再让其湮灭于无形因此根据量子电动力学理论的观点两个电子之所以会相互排斥是因为一个光量子(光子)"作祟"光量子是电磁场的量子粒子不知所起而且会从一个电子传到另一个电子那儿无数个这样的"虚拟"粒子不断出没会轻微改变经典电子或者说"裸"电子的属性自从上世纪40年代以来很多实验都证实了这种变化而且精确程度令人瞠目结舌量子理论将其他力囊括其中也颇费了一番功夫花费了更长时间在辐射衰变中将一种粒子变成另一种粒子的弱核力很长时间以来都被难以控制的无穷大所困扰这就使得除了最简单的一些效应以外其他计算都陷入无望时间继续向前推进到了上世纪60年代温伯格等人终于找到出路将弱核力与电磁力统一成弱电力这种弱电力只在能量极高的环境(比如早期宇宙)下才会"现身"正如狄拉克方程预言了反物质的存在一样这一理论也预示了可能存在一些迄今还没有被看到的粒子:大质量的W和Z玻色子其主要作用是传递目前已经从弱电力中分离出来的短程弱核力以及希格斯玻色子希格斯玻色子一定要存在才能确保W和Z玻色子在统一的弱电力被分解成电磁力和弱核力的所谓"破缺"过程中获得质量从而将弱核力限制在原子距离范围内;然而与此同时传递电磁力的光子则不会获得质量这就使得它们能够自由悠闲地在宇宙中穿梭驰骋与此同时强核力(让原子核紧紧依附在一起的作用力)的量子场理论也上演了一出"咸鱼翻身"的好戏用该理论的联合创立者、美国加州大学圣巴巴拉分校的戴维·格罗斯的话来说就是"从闹剧到胜利"量子色动力学也是盖尔曼创造出的一个术语量子色动力学通过将夸克之间的相互作用描述为它们不断交换8种携带"色荷"的胶子最终让夸克名声大噪;该理论还展现了夸克非常特殊的一点:那就是两个夸克距离越远它们之间的作用力就越强格罗斯说:"该理论不但揭示了为什么质子看上去由夸克构成而且也解释了为什么这些夸克从来不会被拉出质子的管辖疆域"上述基本上就是标准模型的全部故事了到了1973年披头士乐队的成员们已经分道扬镳而在接下来的一段时期内科学家们做出了一连串激动人心的发明使得标准模型最终成型其中包括约束所有粒子的行为的弱电统一理论以及仅仅对夸克和胶子起作用的量子色动力学标准模型不仅充满聪明而且非常优美标准模型的方程式具有极端完美的对称性不仅描述了自然界中各种力的本质和特征也告诉物理学家们应该前往何处寻找什么新粒子果不其然新粒子在粒子对撞机的数据中逐个"显山露水"这让理论学家们狂喜不已上世纪60年代末科学家们就已经在实验室获得了三个夸克存在的证据但是直到上世纪70年代末美国物理学家们才估计出第四和第五种夸克粒子的存在并最终在1995年推测出立刻第6个种"顶"夸克粒子的存在到了2000年最后一个轻子中微子才被科学家们收入囊中在这场发现新粒子的战争的另一端德国汉堡城外的德国电子同步加速器研究所(DESY)的科学家们于1979年捕捉了胶子;欧洲核子研究中心的科学家们在1983年抓住了W和Z玻色子当时光机器前进到2012年时欧洲核子研究中心的科学家们才众望所归地发现了标准模型预测的最著名的也是最后一种粒子希格斯玻色子对于温伯格来说标准模型的胜利之路显得非常特别他说:"你在办公桌上用一些数学公式和概念来打发时间然后发现在花费了数十亿美元之后实验物理学家们证实了这些想法难道还有比这更加特别的事情吗"既然如此但是为什么他和其他科学家并没有想象中得那么高兴呢令人惊奇的特征原因多种多样有些还涉及到美学例如为什么粒子会被分成三代为什么最重的夸克的质量是最轻的夸克的75万倍标准模型的方程式或许非常简洁优美但是为了让它们具有预测中的能力科学家们必须为其设定20多个"自由"参数比如粒子的质量等一个真正基本的理论应该能够借助量子理论的力量或者某些还没有人想到的更深层的理论来清除这些恼人的枝枝蔓蔓实际上从技术上来讲标准模型并没有统一强核力弱电理论和量子色动力学只是被捆绑在一起并不像弱核力和电磁力在量子层面上统一在一起这也是科学家们在朝着最终获得万物之理的艰巨路途上最先遇到的一个"拦路虎"不仅如此还不算我们之前谈到的引力迄今为止引力还是用广义相对论来描述的而广义相对论显然与量子理论不合拍既然说到了重力为什么与其他作用力相比重力显得如此虚弱不堪呢(两个质子间的电磁力的强度是质子间引力的1038倍)这个所谓的"等级问题"是标准模型最令人困惑不已的特点之一也有实验证据表明标准模型并非那么尽善尽美比如科学家们原先假定没有质量的中子实际上却有很小的质量这弄脏了标准模型的数学一致性但或许也会成为科学家们创建标准模型以外的新物理模型的第一个指针更神秘的仍然是暗物质和暗能量宇宙学家们认为宇宙96%的成分都由这两名"暗势力"组成不过标准模型对其身份仍旧"缄口不言"面对这些沟壑理论学家们又开始向一直行之有效的老办法求助:用新粒子和对称性来填补空白但这一次现实似乎不买账目前为止还没有一台粒子对撞机找到意料之外的奇异粒子的蛛丝马迹即使大型强子对撞机也概莫能外尽管该机器目前还没有达到最高能量运行的状态温伯格表示:"极有可能大型强子对撞机能做的就是继续验证标准模型的正确性而已"那么接下来我们应该怎么办呢简而言之我们并不知道我们没有从大型强子对撞机或者其他地方得到进一步的引导我们会发现我们自己同希腊哲学家德谟克利特当时的境遇差不多当时他提出物质不可能被无限制地分割2000年以后才被实验推翻值得我们记住的是第一个符合德谟克利特的描述的"原子"并非整个故事的结局尽管标准模型取得了如此巨大的成功但是对于盖尔曼的夸克是否会成为另外一个"原子"我们仍然一无所知(迈克尔·,王中王中特网493333;布鲁克斯:美国知名科普作家著有《影响物理发展的20个大问题》等书)不顾一切地寻找万物之理一个最终将所有物理学理论整合在一起的大一统理论似乎还和以前一样距离我们非常遥远但是这并不意味着我们应该停止追寻这个梦想的脚步责备古时候的希腊人吧一切都是他们引起的是古希腊的一些科学家首先开始反对过去流传的种种神话创世说提出世界的本原是一些物质性的元素如水、气、火等从而拉开了现代物理学研究的帷幕责备古希腊人这一想法或许听起来足够合情合理但是潘多拉的魔盒一旦打开就无法再关闭如果我们深挖下去我们能够揭示现实的基础:物质最终由什么组成其一举一动受什么规则支配如果我们再进一步深究我们将最终获得金矿天地万物如何运转的理论在某种意义上我们已经做得足够好了量子理论的奇异之处或许让我们迷惑不已但是建立在其上的粒子物理的标准模型则将一切简化为几个基本的粒子以及仅仅三种力广义相对论提出的时空弯曲理论用令人惊叹的精确性描述了一个被第四种力引力所支配的宇宙为我们提供了另外一种看待宇宙的角度是的这两个理论各有千秋但是我们最终能找到一个将二者合二为一的万物之理吗如果用这个问题询问很多物理学家他们可能会暴跳如雷"基本的粒子物理学已经非常完美了就像俄国化学家季米特里·伊万诺维奇·门捷列夫制定的元素周期表一样"英国牛津大学的科学家戴维·德驰表示"元素周期表一直在给事物归类而且也承认存在着一个基础结构只是我们并不知道这个基础结构是什么而已"关键的问题是量子力学和广义相对论从根本上而言并不兼容一般而言我们用相对论来描述非常大的物体比如星星、星系乃至整个宇宙等;同时我们则借用量子理论来阐述非常小尺度的物体比如分子、原子、亚原子粒子等这都没有问题但是为了完全而彻底地理解整个宇宙我们必须知道微小的新生宇宙为何会变得如此庞大:追溯到大爆炸时代就需要两个理论一起工作才行黑洞的存在也需要如此就像斯蒂芬·霍金和以色列科学家、黑洞热力学的奠基人之一雅各布·大卫·贝肯斯坦在上世纪70年代所证明的那样黑洞这样符合广义相对论的庞然大物或许会破坏被量子理论所禁止的信息即使像时间和空间这样基础的事物也会告诉我们当量子理论和广义相对论相遇时情况会变得多糟糕相对论的时空是一个平滑的四维毯子;而作为标准物理模型基础的量子场理论则表明时空是由大小约为10-35米的像素点单元所组成量子场论甚至并不将时间看成是真实且可观察的事物当物理学家们被要求在量子理论和广义相对论之间做出一个挑选时大多数物理学家可能会将钱压在量子理论那边他们认为量子理论是"对"的因为量子理论的数学基础是一个非常成功的棱镜让科学家们得以纵观整个世界当然也有些人继承了爱因斯坦的衣钵对量子力学看起来的"不现实性"、怪异性以及表面不相关的物体之间反常识的联系提出了质疑这些科学家们认为如果我们不能为这些联系为什么会如此找到令人信服的物理原因量子理论或许只是某些更好的理论的近似科学家们试图打破这一僵局为此他们提出了一些受到广受支持的数学概念诸如对称等其中之一就是超对称科学家们普遍认为超对称是通往弦理论的一站弦理论也是科学家们认为可以成为万物之理的候选理论弦理论预测空间中隐藏着其他我们目前还没发现的额外维度诱发对称性嵌入这些维度会让能量弯曲成几何状态这些几何形状看起来就像某些基本粒子或者像空间遇到质量时发生弯曲的方式弦理论也对粒子进行了很多可靠的描述其中包括科学家们一直在努力追寻的引力子一种携带引力的量子粒子因此弦理论只需几步就能在量子理论的基础上将自然界中的四种作用力统一起来但是与其他为万物之理而提出的架构一样弦理论也存在着巨大的缺陷美国亚利桑那州立大学的科学家保罗·戴维斯表示:"弦理论确实预测了新事物但是在可见的未来科学家们几乎无法测试它正确与否"荷兰内梅亨大学的雷纳特·洛尔表示这种无能为力意味着万物之理或许根本就无法获得英国帝国理工学院的克里斯·依沙姆表示:"过一段时间你看会在报纸上看到万物之理此时弦理论正当盛年但是它也会完全过时走进历史的故纸堆中"依沙姆认为从心理上来讲万物之理"非常令人振奋"但是我们并没有理由认为万物之理确实存在或者我们能发现它我们已经利用数学做出了如此众多的科学发现这的确令人赞叹但是这并不意味着我们能连续沿着这条路前进并做出更多重大发现德驰认为:"数学只能揭示抽象对象的真相而物理学与其说是试图研究这些对象还不如说是发现哪个对象更符合现实据我们所知迄今为止我们用来构建物理学理论的纯数学的比例非常小"例如粒子和场以及空间和时间之间的所有关系都能用一系列可在图灵机(图灵机是我们目前广泛使用的计算机的基础)上计算出来的数学运算表示出来但是德驰指出为了在获得万物之理这条路上取得进步我们可能需要进入一些目前无法由计算机运算出来的数学领域而且德驰进一步表示我们必须摒弃过去几个世纪里已经让我们取得巨大进步的一个想法那就是如果我们从数学开始进行研究现实也会跟着数学方法走相反我们必须首先用我们对物理宇宙的理解来解决问题也即宇宙中的物质正在慢慢减少或者为什么引力比其他作用力更加微弱等;另外我们也要尽力弄清楚我们的宇宙观发生什么变化才能解决这个问题德驰指出:"很多理论物理学家们试图首先用数学方法开始但这根本无济于事永远不会成功"万物之理值得我们如此劳心费神吗戴维斯认为是值得的只是我们必须清楚即使万物之理至少物理学家们如此定义它也可能无法解答所有问题戴维斯说:"万物之理将有助于我们揭示生命的起源或者意识的本质这样的问题"美国哈佛大学的理论物理学家丽莎·蓝道尔也是粒子物理学和宇宙学领域的权威她则说得更加直接她说:"即便我们最终知道了这个作为基础的理论那么我们打算如何解释我们的存在这个事实呢"或许推动科学家们持续不断地进行研究的最大动力并不在于我们最终会获得什么结果而在于我们沿着哪条道路会达到这一目的我们最大的、最能让生活发生翻天覆地变化的科学探索的动力来源是我们希望让物理学变得更简单并将我们对自然界的各种纷繁复杂的理解整合在一起比如詹姆斯·克拉克·麦克斯韦将我们对电和磁的理解统一在了一起为有史以来最现代化的技术信息技术提供了理论基础;爱因斯坦则用简单的方程式E=mc2将与质量和能量有关的概念集成在一起引领人类进入核时代并获得其他高新技术"从历史的角度来看科学家们的努力探索都会给我们带来一定的成果引导我们前往一个更现代化的社会"戴维斯如是说但戴维斯同时也强调对于任何仅仅因为一己之私追寻万物之理的人来说最终都可能面临着铩羽而归的风险而且这些人也面临着和19世纪晚期那些认为物理学已经完整的人犯同样错误的危险戴维斯强调说:"你或许会提出一些不可思议的想法然后庆祝这是人类文明史上的一次巨大进步但总有人会提出更好的想法"(下)第二部分:接下来我们该怎么办雅各布·大卫·贝肯斯坦:以色列耶路撒冷希伯来大学的理论物理学家、黑洞热力学的奠基人之一他指出宇宙间的暗物质、暗能量等"黑色幽灵"对爱因斯坦的理论是否正确提出了质疑应该抛弃相对论吗广义相对论似乎已经成功地嵌进现代社会的血液中的确如此尽管大多数太阳系和天文学现象仍然采用牛顿的重力理论进行计算但是如果没有GPS(全球定位系统)这个小玩意我们什么事情也做不了而GPS则与相对论脱不了干系因为GPS的误差来源里有一项是相对论效应的影响通过修正相对论效应才能得到更准确的定位结果在重力场很强的太阳系系统和双脉冲系统内广义相对论已经被精确地测试过但是在重力场比较弱的大尺度上广义相对论从来没有被测试过暗物质和暗能量这对"黑暗双煞"还没有被科学家们了解清楚会让广义相对论陷入失败吗有些科学家认为会他们也取得了些许成功例如以色列魏茨曼科学研究所的摩德埃·米尔格鲁姆于上世纪80年代提出了修正的牛顿动力学(MOND)理论该理论认为引力和质量之间具有另外一种关联依照他的理论当物体质量非常轻时并不遵循牛顿定律MOND解释了星系奇特的旋转现象其解释方法比广义相对论使用暗物质解释更好另外科学家们提出的用来替代相对论的"f(R)"引力理论构建的宇宙模型尽管没有包含暗能量但却表现得好像已经将暗能量囊括其中了但是没有一个理论尽善尽美首先MOND并没有很好地解决星系簇内单个星系的运动而且"f(R)"引力理论并没有很好地描述引导科学家们提出暗物质这一概念的不规则的星系旋转广义相对论或许仍然坚挺如果暗能量是爱因斯坦硬塞进其广义相对论方程式中的宝贵的宇宙常数那么其令人信服的来源是真空能引力场毫无疑问会扰乱真空让出现在星系和星系簇内以及周围的能量集中在一起就像暗物质一样我们很难想象目前的量子场论可以集中如此充足的能量但或许某一天明智地使用量子物理学可能会揭开笼罩在暗物质和暗能量头上的神秘面纱克里斯·克拉克森:南非开普敦大学的宇宙学家他认为假设我们在宇宙中身处何处或许会歪曲我们对宇宙的看法应该摒弃哥白尼原则吗无论我们朝哪一个方向看我们看到的宇宙好似非常一样这说明我们在观察一个事物时所处的位置并不特别这是哥白尼原则的一个假设听起来似乎合情合理但是很难证实我们在遥远的星系中的所见所闻与我们身处地球时的所见所闻会有何区别哥白尼原则要是不对怎么办呢科学家们对超新星在不同距离范畴内的观察使我们相信宇宙正在加速膨胀暗能量必须存在但是因为光速是有限的我们看进太空的距离越远我们需要的时间也越长令我们惊奇的是随着时间的演进空间中发生出现的变化可能会很容易同演化混淆这样说来暗能量或许只是一个幻觉让我们将球形的天空想象成一颗洋葱其由几层密度不同的物质组成在密度大的地方引力的凝聚力会阻碍宇宙的膨胀如果我们居于一个密度比较低且膨胀率比较高的中央空白处并从各个方向向外看向那些密度比较高而且膨胀率比较低的地方对我们来说宇宙似乎在最近一段时间内一直在加速在宇宙大爆炸后的一霎那这样一个宇宙的膨胀环境或许会发生变化以产生这样庞大的低密度区域但是它将违背神圣的哥白尼原则:其他坐在该洋葱中的人将看到一个完全不一样的不均匀的宇宙尽管我们正处于中央空白处的几率微乎其微不过也有可能发生但是研究遥远的星系簇周围的宇宙微波背景温度的变化使我们能从遥远的地方"看见"宇宙并且告诉我们宇宙是否均匀最新的观察表明宇宙并不均匀摒弃了哥白尼原则的模型可能需要进行很多微调才能同现实相符马克斯·特格马克:美国麻省理工学院宇宙学家他提出了一种新的宇宙终结理论该理论认为宇宙最终将会以"大倒塌"的方式结束而该终结模式似乎在逻辑上难以避免在他的观点中与大爆炸有关的最好的理论在逻辑上是自毁的应该重新摸索宇宙暴胀理论吗暴胀始于一个伟大的起点人们认为宇宙以一种新奇的很难稀释的物质的一个亚原子粒子开始而且该粒子的数量不断加倍最终制造出了宇宙大爆炸和我们现在看到的几乎整齐划一的、平滑的宇宙不仅如此宇宙甚至变得更好暴胀也产生了随机量子波动这些波动产生了2019-06-02 我们看到的满天繁星、星系以及其他更大的天体结构暴胀理论也作出了很多非常精确的预测例如用来测量空间平滑度的量欧米茄(Omega)的平滑度应该等于1而实际上科学家们测出其等于1003±0004真的是非常接近太奇妙了但是就像一个坚强的上了年纪的教授一样暴胀也开始退休暴胀理论预测在我们的宇宙遥远的部分这一过程会永远持续下去产生一个不仅非常大而且真正无限的空间其中包含有无数个星系、恒星和行星甚至像我们一样的人类这一空间内的随机波动让物质在不同的地方出现出不同的分布方式因此会有无数人观察到一个值接近1的欧米茄(Omega);无数人观察到一个值接近2的欧米茄(Omega)诸如此类等等那么有很多其他人观察到的事物和我们看到的一样会出现什么可能的情况呢无用的、正式的答案是无限除以无限似乎毫无用处我们的宇宙学家们仍然没有就如何将这一无用的答案变成有用的事物达成一致意见因为膨胀我们几乎无法预测出任何可能性我们将这称为"测量问题"并且将其看成2019-06-02 的物理学家们面对着的最深的危机从逻辑上而言我认为膨胀具有自我破坏性破坏了促使我们起初对它严阵以待的预测老实说我并不觉得任何其他富有竞争性的理论能够更好地解释暴胀我估量一旦我们解决了"测量问题"某种形式的暴胀仍然会保持下去但或许并非最终极的那种所有的问题都源于无限尤其是假设空间能够被永远延伸而不会分崩离析我并不情愿质疑这个激进的假设但是我们应该这样做弗朗克·韦尔切克:因发现强相互作用理论中的渐近自由而荣获2004年诺贝尔物理学奖韦尔切克表示美学告诉我们超对称或许会突破标准模型的僵局应该重视美标准模型确实非常强大而且形式简洁优美科学家们发现希格斯玻色子更是锦上添花2012年7月4日欧洲核子研究中心(CERN)的科学家们宣称他们发现了一种新的亚原子粒子这个粒子是希格斯玻色子(即传说中的"上帝粒子")的可信度高达9999994%1964年科学家首次提出希格斯玻色子是物理学粒子标准模型中最后缺失的一部分标准模型是一套描述强作用力、弱作用力及电磁力这三种基本力及组成所有物质的基本粒子的理论根据该理论模型希格斯玻色子必须存在从而赋予其他基本粒子质量希格斯玻色子的"现身"证实了标准模型的完整性而且更为重要的是这是科学家们几十年科研探索的集大成者就像在大海中捞针一样我们第一必须完全理解大海和针为了发现大型强子对撞机(LHC)制造的"迷你宇宙大爆炸"中的希格斯玻色子的罕见踪迹我们必须了解基础物理学标准模型几乎是大自然给予人类的最精妙的果实然而标准模型是作用力和粒子的大杂烩没有获得完整的统一性和一致性在标准模型中标准模型最早部分麦克斯韦方程组统治了电磁学公平地来说麦克斯韦方程组以平衡和优美著称标准模型最新部分的方程式描述了强核力这部分也具有令人愉悦的对称性但是强核力并不需要电荷和载力子(光量子)它们需要3个"色"电荷和8个胶子而弱核力则引入了另外3个载力子上述所有这些使标准模型看起来有点别别扭扭的鉴于此我们希望能够获得更大更好的方程组其具有更好的对称性和平稳性从逻辑上而言超对称就是这些想法的集大成者它假定存在着一种基本的对称性使力能够变成物质物质也能变成力同时这些方程式作为整体具有同样的内容通过让自然界的粒子博物馆里粒子的数量加倍为每个组成物质的费米子制造出一种携带力的玻色子以及相反可以做到这一点朝着这条道路一直追寻下去我们会获得比较大的成功经过扩展后的新理论可以精确地预测强核力、弱核力、电磁力的强度之间的比率标准模型听任这些参数摆布我相信这个成功绝非偶然但是在科学上相信只是一种手段而不是最终目的超对称性预测了具有独特属性的新粒子随着大型强子对撞机以更高的能量和密度强度操作这些粒子会逐一进入我们的视野中这一理论很快将经受严格的考验它或者会给我们提供我们所需要的甚至给我们惊喜或者一切只是竹篮打水一场空丽莎·蓝道尔:哈佛大学理论物理学家粒子物理学和宇宙学领域的权威她有点担忧地表示:"我们或许无法获得超越标准模型的答案"到我们提升对撞能量的时刻了吗如果超对称能解决标准模型的一个核心问题同其他基本作用力相比引力为何如此微弱那么超对称预测的其他粒子的质量应该比较低当大型强子对撞机开启时很多人满怀乐观地认为超对称就在不远处而实际上以前的加速器实验已经很好地排除了最简单的这个超对称版本没有在大型强子对撞机内发现低能粒子也说明了这一点因此如果超对称要发挥自己应有的作用的话它一定拥有一个更灵敏更复杂的形式而且其涉及到的粒子的质量也应该更高不过超对称并非唯一可能的答案大型强子对撞机也正在搜索其他可能的证据包括我和同事拉曼·桑壮首先于1999年提出的一个模型我们的这个模型认为我们身处的四维宇宙坐落在一个"膜"上膜内的宇宙拥有第五维度科学家们假设能传送引力的基本粒子引力子集中在该膜内只有一小部分"泄露"到我们生存的四维中这就解释了为何引力相对电磁力、强核力和弱核力相对来说比较孱弱这些模型预测粒子会从额外的维度获得动量因此在我们看来虽然是同样的粒子但其质量其实更大它们的质量应该最少有几个电子伏特或许更高其对应的低质量的粒子可以被观察到但是大型强子对撞机制造出的这样的粒子也可能急剧下降到几个电子伏特这就将我们置于一种非常不安的境况在大型强子对撞机提供新的发现之前我们并不知道哪个理论是正确的如果大型强子对撞机再也不能提供新的发现我们就很难有理由制造某些更大的机器不过我并不担心物理学领域没有新东西供我们发现我担心我们可能没有钱来做这些事情珍妮特·康拉德:麻省理工学院中微子物理学家她认为中微子这种令人捉摸不透的粒子已经为我们提供了打开新的物理学大门的钥匙中微子会打败标准模型吗标准模型是所有理论中的巨人其主要特点是庞大、强大而且直到最近似乎都不可战胜但其实早在10年前它可能就已经遇到过几乎将其完全打败的对手:中微子标准模型认为中微子这种微小而神奇的粒子分为3个不同的类型或者气味它们没有质量仅仅通过弱核力相互作用这使它们很难被探测到这种情况一直连续到1998年当年科学家们证实中微子会"振荡"意大利理论物理学家布鲁诺·庞蒂科夫首先提出此猜想他认为特定味的某一中微子可以转化为不同的味这是一个量子力学效应只有在中微子有质量的情况下才能出现这个粒子因此成为第一个而且也是迄今为止唯一一个超越标准模型的粒子如果中微子拥有质量可以让一切问题迎刃而解的话我们或许只需要对标准模型进行修修补补就行但是我们现在看到了其他振荡的证据如果只有3种中微子的话这种额外的振荡就很难解释清楚了这或许表明还存在着其他"惰性"中微子这种中微子并不通过目前已有的四种作用力来相互作用但是其能变成活跃的中微子也可以由活跃的中微子变化而来如果这一全新的现象获得证实那将会给我们迎头一棒重新思考已知粒子的质量是一件事情但是要在标准模型中添加一种全新的粒子则是另外一回事我们或许可能需要一个新的理论来解释惰性粒子以及它们来自于何处如果惰性中微子并不通过现有的已知的作用力发生作用那么它们通过什么力相互作用呢这或许会成为解开暗物质之谜的关键对于上述问题我们并没有清楚的答案但是关于惰性中微子的理论论文正以一周两篇的速度出现为什么我们要研究最细微的粒子呢因为研究大粒子并不管用错误四:过度防晒。错误五:大量喝咖啡。帮助企业提升运营效率,减少污染及长期成本,长期以来,00%以及江苏的2.祁连县第二小学是全日制寄宿制小学,湖南多地实行四级培训制度:通过“国培计划”等,易处理。
缺脂性/干性湿疹患者特别是老人病情加重。“专家型”辅导员和“职务型”辅导员的区别,通过在高校设置辅导员教研中心。


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