來源:hao123百家號 時間:2022-03-12 13:25:04
宇宙的神秘在人類的探索下,可謂是越來越難以理解了。原本人類為了更好地了解這個世界,認(rèn)識我們存在的宇宙。卻總是在進一步探索的時候發(fā)現(xiàn)更多宇宙的奧秘。
從人類開始探索宇宙至今,其中有五個宇宙之謎,人類一直無法破解。每一個都讓科學(xué)家們絞盡腦汁也無法得到答案,而其中最后一個宇宙之謎,甚至讓不少人在細(xì)想之后都可能會害怕!
究竟是哪五個宇宙之謎呢?我們一起來探索一番。
詭異的量子力學(xué)
量子力學(xué)有多詭異,相信現(xiàn)在有很多人聽到量子力學(xué)時都是一臉懵逼。因為就算是科學(xué)家也沒有真正認(rèn)識到量子力學(xué)。就拿量子力學(xué)大師費曼的話來說,量子力學(xué)就是造物主的終極秘密,沒有人懂量子力學(xué)。
如果你要在這里說你懂量子力學(xué),那肯定不是真的。如果你在聽了關(guān)于量子力學(xué)的講解后,覺得很混亂,那你可能也就打開了,了解量子力學(xué)的大門。
如果說宏觀世界是1+1=2,那在量子世界就是2=1+1。
關(guān)于光是什么
量子力學(xué)的源頭實際上是科學(xué)家在研究“光”是什么時,而慢慢被引發(fā)出來的一個關(guān)于粒子運動規(guī)律的理論。
當(dāng)時關(guān)于“光是粒子”還是“光是波”,兩派科學(xué)家進行了激烈的爭論。主張光是粒子的主要有牛頓、愛因斯坦等,而主張光由波組成的則有赫茲、麥克斯韋等。后來在爭論不休的情況下,科學(xué)家們齊聚一堂決定用實驗來證明自己的觀點。
于是科學(xué)家就進行了一個雙縫干涉實驗,來驗證光到底是什么。這個實驗就是利用一個發(fā)射光子的機槍,對著兩道縫隙進行掃射,然后觀察光子穿過縫隙后在墻面上留下的痕跡。
如果在墻面上顯示的是兩道杠,那么說明光由粒子組成。如果在墻面上顯示的是一條條斑馬紋,那么說明光由波組成。結(jié)果在第一次實驗中,科學(xué)家們看到的是斑馬紋,這就說明光是由波組成。
但是粒派科學(xué)家顯然不同意這個說法,提出光子應(yīng)該是一顆顆發(fā)射出去,實驗應(yīng)該重新來一遍,于是就有了第二次實驗。結(jié)果這次實驗結(jié)果仍然顯示的是斑馬紋。原本波派的科學(xué)家應(yīng)該很高興得到這個結(jié)論,但事實上這又產(chǎn)生了新的問題。
因為當(dāng)光穿過縫隙時,應(yīng)該只會通過其中一個,也就是說一個光子應(yīng)該不能形成干涉,難道是光在穿過縫隙前分裂成了兩個嗎?
結(jié)果科學(xué)家們又開始了第三次實驗,這次分別在左右兩邊的縫隙裝上了攝像機,結(jié)果發(fā)現(xiàn),在攝像機中,光確實是只通過了一個縫隙。
這時候科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),如果從攝像機中看,那么墻面就會形成兩道杠,也就是說,光由粒子組成。如果不用攝像機看,那么墻面就會顯示條紋,也就是光由波組成。
于是科學(xué)家們將這個現(xiàn)象稱為量子擦除。也就是說,當(dāng)你得知量子路徑時,它就不會產(chǎn)生干涉條紋,當(dāng)你不知道量子路徑時,它就會產(chǎn)生干涉條紋。
愛因斯坦認(rèn)為,或許存在一個隱藏的變量,只是我們還沒有發(fā)現(xiàn)它。但到底這個變量是否存在我們也不得而知。
人類對量子力學(xué)苦苦追尋了百年,都沒有探索出能令人說服的解釋,但科學(xué)家們?nèi)匀粵]有放棄,他們依然在量子世界中不斷追尋可能的答案。
找不到的引力子
萬有引力定律早已被大家熟知,牛頓在300多年前就發(fā)現(xiàn)了這一定律。根據(jù)這個定律科學(xué)家們成功地解釋了行星的運動、潮汐的形成以及月球的運動等等。如今我們在探索宇宙時,需要計算的人造衛(wèi)星、宇宙飛船等航天器的軌道,仍舊離不開萬有引力定律。
我們根據(jù)這個定律本身,可以知道不論兩個物體相距多遠(yuǎn),它們之間都會產(chǎn)生萬有引力。當(dāng)我們探索兩個物質(zhì)之間傳導(dǎo)的速度時,發(fā)現(xiàn)竟然比光還要快。那么這種力究竟是由什么傳遞的呢?
科學(xué)家對此做出了很多假設(shè)和猜測。量子理論在很多方面都可以用來解釋其他現(xiàn)象,比如電磁學(xué)就可以用光子的量化來解釋,這里用到的就是量子電動力學(xué)。而宇宙中的其他作用力,比如弱核力和強核力都可以用量子理論來解釋。
那么重力呢?是不是也存在著一種引力理論,可以將其發(fā)展為量子引力理論呢?1913年,愛因斯坦就針對這個問題提出了萬有引力場論。
他認(rèn)為在所有的物體周圍都存在一個引力場,這個引力場存在于一個彎曲的時空中,并且通過引力波傳播,而引力波則通過引力子使兩個物體相互吸引。
那么是否存在這個引力子呢?科學(xué)家們一直在宇宙中尋找著它的存在。在1974年-1978年底,科學(xué)家們利用天文望遠(yuǎn)鏡對距離地球15000光年的射電脈沖雙星觀測,期間證實了引力子的存在。
盡管已經(jīng)捕捉到宇宙中傳來的引力波“漣漪”,但科學(xué)家們?nèi)匀粵]有找到引力子的蹤影。
如果某一天,真的觀測到了引力子,那么也將開辟出一個新的局面??茖W(xué)家們對引力子的運用尤其期待,如果可以將引力子運用到通訊上,說不定就有機會與真正的外星人取得聯(lián)系。
物理極限:普朗克尺度
目前人類能夠精準(zhǔn)測量的最小尺度,便是普朗克尺度(1.616229×10^-35米和5.39116×10^-44秒)。
之所以會存在這個物理極限,也是因為量子力學(xué)。根據(jù)不確定性原理,長度越短,說明位置就越確定,而速度就越不確定。而時間越短,則表示能量越不確定。在能量越不確定,速度也越不確定的情況下,能量的平均值也就越高。
而這個非常大的能量值局限在一個十分狹小的空間中,如此能量密度就會超過一個臨界值,于是在這個極小的空間中就會形成一個超級小的黑洞。而這個黑洞的視界線大小就是普朗克尺度的大小。
因為這個黑洞實在太小,因此人類無法從中獲取信息。而在一定程度上,這個黑洞就是可能存在的最小的黑洞,而再小于這個尺度的物體,我們也沒有辦法再進行探測和研究。
也就是說,我們對于宇宙的認(rèn)知和對微觀世界的認(rèn)知都被量子力學(xué)鎖死了。其實并不是說宇宙中不存在比普朗克尺度還小的東西,只是在量子力學(xué)和不確定性原理下,在我們可感知到的世界里,我們無法察覺到它們的存在。
而科學(xué)家們目前同樣沒有突破普朗克尺度,找到更小的物質(zhì)存在。
宇宙誕生之謎
宇宙的起源是一個極其復(fù)雜的問題,我們現(xiàn)存的宇宙是一個物質(zhì)世界,每天都在不斷地運動、變化和發(fā)展中。千百年來,科學(xué)家一直在探索宇宙的起源。宇宙是什么時候、又是通過什么方式形成的。
關(guān)于宇宙的誕生,科學(xué)家們已經(jīng)有了很多相關(guān)的假說與猜想。直到今天,很多科學(xué)家都認(rèn)為,我們的宇宙形成于137億年前的一次大爆炸。在那個超越了時間和空間的地方,有一個密度極大的奇點,以超越光速的速度膨脹爆發(fā),形成了宇宙萬物。
在這個奇點中,包含了宇宙中所有的物質(zhì)和能量,這個物質(zhì)與能量不斷聚集收縮,直至形成一個體積巨小、溫度巨高、中密度巨大的奇點。而這個奇點在爆炸時又將所有的物質(zhì)四散出去,接著宇宙便開始以超越光速的速度膨脹。
直到今天,宇宙經(jīng)歷了一百多億年的反應(yīng),形成了現(xiàn)在的星系、恒星、行星以及生命??茖W(xué)家將這些大爆炸產(chǎn)生的反應(yīng)原理稱為量子物理。
但是在這個奇點之前有其他宇宙存在嗎?如果沒有別的宇宙,那么這個奇點又是如何存在的呢?我們處在的宇宙似乎也在不斷地膨脹,那么它也會在經(jīng)歷膨脹-坍縮-再膨脹-再坍縮…的無限循環(huán)過程中嗎?
面對這些問題,科學(xué)家們似乎有些束手無策,直至今天,科學(xué)家們也沒有確切的證據(jù)可以來證明宇宙就是這樣誕生的。而未來人類也會帶著這個問題一直探索下去。
細(xì)思恐極:意識的本質(zhì)
意識從何而來,為什么同樣由原子構(gòu)成的無機物沒有意識,而由原子構(gòu)成的生物體就存在意識呢?物理學(xué)家玻爾曾說過,世界由人的意識決定。
在二十世紀(jì)時,科學(xué)家們幾乎閉口不談意識,因為他們認(rèn)為,神學(xué)與科學(xué)相互對立,而意識普遍存在于神學(xué)中,因此意識也就與科學(xué)相對立。
然而隨著科學(xué)家的不斷探索,卻發(fā)現(xiàn),意識或許是更為深奧的科學(xué)。我們在前文提到過了量子力學(xué)中有過一次雙縫干涉實驗,在第三次實驗中,觀測者的存在似乎影響了光子的路徑。
當(dāng)攝像頭打開時,光子便以粒子的狀態(tài)運動,當(dāng)攝像頭關(guān)閉時,光子又以波的狀態(tài)運動。難道光子能夠意識到是否被觀測嗎?而量子力學(xué)中還有一位著名的學(xué)者薛定諤,在沒有人干涉的情況下,它的貓?zhí)幱凇坝稚炙馈钡臓顟B(tài)。它最終的命運決定于開箱子的那一瞬間。
在我們現(xiàn)存的世界中,我們知道人的意識處于最高級狀態(tài),而貓狗這類動物的意識又較之人類要弱,昆蟲則相比貓狗更弱,最后便是最簡單的生物形態(tài)。意識似乎隨著生物的簡繁而變化,如果意識存在于宇宙萬物,那么像電子、粒子這些更為微小的物質(zhì)是否也存在一定的意識?
對于意識的本質(zhì),科學(xué)家到現(xiàn)在也沒有合適的解釋能來解答。甚至有些科學(xué)家們認(rèn)為,我們現(xiàn)存的世界還只僅限于物質(zhì)層面,除此之外還存在一個更大寬廣的量子世界。而人死后,釋放出來的量子信息又回歸到量子場中。
或許從某種意義上來講,我們的意識是不朽的存在。宇宙中的未解之謎其實還有很多,而這五個宇宙之謎則是目前人類最為關(guān)注的問題。不管是量子力學(xué)還是意識本質(zhì)的問題,未來還需要科學(xué)家竭盡全力繼續(xù)探索。
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