时间: 2023-04-08 05:01:00 | 来源: 喜蛋文章网 | 编辑: admin | 阅读: 97次
自古希腊时代以来,物质似乎就被认为很可能由小的基本组成部分构成。尽管并不是所有的古希腊人都相信这一点,有人偏爱另一个理论,认为万物都由土、气、火和水构成,但有些人认为,物质是由微小的组成部分构成的。当时的想法是这样的,比方说,你拿起一块奶酪,把它切得越来越小,越来越小。最终,你会得到一块小到不能再小,小到最最基础的一块,哪怕用最锋利的刀也不可能再把它切开。这样的小块被古希腊人称为a- tomos意思是“不可切分”。这便是一个原子(atom)。
古希腊人的物质观
在古希腊人看来,不同类型的材料都有不一样的原子。奶酪原子不同于植物原子,植物原子不同于金属原子,诸如此类。他们甚至认为不同的原子会有不同的形状和颜色。这种原子理论很大程度上被人忽视,是因为土、气、火和水的理论在当时大获成功。直到近2000年之后,原子才再度脱颖而出。在新化身的理论中,原子支持这样一个想法,不管是氢和氧这样的气体,还是碳和铁这样的固体,万事万物都由元素构成,这是不可能再进一步分解的化学组件。
粒子公园大爆发
到了21世纪,我们才有了一个真正的原子论,证明了所有的原子是如何由区区3种基本粒子构成的:中子和带正电的质子构成原子核,电子则构成了外围的统计云。似乎只需要简简单单的一组粒子就够我们用了。但接下来,其他粒子被发现了。有些是在宇宙射线中发现的,它们来自恒星,却撞入了地球大气层。另一些粒子则是让原子相互撞击的对撞实验的产物。
20世纪70年代似乎每星期都会有一个新的“基本”粒子被发现了。现在发现的粒子总数高达400多种。曾经只由3个基本组成部分构成的一套还不错的整齐结构,如今变得乱作一团,而更混乱的是,人们发现作用力同样由粒子携带,比如电磁力就是由光子传递的。好消息是,从那时以来,许多粒子已经被归在了一起,因为人们发现中子和质子之类的重粒子,还可以由更基本的粒子构成,称为夸克(quark,这个英文单词应该与“dork”押韵,而非与“bark押韵,不过很少有人这么读它)。即便如此,标准模型中仍然有一大堆不同的粒子,足够开一家动物园了。物理学家总是梦想有一种“万物至理”,能够用一个单一的理论,把不同的作用力和粒子全都简洁地归在一起。弦论的倡导者说,他们的理论是第一个可用的万物至理。
万物至理—弦论?
弦论非常简洁,因为它摒弃了粒子动物园。根据弦论,每一个物质粒子,不论是电子还是夸克,还有每一个作用力粒子,不论是光子还是引力子,都是由相同的基本构建模块构成的,那就是弦。这些极其微小的弦以封合线圈的形式存在(尽管它们也可以是开口的弦),以不同的方式振动,这些振动的性质产生了不同种类的粒子。
这个模型的美妙之处在于,想要熟悉它的用法非常简单。任何演奏过小提琴之类弦乐器的人都知道,在琴弦的不同位置运弓,就可能让琴弦以不同的方式振动,从而发出更高阶的和声。弦论原理相同。你可以设想一个弦圈以半个波长(从一个波峰到下一个波峰的距离)振动,或者以一个完整的波长振动,或者以一个半波长振动,以此类推。弦论的图像告诉我们,每一种类似和声的振动,都产生一个不同的粒子。
应该强调的是,弦论中的弦并不是字面意义上的一根弦。相当明显,它们不是由琴弦构成的(琴弦本身也由原子构成),而且它们根本不是真正的弦。这种弦的描述是一种模型。就像我们可以把光看成是粒子或者波,但实际上光并不真是粒子和波,光就是光。同样,我们可以把粒子想象成由弦构成,但实际上我们指的抽象结构,恰好它们的行为方式让我们想到振动的弦。
这个理论在科学史上相当独一无二,因为这个理论脱胎于数学,而不是相反。通常的做法应该是,人们观察现实世界围绕着观察到的东西来构建一个理论。至于弦论,则是先有了某种有趣的抽象多维数学,又恰好它的一些行为类似于现实世界。然后,它被用作了这一理论的基础。弦论也有小问题,要求有10个维度才能运作。即便如此,它仍是一个强大的理论,现在已经有成百上千名科学家在研究它了。
弦理论在有朝一日一定可以得到证实。到时候,人类就可以解开多维宇宙的奥秘,前往更广袤的宇宙空间之中。我们都知道,人类文明之所以能够历经数万年的波折,走到如今飞天遁地的信息时代,最首要的功臣,就是现代科学。
科学让一切不可能都变成了可能,也让人类认识到了真实,完整的宇宙。科学界迄今为止,一共经过两大理论的统治:第一,是牛顿的经典力学;第二,是爱因斯坦的相对论。
但是,据爱因斯坦本人所说,他一生最伟大的创举,远远不是狭义相对论和广义相对论。对他来说,最值得自傲的是,他晚年关于“弦理论”的研究。甚至,他投入在相对论体系里的精力和思考,还不如后者的十分之一。
弦理论到底是何方神圣呢?这是一个“大一统理论”。迄今为止,物理学界一共有四大力,许多学说彼此之间都存在着矛盾,只适用于一定的观测范围;而大一统理论就负责把这些“枝干”归纳起来,总结出一个蓬勃生长的物理大树!
因此,弦理论一百年来,吸引了无数学者对它进行研究和探索!弦理论认为,构造宇宙万物的最基本要素不是粒子,而是一个又一个的“弦”;它们充斥在宇宙环境的每一处角落,不论是量子,引力,电磁力,背后都是由弦组成的!
弦搭建了十一层维度的宇宙,每层宇宙中间存在着“正反宇宙”,彼此折叠,某些地方也有重合,最终形成了一个稳定的体系!而维度和维度之间连接的桥梁,就是“弦”组成的一个隧道,虫洞!
弦如果不能被证实的话,也不可能吸引诸如爱因斯坦这样的权威学者前仆后继的进行研究!小编认为,在不久的将来,这一定能够得到我们的证实!
“弦理论”被推翻了,弦理论是理论物理的一个分支学科,弦论的一个基本观点是,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”。
弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子,能量与物质是可以转化的,故弦理论并非证明物质不存在。弦论中的弦尺度非常小,操控它们性质的基本原理预言,存在着几种尺度较大的薄膜状物体,后者被简称为“膜”。
直观的说,我们所处的宇宙空间可能是9+1维时空中的D3膜。弦论是现在最有希望将自然界的基本粒子和四种相互作用力统一起来的理论。
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支持弦理论的科学家在研究过程中,得出结论,宇宙的暗物质,应该是处于一个恒定的状态。
而最近的一项研究表面,宇宙的暗能量会随着宇宙的改变而改变,这可能会让弦理论面临严重的挑战。不仅如此,暗能量的数量,还将影响整个宇宙的命运。
如果暗能量增加,那么宇宙将会面临大撕裂的结局,所有的原子会被暗物质产生的强大斥力撕裂成亚原子,整个宇宙将不再有宏观世界。
如果暗能量不变或者减少,宇宙或将在引力的作用下开始收缩,最终回归成为一个奇点,重新开始下一次的宇宙大爆炸。
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