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构成我们的物质从何而来,为何铁元素是核聚变的终结者?

2023-07-03 00:35:30
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阳光下的日耳曼尼亚

仰望天空,宇宙中充满了大大小小的物质结构,布满了无数的恒星、星系、星系团;环顾四周,在我们身边可以看到各种各样的物质形式,有空气、有水、有高楼大厦、有 汽车 、有各种生物等等,看到这样一个纷繁的世界,我们难免不去想这些物质是怎么来的?追其根本,物质的起源其实就是宇宙的起源,因为我们地球也只不过是宇宙中的一颗普普通通的由物质构成的星球。

那么宇宙的起源是怎样的?

我们对宇宙起源的了解得益于爱因斯坦相对论的提出,这为我们人类能正确理解时空的性质奠定了基础,相对论告诉我们,时间和空间是一个统一的整体,并且时空会因为物质/能量的存在而改变其形状曲率,反过来时空的曲率又会影响物质在空间中的运动状态。

因此在广义相对论控制下的宇宙是一个动态的宇宙,它会因为引力的存在发生收缩,最终坍缩到一个点上,不过在爱因斯坦的心中更加崇尚一个静止的宇宙,所以他就为自己的引力方程引入了一个宇宙常数,这个宇宙常数可以对抗平衡物质引力的作用,以保证整个宇宙是静止的。

不过事实证明,爱因斯坦的引力常数只是他的一厢情愿,宇宙并不需要静止,更不会收缩,而是一直在膨胀,这一重大的发现是埃德温·哈勃在1924年发现的。膨胀的宇宙为现代宇宙学的诞生以及人类对宇宙模型的建立提供了一个绝好的思路。

不仅是宇宙,假如我们在生活中看到一个东西在不断地膨胀,我们很容易就能想到,在过去这个东西肯定体积更小,这一思路对宇宙来说也是适用的。膨胀的宇宙在遥远的过去体积更小、物质更加稠密、温度更高,这就是宇宙大爆炸理论模型来源的基础。

现在我们知道宇宙在138亿年前起源于热大爆炸状态,也就是一个温度、密度、能量非常高的状态,这个状态又来自于宇宙暴涨阶段,在暴涨阶段,宇宙空间以指数膨胀的方式迅速的扩张,暴涨结束后,真空能量衰变到物种和辐射中,产生了我们在标准模型中已知和未知的所有基本粒子。

随着宇宙的膨胀温度的降低,夸克被束缚在和质子和中子中,质子和中子结合产生原子核,直到宇宙诞生后的30万年,随着温度的降低,原子核和电子得以结合在一起,宇宙首次诞生了中性原子,不过宇宙早期进行的大爆炸核合成所创造的中性原子只有氢、氦、锂,其中氢的数量约为92%,氦的数量约为8%,及其微量的锂可以忽略不计。现在氢元素有了,那么元素周期表中其他比氢和氦重的元素是怎么来的?

恒星:宇宙重元素的加工厂

中性原子诞生以后,宇宙充满了以氢为主要成分的气体云,这些物质的分布从严格意义上来说并不是均匀的,而且在大小尺度上都存在及其微小的密度波动,这一点我们可以在微波背景辐射中发现。这些物质密度为微小不均匀就为更大的物质团块的诞生提供了基础。

我们知道物质密度越大引力就越大,所以那些物质密度稍微高的地方就会开始在引力的作用下吸积周围的物质,由于引力是一种失控的力,也就是密度越大的区域形成物质团块的速度更快,而物质聚集就会导致核心温度的升高,超过一定的阈值就会在核心区域点燃核聚变。核聚变的过程就是一个将轻元素融合为重元素的过程,并且损失的质量会以能量的形式释放出来,这就是恒星发光发热的根本原因。

以太阳为例,其核心的温度可以达到1500万摄氏度,密度可以达到铅的13倍,但是就是这样的高温高压,还不足以克服质子之间的库仑力,使得它们融合在一起。不过,多亏了量子力学的作用,两个质子可以发生量子隧穿效应,在极端和极小的几率下瞬间靠近对方并被太阳高温和高压的环境融合成为氘,虽然双质子融合几率很低,但是太阳有10^57个质子,大约10%位于太阳核心,因此从这么大的基数来看,发生质子-质子融合的数量还是很多的。

在氘形成以后,会迅速在捕获一个质子变为氦-3,两个氦-3会继续融合为氦-4,太阳内部每秒钟大约有4×10^38个质子会聚变为氦-4,而这个过程中会有400万吨的质量转化为能量。上图就是太阳聚变重元素的过程,但最后也只能将元素聚变为碳、氮、氧,并发生循环,最后太阳会在行星状星云中死亡,在其核心会留下以碳为主的白矮星。

但是在质量更大的恒星中,会将元素一路聚变到铁,上图展示了更大质量的恒星各种元素聚变发生位置,那么恒星最后的聚变为何会在铁元素停止,发生超新星爆发,核心要么坍缩为中子星,要么变为黑洞呢?

上图可以看到在铁元素以前,元素的聚变都会释放能量,而到了铁以后会发生了变化,这些元素融合聚变以后就不再释放能量,反而会吸收能量,因此恒星到铁以后都无法在继续聚变,而铁核达到了一定的质量会在引力的作用下剧烈的收缩,释放出巨大的引力势能,将整颗恒星炸毁。既然恒星无法聚变比铁更重的元素,那么元素周期表中的其他重元素是咋来的?

其他更重的元素的诞生得益于超新星爆发或者是中子星相撞后产生的巨大能量并且会释放出大量的高能中子,这些中子会被其他元素捕获,使得元素变为更重的元素,铁以后的元素都是这么来的,而这个过程被称为快中子和慢中子捕获过程。

总结一下

宇宙最基础的元素氢来自于大爆炸的核合成,而比氢重的元素来自于各种质量恒星聚变的结果,铁元素之所以聚变不下去是因为它不再释放能量,或导致核心聚变停止塌缩,毁灭整颗恒星,恒星在毁灭的过程中发生的中子捕获过程,又为宇宙创造了比铁更重的元素。

构成我们的物质从何而来,为何铁元素是核聚变的终结者?

这个问题不错,涉及到了对宇宙的起源、发展演化、物质循环的系统性认知。从我们所生活的地球上的物体,再拓宽视野进入太阳系,然后是银河系,再到更加广袤的河外星系,共同组成了我们可观测宇宙的一部分,而这些宏观物体都是由微观原子构成,而微观原子又由于质子和中子的不同组合,形成了丰富多彩的物质世界。那么,我们追根溯源,这些物质都是怎么来的呢?

宇宙大爆炸-所有物质的起源

其实在人类刚开始探测宇宙的奥秘时,并没有意识到我们的宇宙到底从何而来,直到科学家们相继观测到宇宙微波背景辐射时,应用现有理论体系根本无法进行合理解释。后来,随着哈勃利用天文望远镜长期观测到目标星体与地球的距离在逐渐远离,距离越远的星系红移现象越明显,科学界才逐渐形成了宇宙逐渐膨胀的事实,然后以现在的时间点进行倒推,提出了现在的宇宙来源于最初质量无限大、体积无限小、能量无穷高的奇点大爆炸假说。

大约138亿年前,在奇点大爆炸的瞬间,随着巨大能量的释放,宇宙空间呈现大暴涨,以指数级体积增长的方式奠定了原始宇宙的基础。在大暴涨之后,能量在真空环境下发生衰变,逐渐产生质子、中子、电子、夸克等所有基本粒子。几十万年之后,通过真空衰变的长时间酝酿,质子和中子才慢慢地结合形成原子核,然后又过了几十万年,这些原子核和电子才进行了结合,从而诞生了宇宙中第一批中性原子,其中占比最高的为氢、其次为氦,氢的比例可以达到90%以上,从而为宇宙中星体的诞生创造了最基本的条件。

恒星核聚变-接纳大爆炸后产生的物质并且创造新物质

根据科学家推测,在宇宙奇点大爆炸之后的几亿年时间里,星际空间中充斥着的物质主要是氢和氦等质量非常轻的气体,宇宙中没有一点光明。随后,在星际气体相互之间引力的作用下,这些气体开始抱团,有些规模较大的气团又相互聚合,形成原始星云团。

这些星云团与星云团之间开始发生了比较明显的引力扰动现象,促使一部分区域形成气体密度更大的空间,从而可以吸聚更多的星际气体,而且吸聚的速度越来越快,在气体相互撞击和引力压缩的影响下,形成了温度逐渐上升的核心区,恒星的“胚胎”逐渐登上了 历史 舞台,因此宇宙中最原始的一批恒星,是诞生于宇宙大爆炸之后5-6亿年左右的。

当核心区积聚的物质规模达到一定程度,使得核心区温度上升到700-1000万摄氏度时,就会触发之前吸聚大量氢元素的核聚变临界点,核心区就会开启氢元素的核聚变进程,从而拉开了恒星的序幕。之后,通过4个氢原子核聚变形成1个氦原子核、同时释放若干光子和相应能量的链式反应,恒星内部持续进行着氢元素的消耗,而向外源源不断地释放着光子和能量。

维持恒星内部核聚变进程的主要因素在于内核的温度,温度的维持依赖着参与核聚变物质的不断输入,而恒星内核在核聚变的过程中,会向外产生一定的辐射压,这个辐射压在一定程度上阻止了恒星继续从外界吸收星际气体的能力,所以恒星的核聚变能够进行到什么程度,取决于在发生聚变前的原始质量。在聚变过程中,随着氢元素的不断消耗,内部温度逐步下降,向外的辐射压不足以支撑重力作用引发坍缩,而在坍缩过程中,恒星外层原来没有参与核聚变的氢元素,补充进内核,从而又提升了内核的温度和压力,确保恒星内聚变的持续。可见,恒星之所以能够维持相对稳定的形态,与辐射压和重力相互之间的博弈有直接关系。

然而,当恒星质量较小时,在反复的坍缩之后,外层也没有多作的氢元素了,恒星内部的温度就会逐渐降低,恒星的核聚变就会慢慢终止,此时恒星核聚变的产物就以氦为主,慢慢过渡到红矮星行列。当恒星的质量较大时,可以维持内部核聚变温度条件的物质基础就比较雄厚,可以满足支撑到氦到碳、碳到氧等等后续的核聚变条件。也就是说,不同质量的恒星,其最终核聚变的产生不尽相同,于是就相应地在产生氦、碳、氧、氖、镁、硅、磷、硫、铁之后完成恒星主序期的使命。

而一旦聚变形成铁元素,因为其比结合能在所有元素中是最高的,其发生核聚变所释放的能量要低于需要输入的能量,无论恒星质量多大,都不能再引发后续的核聚变,聚变也到达了终点。

超新星爆发-推动更重元素的产生

当恒星在完成所有的核聚变之后,如果残余的质量仍大于钱德拉塞卡极限(1.44倍太阳质量),则恒星外壳的引力将会超过简并压,恒星发生剧烈收缩,使得内部某些区域的温度和压力迅速升高,电子简并气体中电子会被原子核俘获,引发电子俘获反应,进一步减小简并压,使得坍缩更为加剧。

另一方面,电子俘获反应相应释放一定量的伽马射线(光子),使得区域温度迅速升高,达到重新启动核聚变的条件,不过这个核聚变是处于失控状态的,会在局部区域产生高能量的激波向外层反弹,从而将恒星的部分组成物质从内向外与恒星本体剥离,引发超新星爆发,根据激波能量的大小,这种爆发持续的时间有长有短,也有可能短时间内就将恒星炸毁。

由于超新星爆发时温度超高,可以达到1000多亿摄氏度,所激发的超高能量可以释放大量的高能中子,这些高能中子如果与其它同时被释放的其它元素相结合,就会在高温环境下形成比铁元素更重的其它元素。

总结一下

通过恒星的这种从吸聚物质、核聚变、释放聚变物质、合成新物质的周期性变化过程,从而形成了目前宇宙中丰富多彩的元素,而这些元素又作为其它恒星、行星、卫星以及星际尘埃的重要组成部分。因此,构成地球以及我们人体的所有物质,其元素来源即可以追溯到最初的宇宙大爆炸,也来源于这一区域上一任恒星的发展演化以及超新星的爆发,同时也是太阳系形成过程中对这些物质的吸聚和重组的过程。

其实真是一个很好的问题,它主要涉及到宇宙大爆炸、恒星内部的机制以及超新星爆炸,我们可以按时间线捋一捋这个问题到底是咋回事。

宇宙大爆炸

话说,我们的宇宙起源于一次大爆炸。

这是目前主流的看法,主要的证据有宇宙微波背景辐射,氦丰度,以及哈勃观测到的星系的退行。详细点说,就是哈勃发现了宇宙里的星系正在远离我们,但是不是星系在动,而是它们所在的空间在膨胀,我们观测就会感觉好像是在退行。如果把时间往回追溯,那宇宙最早不就是一个点?

从宇宙大爆炸出发,科学家不断地完善宇宙模型。而按照目前的理论,宇宙大爆炸之后,1秒内特别精彩,如果总结一下就是:

空间:宇宙膨胀得超级快,在10^-33秒内,经历100次加倍,空间变大为原来的10^30倍,这也被称为大暴胀。

物质:一开始宇宙充满能量,没有任何物质,慢慢地,各种比原子尺寸小的粒子出现了,诸如:质子、电子、夸克等等

作用力:四大作用力也分离了出来,分别是:强相互作用力、弱相互作用力、电磁力,万有引力。它们是万物的粘合剂,如果没有四大作用力的柞村,就不会有物质的存在,不会有太阳,更不会有地球和我们,宇宙万物将成为一片散沙。

这些事情都发生在宇宙大爆炸的第一秒内,宇宙的温度,密度都降了下来,在大概30万年后,质子俘获电子形成了中心的原子。

所以,我们宇宙当中,大量的元素都是氢和氦,这是前两个顺位的元素,原子核内的质子数都特别少,氢只有一个,而氦只有两个。氢和氦的占比超过了99%。那其他大号的元素到底从哪里来呢?

恒星

而产生更大顺位的元素就需要更强的外界作用才行,在宇宙大爆炸之后的5亿年之前,宇宙是一片漆黑的,因为没光源。宇宙中的主要成分就是一些气态物质。这些气态物质在引力下慢慢地形成了密度稍微高一些的气体云块,然后再逐渐形成了恒星。所以,第一代恒星大概出现在宇宙大爆炸之后的5亿年前后。

那恒星为什么会发光呢?

这其实是因为 核心内部有聚类的核聚变反应。

发现没有核聚变反应前后,有可能会造成原子序数变大,说白了就是产生更高顺位的元素。不过,恒星内部的核反应要比普通的氢核聚变复杂一下。主要是有两种方式,

一种叫做:质子-质子反应链(简称P-P链),最终生成氦-4

另外一种叫做:碳氮氧循环,最终也是生成氦-4,其中碳氮氧以及少量氟在这个过程中会充当反应的催化剂。

这两种反应是汉斯贝特等科学家提出来,并且得到了观测的验证。他们的理论还影响了粒子物理标准模型,并且获得了诺贝尔奖,可以说是相当坚实的理论。

所以,恒星在主序星时期,会燃烧氢(核聚变),生成氦-4。质量不同的恒星,其实内部的情况或多或少有些差异,主要就是PP反应链多一点,还是少一点的问题。而之所以可以发生核聚变反应,是因为自身引力导致中心温度升高,加上量子隧穿效应,最终达到了可以点燃氢的水平,就会发生核聚变反应。

元素炼丹炉&超新星爆炸

恒星在主序星时代结束时,会变成红巨星或者超红巨星。

这是因为由于质量的减少,自身引力减弱,导致引力无法与核心核聚变反应产生向外的压力抗衡,所以会膨胀起来。我们以太阳为例来分析,就是下面这样:

紧接着,恒星会继续燃烧氦,然后是碳,氧等,发现没有,开始有其他元素的出现了。大多数的恒星其实都停在了铁元素之前,这是因为铁元素太稳定了,它核聚变反应所需的能量比所释放的能量还要多,这不是入不敷出了么?所以,如果质量不够大的恒星,一般来说说就会停在铁之前。

如果质量足够大,那恒星由于自身引力足够大,还会继续压缩核心,温度不断升高,最终达到铁核聚变反应的条件,然后发生超新星爆炸。

超新星爆炸由于能量巨大无比,就会可以合成顺位在铁之后的元素,宇宙中大号的元素基本上都来自于一场场超新星爆炸。

所以,我们可以来总结一下,

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2023-07-02 22:54:521

人类已知的、最可怕的理论是什么?为什么呢?

真空衰变真空是一片沸腾的“海洋”,因为无时无刻都存在着量子涨落。什么是量子涨落呢?我们平时认为的真空是空无一物的真空,实际上在外太空,真空并不真空,还是存在其它“东西”的,而且还很热闹,只是我们肉眼看不到罢了。在真空中,幽灵般的由正反粒子组成的虚粒子对凭空出现,却又快速的消失,它们从真空中借取能量,却又在出现之后快速湮灭,将能量还给真空,并不违背能量守恒定律。这种量子涨落是真实存在的现象,已被卡西米尔效应证实。看来,我们所处的真空并不空,就像是一片虚粒子对不断跳舞的海洋,物理学家推测,我们的这个宇宙目前可能处在一种伪真空的状态,在它之下还有一个能量更低更稳定的真真空。我们知道,能量总是趋于更稳定的状态,所以我们的这个伪真空有着向真真空衰变的可能性,这个就是真空衰变。真空衰变可以从宇宙中任意一个位置率先发生,继而不断蔓延,速度是光速,发生真空衰变的区域,那才真的是一片死寂,我们所知的一切物理学规律在那里都丧失了,基本粒子也消失了,那么物质也没有了,与毁灭一般。我记得在一部科幻小说中就有关于真空衰变的描写,地球科学家准备建造有史以来能级最高的对撞机,能级可能会比宇宙大爆炸能级还要高,这可能会诱发真空衰变,这里要讲一下,从伪真空变为真真空并不是直接变那么简单,伪真空需要极高的能量加持才可以越过伪真空-真真空之间的屏障,成为真真空,除此之外还有一种办法,就是恰好发生了量子隧穿。由于地球科学家建造的对撞机能级太高,这可能会给伪真空向真真空衰变提供契机,因此触发了宇宙预警机制,引来了更高文明中的排险者,将对撞机拆除了。试想一下,如果真空衰变真的在某一处已经发生了,且距离太阳系并不遥远,是不是非常可怕?所以说,真正的可怕正是那些未知的、神秘的、无法预料的事情。光速限制如果我们建造出来一艘飞行速度极快的宇宙飞船,再快也不可能比光速快,这是光速限制,一切有静质量的物体都无法达到光速。可是宇宙又那么大那么辽阔,如果没有速度奇快的宇宙飞船,我们人类可能毕其文明一生都只能在银河系之内晃悠。无法思考可观测宇宙之外的真实宇宙会有多大,更不用说宇宙之外了,可能我们永远也无法知晓宇宙更深层次的秘密。外星人(费米悖论)不少科幻片中描述了先进的外星文明千里迢迢来到地球这里耀武扬威,却被人类教训的滑稽场面。这种乐观也只能在电影中出现了,现实中,我们毫无反击之力。费米悖论:1950年的一天,诺贝尔物理学奖获得者费米和三位物理学家共进午餐,在用餐过程中,费米与三位物理学家聊起了关于外星人的话题。其他人认为,即便一颗行星产生文明的几率极低,但是宇宙中的行星却有无数多个,而且宇宙还有如此悠久的历史,这样的话,文明的数量应该相当可观。假设一个文明比人类文明先进100万年,100万年从宇宙的角度来看并不久,那么这个文明就会达到我们无法想象的地步,理论上来说,如果人类文明再先进100万年,我们就有实力抵达银河系中的各个角落,如果那个文明与人类文明有着相似的演化特征,那么外星文明应该早已发现地球,可为什么到现在仍然没有他们存在的证据呢?这时候费米接了一下话茬,说道“他们究竟在哪儿?”可怕的不是这个费米悖论,而是在思考这个问题时想到的各种可怕的解释。就比如我现在想到的,外星文明会不会正在来的路上?
2023-07-02 22:55:187

明天宇宙就有可能会毁灭!“真空崩塌”实在是太危险了…

宇宙诞生于138亿年前,比原子还小,现在还在不断膨胀。 据说这样的宇宙也一定会迎来终结。 关于宇宙尽头的设想有 “持续膨胀并冷却” 、 “收缩并坍缩成一个点” 等观点。 其中还有一种可能性是 “真空崩溃” ,这种现象很有可能会导致宇宙在某一天突然消失。 一旦发生 真空崩溃 ,宇宙的一切都将化为乌有。 那么什么时候会发生呢? 引发宇宙毁灭的可怕的真空崩溃之谜即将揭开。 什么是真空? 首先,让我们重新思考一下真空到底是什么。 宇宙空间被称为真空,但真的什么都没有吗? 在星系中,星星和星星之间的宇宙空间中,平均每立方厘米有1个原子。 另外,银河和银河之间几乎没有物质,即使在这样的空间里, 平均每立方米也有1个原子存在。 原子孤零零地存在于1立方米内,也许就意味着原子周围什么都不存在。 像这样什么都不存在的空间不仅存在于宇宙这样广阔的空间中, 也存在于我们身边更微观的世界中。 构成所有东西的原子是由原子核和电子构成的, 但是原子核和原子之间什么都不存在,其内容出乎意料地空洞。 例如,假设氢原子的原子核为半径1米,那么氢原子本身就是半径100公里的球体。 因此, 原子和电子之间意外地存在着很多什么都没有的空间,这样的空间也可以说是真空。 但是,在乍一看似乎什么都没有的原子之间的空间和原子内部的空间中,电子和光子等基本粒子不断重复着从诞生到消失的过程。 在这里,让我们来确认一下基本粒子是什么。 基本粒子是指分解物质时无法再分开的终极粒子。 根据基本粒子物理学的基础量子力学,基本粒子 “同时具有粒子的性质和波的性质 ”。 而且,支配 基本粒子 等微观世界的法则与我们眼中的世界不同。 基本粒子 世界的规则之一是 “不能同时决定时间和能量” , 在极短的时间内,能量会发生变动。 能量是指 “驱动物体所必需的能力” 。 另外,能量根据情况,光和热等因素使其形态发生变化。 而且, 基本粒子 实际上是能量紧紧凝聚而实体化的产物。 爱因斯坦的相对论表明,能量和质量也是可以相互转换的。 实际上,在原子能发电中, 铀原子核 的质量的一部分作为能量被提取出来。 也就是说,物质的质量是能量的形态之一。 也就是说,从能量中产生基本粒子,基本粒子也有可能转化为能量。 像这样从能量中生成基本粒子,所以真空中能量的波动会引起基本粒子的生成和消失。 也就是说, 基本粒子 会从空旷的空间中突然产生,又马上消失。 在粒子物理学中, “真空” 被定义为 能量最小的状态 。 但是,这个真空不是什么都没有的空空如也的空间。 这里有一个问题, 我们宇宙的真空真的是能量最低的状态吗? 或许,我们宇宙的真空是拥有极小能量的状态 “假真空” ,而不是最低能量状态 “真真空” 。 2012年,利用世界最大的加速器 LHC 进行实验,发现了与质量起源相关的基本粒子 “希格斯玻色子” 。 仔细研究 希格斯玻色子 形成的 希格斯场 ,我们的真空有可能是 “假真空” 。 如果我们的真空是假真空的话,总有一天会发生真空崩溃,变成真正的真空。 真空崩溃 也被称为 真空的 “相变” 。 所谓 相变 ,就是像水从液体变为固体一样,物质状态的变化。 在 真空崩溃 的情况下,由于真空的温度非常低,所以产生了量子力学的动摇。 真正的 真空核 一旦形成,就会将周围的空间卷进来,以光速扩散。 一旦发生真空衰变,构成物质的原子就会分解到基本粒子的水平。 然后,宇宙的结构就会全部消失。 恒星、银河、星云等有形的东西都会被破坏。 而且,真正的真空领域将是由不同的物理定律支配的另一个宇宙。 例如,空间的维度的数量可能不是三维的,也可能没有像电磁力和重力那样的力。 在这样的世界里,我们宇宙中的物质是不可能存在的, 像人类这样的生命也是不可能存在的。 真空衰变发生的概率是多少? 假设我们的真空是假真空,那么我们来考虑一下它的寿命。 宇宙始于138亿年前,宇宙中不存在比光速传播更快的东西。 因此,我们能观测到的区域的大小是有限的。 这被称为 “可观测宇宙” 。 即使在可观测宇宙之外发生了真空崩溃,真空崩溃的区域也不会到达地球。 因为从地球上看,这个空间正在以超过光速的速度远离我们。 这样一来,只考虑 可观测的宇宙 就可以了。 用标准的模型计算一下,在可观测的宇宙中,真空崩溃发生的频率是 10的588次方年 一次。 这比宇宙诞生后138亿年的时间要长得多,但说不定有一天世界会突然消失。
2023-07-02 22:57:501

真空衰变是降维打击吗

真空衰变意味着一切物质都会被蒸发掉,宇宙将产生暴缩,塌缩成一个时空奇点,一切东西几乎立刻湮灭,所有的一切将不复存在,宇宙将终结于此.但是,很多物质半衰期很长,为几十亿年.所以不用担心.
2023-07-02 22:57:571

真空衰变的真伪真空

类似的原理适用于真空。它可以有一种或多种激发态。这些激发态有各不相同的能量,不过它们的实际表象完全相同,即都是真空。最低的能态,也就是基态,有时称为“真”真空,以反映它是稳定态这一事实,大体上对应今天宇宙的真空区域。激发真空则称为“伪”真空态。应当说,伪真空态仍然是一种纯理论的观念,其性质在很大程度上取决于所用的特定理论。但是,伪真空态很自然地出现在现今所有试图统一各种自然力的理论中。强力。这份清单过去还要长些。例如,电和磁就曾被看作是截然不同的东西。电与磁的统一过程开始于 19 世纪初。当时,汉斯·克里斯琴·奥斯特( HansChristian Oersted )发现电流产生磁场,而迈克尔·法拉第( Michel Faraday )则发现运动的磁铁会产生电流。很清楚,电与磁是有内在联系的。但是,直到 19 世纪 50 年代,詹姆斯·克拉克·麦克斯韦( James Clerk Maxwell )才指示了这种联系的细节。麦克斯韦通过一组数学方程精确描述这些“电磁”现象,并预言电磁波的存在。不久,人们便意识到光也是这种波的一个例子,而且还应当存在其他形式的波,如射电波和X 射线。因此,表面上两种不同的自然力——电力和磁力——原来是单一电磁力的两种表现,它有着自身特有的一些现象。几十年来,这种统一过程有了更深入的发展。根据认识,电磁力和弱核力是有联系的,是单一“电弱”力的组成部分。许多物理学家相信、作为所谓大统一理论的一部分,将来也会证明强力与电弱力有联系。不仅如此,所有 4 种力可能在某种足够深的层次上合成为单一的超力。企图统一电弱力和强力的一些大统一理论预言了一种最有前途的暴胀力。这些理论的一个关键特征是,伪真空态的能量大得惊人:典型情况是,1 立方厘米的空间含有 10^87 焦耳的能量!甚至一个原子的体积也会拥有 10^62 焦耳的能量。一个受激原子却只具有 10^-18 焦耳左右的能量,两者相比,后者简直是微乎其微。因此,要激发真空,需要极大的能量,而在今天的宇宙中我们不企望会找到这种状态。另一方面,一旦有了大爆炸的极端条件,这些数字就比较说得通了。与伪真空联系在一起的巨大能量具有强大的引力效应。这是因为能量具有质量,这一点爱因斯坦已经为我们指出了,所以它可以像正常物质一样受引力吸引。量子真空的巨大能量拥有巨大的吸引力:1 立方厘米伪真空的质量重达 10^64 吨,这比今天整个可观测宇宙的质量(约 10^48 )还大!这种异常的引力对暴胀的产生毫无用处,后者要求某种反引力过程。但是,巨大的伪真空能量是和同等巨大的伪真空压力联系在一起的,而正是这种压力起着奇妙的作用。通常,我们并不把压力看作为引力源,但这种压力却是一种引力源。在一般物体中,物体压力的引力效应与物体质量的引力效应相比是微不足道的。例如,人体重量中只有不到十亿分之一是由地球内部压力产生的,不过,这种效应确实存在,而且在一个压力极其巨大的系统中,压力引力可以与质量引力相比拟。在伪真空的情况下,既有巨大的能量,又有与之相仿的巨大压力,它的相互争夺对引力的支配权,但是,关键的性质在于压力是负的。伪真空起的作用不是排斥而是吸引。负压力产生负引力效应,这就是所谓的反引力。因此,伪真空的引力作用归结为它的能量的巨大吸引效应和它的负压力的巨大排斥效应之间的竞争。最终压力获得了胜利,其净效应是产生一种非常大的排斥力,它可以在一刹那间把宇宙冲开。就是这种庞大的暴胀推力,使宇宙的尺度以极快的速度即每 10^-34 秒增大一倍。就内禀性质来说,伪真空是不稳定的。像所有的激发量子态一样,它要发生衰变以回到基态——真真空。在几十个滴答之后,它就可能衰变。作为一种量子过程,它必然表现出上面讨论过的无法避免的不可预测性和随机涨落,这些性质都与海森伯不确定原理有关。这意味着衰变的发生就整个空间而言不是均匀的,而是会有涨落。某些理论家认为,这些涨落可能就是宇宙背景辐射探测卫星观测到的强度起伏的缘由。在伪真空衰变后,宇宙重新恢复它正常的减速膨胀,由暴胀进入爆炸。封闭在伪真空中的能量得以释放,并以热的形式出现。由暴胀产生的巨大膨胀使宇宙冷却,直到温度十分接近绝对零度,然后暴胀的突然结束再次把宇宙加热到 10^28 度的极高温度。今天,这个巨大的热库已几乎完全消失,残留下来的就是宇宙背景热辐射。作为真空能量释放的副产品,量子真空中的许多虚粒子获得其中的一部分能量,并转变成实粒子。这些粒子的遗骸留存至今,成为组成你、我、银河系和整个可观测宇宙的 10^48 吨物质。
2023-07-02 22:58:051

希格斯场不是处于它的最低能量状态,并可能导致宇宙的真空衰变吗?

可能,因为希格斯场还没有发挥自己的最大能量,惊人的能量会导致宇宙衰变。
2023-07-02 22:58:183

物理学家描述:“宇宙末日”的到来可能会很突然,瞬间化为虚无

#宇宙# 宇宙是怎样形成的? 可能很多人会说,不就是 奇点大爆炸 嘛。是的,大家都见过爆竹的爆炸吧,一刹那的光一闪而过就结束了。那奇点的大爆炸也差不多是这样,宇宙的诞生也是在这一刹那里面,一直到现在,这已经发生了差不多 140亿年 了。 根据天文学观测的结论,现在 宇宙还处于膨胀阶段 ,因为观测结果显示 很多星系在急速地远离我们。 当宇宙的经过 急速的膨胀 ,到达一个峰值的时候, 温度和密度就会很快下降 ,这个时候的宇宙就会 开始冷却,继而开始收缩 ,在收缩的过程中,在某个时刻, 整个宇宙化为虚无, 世界末日 来临。 天体物理学家 凯蒂.麦克 在她的新著作 《万物的终结》 中,就描绘了宇宙冷却收缩后化为虚无的场景,她告诉我们, 宇宙并不是永恒的,终有一天, 我们所热爱的一切都将会结束 ,虽然听起来有些令人绝望。 宇宙化为虚无的这一刻,可能会有两种形式, 一种是一声巨响或一声呜咽 ,就像是烟花发出的凄厉声响, 物质本身会发生“大撕裂” ,所有的物质都会 化成亚原子状态 ,这会有一个变亮的过程,然后甄灭。 另外一种可能就是宇宙会因为 真空衰变 而终结,在这种情况下, 希格斯场中的随机量子涨落 (一个遍布宇宙的“场”),将会释放出一个 “宇宙末日泡沫” ,所有的物质随之甄灭,宇宙消失不见。 在凯蒂.麦克的新书发布会上,有读者问道:“当宇宙末日快要到来的时候, 人类应该会收到一些警告吧? 比如说一些空间会发生沸腾,一些天体正迅速向我们靠近等等。” 然而凯蒂.麦克却说,不, 人类不会收到警告 ,因为这种情况可能会 毫无预兆 ,也就是宇宙存在 突然终结 的可能,尤其是真空衰变,这种情况将会让人毫无感觉。 当有读者问道,这种情况离现在还有多长时间就会发生,凯蒂.麦克告诉读者,千万别紧张,至少到我们的曾曾曾曾孙都不会发生, 对于人类来说,还是很遥远的事情 ,只不过对于宇宙尺度来说,才是一瞬间的事情。 根据 大爆炸宇宙论 的鼻祖伽莫夫形容,我们的宇宙还 沐浴在早期大爆炸形成的高温残余辐射之中 ,就像一个大火炉不在燃烧了,但残余的热气还是有一些温度的。 其实目前在科学界还有一种说法就是,宇宙目前正在加速扩张,如果扩张继续加速,在到达一个峰值的时候,宇宙气温将会急剧下降,那么 宇宙将以冰冻状态终结 。 凯蒂.麦克的新书所形容的宇宙末日,是基于大爆炸理论基础之上的,然而 人类对于宇宙的了解还非常有限 , 大爆炸理论也不是完美无缺的理论 ,还存在着很多破绽之处,早期的宇宙物质到底是什么?这个谁也无法解释清楚。 2014年有科学家用 数学方法 证明了 “黑洞的不存在” ,理论物理学家劳拉使用了数学方法,将 万有引力理论和量子力学理论 完美地融合在一起,得出了这个黑洞不存在的结论,她的这个结论 和霍金辐射有些类似 。 一旦劳拉的这个理论被证实或被观测,那么将会 推翻大爆炸理论 ,现代物理学 对于宇宙的起源学说也将会被推翻 ,那么基于大爆炸理论的 宇宙末日也就不会出现 。
2023-07-02 22:58:451

人类已知最可怕的理论是什么?

人类是地球上唯一一种除了吃饱肚子外还闲得没事干,从而发现了太多有的没有的理论,其中有一部分我们叫做科学,在这些科学理论中,还有一些已经部分证实的科学理论,从而揭示了我们这个宇宙部分可怕的事实!1、光速屏障宇宙中的速度上限是光速,尽管这个已经被无数科学家认可的理论,有很多朋友似乎不太信服,但到现在为止,人类还无法制造出任何能超越光速(真空中)的飞行器或者现象,因此有很多坑在前面等着我们。超新星爆发是人类最忌讳的,对地球的影响来自超新星爆发时的伽马射线,当然中子星合并也会伽马射线暴,这些射线会破坏地球臭氧层,直达地表造成生物DNA断裂,危害极大,但它们的速度是光速,简单的说到达地球前,不会有任何预警!简单地说就像人蒙着眼睛在布满陷阱的路上走路,当人一脚踩空掉进去才会发现这个陷阱,无法事先知道避开,所以人类走到现在真不容易,至少地质史上的伽马射线爆发没有让我们彻底灭绝。2、费米悖论费米悖论说的是什么?既然宇宙中处处都是外星人,那么请问它们在哪里呢?有很多理论都在为费米悖论解释,但有两个很好玩但却更可怕的解释。《星际迷航》中的理论,在地球人的宇宙航行速度超越光速之前,没有人会主动和我们联络,那是银河系中的“发展中生命保护区”。更有一个维度理论,说的是我们的世界是多维的,但人类却只能认识到三维,高维文明也在同一个宇宙,他们能掌控一切,比如在我们的世界中出现、消失、带走人类等,但我们却根本看不到他们,即使看到也是出现-消失的瞬间而已。无论是前者还是后者,人类都是被观察者,而且没有任何隐私,就像玻璃缸里的金鱼一样,你们自以为是的私密空间,完全不存在,因为对于高维观察者,三维空间中的任何障碍都不是问题。3、平行世界网上前阵子曝出了一个天津某高中生疑似进入了平行空间的案例,一位记忆中存在的发小凭空消失,尽管后续有辟谣称只是一时冲动发了帖子,但却引出了平行空间的这个话题。平行空间的说法来自量子论,也来自宇宙大爆炸和时间旅行,当然量子论和时间旅行的平行空间更可怕一些,因为这是从现代时空中因为某个事件的两种发展形成的时空,刚开始时两边发展是一致的,但时间越久,两边的发展可能会越不一样!那么问题发生了,比如你和妻子结婚,有了个可爱的小宝宝,然后几年后突然跟另一个平行世界的你调换了身份,那个世界中因为有些事情,小宝宝没有降生,那么请问你要不要疯了?朱迪·福斯特主演的《高空航班》说的就是类似的故事,一个带孩子上飞机的母亲睡着了,结果醒来孩子不见了,并且没有孩子存在过的任何痕迹,甚至没有登机记录,你该怎么办?4、反物质世界反物质是粒子物理学中是反粒子概念的延伸,反物质理论认为反粒子也能和粒子一样构成反物质世界,比如反质子和正电子可以构成反氢原子,理论上它们和物质相遇,就会湮灭成能量,由于其是正反物质湮灭,因此质能转换效率100%!而从大爆炸诞生宇宙的理论来看,正反物质应该一样多,也就是说宇宙中还有一个反物质世界,在那个世界中,一切都是和物质宇宙是一样的,反物质也能形成恒星、行星和星系,甚至也能发展出生命,甚至达到宇宙航行的高等文明!那么当他们有有一天访问地球,你猜会发生什么情况,或者银河系正带着太阳系朝着巨引源以超过600千米/秒的速度狂奔,假如有一天太阳系走入了一片庞大的反物质星云,人类该怎么办?5、真空衰变1980年,物理学家西德尼·科尔曼和弗兰克·德卢西亚在《物理评论》发表了一篇论文“引力效应和真空衰变”,认为真空不仅是空无一物的空间,而是量子论中的真空态,在空无一物的真空态,实际却有极其短暂瞬间的量子活动高能态,粒子出现又消失,我们的宇宙绝大部分区域就是这样的真空态。高能态会向低能态衰变,真正的低能态真空是真真空态,我们现在的宇宙已经是最低能态了吗?还是会像铀-238的原子核一样,这是半衰期长达47亿年我们无法发现而已?我们所在的宇宙是不是就是这种半衰期超长的伪真空态?它一直在欺骗我们是一个稳态,其实却是一个暂时存在的亚稳态,也许某一天,它会在宇宙的某处被触发,然后光速向外界传播!刘慈欣的《朝闻道》中就描述了这样一个场景,人类的环赤道加速器的能量达到了触发宇宙伪真空态向真真空态衰变的初始能量,也就是说大碰撞发生时刻,就是宇宙开始真空衰变的时刻,所以“排险者文明”阻止了这个加速器的开启。真空衰变一旦发生,其传播速度会达到光速,整个宇宙的能级会向真真空跌落,没有任何力量可以阻止,其实即使我们想逃也不行,因为光速限制,在蔓延到地球上之前,我们根本就不会知道。所以只要我们没有那种传说中的超光速信息传递技术,永远都是那个最后才知道的人!光速屏障是蒙住人类眼睛的眼罩,真空衰变是最大的那个坑,一旦跌落,永无翻身之日。
2023-07-02 22:59:005

都说物理学仍隐藏在希格斯玻色子之中,原因是啥?

希格斯场不仅与宇宙的起源和命运有关,而且希格斯粒子的行为还能揭示与它相互作用的隐藏或未知的粒子——也许是宇宙中神秘的暗物质粒子。在粒子对撞机中,当粒子以接近光速碰撞在一起,它们的动能转化为物质,偶尔会产生诸如希格斯玻色子这样的粒子。然后,希格斯粒子迅速变成其他粒子,比如一对顶夸克或者W玻色子,其中每种结果的概率取决于希格斯玻色子与粒子耦合的强度。通过精确测定希格斯粒子衰变的概率,并把结果与标准模型的预测值进行比较,就能发现是否有什么遗漏,因为所有概率加起来必须是1。
2023-07-02 23:03:344

宇宙开始“内卷”了吗?科学家:宇宙正在解体,新世界正在诞生

宇宙,一样逃脱不了灭亡的过程,真空衰变中,也许宇宙正在解体,新的世界正在诞生。 首先,让我们把目光投射到138亿年前的那一次宇宙大爆炸,那次大爆炸,奔涌出了难以想象的能量,覆盖整个宇宙,包括物质的存在奠定的基础,我们的宇宙就此诞生。 此刻大家可以把早期的宇宙,想象成一个小气球,但它有着大爆炸的能量,所以它在数十亿年里,不断地膨胀。 观察显示,直到今天宇宙仍在膨胀,而且是加速膨胀的,这说明它几乎肯定起源于一个更紧凑的状态,也就是我们口中的宇宙大爆炸,这意味着时间确实有一个起点,但是宇宙会继续膨胀吗? 回到我们刚刚说的气球的例子,如果气球持续膨胀,产生能量和空气,最终气球会因为变得太大而爆破。研究人员认为,在遥远的将来,宇宙也可能会发生同样的情况。 我们的古人,曾把宇宙当作一个巨大的生命体。如果真如此,那么那次的大爆炸就可以想象成,一个细胞卵或者一个胚胎,一个宇宙生命正破壳而出。而它几十亿年延续至今的不断膨胀,也就是它不断成长壮大的进程。 但是不管怎样,一切生命、一切事物都遵循着生老病死的规律,宇宙也一定存在着走到尽头或涅磐再生的时刻。那么,宇宙会以什么样的方式结束呢?关于宇宙如何终结,存在着几个理论,一些学术大咖研究者认为,宇宙要么坍缩,要么变小,甚至是衰变。难道宇宙开始“内卷”了吗? 大结体理论在科学界已经流行了很多年,它的这个理论,就是说宇宙正在加速的膨胀,而随着时间的推移,宇宙的引力,会比它实际所包含的引力更强,最终就会导致星系、行星、恒星,甚至是黑洞的东分西裂。 大家也许会问,那会剩下什么呢?什么都没有!如果到时人类仍然存在,那么这个新的宇宙只不过是一个孤立的粒子。那么当宇宙变成孤立的粒子之后,接下来又会发生什么呢? 有些人推理说,大解体,可能会带来另一次的大爆炸,可能宇宙本身就是毁灭和创造的循环过程。 大冻结,也被称为热寂,是关于宇宙终结方式的另一种假说,是所有宇宙终结方式中,最被广泛接受的模型之一。我们的宇宙,会不断减损它的热能,直到达到最大值。在末日到来之日,我们宇宙中的热量会被消耗殆尽,使得其它可用的能量不再有存在于空间。 简言之,宇宙会停止运动或者运动得非常缓慢。因此,就有冻结这个术语,而我们的宇宙将从有序走向无序,那基本上这种情况,会使得宇宙出现一个时期,宇宙中的所有物质无休止地膨胀着,直到所有的物质,最终达到一个统一的状态。 而在我们末日理论的另一端,是宇宙可能会最终自我坍塌,让我回到刚刚我们说的这个气球的想法,假如气球没有爆破的话,而是放气的呢? 在这种情形下,重力会成为主导力量,宇宙会在那个时刻,永远的停止膨胀,并随着时间不断的坍缩,甚至坍缩到了原来的起点。那么这又会带来什么呢? 一片混乱,恒星、行星,其他的天体,甚至是其他的星系,会相互的碰撞,给我们的宇宙带来一个非常激烈的终结。所以说使其重新回到起点,这基本上就是 探索 理论的观点。 研究人员在高能物理学报上,发表了一篇文章中认为,这种内爆相变过程,可能已经在我们的宇宙中发生了。丹麦的研究人员将该过程描述为,一个水变成蒸汽的过程,文章里说,也许坍缩在宇宙的每个地方,已经开始了。也许此时此刻,就在发生坍缩,又或者它会在几十亿年后,开始于一个很远的地方。 那么,相较于前面提及的三种宇宙终结模式,现在的科学家,更关注的是真空衰变的方式。美国的天体物理学家萨特发表了一篇文章中提出,宇宙或以一种称为真空衰变的方式解体,而且宇宙有可能已经开始了其解体更新的过程。 当然,科学家们认为的这个真空衰变,并不可怕,因为这种解体的过程是从宇宙中的某个点启动,以光速扩散开来,所到之处,不仅是所有的物质解体,连时间都会解体,即使到了地球,人类根本也不会有任何感知。 不过科学家认为,解体并不意味着什么也没有,而是同时带来新的粒子,新的宇宙。因此,更准确地说,这是一种更新替代的过程。 萨特是近年来很活跃的科学专栏作家、演说家,他善于把高端难懂的物理知识,用通俗的语言讲解给普通大众,因此广受欢迎。他在这篇文章里讲解了真空衰变的过程。 我们通常所谓的真空,其实并不是真的空,那么从物理学上看,就算我们把空间中的所有的物质都去除掉,空间中依然还有电磁波的存在,也就是说,此时的空间中依然残留着光子等非物质例子,而即便我们把这些非物质粒子也去除,实现了真正意义上的真空,那么空间中也依然残留着某些能量。 这些无法清除的残留在空间中的能量,就是所谓的真空能。我们要说的这个真空衰变,就与真空能有莫大的关系。 萨特说,要了解宇宙的稳定性,需要从相应变化地说起,在生活中,水烧开变成了蒸汽,水冷却又结冰,这都是物体上的相应变化。我们知道,水在不同的温度下会表现为不同的状态,温度高了变成了水蒸汽,温度低了凝结为冰。这种物质状态发生改变的现象,我们将其称之为相变。 而就像水的相变一样,真空状态,也有可能变成截然不同的形态。我们还是以水作为例子,水它会沿着地势从高处向低处流动,这是因为在我们生活的世界中,万物都倾向于,处于最低的能量状态,那同样的道理,水之所以会凝结为冰,也是因为低于零摄氏度时,水分子之间有规则地连接在一起,这样的能量会较低。研究认为,这种向着低能量态转变的趋势,同样适于真空能。 科学家现在认为,量子场是构成这个宇宙的基础单元,每个例子,比如像是光子、电子,都是一个更基础的小量子场。无数的例子,无数的小量子场,构成遍布一切的大量子场,所有空间和时间,都泡在这个场里边,就像这个面包浸泡在橄榄油里面一样。 这些量子场之间的相互作用和沟通的方式,构成了我们所看到的,所认识到的规律世界,包括人们熟悉的粒子间四种基本的作用力,乃至整个物质空间的存在形式。 引力、弱核力、强核力和电磁力,是人们熟悉的四种基本作用力。宇宙中这四种基本力将宏观、微观的物质紧紧联系在一起。引力是有质量物体之间的相互作用力,非常的微弱,只在大质量物体上作用明显,是将星系、恒星系为系在一起的力量。 电磁力是作用于分子、原子及原子核之间的力量,决定着各种物质的内部性质,是我们能够感知和探测物质的基础。 弱力和强力则在原子核中发生作用,强力将夸克交接在质子和中子内部,又把质子和中子紧紧捆在一起,形成原子核,弱力则引起放射性的衰变。 在宇宙的诞生初期,随着宇宙的冷却和扩张,量子场出现了相应变化,四种力分别发挥着作用,使宇宙进入稳定的状态。有这些作用力,发展演化出这个宇宙中的各种物质,经过100多亿年,直到人们今天看到的这个宇宙,那么这个宇宙永远会处于这种稳定的状态吗? 当然不会,在量子场的世界里,任何事情都可能发生。那么是谁在决定这种稳定呢? 那近年来科学家发现,可以通过希格斯波色子的质量,来勘探量子场的稳定性。那么什么是希格斯波色子呢? 1964年,英国的物理学家彼得-希格斯,发表了一篇学术理论文章,提出一种力磁场的存在,预测一种能吸引其他粒子,进而产生质量的玻色子的存在。他认为这种波色子的,物质的质量之源,是电子和夸克等形成质量基础,其他粒子在这种粒子形成的场中,游弋并产生惯性,进而形成质量,构筑成大千世界。 2013年通过欧洲大型强子对撞机实验,初步确认已经发现了希格斯粒子。欧洲的核研究组织宣布,发现一种与上帝粒子一致的亚原子粒子。这种理论中的粒子,后来被别人以希格斯波色子的名称命名,外号上帝粒子。希格斯本人也因此荣获诺贝尔奖。 希格斯波色子与空间中的物体的质量的形成有关,那么有了质量,粒子才会结合为原子,有了原子才会有分子,有了分子才能有物体。 因此,希格斯粒子,被认为是一种形塑了世界万物的例子,没有它,就没有人们所见到的世界。可能这就是为什么它会被赞誉为上帝粒子的原因。 上个世纪60年代,英国的物理学家彼得希格斯,开始尝试研究,物质拥有质量的根本原因。需要知道的是,质量不只简单地代表,物体所含的物质的量,它的另一个意义在于物体获得加速度的难度。 举个例子,一辆较重的大卡车,要刹车或加速,肯定会比一辆较轻的小轿车困难得多,用的时间长,需要的能量也大,加速的难度越大,质量就越大。 据说希格斯在一次野外散步的时候,突发奇想,认为空间就像水,水中的物体在运动时,会遇到阻力,让运动而变得困难。那么相应的粒子,穿行于空间中也应该承受某种阻碍,使其需要有所付出才能获得加速度,那么在这个宏观世界中体现为质量。空间中的这种使物质获得质量的机制被称作希格斯场。 理论物理学家布莱恩-葛林,曾经提到过一个非常有意思的比喻,说可以把希格斯场想象成为一个狗仔队,把空间中的各种物质看作是明星,狗仔队看见名下就会一拥上前,将其团团围住,而明星则必须要使劲儿,往前挤才能逃走。明星挤得越费劲,与狗仔队的互动就越多,受到的阻碍就越大。当然也从侧面说明明星的名气就越大。 演员们的名气就等价于物质的质量,由于演员的名气有大有小,那相应的不同物质基本粒子的质量,也各不相同。比如光子的静止质量是零,因此光能以理论上空间中的最快速度运动。 近年来,科学家发现可以通过希格斯波色子的质量,来勘探量子场的稳定性。他们认为在量子物理学上,一个粒子的质量越大,它就越不稳定,大质量粒子,容易衰变成轻粒子。所以,如果希格斯波色子的质量很大,它就不稳定,那么有一天,它就会衰变成其它的物质。 那如果希格斯波色子的质量足够小,它存在的时间,就会很久。现在科学家测量到希格斯波色子的质量,是处于很稳定和看似有些不稳定之间,科学家把这个称为亚稳态,意思就是现在是稳定的,但是一旦某些情况出现了变化,它将会快速的衰变。 这个测量的结果,就能解释物理学家在本文提出的观点,目前宇宙的量子场可能会在稳定几百亿年,但是也可能已经开始在经历相应的变化。那么将会是怎样的变化呢? 萨特认为,只要在宇宙任何地方,出现某种细微的搅动,希格斯波色子就会开始衰变,于是,基础的量子场将自动形成一种新的更稳定的结构。这个更新后的空间,将以光速在宇宙中扩展,所到之处,替换掉所有的旧的宇宙空间。 科学家给这个过程起的全名叫做伪真空衰变,伪的意思就是说,这个宇宙不是真的真空。真的真空应该很稳定,而伪真空,有一天突然就可能出现衰变更新,也就是说,现在的真空是所谓的伪真空,而事实上或许存在着能量更低的真真空。这就意味着,我们现在的宇宙中的真空,也会像水结成冰那样,变成能量更低的真真空。 这种真空状态的变化,就是所谓的真空衰变。等到科学家探测到确凿的证据,说明相应变化已经启动的时候,说明宇宙早就开始更新了。 那么新宇宙是什么样子的呢?科学家表示现在不知道,有可能和现在差不多,有可能里面暗能量的特性有了些变化,也可能里面中微子的特性有一些变化,甚至可能完全和之前的宇宙不一样,有全新的其他作用力,物质场和物质粒子,没有人能够预知结果。 从古至今,人类在夜里仰望星空,对于璀璨的星辰,保持着敬畏的心。中华文化中,有一个非常重要的理念叫做天人合一,认为天象变化必然影响着人世间的 历史 兴衰,人应该顺天意而行,孔子把它称作礼,墨子把它称作法,老子把它称作“道”!
2023-07-02 23:06:161

宇宙会永恒存在吗?

文/青松悟语 上大学的时候,我的同桌是一位沉默寡言的人,每逢人和他搭讪,他也总是淡淡的笑笑。有一次我和他探讨起人生的意义,他的回答是:人生没有意义。我问为什么,他说,没有永恒就没有意义。 这让我想起了苏东坡在前赤壁赋里和朋友之间的问答。其实与其说是苏东坡在回答朋友的疑问,倒不如说是苏东坡在回答另一个自己。而这个话题的核心正是如何定义永恒。 人类始终有一个关于永恒的情结,总希望能够有一种永恒的存在。如果不能够永恒,那么在时间的长河里,一秒钟和100亿年本质上又有什么分别呢?如果说万物有生必有灭,那么宇宙呢?宇宙会永远存在吗?美国科幻作家艾萨克·阿西莫夫在他的小说《最后的问题》里描绘说,当人类解决了长生不老和幸福快乐等等所有的问题之后,这个时候人类还剩下最后一个问题,那就是按照热力学第二定律,宇宙中的熵增是不可逆的,万物终将归于虚无,宇宙将变成一片永远沉寂的光子的海洋,不再有任何变化,时间也失去了意义。人类为了解决这个问题,联合多国的顶级科研人员,研制了一台超级计算机“超脑”。于是人们问“超脑”:宇宙中的熵增可以被改变吗?“超脑”给出的答案始终是“数据不足,无法作答。” 最后一次,人类面临毁灭前最后一次绝望的问:“这就是结局了吗?这种混乱还能被逆转成为一个新的宇宙吗?真的做不到逆转熵增吗?”“超脑”沉默了很久很久,久到已经没有人类了,它突然自言自语地说“要有光”。那么,什么是热力学第二定律呢?它为什么会决定宇宙的生死? 热力学第二定律又叫熵增定律,是克劳修斯提出的热力学定律,克劳修斯引入了熵的概念来描述这种不可逆过程,即热量从高温物体流向低温物体是不可逆的,其物理表达式为:S =∫dQ/T或ds = dQ/T。简言之,在一个孤立系统里,如果没有外力做功,其总混乱度(即熵)会不断增大。就像房间如果你不努力的去维护的话,它会越来越乱,一杯热水放在桌子上,它会慢慢变冷一样。由于熵不断在增加走向它的最大值,因此宇宙一旦到达热动平衡状态,就完全死亡。这种情景称为“热寂”,这时,宇宙中再也没有任何可以维持运动或是生命的能量存在。宇宙就消亡了。 如果按照熵增定律和宇宙学推论,宇宙将最终变成一片永远沉寂的光子的海洋,没有任何变化,连时间也失去了意义。也许你会说,不对啊,我们观察到的现象不仅只有熵增,也有熵减啊,比如说房间我们不打扫它会乱,但是我们打扫的话,它不就变得整洁了吗?人的生长不也是熵减的吗?是的,有熵增当然也有熵减。可是想要熵减必须是一个开放系统,有外在的物质和能量进行交换。人的生长也是一个负熵的过程。之所以是一个负熵的过程,是因为人也是一个开放系统,人通过和系统外的物质和能量进行交换,才能够维持生存。比如人类吃各种各样的食物,来为自己维持生长,增加营养、增加能量,如果人什么东西都不吃,也不呼吸外在的空气,那就只有熵增。就像一颗种子变成大树,一定要吸收外在的空气、阳光、雨露、土壤里的养分等等,才能够茁壮成长。如果没有外在的这些物质和能量,同样也只有熵增,不会产生负熵。有的朋友会说,耗散结构理论可以对抗熵增定律。耗散理论的前提同样是必须是一个开放的系统,也就是说在这个开放的系统的内部和这个系统的外部的物质和能量进行交换的时候,会产生负熵流从而实现逆转。但是既然叫宇宙就包括了所有的物质和所有的能量,它的外面已经没有东西可以跟它交换了。熵增定律的结论是:宇宙终将消亡。很多科学家无法接受这一现实,从心理上不能够认同,于是采取种种方式想要推翻熵增定律。但现在看来这些假说无疑都是徒劳的。虽然熵增定律争议还很大,但至少目前还没有哪一个理论能够完全推翻它。人们之所以尝试着从各种角度想要推翻它,只是不希望没有永恒的结果,因为这样看起来宇宙和人生实在太无趣了。但请不要忘记英国物理学家爱丁顿曾说:“我认为,熵增原则是自然界所有定律中至高无上的。如果有人指出你的宇宙理论与麦克斯韦方程不符,那么麦克斯韦方程可能有不对;如果你的宇宙理论与观测相矛盾,嗯,观测的人有时也会把事情搞错;但是如果你的理论违背了热力学第二定律,我就敢说你没有指望了,你的理论只有垮台。” 那么,宇宙还有没有另外的可能呢? 这让我想起我在第一次听到宇宙大爆炸理论时候的反应。当时的想法是:如果宇宙是大爆炸产生的,它会越来越大,大到极致的时候,一定又会重新回归到一个极小的点。宇宙就像一个伸缩球,由一个点爆炸而产生巨大无比的大球,然后大球又坍缩回那个原点,循环往复。后来当我看到了理论物理学的一些研究成果之后,我才发现我的这些奇思妙想居然有物理学的支持。而这就是宇宙未来的第二种可能:大坍缩。 按照这一理论,宇宙在膨胀到顶点之后,就会向内坍缩,刚开始坍缩的时候人们感觉不到,但是随着时间的推移,坍缩越来越紧迫。当宇宙坍缩到现在宇宙大小的时候,它将会以更快的速度坍缩。在大约35亿年后,宇宙的尺度将减半。100亿年后,宇宙微波背景辐射温度的上升将成为一个严重的威胁,地球将完全不适合居住。宇宙极速坍缩,每几百万年就会缩小一半。任何仍然存在的星系都将无法被识别,因为它们合而为一了。天文学家马丁·里斯对坍缩的宇宙进行了研究。通过应用一般的物理原理,他建立了宇宙最终坍缩阶段的图像。“最终,宇宙将会慢慢地变成一个无所不包的宇宙熔炉,宇宙空间充满了炽热的气体等离子体,它们一直在猛烈地燃烧,变得越来越热。宇宙的温度最终变得极高,原子核也解体了,物质被剥离成了一锅均匀的基本粒子汤。持续了数万亿年的稳定的原子核结构,此时会被彻底摧毁。随着坍缩的速度越来越快,物质被强烈地压缩,以至于单个质子和中子不复存在,只剩夸克汤。在最后的时刻,引力变成了主导力量,无情地粉碎了物质和空间。时空曲率不断增大。越来越大的空间区域被压缩到越来越小的体积之内。根据传统理论,内爆将在奇点处变得异常强大,将粉碎一切物质,包括空间和时间本身。大爆炸时从虚无中诞生的宇宙将会在大坍缩中化为虚无。”你可能会说,那这也不是宇宙的永久灭亡吧,坍缩到一个奇点之后会再次爆炸膨胀为一个宇宙啊!是的,但是那个新生的宇宙跟你我都毫无关系了。坍缩到最后,所有的基本粒子都已不复存在,时间空间都已不复存在,新诞生的宇宙一切都是全新的,与现在毫无关系。我的推论是双宇宙或多宇宙伸缩说。两个宇宙,一个不断膨胀,一个不断坍缩。甲宇宙从奇点膨胀成极大的过程,正是乙宇宙从极大坍缩到奇点的过程。两个宇宙相反运动,循环往复,永无止境。亦可是无穷多个宇宙在同时膨胀和坍缩。它们同在一个空间,之所以不被看到是因为遵循的物理常量不同。我们的宇宙可能是高一个能级宇宙的一粒尘埃,我们的一粒尘埃可能是低一个能级的整个宇宙,小到极处即是大,大到极处即是小,所谓的大与小,膨胀与坍缩,其实只不过是所看的角度不同罢了。 对于坍缩理论,有的专家提出了另外一个观点:当宇宙中的引力和暗能量之间的推动力达到极致,无法协调时,就会引发宇宙的大撕裂,这时候宇宙中的恒星、星系,所有的物质都会被一一撕裂成基本粒子。这就是宇宙的第三种可能:大撕裂。 然而,相对于前三种宇宙的结局,接下来的第四种宇宙结局可能更加令人担忧。这就是:真空衰变。 1980年,物理学家西德尼·科尔曼和弗兰克·德·卢西亚在《物理评论》期刊上发表了一篇题为《引力对真空衰变的影响以及真空衰变对引力的影响》的论文。宣告了真空衰变研究的开启。我们平常所说的真空并非真的真空。里面是被短暂的量子填充的,各种虚粒子不断产生不断消失。真空是有能量态的。 就像水总是从高处流向低处一样,高能量态总是趋向于衰变为低能量态,并最终衰变到最低能量,即稳定的基态。同样,伪真空会衰变为最低能量态的真真空。这就是真空衰变。而我们的宇宙目前是伪真空。也就是说,最终我们的伪真空会衰变成真真空。而这种衰变就意味着宇宙的毁灭。科尔曼和德·卢西亚用数学方法模拟了真空的衰变,以追踪这种现象的发生方式。他们发现,衰变从空间中的一个随机位置开始,以一个真真空的小气泡的形式出现,周围是不稳定的伪真空。一旦真真空的气泡形成,它将以接近光速的速度快速膨胀,吞没越来越大的伪真空区域,并瞬间将其转化为真真空。它将横扫整个宇宙,经过时遇到的一切事物都会被瞬间摧毁。 正如英国哲学家伯特兰·罗素的那段名言:所有时代的劳动结晶,人类天才的所有奉献、所有灵感、所有光华,都注定会消亡,象征整个人类成就的神殿也将不可避免地被掩埋在宇宙的废墟下。所有这些宇宙终将毁灭的理论,即使不是完全无可争议的,也几乎是确定无疑的,所有哲学都无法否定它们的真实性。看到这里,也许你会有些许的悲观。的确,从科学的角度来看,大部分宇宙结局的推论,都是宇宙终将毁灭。然而事实真的如此吗?我们以后会继续讨论,也许下一次你会看到一篇乐观的文章。 我想说的是,即使宇宙和万物都不能够永恒,我们仍然不会放弃意义。意义不是寻找的,而是赋予的,你赋予它什么意义,它就有什么意义。
2023-07-02 23:06:221

大爆炸之前就存在的“东西”,演化成了今天的宇宙吗?

是的。因为大爆炸之前,宇宙是一片虚无,今天的宇宙就是大爆炸之前的东西经过漫长的时间演化而来的。
2023-07-02 23:06:303

二向箔的基本原理

二向箔的基本原理是空间二维化,本质上说是将原本的三维空间中的单个维度卷曲压缩,进而实现对空间的逐步吞噬和拆解,原来的三维空间多数部分将不复存在,变成了二维的了。二向箔是在中国科幻名匠刘慈欣的作品《三体III:死神永生》中登场的一种典型的维度打击(降维攻击)武器。其实从本质上说人类文明的劲敌-三体人的水滴(强相互作用力探测器)的科技还是经典物理学的利用,不过是将经典物理学运用到了极致。但是二向箔则是维度的变化,其利用宇宙规律作为武器,使对象从三维降到二维,导致大量的能量和物质信息丢失,最终泯灭于三维宇宙之中。空间二维化,本质上说是将原本的三维空间中的单个维度卷曲压缩,进而实现对空间的逐步吞噬和拆解,原来的三维空间多数部分将不复存在,变成了二维的了。其实这是一个无限缩小和拆解的过程,一个点和一根线段比起来,长度为零。一根线段与一个平面比起来,面积为零。同样,一个二向箔与任何一个有限的三维体比起来,体积为零。二维化力场展开
2023-07-02 23:07:046

电磁场不能扭曲时空吗?纳粹钟和费城实验怎么解释?

简单的说扭曲时空后接下来的目标就是制造虫洞了,毕竟像《星际之门》中的拨一下号就连通到宇宙另一端的诱惑实在是太大了,那么从理论上来看,人类可以用电磁场来扭曲时空吗?电磁场到底是个什么东西?除了了“引力场”外,电磁场可能是人类接触最多的玩意儿了,日常生活中所有的电器都缺少不了电磁场环境,比如你手机中的扬声器和振动电机,或者各种线圈与发射装置,还有你用的笔记本电脑,出行的汽车发动机与电子设备,高铁、飞机......所有的一切,如果没有电磁场,那么这些设备和交通工具就是一堆废铁!电磁场是由带带你粒子运动而产生的一种物理场,处于电磁场中的带电粒子会受到电磁场的作用,两者的关系可以用麦克斯韦方程组或者洛伦兹力定律来描述。这是WIKI中的解释,其实大家都明白电磁场是个啥玩意儿,麦克斯韦方程组告诉我们变化的磁场能产生电场,变化的电场又能产生磁场,所以电磁波就是这么来的,当然麦克斯韦没有弄出电磁波来,但赫兹实现了!电磁相互作用电磁相互作用是大自然四种基本作用力之一,它在是同时存在于微观和宏观中两种作用力之一,在宏观尺度上的绝大部分现象,除了引力以外,其它都是电磁力的结果。另一种就是开头说的引力,另外两种则弱相互作用和强相互作用,它们只存在于微观。量子力学下电磁场经典电磁学中电场和磁场是连续而平滑的,但随着频率的增加,就不能再用这中连续性来描述,这就是维恩公式和瑞利公式失败的原因,后来普朗克用E=HV的解决这个问题,所以量子力学的下的电磁场它的传递形式就成了光子。标准粒子模型:玻色子传递相互作用力时空与四大基本作用力牛顿认为时空是分离的,假如按牛顿的想法来,扭曲时空是不可能的。不过爱因斯坦给了我们扭曲时空的一种可能。广相认为时空是不可分割的整体,质量在时空中的表现是引力,那是质量弯曲时空的结果,所以从这个角度来看,质量是唯一能改变时空的东西!四大基本作用力中,弱力和强力构筑了微观世界,电磁力则将这些微观粒子构建起来,引力让他们聚集成团而最终影响时空。不过理论上还有两种不需要所有四大作用力的物质也能影响时空:暗物质:四种基本作用力中仅有若相互作用力暗能量:不在四种基本作用力中,但提供与引力相反的斥力暗物质是星系的骨架,假如没有暗物质,银河系边缘的天体运动速度过快早已被甩入无边的宇宙,但事实上没有,这是因为暗物质银河系定心锚的作用。暗能量则仅仅只参与斥力,它负责和引力对抗,将宇宙无限扩张。电磁场能制造出扭曲的时空吗?从上文来看,能扭曲时空的唯有质量,无论是显物质还是暗物质都可以,电磁场或者电磁场相互作用的电磁力根本就不在这个范围内,因此理论上根本就行不通。超强磁场能制造出什么?传说中的纳粹钟是一种能产生未知辐射的设备,它的内部有两个反向旋转的装置,充满了一种听说是汞的液体,外部被铅包裹,相传启动时需要大量的电力供应,为此纳粹还专门为它建造了水电站。另外据说它启动后能产生电磁波抵消地球磁场,也就是能达到反重力效应,另据描述关闭瞬间会释放出大量有害射线,导致参与实验的数名科学家身亡。不过这个记载实在比较有意思,因为有两个疑点,第一是关于这类传说,参与的科学家无一不是被纳粹杀害的,理由很简单,纳粹失败前夕毁灭资料,第二则是关于污染的处理,一把火烧了,其实这可能会让放射性污染更严重。另一个超强磁场据说是费城实验,传闻实验结束后参与实验的军舰中人都和铁板长在一起了,但好像没与任何正式的资料记载这个费城实验。另外就是实验室里的超强电磁铁了,不过这个在核磁共振扫描设备中就有,很多朋友应该用核磁共振扫描过,应该没啥异常吧,如果没有穿越时空,估计磁场还不够强。超强的能量能否撕裂时空?从宇宙诞生来看,还能从一片混沌中开辟出宇宙,还有啥能量实现不了的?而且最后还能转变成物质,成为诞生万物的各种元素。早先在欧洲强子对撞机,大家就担心会撞出黑洞来,理论上确实有可能,但还没发现就蒸发了。在《朝闻道》中,人类的环赤道对撞机就被“排险者”文明给没收了,因为这个级别的撞击能量将会引发真空衰变,量子力学告诉我们,真空中也“充满”了能量,但真空衰变会让真能能级跌落真正的真空状态,而且会光速蔓延,将会危及整个宇宙。所以排险者文明将加速器没收了,转而赠送给人类一种在沙漠中都能顽强生长的绿草。其实这就大一统的工作,在人类将电磁力和引力统一起来之前,这个可能性等于零。
2023-07-02 23:07:337

宇宙的四种命运;大收缩、大撕裂、热寂及伪真空。

命运,即宿命和运气,是指事物由定数与变数组合进行的一种模式,命与运是两个不同的概念。命为定数,指某个特定对象;运为变数,指时空转化。 牛顿和爱因斯坦的宇宙机械论认为宇宙是可以确定的;爱因斯坦说“上帝不丢骰子”,比如掷出一个骰子,虽然其还没有落地,但是结果实际上已经由出手那一瞬间的速度、角度、风速、温度、湿度等等外部因素所决定了。 霍金和量子理论认为世界是不确定的,“上帝不仅丢骰子,而且丢到人类找不到的地方” 未来是不可预测,而且也不承认严格的因果律,它也是变幻莫测的,这对于整个科学观念和人与自然关系都被活化了,反而变成什么都出于偶然。 1.宇宙大坍缩 宇宙大坍缩是一种假想的未来宇宙状态。今天的膨胀将停止、逆转,然后所有空间和物质坍缩到一起,是大爆炸的逆过程。 宇宙最后将停止膨胀,并由于星系重心吸引力作用向内部坍缩,使所有星系越聚越紧,最后形成一个紧密的物质团,从而摧毁宇宙中所有的生命。 大坍缩之后又可能重启,循环往复无穷无尽。 2.大撕裂理论。 宇宙一直膨胀,最终宇宙中的万物,大到恒星、星系,小到原子、夸克,都会在将来某一时间被暗能量驱动的宇宙膨胀扯碎。 3.宇宙热寂理论。 根据热力学第二定律,作为一个"孤立"的系统,宇宙的熵会随着时间的流逝而增加,由有序向无序,当宇宙的熵达到最大值时,宇宙中的其他有效能量已经全数转化为热能,所有物质温度达到热平衡。这种状态称为热寂。这样的宇宙中再也没有任何可以维持运动或是生命的能量存在。 4.伪真空理论。 真空衰变 :量子跃迁即处于高能级上的量子向低能级的跃迁过程。 有科学家认为宇宙的真空并不是实际的真空,而是伪真空;宇宙最终会由伪真空衰变到实际的真空。
2023-07-02 23:09:011

挖个坑添点水,就能凭空出现鱼有何科学依据?

美国加利福尼亚州的死亡谷在1913年7月10日达到过56.7℃的高温,这一温度也是目前被官方记录的“最高气温”。但和3000℃的地幔,5500℃的地核比起来,人类记录到的“最高气温”显然不值一提。此时此刻,距离地球一个天文单位(1.5亿公里)的太阳,正在靠着核心的高温高压维持核聚变反应,氢元素在太阳核心1500万℃高温和3000亿个地球大气压的环境中不断释放巨额能量,每秒都有200万吨质量化作光和热四散在宇宙中,地球仅接受了其中的22亿分之一,便繁衍出了世间万物。但太阳在宇宙中还远远算不上是高温的代表像太阳这样的中等质量黄矮星,在生命末期往往会生成一颗密度极大的白矮星,这种由原子和原子紧紧排列在一起而形成的天体,核心区域温度达到了1亿℃,而比太阳质量更大的恒星,在生命末期会生成一颗中子星,核心温度10亿℃,理论上存在的“夸克星”如果被发现,核心温度肯定还会打破10亿℃。以上这些宇宙常见天体的温度,基本上就是目前宇宙中的“天然温度记录”了,但它们都远远比不上人类科学家创造的温度。温度的本质在上一篇文章里我提到过“温度的本质是粒子运动”,所以粒子运动速度最快的地方就是温度最高的地方,在宇宙里这种地方一般是天体核心区域,或者靠近黑洞的吸积盘。地球上“粒子运动速度最快的地方”是对撞机内部,因此人造高温记录也只能出现在对撞机内部。在“一般”的对撞机里,金离子对撞温度是4万亿℃,而在目前地球上最强大的欧洲大型强子对撞机里,质子轰击原子核瞬间的温度可达10万亿℃,如此高温下物质已不具备形体,而是以“夸克汤”形式存在着。但10万亿℃的记录肯定也会被打破,因为高能物理学家们觉得现有的对撞机功率太小了,所以欧洲大型强子对撞机正在升级,我国也准备耗费巨资建造超级对撞机。假以时日新的对撞机开机后,飞行速度进一步逼近光速的粒子对撞实验必将产生新的人造高温记录。那么人造高温的征程会像遇到零下273.15℃的绝对零度一样,遇到“高温瓶颈”吗?又或者说,温度有上限吗?根据“温度等同于粒子运动速度”这一理念,温度的上限其实也是速度的上限,而我们宇宙的速度上限则是每秒三十万公里的真空光速。到这里我们可以说温度的上限就是光速,当所有粒子都和光子一样以光速运动时,理论上的最高温度就产生了,物理学上将此时的温度命名为“普朗克温度”,具体数值是1.4亿亿亿亿摄氏度。迄今为止,代表温度上限的普朗克温度只在宇宙大爆炸瞬间出现过,当时还没有粒子“们”的概念,四大基本作用力也还是一个力,甚至可以说物理学也是从那一刻才诞生的。那科学家未来在地球上,能用功率更强的对撞机重现普朗克温度吗?在现有理论框架下这个问题不存在答案,因为早在一个世纪前爱因斯坦就用狭义相对论证明了“速度越快,质量越大”,且光子以外的所有粒子都达不到光速。如此一来“向普朗克温度冲击”就成了死局,因为物理定律让粒子无法达到光速,且在向光速逼近的过程中消耗的能量还会呈现指数增长,毫不夸张地说就是穷尽宇宙中所有能量,人类也不可能把一根头发或者一个原子加速到光速,这无关技术,只因宇宙规则如此。在刘慈欣的《朝闻道》里,人类建造了环绕地球一周的超级对撞机“爱因斯坦赤道”,妄图用它重现宇宙大爆炸瞬间,进而把四大基本作用力融为一体,搭建出古往今来所有物理学家梦寐以求的“统一场论”但“宇宙排险者”禁止了人类这一做法,因为在已经出现过大爆炸的本宇宙内再来一次大爆炸的话,就会出现“真空衰变”现象,然后以光速膨胀的真空泡将把整个宇宙摧毁,整个过程类似于宇宙格式化。虽然《朝闻道》只是一个科幻故事,但“真空衰变”在物理学中是真实存在的,不过人类对撞机的功率距离触发真空衰变还很远,而且现在连黑洞都生成不出来。用纯粹科学思想来看现如今人类发现的宇宙规律很可能并不是宇宙的全部,也就是说宇宙中肯定还有未被发现的规律,藏在人类目前无法涉足的领域中。1.4亿亿亿亿℃的普朗克温度,仅仅是现有理论下,甚至是本宇宙的温度上限,如果发现新规律或者其他宇宙,这个所谓的“温度上限”肯定会被改写。
2023-07-02 23:09:094

我想问一个问题,空间真的能够打破吗?

破碎虚空,那只是小说里面的虚构,真正的想要去另一个世界,在现实世界只有通过第四次元——时间来解决。虫洞并不是被打破,而是连接另一个世界的的通道,人类只是用“虫洞”来形容。次元还是有的,位面的意思是你所处的世界,就好比人类处在第三位面世界,在人类下面还有一次元、二次元,上面当然也有,不过低次元的物种永远无法里面高次元是什么样的。所以人类目前只知道一次元和二次元。
2023-07-02 23:09:423

在人类探索宇宙的过程中,究竟发现了多少令人害怕的科学理论

人类是地球上仅有的一种总是闲着没事干的生物,因此也发现了太多奇奇怪怪的理论。其中一些被称为科学。在这些科学理论中,有一些是已被部分证实科学理论。,从而揭示了宇宙中一部分可怕的事实!1、光速屏障 宇宙中速度的上限是光速。尽管这一理论已被无数科学家认可,但许多人都似乎并不相信这一说法,但直到现在,人类还无法创造出任何可以超过光速(真空中)的飞行器或发现。因此在 探索 的道路上,还有许多未解之谜等着我们去发现。超新星爆发是人类最忌惮的事情。因为超新星爆炸期间的伽玛射线会对地球产生消极影响。当然,中子星合并也会引起伽马射线爆。这些射线将破坏地球的臭氧层并到达地球表面,导致生物DNA断裂,这是极其有害的,但是它们的速度是光速。 所以当伽马射线到达到达地球之前,我们无法接收到任何警告!简而言之,这就像在充满陷阱的道路上蒙着眼睛走路一样。仅仅只有当人踩到陷阱并掉入时,才会发现该陷阱,无法提前避免这种情况。因此,至少在地质 历史 上, 伽马射线爆发并没有使我们完全灭绝,人类现在走到现在说起来并不容易。 2、费米悖论 费米悖论涵盖了什么?既然宇宙中到处都有外星人,那他们在哪里?有两个费米悖论的解释既有趣且可怕。《星际迷航》中的有一个理论指出,在我们还无法制造出超过光速速度的宇宙航行设备之前,不会有任何发现宇宙生命体的存在,因为没有人会主动与我们联系。而且现在地球还处在银河系中的“发展中生命保护区”。就有点类似现在的中国和美国关系,一旦发现你一个还处于发展中的文明超越了,就会开启打压模式。还有一个维度理论,解释说我们的世界其实是一个多维的空间,但是人类目前只能识别到三维。高维文明和地球存在于同一个宇宙中。不过他们可以控制一切,例如出现,消失和带走人类等等,但是我们根本看不到他们,即使我们看到了,也只会以为是自己看花了眼,因为其中出现到消失的时间不过是我们眨眼的一瞬间。无论是哪一种解释,人类都是作为被观察者的形式存在,我们没有任何隐私。就像海洋馆的水中生物一样,以为自己存在在一个自己的空间,所谓的个人空间并不存在,因此,三维空间所谓的我们自认为的障碍,对于高维观察者而言,并不存在任何不可解。 3、平行世界 不久前,天津的一名高中生怀疑自己似乎进入了平行空间的新闻引起了热议。在他记忆中,有一个从小玩到大的发小,凭空消失了,似乎好像从来没有出现过。尽管后来这位高中生出来发声只是一时冲动发的帖子,但孰是孰非,只有掌握真相的人才知道。平行空间的说法来自量子论、宇宙大爆炸和时间旅行这些理论当中。当然,量子论和时间旅行当中的平行空间更为可怕,在其中,平行空间是由现代时空中某个事件的两种不同的选择所形成的时空。 最初两者的步伐都是一致的,但是随时时间越长,其中就会出现许多个十字路口,从而分裂出不同的时空。那么这就存在了一个可怕的事件存在。假如你曾经在一个项目当中,存在两种选择,一个是背水一战,一个是及时止损。你的空间你选择了背水一战,结果项目成功了,你有了自己一番成功的事业。然后突然在你人生最高点的时候,和及时止损的时空调换,你成为了一个没有任何作为的人,这时的你,会害怕吗? 就像是一场梦,醒来很久还是很感动,感动自己在梦中当了富翁。在《高空航班》这部电影当中就讲过一个平行空间的事件。一位母亲带着孩子登机之后,在飞行期间睡着了,然后醒来之后,发现孩子不见了,甚至没有任何孩子存在的痕迹。如果是你,你会选择怎么做。就当是自己做了一场真实的梦吗? 4、反物质世界 反物质是粒子物理学当中就是反粒子概念的扩展。例如,反质子和正电子可以形成反氢原子。从理论上讲,当它们在遇到物质时就会被会消灭称为能量,因为它是正反物质湮灭,所以质量能和能量互相转换的效率是100%!根据宇宙起源于大爆炸的理论来说,应该存在相同数量的正负物质。也就是说,宇宙中还有一个反物质世界。在那个世界上,一切都与物质宇宙相同。反物质也可以形成恒星、行星和星系,甚至能够出现生命,更甚的是可能已经达到了宇宙航行的先进文明!因此,如果有一天这个先进文明访问地球时,你觉得会发生些奇妙的时间呢?又或者如果有一天银河系引领太阳系以超过600公里/秒的速度进入巨引源出发,并进入到了其中, 人类又该如何做,或者说人类将以什么身份存在? 5、真空衰变 1980年,物理学家西德尼·科尔曼(Sidney Coleman)和弗兰克·德卢西亚(Frank Delucia)在《物理评论》上发表了“引力效应和真空衰减”的论文。 他们认为真空不只是一个空空如也的存在,而是在量子论中,一个空空如也的真空状态下,实际上在这个期间还有一些瞬间活跃的量子活动处于高能状态,粒子出现然后消失,而我们所处的宇宙空间绝大多数的区域都处于这样的一个真空状态。高能态会衰减到低能态。真正的低能态真空才是真正的真空态。那当前的宇宙已经是最低的能量状态吗?还是像铀-238的原子核那样,由于半衰期长达47亿年,导致我们无法发现它?还是说我们所处的宇宙就是处于这种具有超长半衰期的伪真空状态?一直保持一种稳定状态然后其实是一个障眼法,实际上它是以一个暂时的亚稳态存在着。也许有一天,它就会在宇宙中的某个地方被触发,然后光速就会传播到外界!刘慈欣的《朝闻道》中就有描述这样一个场景,人类的环赤道加速器积累一定的初始能量,能够让宇宙伪真空态衰变为真实的真空态。也就是说当事件发生的时候,就是宇宙开始真空衰减的那一刻,因此“排险者文明”阻止了该加速器的开启。一旦发生真空衰减,甚至其传播速度将达到光速,整个宇宙的能级将转变为真正的真空态。且无论如何都无法停止这个转变。即使想要做出任何措施都无法实施,因为光速原因。因此直到事件发生到我们眼前,我们才能够知道。因此,只要我们没有传说那样想象中的超光速信息传输技术,我们将永远是最后知道真相的人!光速屏障就像是覆盖在我们眼前的眼罩,而真空衰减是最大的陷阱。一旦跌倒,将永远没有翻身做地主的日子。
2023-07-02 23:09:541

宇宙文明发展的阶段是如何划分的?

① 第三次工业革命(一级宇宙文明·低等文明)1.高磁弹2.核能技术②二级宇宙文明(低等文明)1.高斯单兵武器系列(高斯手枪,高斯步枪一代二代,高斯螺旋步枪(二级宇宙文明高阶),高斯狙击步枪,高斯转轮机关炮)2.高斯战舰武装(高斯加农炮,高斯轨道炮,超磁轨迹炮,超电磁轨道歼星炮)3.电磁护罩4.创世粒子扩散力场(附加创世粒子阻隔器,阻隔通信)5.ECS系统(量子迷彩)6.外骨骼武装(星际战团制式战备)7.磁性链锯剑(同上)*8.冷凝氢聚合反应堆(暂不确定为二级)*9.外星植物能量反输出技术(技术为二级,植物本身不确定)③三级宇宙文明(低等文明)1.单兵能量武器2.能量护罩(标志)3.能量战舰武装(创世纪)4.曲率航行技术5.能量细胞修复技术(可以使人类生命延长至1000年)6.超光速度探测技术,可以在曲率航行中探测外界5光年内的信息(三级文明最高曲率航行速度是420倍光速)即可以在曲率航行中探测102小时后到达的地点,曲率航行安全系数提高④四级宇宙文明(中等文明)1.虫洞技术2.空间扭曲护罩3.低能耗反物质制造技术(推测)4.可控式反物质泯灭反应堆5.空间破裂武器(推测)⑤五级宇宙文明(中等文明)1.星际之门2.超级联络器技术原理破解及应用(无限距离量子加密信号收发器,可超越河系进行实时间通信)(推测)3.反物质矿物探测、提炼、储存技术⑥六~八级宇宙文明(高等文明)1.空间跃迁系统2.反重力系统(重力炮“推断为六级”)3.战舰武装4.四维空间护罩5.可控式空间跃迁系统⑦九级宇宙文明(巅峰宇宙文明)1.河系武装(毁灭之歌)2.空间封锁技术(封锁河系空间,让空间跃迁失败)3.停止宇宙真空衰变或控制真空衰变发生的范围4.时间技术入门,可以看到时间节点但不能回到过去,突破9级颠峰成神级后可以回到过去⑧神级宇宙文明1.虚拟宇宙(神级文明的标志)武器资料※ 一星武器:相互之间威力差距较大,但总的来说,很基础。1.雷粒:蚂蚁们的武器,详见《白垩纪往事》。“那些小小的薄片已与贴于其上的导线颜色浑然一体,根本不可能分辨出来。在十几根不同颜色和粗细的导线上都贴上了薄片雷粒。还有几张薄片雷粒贴在电路板上,这些雷粒具有更高级的变色功能,它能在不同的位置变出不同的颜色,与下面的电路板精确对应,天衣无缝,比贴在导线上的雷粒更难发现。这种雷粒并不会爆炸,当到达设定的时间后,它会流出几滴强酸,将电路板上的蚀刻电路溶断。”恐龙帝国间接因此而亡。2.火焰喷射器:详见于《魔鬼积木》。“300条火龙从防线上腾起,扑向蛇人群,立刻把那里变成了一片火海。无数巨蟒的躯体在烈火下疯狂地扭动,仿佛是一片在火海下沸腾的液体。恐惧使火焰喷射器的射手们不间断地喷射着,直到把所有的燃料罐用光,使那条火带向后延伸了许多,并且燃烧得更加凶猛。这时,克罗德打心眼里佩服菲利克斯的远见,蛇人们对火的恐惧立刻显示出来:火带后面的蛇人群惊恐地后退,而再往后的蛇人群由于不明情况,仍在向前涌来,于是便在距火带不远处堆起了高高的一堆。所有的轻重机枪抓住时机,对准那道蛇堆疯狂地射击着。这时,战场除了上千挺机枪射击的巨响,火焰在风中的呼啸声,被火焰吞没的蛇人们的尖叫声外,还有一阵奇怪的滋滋声,那是密集的子弹钻进蛇人堆中发出的声音。那道2米多高的由蛇人堆成的山脊变得血肉模糊,表面上飞溅着细碎的肉块和血浆,被切断的巨蟒的身体不时从中竖立起来,然后又软绵绵地倒下。3.“琴”:详见《三体》。“汪淼和斯坦顿上校坐在半山坡一座凉亭的躺椅上,两人都穿着宽大的花衬衣,大草帽扔在一边,看上去就是两个普通的游客。在这个位置,下面的运河尽收眼底,就在他们下方的运河两岸上,分别平放着两根二十四米长的钢柱,五十根一百六十米的超强度纳米丝已经按约零点五米的间距连接在两根钢柱上。2.火焰喷射器:详见于《魔鬼积木》。“300条火龙从防线上腾起,扑向蛇人群,立刻把那里变成了一片火海。1.反物质武器:恐龙的终极威慑武器,极初级利用,详见《白垩纪往事》。“更强的光芒从西方射来,很快淹没了一切。在被高温汽化之前,两只蚂蚁看到有一轮雪亮的太阳从西方的地平线上迅速升起,那太阳的体积急剧膨胀,最后占据了半个天空,大地上的一切在瞬间燃烧起来。1.黑洞:详见《三体3》:“微型黑洞被射入木卫十三,吸入物质后急剧扩大,与此同时,物质进入黑洞时产生的巨量辐射也迅速熔化周围的岩石。很快,半径八千米的整个木卫十三都被熔化了。这块土豆形的巨石变成了一个发着红光的岩浆球。这个岩浆球体积在慢慢缩小,亮度却越来越高,最后在一团超强的闪光中消失得无影无踪。感谢百度百科和黑夜里的小男孩
2023-07-02 23:10:146

叶片离子泄漏率测量方法

叶片离子泄漏率测量方法:1、沉水或者气泡测试是最基本的泄漏测试方法,在这种测试中,你需要将部件充入压缩空气,将其浸入水中,然后寻找气泡。在不同的压力和时间下,气泡的大小和频率都表示泄漏的大小。通过浸入一个带刻度的圆柱体,在60秒的时间内收集气泡,从而确定一分钟(mL/min)内泄漏的空气体积流量。2、压力衰减泄漏测试是一种非常常见的泄漏测试方法,在这种测试中,对测试工件进行充入压缩空气,然后将测试件隔离,进而并测量随时间变化的压力损失速率,并与已知的标准漏孔相关联。如今的压力衰减泄漏测试技术能精确地检测非常小的泄漏率。3、真空衰减泄漏测试的功能与压力衰减泄漏测试类似。真空衰减泄漏测试是从测试工件中抽真空,以检测泄漏。真空衰变泄漏测试通常用于有外部源泄漏的部件,如水下传感器、管道或户外电气外壳。
2023-07-02 23:10:341

真空是否属于介质或物体/物质?

概念上的真空就是说完全无物质的空间,但实际上没有绝对真空,理论上的真空也存在量子震动,会随机产生正反微粒子。其实也就是说真空能产生能量和物质。真空能产生能量和物质,目前人类已经可以通过试验证明了。这方面可以在网上搜到。而且物理上有一种推测,真空也存在所谓的能态。如果真空的能态发生衰变,就会产生真空衰变泡,泡内的物理法则可能会改变,而且一旦真空衰变泡产生,就会以光速扩张,侵蚀宇宙其它空间。当然目前我们宇宙很稳定,真空衰变的条件几乎不可能产生,都是理论上的推测。真空就是无物质的空间,实际上我们宇宙中没有真真空,就如物理学上绝对光滑的表面不存在一样。而介质概念属于物质。
2023-07-02 23:10:431

宇宙的终极命运是什么?

宇宙最终的命运是什么?地球还会存在吗?数千年以来,人类始终在思考这些问题,尤其是当人类步入科技发展时代后,对宇宙的认知越来越多之际,科学家们也在思考上述问题,既然宇宙万物都逃不过生死法则,难道说宇宙本身也存在生死?毕竟多数现代科学家都认为,宇宙起源于一次奇点大爆炸后,宇宙开始不断膨胀、逐渐冷却,故而形成了如今的宇宙,例如星系、恒星、行星等物质它们都是宇宙大爆炸后相继诞生的,那么这种膨胀会一直进行下去吗?虽然目前科学家们无法给出确切的答案,但有科学家对宇宙的命运提出以下几种猜想,有科学家认为宇宙最终的结局可能是走向热寂,也有科学家指出宇宙终会耗尽所有恒星的能量后陨落,当宇宙陷入一片黑暗,不再拥有光明、温暖时,死亡后的恒星们会凭借不同质量演化为白矮星,或许你会好奇届时的中子星和黑洞的命的?虽说黑洞是一个异常强大的吞噬天体,它可吞噬宇宙中的一切,要知道任何物质都无法逃脱黑洞的引力束缚,连光也不例外,当大质量的恒星消亡后转变为黑洞时,黑洞将源源不断的吞噬宇宙中的能量,值得一提的是倘若宇宙中的物质都被黑洞吞噬殆尽,这意味着黑洞可能会被饿死,因为有科学家曾表示黑洞并非只进不出,它甚至会释放出霍金辐射,这种辐射能够消耗一部分黑洞能量,从而迫使黑洞的缓慢蒸发,也就是说当宇宙中没有物质可供黑洞吞噬时,所有的黑洞最后都会消失,此时的宇宙也将一无所有了,还有科学家认为宇宙最终迎来的命运将是大挤压,由于如今的宇宙在不断向外扩散、膨胀,介于宇宙膨胀到一定程度可能会开始收缩,直到收缩为一个无限小的点,也就是宇宙大爆炸最初的模样,另一种命运是大撕裂,有科学家指出宇宙会不停的膨胀下去,导致宇宙中的天体距离变得无限远,所有的星系最终将消失在黑暗中,有人甚至认为500万年后的今天,如果人类有幸存在,受Y染色体不断退化的影响,男性将有可能完全消失,1000万年后,宇宙中的伽马射线暴将一触即发,极具杀伤力的射线暴将直达地表,地球上仅存的生命将彻底消失,1亿年后,来自宇宙深处的小行星会撞上地球,各大洲开始移动,并创造出全新的超级大陆,5亿年后,南极洲也将彻底消失,海平面上升75米后,非洲大陆将与亚洲大陆合并,挤压出一个与喜马拉雅山脉相当的高山,30亿年后,受太阳体积不断扩大、亮度持续增强的影响,光合作用将不复存在,地球上幸存的植物将陆续死亡、海洋也会全部蒸发,此时地表的温度高达147摄氏度,这意味着此后整个星球将置身于一片火海中,50亿年后,太阳开始步入老年阶段,其体积相当于如今太阳的200倍,因为水星、金星、地球将被它无情吞噬120亿年后,太阳热量完全耗尽后,将逐渐变为一个散发着最后余晖的白矮星,它的残骸将在宇宙中缓缓冷却,随着时间的流逝彻底消失,1万亿年后,宇宙中像太阳一般的恒星们将燃烧殆尽、陆续死亡,此时的宇宙充斥着大量恒星的残骸,20万亿年后,当最后一颗恒星消亡,它散发的余晖将是布满了黑洞的宇宙中唯一的光亮,随着时间的推移,宇宙中仅剩下黑洞的身影,宇宙也终于迎来了永恒的黑暗,有科学家推测出10^100年后,宇宙中的最后一个黑洞也将完全消失,此时宇宙中只剩下光子,伴随着宇宙的膨胀,光子会向绝对零度冷却靠近,当最后一粒光子消失后,宇宙万物将会是相同的温度,此时关于宇宙的故事也缓缓落幕,显然这是自宇宙诞生以来首次进入虚无的状态,墒增也选择了停下脚步,因为宇宙已经走到了无序的尽头,你知道吗?这样的未来是一片黑暗、亘古持久的冰冷空旷,之后会在一次真空衰变中迎来终结,终极塌缩后,一切将全部消失,人类有可能逃离这样的噩梦吗?或者说这真的是人类命中注定的末日吗?实际上对于每个单独的人类个体而言,我们根本无需担心这样的事,因为除了“大转变”的时间节点和可能难以预料外,上述事例均可能发生于数亿万年后,所以对人类而言,它们尚未成为现阶段面临的重要问题,另外人类似乎也无需为自身的命运担忧,毕竟即便没有发生其它变故,经历这般久远的时间,仅仅是遗传漂变效应就足以让人类的后代变得与今天的我们完全不同后来因暗能量这一发现,美国普林斯顿高等学术研究所的物理学家弗里曼戴森表明正在加速膨胀的宇宙这则坏消息,意味着人类最终将失去与绝大部分星系之间的联系,从而极大地限制人类可获取的能源数量,显然从长远角度来看,这是一种非常糟糕的局面,令人意想不到的是这一情况仍然可能发生变化,随后戴森指出现阶段我们仍旧无法确定这样的膨胀是否会一直持续下去,因为我们还未理解宇宙为何会加速膨胀,对此较为乐观的观点是随着宇宙空间变得越来越大,这样的加速终将停滞,如果是这样,这说明人类的未来将会明朗得多。倘若根据爱因斯坦的广义相对论来看,你会发现如果宇宙不断膨胀下去,宇宙的温度将靠向绝对零度,倘若宇宙在膨胀到临界点时转为收缩,这意味着宇宙中的所有物质都将会被挤压为一个点,即大坍聚,或者说宇宙终将死于“冰”或是“火”中,前者对应开放宁宙,后者对应封闭宇宙,无论何种方式,文明都注定因温度将趋于绝对零度或无穷大而灭亡,为了了解等待人类的将会是怎样的命运,一位宇宙学家用爱因斯坦方程组计算了宇宙中的质能总量,正因爱因斯坦的方程中质量决定了时空弯曲程度,如此看来为了确定是否有足够的质能使引力将原始大爆炸的宇宙膨胀反转过来,我们必须知道宇宙的平均质量密度,从当前的科学角度来看,宇宙的终极命运是一切都将灰飞烟灭,但根据“熵增原理”来看,宇宙是一个封闭系统,总体来看,宇宙的熵不可避免的增加了,也就是说宇宙在不断地从有序向无序过渡,最终走向彻底的无序,如何理解从有序到无序?我们不妨举个通俗易懂的例子,例如你的房间不打扫就会变乱,这是很自然的事情,也就是熵增,虽说你可以打扫房间让它变得干净,由于该过程中你会释放能量,从而造成了更大的无序,或者说宇宙万物允许某个局部出现熵减,允许某个局部从无序到有序,但总体一定会向无序发展,例如生命的诞生,宇宙各天体的形成以及人类每天看到的车辆、大厦等都是局部的有序,显然这种局部的有序阻止不了总体走向无序的大趋势,这说明恒星总有一天会不再发光,在遥远到无法想象的未来中,宇宙只剩下虚粒子,时间也将不复存在,因果关系会变得异常混乱,一切的一切都将处于混乱中
2023-07-02 23:10:524

世界末日都有哪些类型

“现实毁灭”:“现实”和“存在”本身的彻底毁灭。最最彻底的世界末日,一旦发生任何人都只有呵呵掉。“疯狂末日”:大规模、长期性的人类思维转变,也就是全人类都疯掉了。“现实重构”:历史本身被大幅度修改,或宇宙物理法则发生改变。灰色粘质”:这类事件指因自我复制实体无限自我复制导致资源耗尽而引发的末日。“支配地位转变”:人类在地球上作为支配性物种的地位被其他物种夺去“文明崩溃”:单纯就是指人类文明自身的崩溃,基本上就是单纯由于自然灾害造成(大陆板块崩坏,小行星撞地球)“死亡温室”:指80%的地球生物都死光了,但是地球环境仍然可以再孕育、维持生命。“因果重构”:时间本身出现了问题,原有的时间流程、因果构造被改变。“维度转变”:应该是一种空间异常“物种淘汰”:非常规生命形式导致的常规地球物种淘汰。在正常的自然生存竞争下的极端结果,具有生命特征的异常事物在生存竞争中淘汰了正常的地球生物。真空衰变、外星人入侵等
2023-07-02 23:11:343

谁能详细给我讲解一下EVA中的迪拉克之海啊

我不知道EVA是什么东西,现在的科幻作品误导你们认为真有狄拉克之海这种东西。实际上狄拉克之海只是一个抽象的概念,用来辅助理解物质与反物质间的关系。你可以这样理解:没有正真的“真空”,时空本身就是一种场(这在高等量子力学中体现为0和|0>的区别,0是啥都没有,连空间都不存在,|0>表示处在基态的真空场)。基态的场你就理解为一个没有涟漪的海面(存在真空零点能,表明现在的时空本身不是处在能量最低的状态,可能发生真空衰变降低能量。而且不要相信真空零点能能被我们提取并应用,只有真空衰变能释放存在于空间中的零点能)。一旦激发就会出现波纹,激发的波带走了你在激发场时的能量,并在原来的地方留下场的一个“空洞”(相反的振动模式,可以抵消激发时产生的波纹),这就是反物质。当激发出的场的波纹与场的“空穴”相遇时就会恢复平静(回到基态)。并释放出你在激发场是存储在场的激发态中的能量(如果懂固体物理就更好理解,反物质可以理解为电子从价带激发到导带后留下的空穴,正反物质湮灭理解为电子-空穴对复合,即电子向下跃迁回到价带并释放能量。请参考S. Pual. Relativistic Quantum Mechanic[M],P164,图6.1 ps:这本书简单易懂)。再有一点,费恩曼图中反物质体现为正物质的时间反演,即正物质的路径总是演时间的正方向,反物质是的路径是沿时间的负方向。
2023-07-02 23:11:422

朝闻道,夕死可矣

严格来说,《朝闻道》不是一本书,只是大刘的一篇小说。 大概就在下个世纪,人类建成了绕地球一周的粒子加速器——爱因斯坦赤道。塔克拉玛干沙漠上,丁仪等顶尖物理学家等待着,因为第二天,加速器将以最大功率运行,他们为之探索一生的宇宙大统一模型即将被解开。 然而,当朝阳升起,与赤道等长的粒子加速器消失了,取而代之的是一条东西延伸的青草带。 一个自称“宇宙排险者”的“人”出现,告诉科学家们:他们即将进行的探索将会引起真空衰变,最终将毁灭整个宇宙,而作为更高级的智慧生物,他们监视地球已久,此时不得不出手阻止,所以,他蒸发了加速器,还沙漠以草原作为补偿。 而宇宙中更高级的智慧生物,又是从何时开始监视地球的呢? 原来,远在3亿年前,他们看到了两条湿滑的两栖动物,吓了一跳,便在地球放置了监测器。 监测器发出预警信号是在37万年前,因为那一刻,非洲大陆上的一个原始人,抬起头,仰望星空。排险者说,这个原始人仰望星空的时间超出了预警阈值,已对宇宙表现出充分的好奇,所以触发了报警器。 可是,粒子加速器被蒸发,这群物理学家毕生的研究和希望就这么毁了吗?难道人类永远不能探知宇宙终极奥秘吗? “我们知道宇宙大统一模型,只是,宇宙中高级文明禁止向低级文明传送知识,这是‘知识密封准则",所以,我不能告诉你们。”这位宇宙排险者如是说到。 这些话,重燃了丁仪的心中火焰。 “请把宇宙的终极奥秘告诉我,然后,毁灭我。”这是丁仪想出的两全之法。 排险者同意了。 一天后,各国各界学者纷纷来到塔克拉玛干,要求用自己的生命换取真理。三天后,排险者搭好了“真理祭坛”,等待着这群即将朝闻夕死的低等智慧生命。 数学家来了,古生物学家来了……甚至经济学家、社会学家……都来了。 他们的亲友也来了,希望用亲情、爱情挽留这些即将赴死的人们。 各国政要也来了,许之以荣誉、利益,想为自己国家、为人类保留精英。 然而,朝闻道,夕死可矣。 没有人回头。 如排险者所说,“当宇宙之美一览无遗地展现在你面前,生命只是一个很小的代价。” 数学家们、古生物学家们……一批批走进“真理祭坛”,排险者以天空为屏幕,投影出他们想知道的各个领域终极问题的答案。带着真诚的谢意和无比的满足,这些科学家们纷纷化作等离子火球,腾空,消失。 丁仪和80多位物理学家一起,走进“真理祭坛”,在天幕上看完了宇宙大统一模型的推演,化作火球升空而去。 最后一个进入“真理祭坛”的是斯蒂芬.霍金,他的电子语音器中传出:“宇宙的目的是什么?”排险者的脸上闪现一丝恐慌,对他说:“博士,您可以回去了。……我不知道,我,怎么知道呢……” 曾经连熬两个通宵看完《三体》,随后马上下单大刘的小说集,《朝闻道》是让我印象极深的一篇。 “当生命意识到宇宙奥秘的存在时,据它最终解开这个奥秘只有一步之遥。”这是小说中“宇宙排险者”说的一句话。原来这一切,起源于37万年前一位原始人对星空的凝望。而就是始于仰望,原始人类开始与其他地球生物一日千里地拉开差距,成就到如今。 《朝闻道》中,排险者把原始人的仰望比作“看见一颗宝石”,把那之后发展出来的人类科学技术及一切文明必作“弯腰拾起这颗宝石”。看见,意识到,至关重要。 然而,“仰望星空”不仅给人类带来“文明”,也给人类带来了不可能穷尽的“痛苦”。 小说中,丁仪走进“真理祭坛”之前,女儿文文伸出小手将他抱住。丁仪问文文:“你有过很难受的事情吗?”文文告诉他,是一次丁仪带她走到门口却又没能进门的动物园之行,她真的很想去看动物们。丁仪对女儿说:“爸爸现在就站在一座动物园门口,里面有爸爸真的很想看的动物们。”文文对他说:“那你去吧。” 如果一个小孩子哭闹着要吃糖,或者撒泼打滚非要进动物园,大人们多半会教育他,让他不要无理取闹。而一个科学家,捧着自己的生命,抛开父母妻儿,非要以自己祭真理时,谁又能教育他呢? “宇宙大统一模型”之于丁仪,如同动物园之于文文,抽丝剥茧,不过都是一层层欲望而已。 当丁仪等科学家为无法得到大统一模型而绝望时,排险者说了一句话:“智慧生命有多种悲哀,这只是其中之一。”这一句,近乎佛了。 佛说,人生之苦,皆为生老病死、忧悲恼苦、成住坏空,只因人有三毒贪嗔痴,三业身口意。行为、语言、意念,且是作业,而所谓外部世界,不过是人作出的业。从“仰望星空”起,人类的求知之欲便上了弦,开弓没有回头箭,文明被人类的欲望推动至今,现代社会又何尝不是“仰望星空”这一个意念引发的一连串作业的结果呢? 丁仪的妻子见文文也无法劝回丈夫,便把女儿从丁仪身上抱开,愤恨地说:“你正走在通向自己梦中天堂的道路上。” 没错,对执着于“宇宙大统一模型”的丁仪来说,“真理祭坛”就是终极解脱,就是极乐世界。 我读《朝闻道》,很多次热泪盈眶。内心最原始的冲动呼喊着:如果有这样的机会,我也要走上“真理祭坛”! 小时候,我也曾苦苦思索为什么地球会存在?为什么人类会存在?为什么我会存在?最后,我得出的结论是,我、人类、地球,都存在于另一个人(准确来说,是另一个生物)的梦里。也许,它醒来后,对它妈妈说:“我做了一个梦,梦到了一个地球……”这个隐秘的想法被我封存多年,直到前两年,对老公说起,他告诉我:“我小时候也有同样的想法!” 大概,非洲大陆上那位原始人对浩瀚星空的仰望,已嵌入人类基因,遗传至我们每一个人体内,成为最底层的驱动欲望。 所以,人类只能,也只会继续向前,逆水行舟,被推向永远也回不去的起点。 于是,15年后,将要攻读物理学博士的文文站在已经成为草原的塔克拉玛干上,仰望星空,说:“宇宙的目的是什么呢?人生的目的又是什么呢?” 就是这个问题,让宇宙排险者终于产生了一丝恐慌,让霍金博士成为唯一离开“真理祭坛”的人。这是不是预示着,终极追问的这个基因,终将驱动人类文明达到甚至超越“宇宙排险者”所属的那些高级宇宙文明,哪怕最终结局是奔向毁灭? 最后还想说,“仰望星空”的泰勒斯,与说出“朝闻道,夕死可矣”的孔子,几乎是同一时期的人。大刘的这个脑洞,将两者结合,纵深至人类文明的轴心时代,横跨东西方文明,实在是高明!我很想知道,这是他有意设计,还是无意为之呢?
2023-07-02 23:11:501

求大神说下关于我的世界种子的原理

通过有限的数字生成无限的世界不难,这串数字经过某个函数公式计算后得的一个无理数(无限不循环的小数),然后再通过这个无理数生成对应的世界也当然是无限的了.比如我输入一个数字3作为种子,对3开平方可以得到一个无理数1.732050.....,然后再以这个无限的数字生成对应的无限的方块,(mc的生成计算是要比这复杂的多的多了). 游戏和现实世界是没法互相并论,至少mc或者说是当今的科技还远远不够,如果考虑因果定律的话,现实宇宙也许有种子类似的东西,不过这个话题相当缥缈,不是几句话就说得清,一辈子可能也弄不明白.
2023-07-02 23:12:005

求助宇宙大统一理论

大统一理论公式 现在,人们发现微观粒子之间仅存在四种相互作用力,它们是万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力.宇宙间所有现象都可以用这四种作用力来解释.进一步研究四种作用力之间联系与统一,寻找能统一说明四种相互作用力的理论称为大统一理论.爱因斯坦在提出相对论以后,从20年代开始就致力于寻找一种统一的理论来解释所有相互作用,也就是解释一切物理现象,直到他1955年逝世.他几十年的努力虽未成功,但却激励了后人. 地球膨裂说认为,要想搞清大统一理论公式,必须首先搞清为什么万有引力公式和库仑力公式中的常数G和K互换万有引力和库仑力相等要想搞清这一问题,必须搞清万有引力就是磁力。现代科学证明:“任何物质都具有磁性,所以任何物质在不均匀磁场中都会受到磁力的作用”{1}。科学家们现已测出:“星际空间磁感应强度为10^-10(T)、原子核表面约10^12(T)、中子星表面 约10^8(T)、人体表面 3×10^(-10) (T){2}” 。连人体表面磁感应强度都 3×10^-10 (T),这说明铅球和苹果也必然具有磁力,所以苹果坠地并不是被万有引力吸落的,而是被地球磁力吸落的。因此万有引力是不存在的,万有引力就是磁力。我们以原子核和电子间的万有引力和库仑力对万有引力公式和库仑力公式中的常数G和K互换万有引力和库仑力相等进行验证。我们知道:G=6.67×10^-11、原子核质量为1.67×10^-27、电子质量为9.1×10^-31、原子核的电荷q1=1.6×10^-19、电子的电荷q2=1.6×10^-19、K=9.0×10^9。常数G和K互换后原子核和电子间的库仑力G q1q2/r^2=6.67×10^-11×1.6×10^-19×1.6×10^-19=1.7×10^-48/r^2;常数G和K互换后原子核和电子间万有引力KMm/r^2=9.0×10^9×1.67×10^-27×9.1×10^-31 =1.36×10^-47/r^2。因为原子不显电性(磁性)电子和原子核的距离的正常距离,和原子显电性(磁性)电子和原子核的的超正常距离二者的差别非常小,所以差别可以乎略不计。因此,常数G和K互换后的原子核和电子间的库仑力与常数G和K互换后原子核和电子间的万有引力二者基本相等。因此说库仑力就是万有引力就是磁力。 我们从G=6.67×10^-11、星际空间磁感应强度为10^-10(T),二者基本相等可以看出万有引力常数G就是星际空间磁感应强度;我们从K=9.0×10^9、原子核表面磁场强度约10^12(T)二者基本相等,可以看出库仑力常数K就是原子核表面磁场强度。因此计算万有引力和库仑力时,用的万有引力公式GMm/r^2和库仑力公式Kq1q2/r^2中的常数G和K应该换成磁场强度。为什么计算原子核和电子间的万有引力和库仑力时,万有引力公式和库仑力公式中的常数G和K应该互换呢?地球膨裂说认为,原子之所以不显电性(磁性)是因为电子和原子核的距离是正常距离,因为原子核和电子都有磁性,原子核和电子间的距离是正常距离,因此,原子和电子之间的磁场强度应为原子核表面磁场强度约10^12(T)。原子之所以显电性(磁性)是因为流动的电子数量会受外界作用增多或减小,这样宏观反映为带电体,流动的电子和原子核的距离超出正常距离,所以原子核和流动电子之间的磁场强度应为星际空间磁感应强度为10^-10(T)。因此,求宏观中的万有引力公式中的常数G应为空间磁感应强度;求微观中的万有引力公式中的常数G应为原子核表面磁场强度;求宏观中库仑力公式中的常数K应为原子核表面磁场强度,求微观中库仑力公式中的常数K应为星际空间磁感应强度。因此宏观中的磁场强度和微观中的磁场强度正好相反,万有引力和库仑力公式中的磁场强度正好相反。因为宏观中的磁场强度和微观中的磁场强度正好相反,因此计算原子核和电子间的万有引力和库仑力时,用的万有引力公式GMm/r^2和库仑力公式Kq1q2/r^2中的常数G和K应该互换。 为什么万有引力公式GMm/r^2和库仑力公式Kq1q2/r^2只适用于宏观,万有引力公式KMm/r^2和库仑力公式Gq1q2/r^2只适用于微观呢?这是因为万有引力公式GMm/r^2和库仑力公式Kq1q2/r^2是在宏观条件下求得的,宏观中的磁场强度和微观中的磁场强度正好相反,所以只适用于宏观。地球膨裂说认为,既然万有引力就是库仑力,万有引力就是磁力,所以库仑力也是磁力,这就是大统一理论。只要把万有引力公式F=GMm/r^2中的常数G换成磁场强度B(可变量),F=BMm/r^2就是大统一理论公式。因为微观和宏观中的库仑力等于常数互换后的万有引力,所以只要测出两个带电体的质量,求库仑力求常数互换后的万有引力就可以了。参考文献:{1}、百度搜索:百度百科,磁性。磁性概述:因为任何物质都具有磁性,所以任何物质在不均匀磁场中都会受到磁力的作用。{2}、百度搜索:磁感应强度,4量纲,(单位:T),原子核表面 约10^12;中子星表面 约10^8;星际空间 10^(-10);人体表面 3*10^(-10)。作者:赖柏林
2023-07-02 23:12:166

宇宙大爆炸真的是由真空衰变引起的吗?

简短的回答是肯定的,大爆炸是由真空衰变引起的,但要理解其中的原因,就需要彻底重置物理学的基础。如果我们要冒险回到大爆炸之前的时代,那么使用我们目前的数学是不可能的。首先我们需要理解真空状态是什么意思。在量子物理学中,宇宙有一个基本的基本能级,所有粒子都存在于这个能级中。粒子寻求存在的最低能级。我们目前的理论包括希格斯玻色子,它创造了一个能量场,贯穿所有的时空,设定了粒子存在的能量水平。如果是这样的话,那么我们宇宙中的粒子存在于一个“假真空”中,而不存在于一个真正的真空中。目前宇宙中粒子的稳定性是希格斯玻色子制造的一个目前稳定的假真空的结果,根据一些物理学家的说法,这个假真空可能会变得不稳定。当粒子存在的当前能量水平突然下降到真正的真空,那就是所谓的真空衰变,因为粒子本身会衰变。那么大爆炸是如何由真空衰变现象产生的呢?答案只能在能量层次理论(又名戈登的万有理论)中找到。首先,我们需要认识到在大爆炸之前没有粒子,因此也就没有希格斯玻色子。那么大爆炸之前是什么呢?根据能量层次理论,有大量组成时空的构件,也有它们初始排列所需的能量。构件块沿平面径向产生能量场。在大爆炸之前,时空的所有组成部分都在彼此的能量平面上排列。对齐组件构建块需要能量,构建块越接近,所需的能量就越多。(时空的E0能量与c^0成比例。建筑块的平面排列创造了平行的平面宇宙,一个只有两个空间维度存在的宇宙。注意,距离属性是由与构建块对齐相关的E0能量创建的。平行的平面宇宙具有创造另一个空间维度(沿着一个“真实的”隐藏维度)的潜力,这个空间维度垂直于前大爆炸宇宙的平面。为了使这个隐藏的维度得以存在,平行平面宇宙的组成构件的排列必须从平行平面排列变为立方晶格排列。
2023-07-02 23:12:434

真空衰变真的能造成宇宙毁灭吗,为什么很多科学家说宇

真空是不稳定的,处于高能级上的量子总要向低能级跃迁,这就是真空衰变的本质。几十亿年后,太阳也会毁灭,所以人类必须离开太阳系,另外寻找家园。而真空“衰变”理论告诉我们,或许人们该考虑寻找另一个宇宙了。在我们看来也许是空无一物的真空,实际上怎样沸腾着极短暂的量子活动,幽灵般的虚粒子出现、传播又再次消失,就像是一场随便闹着玩的游戏。我们假定,宇宙的现有状态对应着真真空态。这就是说,在所有可能的能态中今天的空间是最低能量的真空态。但是,真空态实际上也许不是“真”真空而是一种有相当长寿命的亚稳态,这也就是另一种伪真空,它一直在以一种伪装的安全感哄骗我们,因为它已经延续了几十亿年。我们知道许多量子系统。如铀核,它的半衰期为几十亿年。真空“衰变”意味着一场大灾难的可能性,即真空态也许会突然终止,把宇宙扔进一个更小更低的能态,同时给我们(以及所有别的事物)带来悲惨的结局。
2023-07-02 23:13:192

请详细介绍一下真空衰变

真空不空,这是现代物理的一个论述。简单说来就是说真空之中并不是真的一无所有,真空中无时无刻的产生正负德粒子,随之湮灭。就好像水中的空气,随时产生又随时破灭。真空就像水,产生的粒子就好像气泡。这就是真空不空的简单描述。这种成对粒子的产生与湮灭无处不在,根本就不需要粒子加速人工造成,这种高能状态就存在于甚至真空之中。 宇宙真空就象充满引力子、反引力子的汤,可以用水来作比喻,拧开水龙头往一个空杯子里灌水,水流在杯子中的混沌运动就象宇宙的引力子、反引力子汤,在水流的高速碰撞中会产生众多泡沫,这些泡沫就相当于在真空中生成的粒子,泡沫上的水分子就相当于引力子、反引力子,只不过大小不同而已,宇宙万物的道理都是相通的,因为它们都有共同起源。 宇宙中运行的引力子、反引力子时刻与各种粒子进行着能量交换,如果将粒子比作人,那引力子、反引力子就相当于空气,如果将粒子比作水中的鱼,那引力子、反引力子就相当于水。 宇宙广大区域的真空中运行着光速的光子、中微子,超光速的引力子、反引力子,用E1=ma2方程计算,真空中蕴藏着的能量是很大的,而且不同区域的真空蕴藏的能量差异极大,如黑洞奇点的真空区和宇宙奇点的真空区与宇宙广大区域的真空相比较。 宇宙真空充满了引力子和反引力子,而且由于纯引力的黑洞存在,宇宙总体上已出现了引力子和反引力子的不对称,即引力子总量多于反引力子。对称性破缺的本质来自于宇宙真空的不对称性产生真空对称性自发破缺机制。 如果系统受到一个小扰动破坏了它的对称性,我们说它的对称性破缺,比如,原子中的这样一个扰动可以由电场引起,由于扰动的作用,原子将不再停留在它原先的定态上,而从一个能级跃迁到另一个能级,并发射或吸收一个可见光光子。对称性破缺同样出现在粒子中,这时的干扰因素就是宇宙中无所不在的引力子和反引力子。之所以出现“宇称不守恒”,是因有些粒子在真空中的引力子、反引力子的干扰下,必然会出现上述现象,而且较易出现在有弱核力参与的粒子转化过程中,因为这种力较弱,即反引力场较弱,较易受到外界的引力子或反引力子的干扰。 在宇宙中,上下级物质特别容易产生干扰,形成对称性破缺,粒子级物质较易对原子形成干扰,因为前者是后者的结构材料,同理,引力子级物质较易对粒子形成干扰,形成对称性破缺。而引力子级物质对原子、分子、生物体较难在短期内形成可察觉的干扰,因为它们存在巨大的质量差异,这种干扰只能渐进式的,一种从“量变到质变”的缓慢过程,引力子级物质最先影响粒子级物质,通过它逐渐对原子形成影响。 粒子世界的“不确定”、“测不准”就是因为粒子质量太小,而宇宙真空中的引力子、反引力子密度比光子、中微子等粒子高出很多倍,引力场使得宏观宇宙的时空都发生弯曲,粒子在无数引力子和反引力子的碰撞干扰下,出现“不确定”、“测不准”是必然的。 正是真空的这种特性,造成“宇称不守恒、CP破坏及时间(T)反演不变性的破坏、规范对称性的自发破缺”等一系列对称性丢失。而且宇宙必须存在对称中的不对称,完全对称的宇宙将会凝结,如果正奇子与反奇子在对抗与协同中完全对称,将不可能形成引力子与反引力子,如果正、反夸克组合出完全对称的正、反质子,正、反中子,今日的宇宙将只剩下微波辐射。 宇宙微观量子环境 粒子能在真空中产生,实际上是由真空中运行的引力子、反引力子组合成的,在宇宙空间中,引力子、反引力子的密度比光子、中微子高得多,整个宇宙就象一碗充满引力子、反引力子的汤。宇宙不同区域,能量差异极大,能量越高,这碗汤中的引力子、反引力子就越浓,因此在高能加速器中,是极易从真空中生成一大群粒子的。宇宙中所有粒子都时刻辐射着引力子、反引力子,同时又从外界吸收引力子、反引力子,两者总体上形成平衡,如果出现不平衡,就产生多种对称性破缺。真空衰变http://baike.baidu.com/view/367140.htm
2023-07-02 23:13:273

究竟会不会发生真空衰变?

真空不空,这是现代物理的一个论述。简单说来就是说真空之中并不是真的一无所有,真空中无时无刻的产生正负德粒子,随之湮灭。就好像水中的空气,随时产生又随时破灭。真空就像水,产生的粒子就好像气泡。这就是真空不空的简单描述。这种成对粒子的产生与湮灭无处不在,根本就不需要粒子加速人工造成,这种高能状态就存在于甚至真空之中。 宇宙真空就象充满引力子、反引力子的汤,可以用水来作比喻,拧开水龙头往一个空杯子里灌水,水流在杯子中的混沌运动就象宇宙的引力子、反引力子汤,在水流的高速碰撞中会产生众多泡沫,这些泡沫就相当于在真空中生成的粒子,泡沫上的水分子就相当于引力子、反引力子,只不过大小不同而已,宇宙万物的道理都是相通的,因为它们都有共同起源。 宇宙中运行的引力子、反引力子时刻与各种粒子进行着能量交换,如果将粒子比作人,那引力子、反引力子就相当于空气,如果将粒子比作水中的鱼,那引力子、反引力子就相当于水。 宇宙广大区域的真空中运行着光速的光子、中微子,超光速的引力子、反引力子,用E1=ma2方程计算,真空中蕴藏着的能量是很大的,而且不同区域的真空蕴藏的能量差异极大,如黑洞奇点的真空区和宇宙奇点的真空区与宇宙广大区域的真空相比较。 宇宙真空充满了引力子和反引力子,而且由于纯引力的黑洞存在,宇宙总体上已出现了引力子和反引力子的不对称,即引力子总量多于反引力子。对称性破缺的本质来自于宇宙真空的不对称性产生真空对称性自发破缺机制。 如果系统受到一个小扰动破坏了它的对称性,我们说它的对称性破缺,比如,原子中的这样一个扰动可以由电场引起,由于扰动的作用,原子将不再停留在它原先的定态上,而从一个能级跃迁到另一个能级,并发射或吸收一个可见光光子。对称性破缺同样出现在粒子中,这时的干扰因素就是宇宙中无所不在的引力子和反引力子。之所以出现“宇称不守恒”,是因有些粒子在真空中的引力子、反引力子的干扰下,必然会出现上述现象,而且较易出现在有弱核力参与的粒子转化过程中,因为这种力较弱,即反引力场较弱,较易受到外界的引力子或反引力子的干扰。 在宇宙中,上下级物质特别容易产生干扰,形成对称性破缺,粒子级物质较易对原子形成干扰,因为前者是后者的结构材料,同理,引力子级物质较易对粒子形成干扰,形成对称性破缺。而引力子级物质对原子、分子、生物体较难在短期内形成可察觉的干扰,因为它们存在巨大的质量差异,这种干扰只能渐进式的,一种从“量变到质变”的缓慢过程,引力子级物质最先影响粒子级物质,通过它逐渐对原子形成影响。 粒子世界的“不确定”、“测不准”就是因为粒子质量太小,而宇宙真空中的引力子、反引力子密度比光子、中微子等粒子高出很多倍,引力场使得宏观宇宙的时空都发生弯曲,粒子在无数引力子和反引力子的碰撞干扰下,出现“不确定”、“测不准”是必然的。 正是真空的这种特性,造成“宇称不守恒、CP破坏及时间(T)反演不变性的破坏、规范对称性的自发破缺”等一系列对称性丢失。而且宇宙必须存在对称中的不对称,完全对称的宇宙将会凝结,如果正奇子与反奇子在对抗与协同中完全对称,将不可能形成引力子与反引力子,如果正、反夸克组合出完全对称的正、反质子,正、反中子,今日的宇宙将只剩下微波辐射。 宇宙微观量子环境 粒子能在真空中产生,实际上是由真空中运行的引力子、反引力子组合成的,在宇宙空间中,引力子、反引力子的密度比光子、中微子高得多,整个宇宙就象一碗充满引力子、反引力子的汤。宇宙不同区域,能量差异极大,能量越高,这碗汤中的引力子、反引力子就越浓,因此在高能加速器中,是极易从真空中生成一大群粒子的。宇宙中所有粒子都时刻辐射着引力子、反引力子,同时又从外界吸收引力子、反引力子,两者总体上形成平衡,如果出现不平衡,就产生多种对称性破缺。
2023-07-02 23:13:344

如何高效完全地毁灭整个宇宙?

假如我们的宇宙有一枚自我毁灭按钮,能把自身彻底毁掉,使万物不复存在、使生命永远消失。这是终极生态灾难——真空衰变(vacuum decay)。为解释宇宙如何能自我毁灭,我们先要了解两个原则。第一,能级。这是物理学中的一个核心思想:万物都有一个能级。能级越高,则体系中的能量就越多。例如,木头拥有一个较高的能级。它可以燃烧,这一过程能释放出存储在其化学键中的化学能,并将之转变成热量。余下的灰烬所处的能级就低于原先的木。第二,稳定态。宇宙万物皆倾向于基态发展,基态就是完全稳定的状态,有着所能及的最低能量。例如,一个在山上的小球是不稳定的,因为它有很大的势能。当受到扰动时,它会滚入山谷,在这个过程中就会失去势能。这个小球现在就处于基态,并且很稳定。它将会保持这个状态。宇宙万物皆遵循这两个原则。如果某物质拥有很多能量,它是不稳的,会倾向于摆脱不稳定的状态来变得稳定,并达到其基态。这放之四海而皆准,即便是奇异的量子力学世界。如果我们当前对物理学的理解是正确的话,那么,量子世界决定了万物的性质。量子力学告诉粒子如何行为与相互作用。就像宇宙中的万物一样,量子也倾向于尽可能的最低能级,这被称为真空状态。这与空间中的真空无关,它之所以这样叫,是因为科学家不大擅长命名东西。然后,我们就会说量子场达到它们的真空状态,但有个可能除外。希格斯场有可能不处于稳定态,而是亚稳态,是一种假想稳定但实际不是的状态。这是一个假真空。希格斯场赋予了粒子的质量,这规定了几乎宇宙万物的相互作用。如果希格斯场是一个假真空会怎样?希格斯场再想想那个在山谷中的小球,这个小球就是希格斯场。山谷可能不是希格斯场的最低能量状态,可能还有一个更深的山谷等着小球落下。这将意味着希格斯场拥有很大的势能,等待被释放。希格斯场就像一块木头,但浸泡在汽油中,等待点燃宇宙。诸如量子隧穿效应等随机的火花,可释放希格斯场的势能。这可能发生在任何时候,并且毫无征兆。如果在空间中的任意一点,这种所谓的真空衰变开始,将没有回头。随着希格斯场进入到低能量状态,它将释放出大量的势能。这种能量使周围的空间越过能垒,释放出更多的势能。一个新的稳定希格斯场球体,或者真真空,会以光速超朝着各个方向生长。想象一下,把宇宙大小的天量汽油点燃。这个被能量包围的球体,将吞噬它所接触的一切。它所触及之处,皆化为乌有。这个泡泡将会永远地持续增长,消除在它增长路上的宇宙。而这无法预警,因为它太快了,但我们却无可奈何。我们的毁灭将会是一瞬间的,转瞬之间,地球也将消失。但实际上还会变得更糟,如果希格斯场的能级改变,物理学将全都被改变。在这种真真空的球体中,标准模型将被推翻,被我们所不知的其他物理学取代——我们将不知道基本粒子的行为、原子如何结合在一起、化学物质如何反应。真空衰变不只是毁灭生命,它也会毁灭化学本身,使我们所知的生命不可能存在。我们根本不知道里面会是怎样的,它或许是现在的影子,又或许不是。我们不得而知。如果发生真空衰变,前景确实是令人沮丧。如果你现在感到有点担心,其实不必。就当前而言,假真空只是基于对目前粒子物理学的理解而做出的推测,而我们对物理学的理解可能是错误的。这就好比用一把尺子去测量大陆。当然,你可以做到,但最终的结果可能偏差会很大。现在,没有人清楚真空衰变是真的事实,还只是一个可怕的想法。但是,即使是一个或多个死亡球体已经开始膨胀,不过,宇宙浩瀚无际,它们可能要在数十亿年之后才会到达我们这里。如果它们距离足够远,那它们可能永远也无法触及我们,这是由于宇宙膨胀的缘故。光速在宇宙尺度上并不算快。因此,尽管真空衰变是令人惧怕的。但现在,还有其他事情我们更应该担心。与真空衰变相反,我们有能力为其中的大多数做准备。文章首发:怪罗网(www.guailuo.com) 欢迎关注微信公众号:微信搜索“怪罗”(id:guailuo123)
2023-07-02 23:13:411

关于黑洞的问题

*** 作者 忍者金 爱因斯坦赤道 “有一句话我早就想对你们说,”丁仪对妻子和女儿说,“我心听位置大部分都被物理学占据了,只是努力挤出了一个小角落给你们。对此我心里很痛苦,但也实在是没办法。” 他的妻子方琳说:“这话你对我说过两百遍了。” 十岁的女儿文文说:“对我也说过一百遍了。” 丁仪摇摇头说:“可你们始终没能理解我这话的真正含义,你们不懂得物理学到底是什么。” 方琳笑着说:“只要它的性别不是女的就行。” 这里,他们一家三口正坐在一辆时速达五百公里的小车上,行驶在一条直径5米的钢管中,这根钢管的长度约为三万公里,在北纬45度线上绕地球一周。 小车完全自动行驶,透明的车舱内没有任何驾驶设备。从车里看出去,钢管笔直地伸向前方,小车像是一颗在无限长的枪管中正在射出的子弹,如果不是周围的管壁如湍急的流水飞快掠过,肯定觉察不出车的运动。在小车启动或停车时,可以看到管壁上安装的数量巨大的仪器,还有无数等距离的箍圈,当车加速起来后,它们就在两旁浑然一体地掠过,看不清了。丁仪告诉她们,那些箍圈是用于产生强磁场的超导线圈,而悬在钢管正中的那条细管是粒子通道。 他们正行驶在人类迄今所建立的最大的粒子加速器中,这台环绕地球一周的加速器被称为爱因斯坦赤道,借助它,物理学家们将实现上世纪那个巨人肩上的巨人最后的梦想:建立宇宙的大统一模型。 这辆小车本是加速器工程师们用于维修的,现在被丁仪用来带着全家进行环球旅行,这旅行是他早就答应妻子和女儿的,但她们万万没有想到要走这条路。 整个旅行耗时六十个小时,在这环绕地球一周的行驶中,她们除了笔直的钢管什么都没有看到。不过方琳和文文还是很高兴很满足,至少在这两天多时间里,全家人难得地聚在一起。 旅行的途中也并不枯燥,丁仪不时指着车外飞速掠过的管壁对文文说:“我们现在正在驶过外蒙古,看到大草原了吗?还有羊群……通过俄罗斯,擦地日本北角。看,朝阳照到积雪的国后岛上了,那可是今天亚洲迎来的第一抹阳光……我们现在在太平洋底了,真黑,什么都看不见。哦不,那边有亮光,暗红色的,嗯,看清了,那是洋底火山口,它涌出的岩浆遇水很快冷却了,所以那暗红光一闪一闪的,像海底平原上的篝火。文文,大陆正在这里生长啊……” 后来,他们又在钢管中驶过了美国全境,潜过了大西洋,从法国海岸登上了欧洲的土地,驶过意大利和巴尔干半岛,第二次进入俄罗斯,然后从里海回到亚洲,穿过哈萨克斯坦进入中国。现在,他们正走完最后的路程,回到了爱因斯坦赤道在塔克拉玛干沙漠的起点——世界核子中心,这也是环球加速器的控制中心。 当丁仪一家从控制中心大楼出来时,外面已是深夜,广阔的沙漠静静地在群星下伸向远方,世界显得简单而深邃。 “好了,我们三个基本粒子,已经在爱因斯坦赤道中完成了一次加速试验。”丁仪兴奋地对方琳和文文说。 “爸爸,真的粒子在这根大管子中跑这么一大圈,要多长时间?”文文指着他们身后的加速器管道问,那管道从控制中心两侧向东西两个方向延伸,很快消失在夜色中。 丁仪回答说:“明天,加速器将首次以它最大的能量运行,在其中运行的每个粒子,将受到相当于一颗核弹的能量的推动,它们将加速到接近光速。这里,每个粒子在管道中只需十分之一秒就能走完我们这两天多的环球旅程。” 方琳说:“别以为你已经实现了自己的诺言,这次环球旅行是不算的!” “对!”文文点点头说:“爸爸以后有时间,一定要带我们在这长管子的外面沿着它走一圈,真正看看我们在管子里面到过的地方,那才叫真正的环球旅行呢!” “不需要,”丁仪对女儿意味深长地说,“如果你睁开了想像力的眼睛,那这次旅行就足够了,你已经在管子中看到了你想看的一切,甚至更多!孩子,更重要的是,蓝色的海洋红色的花朵绿色的森林都不是最美的东西,真正的美眼睛是看不到的,只有想像力才能看到它。与海洋花朵森林不同,它没有色彩和形状,只有当你用想像力和数学把整个宇宙在手中捏成一团儿,使它变成你的一个心爱的玩具,你才能看到这种美……” 丁仪没有回家,送走妻女后,他回到了控制中心。中心只有不多的几个值班工程师,在加速器建成以后历时两年的紧张调试后,这里第一次这么宁静。 丁仪上到楼顶,站在高高的露天平台上,他看到下面的加速器管道像一条把世界一分为二的直线,他有一种感觉:夜空中的星星像无数只瞳仁,它们的目光此时都聚焦在下面这条直线上。 丁仪回到办公室,躺在沙发上睡着了,进入了一个理论物理学家的梦乡。 他坐在一辆小车里,小车停在爱因斯坦赤道的起点。小车启动,他感觉到了加速时强劲的推力。他在45度纬线上绕地球旋转,一圈又一圈,像轮盘赌上的骰子。随着速度趋近光速,急剧增加的质量使他的身体如一尊金属塑像般凝固了,意识到了这个身体中已蕴含了创世的能量,他有一种帝王般的快感。在最后一圈,他被引入一条支路中,冲进一个奇怪的地方,这是虚无之地。他看到了虚无的颜色,虚无不是黑色也不是白色的,它的色彩就是无色彩,但也不是透明,在这里,空间和时间都还是有待于他去创造的东西。他看到前方有一个小黑点,急剧扩大,那是另一辆小车,车上坐着另一个自己。当他们以光速相撞后同时消失了,只在无际的虚空中留下一个无限小的奇点,这万物的种子爆炸开来,能量火球疯狂暴胀。当弥漫整个宇宙的红光渐渐减弱时,冷却下来的能量天空中物质如雪花般出现了,开始是稀薄的星云,然后是恒星和星系群。在这个新生的宇宙中,丁仪拥有一个量子化的自我,他可以在瞬间从宇宙的一端跃至另一端。其实他并没有跳跃,他同时存在于这两端,他同时存在于这浩大宇宙中的每一点,他的自我像无际的雾气弥漫于整个太空,由恒星沙粒组成的银色沙漠在他的体内燃烧。他无所不在的同时又无所在,他知道自己的存在只是一个概率的幻影,这个多态叠加的幽灵渴望地环视宇宙,寻找那能使自己坍缩为实体的目光。正找着,这目光就出现了,它来自遥远太空中浮现出现的两双眼睛,它们出现在一道由群星织成的银色帷幕后面,那双有着长长睫毛的美丽的眼睛是方琳的,那双充满天真灵性的眼睛是文文的。这两双眼睛在宇宙中茫然扫视,最终没能觉察到这个量子自我的存在,波函数颤抖着,如微风扫过平静的湖面,但坍缩没有发生。正当丁仪陷入绝望之时,茫茫的星海扰动起来,群星汇成的洪流在旋转奔涌。当一切都平静下来时,宇宙间的所有星星构成了一只大眼睛,那只百亿光年大小的眼睛如钻石粉末在黑色的天鹅绒上撒出的图案,它盯着丁仪看,波函数在瞬间坍缩,如倒着放映的焰火影片,他的量子存在凝聚在宇宙中微不足道的一点上,他睁开双眼,回到了现实。 是控制中心的总工程师把他推醒的,丁仪睁开眼,看到核子中心的几位物理学家和技术负责人围着他躺的沙发站着,他们用看一个怪物的目光盯着他看。 “怎么?我睡过了吗?”丁仪看看窗外,发现天已亮了,但太阳还未升起。 “不,出事了!”总工程师说。这时丁仪才知道,大家那诧异的目光不是冲着他的,而是由于刚出的那件事情。总工程师拉起丁仪,带他向窗口走去。丁仪刚走了两步就被人从背后拉住了,回头一看,是一位叫松田诚一的日本物理学家,上届诺贝尔物理学奖获得者之一。 “丁博士,如果您在精神上无法承受马上要看到的东西,也不必太在意,我们现在可能是在梦中。”日本人说,他脸色苍白,抓着丁仪的手在微微颤抖。 “我刚从梦中出来!”丁仪说,“发生了什么事?” 大家仍用那种怪异的目光看着他,总工程师拉起他继续朝窗口走去,当丁仪看到窗外的景象时,立刻对自己刚才的话产生了怀疑,眼前的现实突然变得比刚才的梦境更虚幻了。 在淡蓝色的晨光中,以往他熟悉的横贯沙漠的加速管道消失了,取而代之的是一条绿色的草带,这条绿色大道沿东西两个方向伸向天边。 “再去看看中心控制室吧!”总工程师说。丁仪随着他们来到楼下的控制大厅,又受到一次猝不及防的震撼:大厅中一片空旷,所有的设备都消失得无影无踪,原来放置设备的位置也长满了青草,那草是直接从防静电地板上长出来的。 丁仪发疯似的冲出控制大厅,奔跑着绕过大楼,站到那条取代加速器管道的草带上,看着它消失在太阳即将升起的东方地平线上,在早晨沙漠寒冷的空气中他打了个寒战。 “加速器的其它部分呢?”他问喘着气跟上来的总工程师。 “都消失了,地上、地下和海中的,全部消失了。” “也都变成了草?” “哦不,草只在我们附近的沙漠上有,其它部分只是消失了,地面和海底部分只剩下空空的支座,地下部分只留下空隧道。” 丁仪弯腰拔起了一束青草,这草在别的地方看上去一定很普通,但在这里就很不寻常:它完全没有红柳或仙人掌之类的耐旱的沙漠植物的特点,看上去饱含水分,青翠欲滴,这样的植物只能生长在多雨的南方。丁仪搓碎了一根草叶,手指上沾满了绿色的汁液,一股淡淡的清香飘散开来。丁仪盯着手上的小草呆立了很长时间,最后说: “看来,这真是梦了。” 东方传来一个声音:“不,这是现实!” 真空衰变 在绿色草路的尽头,朝阳已升起了一半,它的光芒照花了人们的眼睛。在这光芒中,有一个人沿着草路向他们走来,开始他只是一个以日轮为背景的剪影,剪影的边缘被日轮侵蚀,显得变幻不定。当那人定近些后,人们看到他是一名中年男子,穿着白衬衣和黑裤子,没打领带。再近些,他的面孔也可以看清了,这是一张兼具亚洲和欧洲人特点的脸,这一点在这个地区并没有什么不寻常。但人们绝不会把他误认为是当地人,他的五宫太端正了,端正得有些不现实,像某些公共标志上表示人类的一个图符。当他再走近些时,人们也不会把他误认为是这个世界的入了,他并没有走,他一直两腿并拢笔直地站着,鞋底紧贴着草地飘浮而来。在距他们两三米处,来人停了下来。 “你们好,我以这个外形出现是为了我们之间能更好地交流,不管各位是否认可我的人类形象,我已经尽力了。”来人用英语说,他的话音一如其面孔,极其标准而无特点。 “你是谁?”有人问。 “我是这个宇宙的排险者。” 这个回答中有两个含义深刻的字立刻深入了物理学家们的脑海:“这个宇宙!” “您和加速器的消失有关吗?”总工程师问。 “它在昨天夜里被蒸发了,你们计划中的试验必须被制止。作为补偿,我送给你们这些草,它们能在干旱的沙漠上以很快的速度成长蔓延。” “可这些都是为了什么呢?” “这个加速器如果真以最大功率运行,能将粒子加速到10的20次方电子伏特,这接近宇宙大爆炸的能量,可能给我们的宇宙带来灾难。” “什么灾难?” “宇宙衰变。” 听到这回答,总工程师扭头看了看身边的物理学家们,他们都沉默不语,紧锁眉头思考着什么。 “还需要进一步解释吗?”排险者问。 “不,不需要了。”丁仪轻轻地摇摇头说。物理学家们本以为排险者会说出一个人类完全无法理解的概念,但没想到。他说出的东西人类的物理学界早在上世纪八十年代初就想到了,只是当时大多数人都认为那不过是一个新奇的假设,与现实毫无关系,以至现在几乎被遗忘了。 真空衰变的概念最初出现在1980年《物理评论》杂志上的一篇论文中,作者是西德尼?科尔曼和弗兰克?德卢西亚。早在这之前狄拉克就指出,我们宇宙中的真空可能是一种伪真空,在那似乎空无一物的空间里,幽灵般的虚粒子在短得无法想像的瞬间出现又消失,这瞬息间创生与毁灭的活剧在空间的每一点上无休止地上演,使得我们所说的真空实际上是一个沸腾的量子海洋,这就使得真空具有一定的能级。科尔曼和德卢西亚的新思想在于:他们认为某种高能过程可能产生出另一种状态的真空,这种真空的能级比现有的真空低,甚至可能出现能级为零的“真真空”。这种真空的体积开始可能只有一个原子大小,但它一旦形成,周围相邻的高能级真空就会向它的能级跌落,变成与它一样的低能级真空,这就使得低能级真空的体积迅速扩大,形成一个球形,这个低能级真空球的扩张很快就能达到光速,球中质子和中子将在瞬间衰变,这使得球内的物质世界全部蒸发,一切归于毁灭…… “……以光速膨胀的低能级真空球将在0.03秒内毁灭地球,五个小时内毁灭太阳系,四年后毁灭最近的恒星,十万年后毁灭银河系……没有什么能阻止球体的膨胀,随时时间的推移,整个宇宙都难逃劫难。”排险者说,他的话正好接上了大多数人的思维,难道他能看到人类的思想?排险者张开双臂,做出一个囊括一切的姿势,”如果把我们的宇宙看作一个广阔的海洋,我们就是海中的鱼儿,我们周围这无边无际的海水是那么清澈透明,以至于我们忘记了它的存在。现在我要告诉你们,这不是海水,是液体炸药,一粒火星就会引发毁灭一切的大灾难。作为宇宙排险者,我的职责就是在这些火星期到危险的温度前扑灭它。” 丁仪说:“这大概不大容易,我们已知的宇宙有二百亿光年半径,即使对于你们这样的超级文明,这也是一个极其广阔的空间。” 排险者笑了笑,这是他第一次笑,这笑同样毫无特点:“没有你想的那么复杂。你们已经知道,我们目前的宇宙,只是大爆炸焰火的余烬,恒星和星系,不过是仍然保持着些许温热的飘散的烟灰罢了,这是一个低能级的宇宙,你们看到的类星体之类的高能天体只存在于遥远的过去。在目前的自然宇宙中,最高级别的能量过程,如大质量物体坠入黑洞,其能级也比大爆炸低许多数量级。在目前的宇宙中,发生创世级别的能量过程的惟一机会,只能来自于其中的智慧文明探索宇宙终极奥秘的努力,这种努力会把大量的能量聚焦到一个微观点上,使这一点达到创世能级。所以,我们只需要监视宇宙中进化到一定程度的文明世界就行了。” 松田诚一问:“那么,你们是从何时起开始注意到人类呢?普郎克时代吗?” 排险者摇摇头。 “那么是牛顿时代?也不是?不可能远到亚里士多德时代吧?” “都不是。”排险者说,“宇宙排险系统的运行机制是这样的:它首先通过散布在宇宙中的大量传感器监视已有生命出现的世界,当发现这些世界中出现有能力产生创世能级能量过程的文明时,传感器就发出警报,我这样的排险者在收到警报后将亲临那些世界监视其中的文明。但除非这些文明真要进行创世能级的试验,我们是绝不会对其进行任何干预的。” 这时,在排险者的头部左上方出现了一个黑色的正方形,约两米见方,正方形充满了深不见底的漆黑,仿佛现实被控了一个洞。几秒钟后,那黑色的空间中出现了一个蓝色的地球影像,排险者指着影像说:“这就是放置在你们世界上方的传感器拍下的地球影像。” “这个传感器是在什么时候放置于地球的?”有人间。 “按你们的地质学纪年,在古生代末期的石炭纪。” “石炭纪?”“那就是……三亿年前了!”人们纷纷惊呼。 “这……太早了些吧?”总工程师敬畏地问。 “早吗?不。是太晚了,当我们第一次到达石炭纪的地球,看到在广阔的冈瓦纳古陆上,皮肤湿滑的两栖动物在原生松林和沼泽中爬行时,真吓出了一身冷落。在这之前的相当长的岁月里,这个世界都有可能突然进化出技术文明,所以,传感器应该在古生代开始时的寒武纪或奥陶纪就放置在这里。” 地球的影像向前推来,充满了整个正方形,镜头在各大陆间移动,让人想到一双警惕巡视的眼睛。 排险者说:“你们现在看到的影像是在更新世末期拍摄的,距今37万年,对我们来说,几乎是在昨天了。” 地球表面的影像停止了移动,那双眼睛的视野固定在非洲大陆上,这个大陆正处于地球黑夜的一侧,看上去是一个由稍亮些的大洋三面围绕的大墨块。显然大陆上的什么东西吸引 了这双眼睛的注意,焦距拉长,非洲大陆向前扑来,很快占据了整个画面,仿佛观察者正在飞速冲向地球表面。陆地黑白相间的色彩渐渐在黑暗中显示出来,白色的是第四纪冰期的积雪,黑色部分很模糊,是森林还是布满乱石的平原,只能由人想像了。镜头继续拉近,一个雪原充满了画面,显示图像的正方形现在全变成白色了,是那种夜间雷地的灰白色,带着暗暗的谈蓝。在这雪原上有几个醒目的黑点,很快可以看出那是几个人影,接着可以看出他们的身型都有些驼背,寒冷的夜风吹起他们长长的披肩乱发。图像再次变黑,一个人仰起的面孔充满了面画,在微弱的光线里无法看清这张面孔的细部,只能看出他的眉骨和颧骨很高,嘴唇长而薄。镜头继续拉近,这似乎已是不可能再近的距离,一双深陷的眼睛充满了画面,黑暗中的瞳仁中有一些银色的光斑,那是映在其中的变形的星空。 图像定格,一声尖利的呜叫响起,排险者告诉人们,预警系统报警了。 “为什么?”总工程师不解地问。 “这个原始人仰望星空的时间超过了预誓阀值,已对宇宙表现出了充分的好奇。到此为止,已在不同的地点观察到了十例这样的超限事件,符合报警条件。” “如果我没记错的话,你前面说过,只有当有能力产生创世能级能量、过程的文明出现时,预警系统才会报警。” “你们看到的不正是这样一个文明吗? 人们面面相觑,一片茫然。 排险者露出那毫无特点的微笑说:“这很难理解吗?当生命意识到宇宙奥秘的存在时,距它最终解开这个奥秘只有一步之遥了。”看到人们仍不明白,他接着说,“比如地球生命,用了四十多亿年时间才第一次意识到宇宙奥秘的存在,但那一时刻距你们建成爱因斯坦赤道只有不到四十万年时间,而这一进程最关键的加速期只有不到五百年时间。如果说那个原始人对字宙的几分钟凝视是看到了一颗宝石,其后你们所谓的整个人类文明,不过是弯腰去拾它罢了。” 丁仪若有所悟地点点头:“要说也是这样,那个伟大的望星人!” 排险者接着说:“以后我就来到了你们的世界,监视着文明的进程,像是守护着一个玩火的孩子。周围被火光照壳的宇宙使这孩子着迷,他不顾一切地把火越燃越旺,直到现在,宇宙已有被这火烧毁的危险。” 丁仪想了想,终于提出了人类科学史上最关键的问题:“这就是说,我们永远不可能得到大统一模型,永远不可能探知宇宙的终极奥秘?” 科学家们呆呆地盯着排险者,像一群在最后审判日里等待宣判的灵魂。 “智慧生命有多种悲哀,这只是其中之一。”排险者谈谈地说。 松田诚一声音频抖地问:“作为更高一级的文明,你们是如何承受这种悲哀的呢?” “我们是这个宇宙中的幸运儿,我们得到了宇宙的大统一模型。”科学家们心中的希望之火又重新开始燃烧。 丁仪突然想到了另一种恐怖的可能:“难道说,真空衰变已被你们在宇宙的某处触发了?” 排险者摇摇头:“我们是用另一种方式得到的大统一模型,这一时说不清楚,以后我可能会详细地讲给你们听。” “我们不能重复这种方式吗?”排险者继续摇头:“时机已过,这个宇宙中的任何文明都不可能再重复它。” “那请把宇宙的大统一模型告诉人类!” 排险者还是摇头。 “求求你,这对我们很重要,不,这就是我们的一切!”丁仪冲动地去抓排险者的胳膊,但他的手毫无感觉地穿过了排险者的身体。 “知识密封准则不允许这样做。” “知识密封准则?” “这是宇宙中文明世界的最高准则之一,不允许高级文明向低级文明传递知识,我们把这种行为叫知识的管道传递。低级文明只能通过自己的探索来得到知识。” 丁仪大声说:“这是一个可理解的准则:如果你们把大统一模型告诉所有渴求宇宙最终奥秘的文明,他们就不会试图通过创世能级的高能试验来得到它,宇宙不就安全了吗?” “你想得太简单了:这个大统一模型只是这个宇宙的。当你们得到它后就会知道,还存在着无数其它的宇宙,你们接着又会渴求得到制约所有宇宙的超统一模型。而大统一模型在技术上的应用会使你们拥有产生更高能量过程的手段,你们会试图用这种能量过程击穿不同宇宙问的壁垒,不同宇宙间的真空存在着能级差,这就会导致真空衰变,同时毁灭两个或更多的宇宙。知识的管道传递还会对接收它的低级文明产生其它更直接的不良后果和灾难,其原因大部分你们目前还无法理解,所以知识密封准则是绝对不允许违反的。这个准则所说的知识不仅是宇宙的深层秘密,它是指所有你们不具备的知识,包括各个层次的知识:假设人类现在还不知道牛顿三定律或微积分,我也同样不能传授给你们。” 科学家们沉默了,在他们眼中,已升得很高的太阳熄灭了,一切都陷入黑暗之中。整个宇宙顿时变成一个巨大的悲剧,这悲剧之大之广他们一时还无法把握,只能在余生细水长流地受其折磨,事实上他们知道,余生已无意义。 松田诚一瘫坐在草地上,说了一句后来成为名言的话:“在一个不可知的宇宙里,我的心脏懒得跳动了” 他的话道出了所有物理学家的心声,他们目光呆滞,欲哭无泪。就这样不知过了多长时间,丁仪突然打破沉默: “我有一个办法,既可以使我得到大统一模型,又不违反知识密封准则。“ 排险者对他点点头:“说说看。” “你把宇宙的终极奥秘告诉我,然后毁灭我。” “给你三天时间考虑。”排险者说,他的回答不假思索十分迅速,紧接着丁仪的话。 丁仪欣喜若狂:“你是说这可行?” 排险者点点头。 真理祭坛 人们是这么称呼那个巨大的半球体的,它的直径五十米,底面朝上球面向下放置在沙漠中,远看像一座倒放的山丘。这个半球是排险者用沙子筑成的,当时沙漠中出现了一股巨大的龙卷风,风中那高大的沙柱最后凝聚成这个东西。谁也不知道他是用什么东西使大量的沙子聚合成这样一个精确的半球形状,其强度使它球面朝下放置都不会解体。但半球这样的放置方式使它很不稳定,在沙漠中的阵风里它有明显的摇晃。 据排险者说,在他的那个遥远世界里,这样的半球是一个论坛,在那个文明的上古时代,学者们就聚集在上面讨论宇宙的奥秘。由于这样放置的半球的不稳定性,论坛上的学者们必须小心地使他们的位置均匀地分布,否则半球就会倾斜,使上面的人都滑下来。排险者一直没有解释这个半球形论坛的含义,人们猜测,它可能是暗示宇宙的非平衡态和不稳定。 在半球的一侧,还有一条沙子构筑的长长的坡道,通过它可以从下面走上祭坛。在排险者的世界里,这条坡道是不需要的:在纯能化之前的上古时代,他的种族是一种长着透明双翼的生物,可以直接飞到论坛上。这条坡道是专为人类修筑的,他们中的三面多人将通过它走上真理祭坛,用生命换取宇宙奥秘。 三天前,当排险者答应了丁仪的要求后,事情的发展令世界恐慌:在短短一天时间内,有几百人提出了同样的要求,这些人除了世界核子中心的其他科学家外,还有来自世界各国的学者,开始只有物理学家,后来报名者的专业越出了物理学和宇宙学,出现了数学、生物学等其它基础学科的科学家,甚至还有经济学和史学这类非自然科学的学者。这些要求用生命来换取真理的人,都是他们所在学科的刀锋,是科学界精英中的精英,其中诺贝尔奖获得者就占了一半,可以说,在真理祭坛前聚集了人类科学的精华。 真理祭坛前其实已不是沙漠了,排险者在三天前种下的草迅速蔓延,那条草带已宽了两倍,它那已变得不规则的边曲已伸到了真理祭坛下面。在这绿色的草地上凝集了上万人,除了这些即将献身的科学家和世界各大媒体的记者外,还有科学家们的亲人和朋友,两天两夜无休止的劝阻和哀求已使他们心力交瘁,精神都处于崩溃的边缘,但他们还是决定在这最后的时刻做最后的努力。与他们一同做这种努力的还有数量众多的各国政府的代%
2023-07-02 23:14:0913

宇宙将会如何终结?

大约60亿年后,地球很可能被蒸发,因为届时垂死的太阳将膨胀成一颗红巨星吞没地球。但地球只是太阳系里的一颗行星,太阳只是银河系里几千亿颗恒星中的一颗,整个可观测宇宙里存在几千亿个星系,那么它们的命运是什么呢?宇宙将如何终结?科学很少关注于这将如何发生,我们甚至不确定宇宙是否会到达一个确定的终点,或者就是慢慢缩小。我们对物理学最好的理解表明宇宙模式存在的几种可能我们提供了一些如何存活的暗示。有关宇宙终结的第一个线索来自热力学。宇宙的热死亡并不是如同充满火焰的地狱,而是死于不同差异的热。这听上去可能并不令人害怕,但热寂比活活烧死更糟糕。这是因为几乎日常生活的一切事物都需要某种温度差异,无论是直接的还是间接的。例如,你的汽车能够跑动是因为发动机内部比外部更热。你的电脑依靠当地电厂提供的电运行,而电可能来源于加热水或者风力发电。然而,一旦宇宙到达热寂,任何地方的任何事物都是相同温度,这意味着将不会发生任何事情。每一颗恒星都将死亡,几乎所有物质都将腐烂,最终剩下的只是稀疏的粒子汤和辐射。即使这个汤的能量也会因宇宙膨胀而被时间冲走,留下万物温度只略微高于绝对零度。在这个“大冻结”(Big Freeze)情境里,宇宙将变得寒冷、死亡和空虚。在19世纪早期发展热力学理论之后,热寂似乎是宇宙终结的唯一可能性。但是100年后,爱因斯坦的广义相对论表明宇宙可能拥有一个更加戏剧性的命运。广义相对论认为物质和能量会弯曲时空。时空和物质-能量之间的关系延伸至整个宇宙。根据爱因斯坦的观点,宇宙的事物决定了宇宙本身的最终命运。这一理论预测宇宙作为整体要么膨胀要么收缩。它的大小不会维持恒定不变。1917年爱因斯坦意识到这一点,但他不愿相信这一点以至于创造了自己的理论。1929年,美国天文学家埃德温·哈勃(Edwin Hubble)发现了宇宙正在膨胀的证据。爱因斯坦改变了心意,表示他之前坚持静态宇宙是职业生涯“犯的最大的错”。如果宇宙在膨胀,那么它之前一定比现在小。这导致了宇宙大爆炸理论:宇宙最开始是极其小的,然后瞬间快速膨胀。即使是现在我们仍可以看到宇宙大爆炸的“余晖”,也就是宇宙微波背景辐射——一种来自天空各个方向的恒定无线电波流。宇宙的命运取决于一个非常简单的问题:宇宙是否将继续膨胀?速度有多快?对于一个包含正常“东西”,例如物质和光的宇宙而言,这个问题的答案取决于这些东西有多少。更多东西意味着更多引力,它将拖拽所有一切并减慢膨胀速率。只要东西的数量不超过一个严格的界限,宇宙将继续膨胀,最终经历热寂和冻干。但如果东西数量太多,那么宇宙的膨胀可能会减慢和停止。然后宇宙开始收缩。一个收缩的宇宙将变得越来越小,变得更热更密集,最终形成一个紧凑的地狱,有点类似颠倒的宇宙大爆炸,被称为宇宙大收缩(Big Crunch)。在整个20世纪,天体物理学家都不确定将发生哪一种情景。大冻结还是大收缩?冰还是火?他们试图进行一项宇宙普查,补充宇宙里究竟还有多少物质。结果发现我们非常接近严格的界线点,这导致我们的命运再次悬而未决。而这一切在20世纪末发生了改变。1998年,两组相互竞争的天体物理学家小组宣布了一项令人惊讶的发现:宇宙的膨胀在加速。正常物质和能量无法做到这一点。这是一种新类型能量,名为“暗能量”的存在证据,这种能量的特性与宇宙里任何其他的都不相同。暗能量会撕裂宇宙,我们仍然不知道它究竟是什么,但宇宙里70%的能量都是暗能量,且这个数字一直在增加。暗能量的存在意味着宇宙里物质的量可能无法决定宇宙的最终命运。相反,控制着宇宙的是暗能量,它加速了宇宙膨胀。这导致大收缩理论发生的可能性比较低。但也并不意味着大冻结一定会发生。仍然存在其它可能性。其中一个起源于亚原子粒子的世界,这可能是宇宙最奇怪的命运。它听起来就像科幻小说里的情节,从某种角度上说,它的确是。在库尔特·冯内古特(Kurt Vonnegut)的经典科幻小说《猫的摇篮》里,冰-9是水冰的一种新形式,它有着不可思议的特性:它在46摄氏度的温度下凝结,而非0度。当冰-9晶体落入一杯水里,周围所有的水都会立即模仿晶体,因为它的能量比液态水更低。冰-9的新晶体也会导致周围的水在一瞬间变成这样,这种连锁反应导致玻璃杯里的水——甚至全世界的海洋——都形成固态冰-9。在现实生活里,正常的冰和水也可能发生相似情形。如果你将纯净水倒入一个非常干净玻璃杯里,并将它冷却至0度一下,水就变得超级冷却:它会在自然凝固点以下保持液态。水里并没有任何杂质,所以冰无法形成。但如果你将一颗冰晶扔进杯子里,水将快速冻结,就像冰-9一样。冰-9和超冷却的水似乎与宇宙命运并不相关,但空间本身可能发生相似情景。量子力学描述了即使在完全空洞的真空里,仍存在少数能量。但这可能存在其他类型的保留有少数能量的真空。如果这是真的,那么整个宇宙就像一杯超冷却的水,它只能持续到低能量真空“泡沫”出现之前。幸运的是,目前尚未有任何我们已知的这类泡沫。不幸的是,量子力学描述了如果低能量真空是可能的,那么这样的真空泡沫可能不可避免的会出现在宇宙某处。当这发生时,就像冰-9一样,新的真空将改变周围的旧真空,泡沫将以接近光速的速度膨胀,我们将无法预测它的到来。在泡沫里,事情可能完全不同,也不是非常不宜居。基本粒子,例如电子和夸克的特性可能完全不相同,这将改写化学规则,甚至阻止原子的形成。人类、行星甚至恒星本身可能在大改变(Big Change)中被摧毁。在1980年的一篇文章里,物理学家悉尼·科尔曼(Sidney Coleman)和弗兰克·卢西亚(Frankde Luccia)将它称为“终极生态灾难”。雪上加霜的是,在大改变后暗能量的表现形式可能将变得有所不同。它并不会驱动宇宙加速膨胀,而是拖拽宇宙不断自我坍塌,最终迎来“大收缩”。此外,还存在第四种可能性,在这种情形里暗能量仍然居于中心位置。不过这一理论是高度揣测性的,且可能性非常低,但也不能将其完全排除。暗能量可能比我们目前预想的更加强大,它甚至可以凭借一己之力终结宇宙,而根本不需要经过什么大改变、大冻结或是大收缩。暗能量具有一种非常奇特的性质。随着宇宙膨胀,它的密度保持恒定。这意味着随着时间推移,宇宙将产生越来越多的暗能量,从而保证不断膨胀的宇宙的密度维持恒定。这种情况非常罕见,但它并未打破任何物理学定律。然而情况还可以变得更加诡异:如果暗能量的密度随着宇宙的膨胀而增加,情况将会如何?换句话说,如果宇宙里暗能量数量的增加速度超过宇宙的膨胀速度,那将会如何?这个问题是由美国新罕布什尔州达特茅斯学院的罗伯特·查得威尔(Robert Caldwell)提出的。他将其称为“幽灵暗能量”,它将导致宇宙走向一条诡异的命运之路。如果幽灵般的暗能量真的存在,那么黑暗终将胜利——正如电影《星球大战》中警告我们的那样。目前,暗能量的密度还非常低,远低于地球上物质的密度水平,甚至低于银河系的密度水平。但随着时间的推移,幽灵暗能量的密度将持续累积并最终撕裂宇宙。在2003年发表的一篇论文里,查得威尔和他的同事构建出了一个他们称之为“宇宙末日”(cosmic doomsday)的情境。一旦幽灵暗能量的密度超过某一特定物体,这个物体就将被撕裂成碎片。首先幽灵暗能量将撕裂银河系,其中恒星散落各处。随后太阳系将被撕裂,因为暗能量的拖拽力已经超过了太阳对地球和其他公转天体的引力作用。最终在短短几分钟内地球将会爆炸。然后,原子将被粉碎,几分之一秒后整个宇宙将被撕碎。查得威尔将这种情境称为“大撕裂”(Big Rip)。查尔维尔自己也承认大撕裂理论看上去非常“怪诞离奇”——这不仅仅是因为它听起来像超级英雄漫画里的情节。幽灵暗能量理论与一些基本宇宙理论之间存在冲突,例如物质与能量的运动速度不可超越光速的假设。基于我们对宇宙膨胀的观测以及粒子物理学的实验结果,宇宙的最终命运更有可能是大冻结,很有可能在那之后还会经历大改变和一次终极的大收缩。这是非常可怕的未来——亘古持久的冰冷空旷,在真空衰变中终结,最终迎来终极塌缩一片虚无。有没有可能逃离这样的噩梦?抑或是我们命中注定的末日?对于我们个人而言,就没有必要去担心宇宙终结。可能除了大改变之外,以上讨论的所有事都是在未来亿万年后才有可能发生的,它尚未成为一个迫在眉睫的问题。我们也不必为人类的命运担忧。如果没有发生其他变故,早在这一切发生之前,光是遗传漂变就已经足以让我们的后代变得面目全非。美国新泽西州普林斯顿高等学术研究所的物理学家弗里曼·戴森(Freeman Dyson)在1979年发表的一篇经典论文中探讨过这个问题。当时,戴森认为生命体可以自我改造适应大冻结,它认为这比逃离大收缩地狱要更容易。然而时至今日,暗能量的发现让戴森对这个问题已经不那么乐观。“如果宇宙正在加速膨胀,那真是一个坏消息。”加速膨胀意味着我们将最终失去与绝大部分星系的联系,从而极大限制我们能够获取的能量。戴森表示:“从长远来看,这是一种非常糟糕的情况。”然而情况可能会发生变化。“我们目前仍然不确定这样的膨胀是否会持续下去,因为我们尚未理解宇宙为何会加速膨胀。对此较为积极的观点是,随着宇宙变得越来越大,加速将会减慢。如果是那样,那么未来将会明朗得多。”戴森说道。可是如果宇宙膨胀没有减速呢,或者大改变即将来临,那将会如何呢?对此,一些物理学家们给出了自己的解决方案,但听上去就像一群疯子科学家的设想:要想逃离宇宙终结的命运,我们就在实验室里创建我们自己的宇宙,然后跳进去。其中一名物理学家便是美国麻省理工学院的阿兰·古斯(Alan Guth),他是早期宇宙研究方面的专家。古斯教授表示:“我并不是说物理学定律完全暗示这是可能的。但如果它是可能的,它可能需要远远超出我们目前能够预见的高科技。此外还需要巨大的能量来创造宇宙并对其进行操控。”据阿兰表示第一步将是创造出一种密度极高的物质形式——它的密度如此之高以至于几乎可以自我塌缩成为黑洞。如果能够以恰当的方式实现这一步,并迅速清空该区域周围的其他物质,那么我们或能够迫使这一空间区域发生快速膨胀。事实上,你已经创造了一个全新的宇宙。随着该区域空间的膨胀,边界将会收缩,创造一个弯曲空间的“气泡”,气泡“里面”要比“外面”更大。古斯表示,这样的情景对于《神秘博士》的粉丝们来说可能并不陌生,这部科幻剧里的TARDIS可能是对他所提到的空间扭曲模式“非常精准的类比”。最终,外界将完全收缩消失,新生宇宙让我们逃脱“旧”宇宙里我们将要面临的厄运。至于这是否真的可行我们目前还无法确定。古斯表示:“对此我们还不甚清楚。我们目前不确定这样做是否可行。”然而古斯指出宇宙终结以外我们还存在另一线希望——只有一丝而已。古斯是最早提出早期宇宙在极短时间内快速膨胀的科学家之一,也就是所谓的“宇宙暴涨”(inflation)。许多宇宙学家现在相信暴涨理论是目前解释早期宇宙的最佳理论。而古斯所谓的创造新宇宙依赖于重现这样的暴涨。暴涨对于宇宙的命运会产生有趣的后果。该理论认为我们所处的宇宙仅仅是多重宇宙的一小部分,并且存在着一个永恒膨胀的“背景”,它不断制造出像我们宇宙这样的新的“口袋宇宙”。古斯表示:“如果情况的确如此,那么即便我们知道每一个单独的口袋宇宙最终将死亡,但多重宇宙作为整体会永生,在每一个新创造的口袋宇宙里会有新生命的产生。在这样的情境里,多重宇宙作为一个整体是永恒的,至少在未来是永恒的,尽管单个口袋宇宙会不断的诞生和死亡。”也许卡夫卡的那句话是对的,他说:“有很多希望,无限多的希望——但不是我们的。”
2023-07-02 23:14:392

关于《三体》太阳系二向箔扩散的问题

二向箔出自刘慈欣的著名科幻小说《三体3:死神永生》。二向箔是星际文明的一种毁灭性攻击武器,它是一个被力场包裹的“小纸片”。与三维空间接触的瞬间,使三维空间的一个维度蜷缩到微观,从而使三维空间及其中的所有物质跌落到二维,达到消灭敌方的目的。空间跌落蔓延速度小于光速,因此以接近光速脱离的物体可以避免伤害,其攻击范围最终据信会达到星系级别空间,甚至可能更大。基本原理其实从本质上说水滴的科技还是经典物理学的利用,不过将经典物理学运用到了极致。但是二向箔则是维度的变化,使对象从三维降到二维。 也有部分读者认为二向箔的原理是真空衰变,也就是一块由力场包围的绝对真空。 如果说二向箔是瀑布之下的湖的话,那么我们所处的三维空间就是瀑布之上的一条河流。研发历史通过对基本粒子结构的拆分再重组,构造一个空间结构完全不同的区域。用力场隔离其和正常空间的接触。(目前仅限科幻小说,参见三体外传三体X-观想之宙)攻击范围未知,影响范围会迅速扩大,但三维跌落的速度小于光速。至于对遥远宇宙的影响未知,根据小说描述,如果时间足够长,可能使宇宙全部跌落到二维。但是根据程心的经历时间,二向箔并没有使宇宙全部跌落,因此二向箔影响范围应该是星系级别的,而不是全宇宙,但这只是一种猜测,因为程心与AA飞离速度已达到光速,故相对静止,无法判断地球一方的准确情况。威力使周围的三维空间向二维跌落,并且二维范围迅速扩大。根据小说描述其逃逸速度为光速,除非被攻击文明拥有可以达到光速的飞船,否则任何物体均无法幸免。此方法比使用质量点杀伤范围更彻底。根据实际情况,被攻击文明如有接近光速的飞船,是能够逃脱的。 但光速飞船不可能飞出宇宙(其实吾也不知道宇宙之外是什么),所以最终也会被吞噬。副作用由于作用范围可能会扩大,最终使用者本身也可能跌落至二维,所以一般限制使用。但是向太阳系攻击的文明似乎开始改造自身以适应二维宇宙,以便消灭对手,同时避免自身灭亡。保存方式用力场封装,以便与周围世界隔开,防止对己方产生危害。根据封装方式可知二向箔可以隔离并防止扩散,但实际未有文明防止二向箔扩散的描述。实战情况在攻击太阳系时在短时间内将整个太阳系转成了二维。人类几乎全军覆没,除了星舰文明的人类和通过光速飞船逃脱的程心和艾AA逃脱了攻击。另外,据长老和歌者的对话可知二向箔已在其他很多战场被使用。
2023-07-02 23:17:253

二向箔的基本原理是什么?

二向箔的基本原理是空间二维化,本质上说是将原本的三维空间中的单个维度卷曲压缩,进而实现对空间的逐步吞噬和拆解,原来的三维空间多数部分将不复存在,变成了二维的了。二向箔是在中国科幻名匠刘慈欣的作品《三体III:死神永生》中登场的一种典型的维度打击(降维攻击)武器。其实从本质上说人类文明的劲敌-三体人的水滴(强相互作用力探测器)的科技还是经典物理学的利用,不过是将经典物理学运用到了极致。但是二向箔则是维度的变化,其利用宇宙规律作为武器,使对象从三维降到二维,导致大量的能量和物质信息丢失,最终泯灭于三维宇宙之中。空间二维化,本质上说是将原本的三维空间中的单个维度卷曲压缩,进而实现对空间的逐步吞噬和拆解,原来的三维空间多数部分将不复存在,变成了二维的了。其实这是一个无限缩小和拆解的过程,一个点和一根线段比起来,长度为零。一根线段与一个平面比起来,面积为零。同样,一个二向箔与任何一个有限的三维体比起来,体积为零。二维化力场展开
2023-07-02 23:17:543

二向箔什么样子呀?

是一种类似水滴形状的降为打击武器。二向箔是在中国科幻名匠刘慈欣的作品《三体III:死神永生》中登场的极具代表性的宇宙规律武器之一。为已知的维度打击/降维攻击中最简单原始的一种。首次出现于一艘来自歌者文明“母世界”的宇宙飞船。基本原理:其实从本质上说人类文明的劲敌-三体人的水滴(强相互作用力探测器)的科技还是经典物理学的利用,不过是将经典物理学运用到了极致。但是二向箔则是维度的变化,其利用宇宙规律作为武器,使对象从三维降到二维,导致大量的能量和物质信息丢失,最终泯灭于三维宇宙之中。空间二维化,本质上说是将原本的三维空间中的单个维度卷曲压缩,进而实现对空间的逐步吞噬和拆解,原来的三维空间多数部分将不复存在,变成了二维的了。其实这是一个无限缩小和拆解的过程,一个点和一根线段比起来,长度为零。一根线段与一个平面比起来,面积为零。同样,一个二向箔与任何一个有限的三维体比起来,体积为零。可是,当二向箔一旦与三维空间赤裸裸地接触,它就变得像沸水中的气泡那样,开始膨胀起来,但由于它是二维的,只会增大面积,像气泡一样不断扩张体积的是它产生的二维化进程。它触发我们三维空间的能量场向能量更低的地方跳。在这个场跳的同时,二向箔却越长越大。也有部分读者认为二向箔的原理是真空衰变,也就是一块力场包裹的绝对真空。
2023-07-02 23:18:071

什么理论能确切解释宇宙大爆炸的起因呢?

解释大爆炸起因的理论与揭示创造宇宙万物的不可避免的事件过程的理论是一样的,每一个定律,每一个理论,每一个粒子等等,这个理论就是能量层次理论。肖恩·卡罗尔、李·斯莫林和其他人都建立了宇宙在新宇宙形成之前进化的模型。想象我们的宇宙只是一片泡沫海洋中的一个泡沫。泡沫可以形成或最终在其他泡沫中。一个气泡的表面就是我们所经历的宇宙。时间(正如我们所经历的)是泡沫表面的一种属性,其中涉及的数学是众所周知的,但当你试图用日常常识术语来解释它时,听起来很疯狂。一个常识性的解释是,我们的宇宙是一个有生命的有机体,而我们只是其中的一小部分。这种生物的行为智能与其体积或表面积成正比。换句话说,这是一种让我们对神的看法产生共鸣的心灵。人类和地球上的生命通过DNA等化学物质传递基因。宇宙通过“宇宙常量”传递基因(决定儿童的基本属性)。能量层次理论告诉我们,在大爆炸之前只有两种成分存在。构建块组件实体称为节点(新出现的无所不在的点实体)和它们初始对齐所需的能量。这些节点的初始排列是平面的,创建了一个二维空间时空。这种排列变得不稳定,导致了真空衰变现象创造了一个新的立体排列创造了我们的三维时空。在这个过程中,一些与时空结构相关的基本能量层以存在于“时空”中的粒子的形式跃迁到更高的能量层。这个理论还不是主流,因为它起源于物理学界之外,但最终它会被认真对待。它重新定义光的速度为能量必须通过能量来保持独立的能量层的速度。它定义了什么创造了一个“维度”,作为独立于其他能量排列的能量排列。它告诉我们为什么对称定律存在。它告诉我们粒子的内部能量结构,以及粒子如何具有质量、自旋和电荷等特性。它告诉我们物理常数是如何确定其特定的定量值的。能量层次理论正在等待着物理学界的到来,当它到来的时候,将会有一个理解的爆炸,理论物理领域可以超越它目前的僵局。
2023-07-02 23:18:343

量子力学19:宇宙如何无中生有

上一篇我们了解到,因为退相干速度太快,你不会在宏观世界看到量子叠加态。那么量子力学的那些“量子的”性质 —— 叠加态、随机性、量子隧穿这些东西 —— 对宏观世界有什么用吗?其实物理学家一开始也不知道这些到底有啥用,惠勒有一句话是这么说的 [1] —— “遇见量子,就如同一个远方的 探索 者第一次看见 汽车 。这个东西肯定是有用的,而且有重要用处,但是到底有什么用呢?” 这一讲开始,我们来说一些量子力学的应用。咱们先说最大的应用: 宇宙 。 我们的宇宙是这个样子,可能多亏了量子力学。 * 只要你喜欢思辨,哪怕你没有任何现代化的观测手段,单凭仰望星空,你也能问出一些有意思的问题来,而且你还可能猜到答案。比如说,古代所有哲学家可能都思考过这个问题:宇宙的万事万物都是从哪来的?古人给过各种答案,但是我敢说,最接近现代科学的答案,是来自中国东汉末年的年轻的天才,曹操的女婿,何进的孙子,著名的玄学家,何晏。 何晏的推理差不多是这样的。万事万物各有各的形状、颜色和声音,但是从概念分类来说,应该是越高级就越有普遍意义,越单一化;越低级就越具体,越多样化。比如鸡和鸭,你知道是什么样子;但要是说“鸟”是什么,形象就不具体了;再往高走,“生命”是什么?你就根本想不出一个形状来。那么以此类推,万物的总起源,必定是一个没有形状、颜色和声音的东西。 这个最高级的起源也好,宇宙的规律、也就是“道”也好,必定是“无”。何晏说:「有之为有,恃‘无"以生;事而为事,由无以成。」 你看这比希腊神话说的“混沌生了大地女神盖亚”、希腊哲学家泰勒斯说的“水是万物之源”是不是高级多了。如果万物起源于水,那水又是从哪来的呢?事实上,现代科学认为宇宙包括了万事万物,而且宇宙的确有一个大爆炸式的起源:既然大爆炸之前什么都没有,宇宙的起源就的确只能是“无”。 但是你还可以接着问一个问题:“无”,是怎么生出“有”来的呢?它为什么不一直保持“没有”的状态呢? 古代哲学家不可能想明白。这就得指望量子力学了。 * 在所有的学说中, 量子力学是唯一一个允许事情无缘无故就发生的理论 。这个原子一直都好好的,为啥突然衰变了?没有原因。无中生有对量子力学是个日常行为,量子力学认为真空都不是真正空的,随时随地都会冒出一对虚拟粒子、又互相湮灭掉……那从“无”中冒出一个宇宙来,似乎也不是不可能。 现在物理学家对宇宙到底是怎么起源的并没有达成一致,理论模型很多但是证据不足。咱们挑两个最著名的说法,它们都涉及到量子力学。 一个是史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)的 “无边界建议(no-boundary proposal)” 。1983 年,霍金和詹姆斯·哈特尔(James Hartle)提出,大爆炸并不需要一个“奇点”,宇宙的起源过程是像下面这个毽子的形状 —— 要点是它有一个非常平滑的开始。霍金说宇宙开始之前,只有空间而没有时间 —— 既然没有时间,那也就谈不上什么“之前”了,这才是真正的“无”。宇宙处于一个量子叠加态,它可以有各种各样的 历史 ,可以用一个波函数描写。然后突然之间,宇宙的波函数发生了坍缩,时间开始了。最初是虚的时间,后来变成了真正的时间,再后来才是暴涨,然后才演化出万事万物。 霍金说我们经历的只是宇宙众多可能的 历史 中的一个,甚至都不是可能性最大的一个。还有很多别的宇宙也无缘无故地起源了,不过它们大多数都会因为“爆”得不够好而立即消失,宇宙们就好像冒泡一样不断地起源不断地消失 —— 而我们这个宇宙幸运地存活了下来。 这个理论的缺点是它保留了太多的可能的宇宙,让人觉得是不是有点太贵了;优点则是它去除了“宇宙之前”的问题,并且提供了无中生有的机制。这两个特点都是量子力学给的。 霍金的模型在科普界比较流行,这是因为霍金善于写畅销书。其实在学术界,另一个模型可能更受欢迎。 * “暴涨”理论的创始人阿兰·古斯(Alan Harvey Guth),早在 1981 年就提出了另一种无中生有的可能性。古斯的理论不需要对时间打什么主意,只要给一小块真空区域,就有可能爆发出来一个新的宇宙。 量子力学认为真空并不是绝对“空”的。不确定性原理要求能量在哪里都不能绝对是零 —— 不然就成了确定的了。所以哪怕在真空之中,也会有一个小小的能量涨落,称之为真空的“零点能”。这个零点能就是空间的最低能量。 古斯的提议是,同样是出于某种量子力学效应,某一处空间会非常偶然地得到一个比零点能略高一点的能量,大约相当于比如说原子走向了第二个能级的“激发态”。这件事本来是无害的,因为那个能量也很低,发生不了什么,这就相当于是一个“假真空”。 对空间中的这一点来说,假真空的能量相当于是所有可能性之中的一个局部的最低点,而真真空的能量是全局最低点,本来假真空也比较稳定,不会变成真真空。但是因为量子隧道效应,突然某一时刻,假真空就衰变到了真真空。结果宇宙起源了。 空间中的这一点因为假真空衰变而获得了一点点多余的能量,这点能量提供了一个负压力,而根据广义相对论,这个负压力变成了向外迸发的“反引力”,使得宇宙开始暴涨。暴涨是比“大爆炸”快得多的过程,相当于是空间各处同时发生大爆炸。空间拉开,引力提供了负的势能,那么根据能量守恒,空间各处就会衰变出正能量,这就是物质的起源。最早期的物质主要是光子,后来有了夸克、电子,又有了质子、中子……一直到今天的宇宙。 而这一切都起源于一次量子隧穿。按古斯这个说法,宇宙起源于真空中冒的一个泡。那你可能会说,我们今天的宇宙中大部分空间也是接近真空的啊,那万一哪个地方再冒一个这样的泡,再来一次暴涨,创生一个新的宇宙,把我们现在这个宇宙给毁了怎么办?这个别担心,真空衰变的概率是极低极低的,平均发生一次的间隔时间比我们这个宇宙的年龄大了很多很多倍 [2]。 所以古斯的理论说量子力学让宇宙起源,量子力学还让宇宙不容易起源……而你应该为这两个特点都表示感谢。那到底古斯说得对还是霍金说得对呢?现在没有足够的证据。不管宇宙是怎么起源的,最初的暴涨都留下了一个痕迹,未来对这个痕迹做更精确的观测,也许就能找到宇宙起源的直接证据。这个痕迹就是 “宇宙微波背景辐射” 。 * 微波背景辐射来自于宇宙最初的光,它给今天的宇宙各处提供了 2.7 K 的保底温度,是宇宙留给天体物理学家的礼物 [3]。我们可以从背景辐射中看到很多有意思的东西,而其中最有意思的一点则是,为什么宇宙是如此均匀的? 其实你仰望星空也能看出来这一点。抬眼望去,各个方向的星星差不多一样多,并不是所有的星星都集中在一个地方。这个现象是物理学家心中一个信仰,叫 “宇宙学原则(Cosmological principle)”:在大尺度下,宇宙是均匀和各向同性的,哪里都不特殊 [4]。 其实就从这个“不特殊”,哪怕没有其他证据,我们就已经可以猜到宇宙应该有一个起源了。不然的话宇宙这么大,各个地方距离这么远,它们是怎么互通信息协调的,才能表现得如此相似的呢?这就如同 社会 上有一群人,虽然分布在世界各地,想法和做法却非常相似,那你有理由怀疑它们是同一个大学毕业的。宇宙的均匀说明宇宙中的物质以前是聚集在一起的。 宇宙起源学说,特别是暴涨理论,能解释宇宙的均匀性。但是从另一方面来说,宇宙要是太均匀了也不行。如果宇宙是绝对均匀的,那些基本粒子就会均匀地分布在空间各处,对吧?可是这样一来又怎么能形成那么多恒星呢?恒星是物质聚集的产物,而且根据恒星的寿命,它们必须在很早的时候就聚集了那么多物质。之所以这里有物质而那里没有,恰恰说明宇宙不是绝对均匀的。 于是我们的问题又变成了宇宙为什么不是绝对均匀。我们设想,如果宇宙是无中生有于一个特别特别小的点,那单纯从对称性的角度,它的演化似乎应该是绝对均匀的才对 —— 毕竟没有哪个地方有理由跟别的地方不一样。那这个不均匀,又是从哪来的呢? 答案还是量子力学 。因为量子力学有不确定性,早期宇宙中所有的量子场都会有一些小小的波动涨落,正是那些小涨落造成了宇宙的不均匀! 一直到今天我们都可以从微波背景辐射中看见早期宇宙涨落的信息。背景辐射中显示宇宙早期温度比较低的地方,对应的引力场比较强,更容易聚集到物质,并且在后来的演化中形成恒星、星系乃至于星系团;而温度比较高的地方,现在就更容易是空旷的区域。 微波背景辐射中的高温和低温相差多少呢?差不多是十万分之一。量子力学这个尺度拿捏得正好:涨落再大一点,也许宇宙就太不均匀了,很多物质会聚集在一起,搞不好宇宙演化都受影响;涨落再小一点,宇宙中就不会有日月星辰。 * 量子力学既让宇宙起源于“无”,又让那个“无”能生“有”;让宇宙既能起源,又不会太容易起源;让宇宙既是非常均匀的,又不是完全均匀的。如果不是量子力学,我们真不知道还有什么机制能提供这么好的设定。 ﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉ 划重点 注释 [1] 原话是 “To encounter the quantum is to feel like an explorer from a faraway land who has come for the first time upon an automobile. It is obviously meant for use, and important use, but what use?” [2] M. Tegmark; N. Bostrom (2005). "Is a doomsday catastrophe likely?" Nature. 438 (5875). [3] 《给忙碌者的天体物理学》1:幸运是这个宇宙的通行证 [4] 参见《不特殊论者》。但是这个信念最近似乎受到了挑战:《一个常数的谜团》。
2023-07-02 23:19:091

《星际争霸2》虚空资料与故事背景详解

虚空voidadj. 空的,空虚的,没人住的;(职位)空缺着的;无效的n. 太空,宇宙空间;空位,空隙;空虚感,寂寞的心情以上是基本词义,猜测Void来源于拉丁文的Vacuum(真空)。宇宙学中的Void(文科生大可以跳过不看。:P)这涉及到宇宙组成及大尺度结构的内容,我们仅仅简单做一下介绍:Void (astronomy), the empty spaces between galaxy filamentsVoid(宇宙学),星系纤维之间的虚无空间。整个宇宙中,星系的存在一些很明显的分布规律,形成一些特殊的结构。这种结构,我们称其为纤维(filament)或大尺度丝状结构(galaxy filament),又或者超星系团复合体(supercluster complexes)或星系长城(great walls),从这些名字,我们可以大约猜出它的结构,它是由无数星系、星系团和超星系团组成的巨大的纤维状结构。接下来进入正题。虚空void“我在浩瀚星海之间的黑暗中穿行,.目睹了黯恒星的诞生,见证到混乱现世的真相。”——泽拉图之语,他可能洞悉出了虚空的真谛。虚空是宇宙中一种奇特的现象。不像折跃空间——正常宇宙维度的扭曲,虚空往往是物质宇宙的另一种表现-黑暗,虚无的空间。涉及到该词汇的资料1.1黑暗圣堂武士1.1.1 文化1.1.2虚空和卡拉1.2 其他种族黑暗圣堂武士“虚空不像卡拉,它并不会把我们的同胞连接在一起,不会让我们温暖的感知到彼此。虚空是不会主动为我们主动服务的。一个黑暗圣堂武士觊觎着虚空,通过严酷的训练和坚韧的意志,强迫虚空给自己提供力量”——赛若莫斯虚空已然被黑暗圣堂武士所理解。从虚空中,黑暗圣堂武士们汲取幽能能量,对最高议会的蔑视,他们切断了自己的神经附属物,失去了与其余星灵共享的精神链接。虽然失去了卡拉的庇护和控制,但是虚空给黑暗圣堂武士们提供了他们从前闻所未闻的力量。虚空会给予一个黑暗圣堂武士强大的个人意志,同样的,接受这份恩赐同样需要经过严格的训练和坚韧的意志,否则,不具备这些素质的黑暗圣堂武士就会被虚空所吞噬。基于虚空的“流动”,黑暗圣堂武士们得以进行超光速旅行。虚空的流向会受到重力和恒星风的影响。虚空的流向根据使用者的意志而变化,如果黑暗圣堂武士愿意的话,分成多股流动也是有可能的。文化黑暗圣堂武士们的死亡和来世看起来与虚空息息相关-可以说,“拥抱虚空”就意味着接受死亡。黑暗圣堂武士们认为任何对虚空的污染都是污秽的,虚空的纯洁已经成为他们宗教的主要部分。当涅拉辛们开始学习虚空之道的时候,各种研究成果被记载在不同的载体上,以供之后数个世纪的后辈们进行学习和研究。最近一段时间,黑暗圣堂武士们感受到了虚空中一个古老存在的低语,一个让他们不寒而栗的存在。虚空和卡拉同时利用虚空和卡拉会给予一个星灵不可思议的力量,但要付出燃烧自己生命的代价。同时能够使用两种力量的星灵是极其罕见的。已知的成员有:亚顿和塔萨达。类似的,虚空辉光舰的核心将卡拉和虚空的汇聚到一起,形成了永恒的能量源。来自KL-2行星的神秘实体,自称“虚空之心”的“生物”曾经盘踞在虚空之中。黑暗圣堂武士称,这个实体就是虚空之中的污秽。萨尔那加人了解虚空。他们的战舰能够在虚空中自由穿行。萨尔那加用虚空能量囚禁了KL-2行星的实体生物。主宰似乎知道虚空的其他表现形式,因为黑暗圣堂武士所操纵的力量和它的力量类似。这是唯一能够永久杀死或杀伤脑虫和主宰本尊的力量。猜测:(未证实,仅仅代表译者的观点)1、虚空是正常物质宇宙的一部分,就像我们晒太阳时身体不受阳光照射的部分。2、黑暗圣堂武士的虚空幽能刃切开敌人的原理非常科幻——类似真空衰变,讲实体物质的粒子能量剥夺,使降格为虚粒子储存在虚空中。3、KL-2的实体生物也许是虚空中的盖亚意志生物。结束,欢迎讨论。
2023-07-02 23:19:221

最危险的物理实验是什么

最近有学者宣称LHC的建造很危险。该实验可能会产生高能粒子,引起真空衰变,毁灭这个世界。Motl对此发表评论,认为他们这种态度很不理智。 宇宙中有很多过程会产生高能粒子,比LHC实验的能标要大很多,从未引起这两位作者所担忧过的衰变。这些高能粒子中有很多到达地面,并为我们所探测,其中能量最高的达到10^(20)ev。 他们很害怕一台位于法国-瑞士边境的欧洲核子中心(CERN)的名为大型强子对撞机(LHC)的新加速器会给我们带来人为的最具有灾难性的危害:这台加速器可能会产生微型黑洞,(巨大的奇异物质聚合物),甚至可能导致真空衰变,通过隧穿效应使我们的宇宙衰变到一个能量更低的宇宙中。LHC产生的这些东西的体积会逐渐增长,甚至会吞噬掉我们的行星。其内部不适合生命的生存。他们认为,LHC的建造是对人类不负责任的行为. 就像所有其他的杞人忧天者一样,这些人通过一种人为选取(在LHC这个例子中,这一点尤为明显)一些常识,情绪,以及过时的科学知识和某些特别情形下的前沿科学结果,来“证实”他们预先想得到的结论。这一点和宗教很类似。如果他们从下列任何一种角度自洽的来考察考察LHC实验,比如常识,粒子物理唯象学,经典物理(广义相对论),前沿理论物理。。。他们将发现,LHC实验不会给我们带来任何威胁。 下面将讨论这样一种的威胁:LHC会产生微观黑洞,这种小黑洞逐渐增大,过一段时间之后吃掉地球。有这种可能性吗? 由广义相对论,把质量足够大的物体压缩到一个极小的区域,会得到黑洞。假设时空只有1+3维, 我们没有将技术能力来把足够大的质量压缩成微观粒子从而产生黑洞。即使被加速到很高的能量,基本粒子也还是太轻了。在四维时空中,即使想生成一个最小的,视界为普朗克尺度的小黑洞 (10^(-35)米量级),也必须给一个或两个粒子以普朗克能量(10^19 Gev)。而LHC实验只能达到10^4 Gev能标,这是远不够的。而且基本粒子本身也有一定的大小,不可能将其压缩到足够小的尺度,更别提压缩到普朗克长度了。 所以,如果杞人忧天者们把广义相对论作为一个经典理论来讨论这一问题,他们没有理由害怕,因为黑洞根本不会产生。他们之所以担忧,是因为上面的假设(时空是1+3维)不一定成立,比如在Randall-Sundrum型的卷曲紧化模型。在这些理论里面,存在一个重要的额外空间维,它高度卷曲。我们所熟知的基本粒子位于一个1+3维超曲面上(这些超曲面位于额外维的某些特殊位置上),调节这类理论的某些参数就可以发现,在LHC实验中的确会生成微观黑洞。这很好。 因此,我们的确有必要担心一下子,对不对?我们没必要担忧,因为生成的黑洞很快会蒸发掉。即使它们不蒸发,由于LHC生成的黑洞太小,在可预见的未来不可能吞掉地球。如果这一黑洞是在静止坐标下生成的,它会停在地球的中心,在那里呆上很多亿年。但我们假设黑洞蒸发效应是唯一的??? 所以杞人忧天者需要将Randall-Sumdrum模型(1999)作为真实物理接受下来,同时否认Hawking蒸发理论(1974)。我想对于这一做法,他们会这样申辩:反正黑洞蒸发理论还未被实验所证实。初学者常常被这种说法所洗脑。 这真是一个古怪的断言。研究者们都知道,黑洞蒸发理论毋庸置疑是正确的。在不同的理论中我们可以通过完全不同的途径来推倒出来,如霍金对广义相对论的半经典处理,弦论中对黑洞的围观描述,全息Ads/CFT对应猜想,等。好的物理学家知道,一个物理效应是否被实验所证实并不是最重要的。只有不懂得其中的数学的初学者才会怀疑上述事实。 霍金辐射是公认的事实,而Randall-Sundrum图像的可信度则不那么大。每一个严肃的高能物理学家,包括Raman Sundrum 和 Lisa Randall自己都知道这一点。杞人忧天者们不得不采用这样一种古怪的标准,承认一个可信性不大的理论(卷曲的膜世界理论)是真实的,而认为一个已经被验证的,普适的理论(霍金蒸发)是错误的。这种选取标准是非常双重标准的。 我只说这样做很不合适。为什么Randall-Sundrum的理论在我们的宇宙也还没有被实验检测。高能物理学家在谈到为什么LHC实验可能会证实我们的宇宙符合Randall-Sundrum图像,是因为我们付钱给物理学家们,让他们用量子场论来描述短距下的基本粒子物理,而这些物理特性在短距下并没有被直接观测到。而同样的理论则可以推导出黑洞会蒸发。 杞人忧天者们是采用了双重标准才得到他们的审判日式的宇宙演化图像。一个农民没有理由去相信黑洞蒸发,因为他根本不懂黑洞是什么,为什么会形成。他可能会正确的判断,如果这个世界已经存在了这么多年了,那么在2008年它将继续存在下去。如果欧洲核子中心的那帮多事的家伙们真要耍坏,那也没有关系.因为上帝会制止他们的。 一个受到更多教育的,熟悉广义相对论的农民则会认为,即使黑洞会存在,我们也不可能制造它们。而一个懂得等效场论和Randall-Sundrum微象学的物理学家则会知道,LHC的确会产生小黑洞,但他们很快会蒸发。 杞人忧天者是在把前沿Randall-Sundrum物理学家的见解同农民的见解混在一起。无论你是否严格对待现代理论物理(包括半经典广义相对论),他们的观点都是有问题,偏离理性的。他们相信经典广义相对论和额外维,却不相信量子力学的基本规则,所以他们才会害怕黑洞会增长。 量子力学是一个被坚实的验证了的理论。从心底我很难接受这种事情的发生:在将来,现代物理的一些特性,如卷曲的额外维会被接受,而量子力学则被抛弃。任何被我们承认过的理论都在后来被无所谓的抛掉,这种情况我不知道什么时候会结束。 除了上面物理原理上的讨论外,我们还可以从历史上发生过的事例来说明,为什么LHC实验或地球上其他实验不会带来危险。LHC的确比以前建造的加速器都要大,所达到的能标要高。但相比于在宇宙中发生的一些事例来说,其能标并不高。即使在地球上,也存在比LHC能量大十亿倍的事件----超高能宇宙线,它持续不断的轰击着地球。这种碰撞的质心系能量通常高于LHC中粒子碰撞的能量。如果我们暂时相信狭义相对论,那么LHC实验与天然宇宙线事例唯一不同的地方只在于,这些碰撞将会在同一个地方重复的发生,从而可以被探测和研究。 就像其他事情一样,上述论证中也有小小的漏洞,那就是我们不一定要承认狭义相对论,这样一来,在理论中的可调参数就不仅仅只有质心能量这一个参数了。为了模拟LHC碰撞试验,我们可以假想两个中性的能量为7 TeV 的宇宙线互相碰撞。这种事例在地球附近很少见。今天,狭义相对论已经获得了严格的验证,很多试验给出了狭义相对论的不被违背的上界。在这个上限内,即使那些违背Lorentz不变性的理论也给出结果说LHC碰撞是无害的。而只包含质心系能量为唯一自由参数的计算是违背Lorentz不变性的理论的极限情形。 所以作为一个杞人忧天者,你可能会选择相信这个世界会以一种还没有被发现的新方式来违背Lorentz不变性,以一种最终会与实验协调,但是会让LHC碰撞带来灾难性影响的方式。不用说,你不能建立一个自洽的理论来描述它,但你仍可以相信你的看法就是实际所发生的。如果你这样做,那么没必要激怒你,说你不诚实。可以采用这样的说法,来让言辞温和一点,那就是:你所采用的假设不大自然,他们很少能成立,即使能成立,LHC实验会因为基于这些这些假设的预言而带来危险的可能性也极小(可能小于你这些假设成立的可能性)。没错,风险的确并非为0,但是如果它小于10^(-20),我们为什么还要的担心呢。实际风险还要小很多。 Walter Wagner 是恐惧LHC会带来灾难的一个非政府组织的成员,他人为,即使他相信狭义相对论,LHC实验也和其他已有的实验有所区别,那就是,新的物体是在相对于地球静止的坐标系里产生的,产生的粒子吞噬地球的可能性更大。好吧,我承认相对论速度是不同的,但是假如你假设黑洞或其他危险物体不衰变,那么这意味着,在宇宙的不同位置形成的这类物体还在四处游荡,我们可能正被这类物体形成的大海所包围,其中哟些速度很慢,那么至今位置,无论是在地球上还是其他地方,我们没有观察到这些危险的物体带来的灾难性后果,这实在是很奇怪。 LHC可能能带来的最大的危险来自于弦理论中的预言:宇宙有可能会隧穿到一个弦景观中一个不同的位置上。宇宙中会已形成新的球状泡,这些泡里面的基本粒子的组成和相互作用性质会不同于我们的宇宙,我们这样的人类也不会存在。这些泡会以光速度膨胀成新宇宙,吞噬掉整个宇宙。这可能是最科幻的一种结局,但这也是最不可能的一个。因为这种现象的整体性,这样的危险在宇宙的其他地方也可能发生。而我们的宇宙已经存活137亿年了,直到今天还没有发生过这样的产生新宇宙的碰撞,虽然已经发生过很多次不同的碰撞了,包括类似LHC的能量为7 Tev的对碰。历史表明,这类事情的发生几率太小。 对于奇异物质的产生,可以给出类似的论证。奇异物质是由大量的奇异夸克聚合在一起形成的一个巨大的核。他可能能吞下整个地球,不过之后会停止,不想上面产生新的宇宙泡那样。同样,宇宙线也能带来同样的后果。关于这一类物体,有一个详细的唯像学模型,在这个理论中,当奇异物质构成的聚合物变大到地球大小的时候,为了让她停止生长,以使太阳不被毁灭,理论中的一些微调参数应满足一定的条件;而为了让LHC实验带来灾难性结果,你不得不精细调节理论的一些参数,这样不大自然。但是如果计算一下整个宇宙中,粒子物理实验带来危险的可能性,你会诚实地得到结果:这种危险的几率是微不足道的. 最主要的逻辑谬误在于杞人忧天者为了制造恐慌而故意忽略霍金蒸发效应,认为该效应不确定会发生,甚至不会发生。而他们没看到,导致霍金蒸发理论的理论呵他们宣称LHC实验会带来灾难的理论是同一种理论。很难想象,一个宇宙中会先验的满足某一些理论,而不满足统一逻辑体系下的另一些理论。 其他的杞人忧天者则担心会带来灾难性的环球变暖。由于他们得到结论的过程中采用了太多的不自然的假设,最重的结论成立的可能性很低。
2023-07-02 23:19:323

没有时间了,罗辑与那座他想守一亿年的墓碑一起铺展开融入巨画中

这个理论是如此的黑暗,如此的违反直觉,以至于连我在最初推理得出这些结论时都抱着极大的怀疑。然而,现在越来越多的证据使我逐渐相信这个理论,这几乎是对目前宇宙状态唯一合理的解释。不过在主观上,我仍然希望自己这次是错误的。 掩体纪元67年 太阳系二维化开始,毁灭开始了。空间在流动,向着那一张平面逐渐加速,三维宇宙中的物质在进入二维空间之后就失去了脱离二维面的机会,其中携带的所有信息以一种近乎全息的形式铺展开来。光在产生,也在消失,二维面中的光子无法进入高维空间,这使得已经二维化的物质逐渐暗淡,只有新落入二维面的物质在降维时释放的能量在这黑暗的平面上短暂的激起荧光。只有三天时间,这批曲率引擎已经不可能在基地二维化之前完成。在对原有曲率引擎的改造设计完成之后,水星基地的科学家与工程师都在夜以继日的工作(掩体纪元人类依然沿用地球时),将这批引擎的工期压缩到了四个月。这已经是极限,绝不能再短了。然而,工程刚刚开始一个月,二向箔就来了。五十年前的一盘大棋,本已经胜利在望,却终究是输了,输给了时间。曹彬瘫坐在椅子上,眼中再也没有了凌厉与决绝,他理解了维德五十年前的心境,那是寒冷彻骨的绝望。或许,这就是黑暗森林猎手的残忍,在人类看到希望时无情地将它击碎。 现在,这是唯一还有意义的工作。曹彬调用一对质子,打开太阳系预警中心与水星基地间的量子信道,他将对水星基地下达最后的命令。人类现在只有一艘可进行无限制星际航行的光速飞船,即已经安装了返回后接受改造的曲率引擎的飞船星环一号。在三年之前,星环一号的曲率引擎经过修复再次作为实验引擎,并被验证可以产生均匀的空间流,此后这台引擎被安装到星环一号这艘恒星际逃亡飞船之上,为最坏的可能性做好准备。曹彬没有想到,曾经走下的一步闲棋,居然成了今日最后的希望。在与水星基地的短暂通话之后,曹彬获得了星环一号的二级指令权限。他发现星环一号仍然在木星母港停泊,在时间如此紧迫的条件之下,不可能再从水星基地接回预定的逃亡者了。然而如果重新选择逃亡者,人们必将为了抢夺光速飞船而引发更大的动乱,使得最后的希望熄灭。 情况紧急,没有时间犹豫。曹彬只能做出这样一个不太明智的选择了。 星环一号缓慢离开木星母港,到掩体世界冬眠中心接出程心与艾AA。曹彬用一个并不难揭穿的谎言让程心自愿前去冥王星。在那里,罗辑会给她们作出最后的安排。 罗辑很不愿意看到这样的结果,这不是因为太阳系的毁灭,他早就料到了这种可能。而是因为他平生最不希望自己的正确的猜测得到了证实。来到太阳系的二向箔是最后一块拼图,在罗辑面前,宇宙更为黑暗的本质现出一隅。罗辑对黑暗森林理论的怀疑始于几年之前,那时,随着曲率引擎实验而以光速飞往太阳系外的质子并没有遇到盲区。此后罗辑又向太阳系外各个方向发送了几十对质子,也得到了相同的结果,甚至在三体人的质子失效的地方也是一样:没有盲区。要知道,宇宙的黑暗森林状态需要以猜疑链维持,而如果不存在质子盲区,宇宙中各地几乎都可以实时通信,猜疑链不攻自破,哪里还有黑暗森林。不过,这样的结论与现状显然是矛盾的。在自己所在的星系即将毁于黑暗森林打击时怀疑黑暗森林理论,这几乎有些滑稽。然而,黑暗森林理论刚刚提出之时也被人认为是有些滑稽的,现在它却成为了几乎无人怀疑的真理。即使是看起来极为荒唐的思考,只要有现实依据,就没有理由不进行下去。 三体人质子盲区的作用机理方面的理论很快有了突破。对三体人报告的质子盲区的探测表明,那些空间在普朗克尺度之下的微观维度都被严重扭曲,这种扭曲强大到足以使得三体人对九个微观维度刻蚀后制造的质子失效,但是对人类的十个维度全部经过信息修改的质子来说,这种扭曲虽然会对质子造成不小的影响,使其信息处理能力下降,却远远不足以使质子失效。九维刻蚀的质子,虽然在人类看来也难以防御,但是在可以操控十个维度的高级文明面前,也只是薄薄的一片,脆弱如一幅画。而那些足以影响质子的诡异空间,因为其特别之处都隐藏在普朗克尺度以下,对于普通的三维物质毫无影响,只对智能粒子有强大的杀伤力,这不禁让人怀疑宇宙空间真正的玄机也都隐藏在只有智能粒子才可以发现的地方。从九维到十维,看似没有多少差距,实际上却是天壤之别。经计算,对微观维度的认知需要极高的能量,越高的维度隐藏得越深,若只想研究物质到九维的结构只需建造一台行星级的加速器,但是若想得到十维空间结构下的统一方程,必须建造与环日加速器相似的恒星级别的庞大加速器。而这样的工程,毫无疑问,一定会暴露出文明的位置。 联邦发布了黑暗森林打击警报,质子将这一信号瞬间传递到冥王星,冥王星地下的洞穴内乱作一团。几分钟之内,地下所有人都陆续离开,只有罗辑一人没有任何逃亡的意思。 “罗老师,您不走吗?”最后一个人在从罗辑身旁走过时问道。 罗辑报之一笑,那人便匆匆离开。很快,蓝色的聚变火焰照亮了冥王星上“地球文明”四个合金浇筑成的字符,这些辐射中只有一部分光子可以逃脱,其余的物质将与那艘他们推动的飞船一起,奔向那已经注定的命运。罗辑起身,走向洞穴深处,洞壁上刻着人类文明几千年来的结晶,现在它们很快要和这颗行星一起葬身在星海中一个不知名的角落。二百年的时光,像戏剧一样一幕幕地在脑海中回放。自己也曾经放浪过,爱过,守护过,抗争过,但这些几乎都已经不再有意义了。他和他用大半生精力守护过的每一个文明,都即将走到生命的尽头。 宇宙就是这样残忍,命运一次次地将繁华的梦击碎,到最后即使是最乐观的人也不得不嘲笑自己的天真。 信息框不断浮现,土星,木星,地球,水星,天王星,那些曾经极度繁华的世界一个个的被精确无误地画进一幅巨画之中。这或许是宇宙中最有诗意的死亡。罗辑想起了她和那段抉择,自己本可以守护的东西总是一次次地毁灭在自己面前,冷酷的宇宙之中,即使是最为冷血的心,也会感到无边的寒意而被再度冰封。 信念已然熄灭,生命不再留有一丝热度,罗辑的一生,那不断缔造悲剧与见证悲剧的一生,将在人类最大也是最后的悲剧之中终结。 不知过了多久,一小时或是一天,思考仍在继续。二向箔告诉了人们掩体根本不是安全的,并给了人们达到光速就可以避免毁灭的错觉。可是,既然可以防御光粒的掩体会毁于二向箔,那么光速飞船也没有理由不会毁于更加高级的武器。 那么,只要坐标暴露,文明就必定死亡,因为有理由认为清理者总是抢先一步。 所以,对于一个以生存为第一需要的文明,会暴露坐标的环日加速器不应该存在,他们也不可能得到统一方程。然而这样的理论有着明显的漏洞,这种情况下清理者根本不会存在。因为无论是光粒——通过“借”来真空能而获得极大质量的中性粒子,还是二向箔——一小片二维空间,都需要对所有微观维度的操作才可以制造。不过在一个没有文明敢于建造环日加速器以获得统一方程的宇宙中,这些武器是不可能存在的。在被黑暗森林法则笼罩的宇宙之中,没有任何文明敢于声称自己是宇宙中第一批诞生的智慧生命,即使在宇宙诞生初期也应是如此。清理者总是隐藏着的,没有谁知道自己周围的寂静是因为这里不存在清理者,还是说清理者们都隐藏得极好使自己无法发现。暴露自己的位置,无论在何时何地,都是用生存冒险,这本应是宇宙中最大的忌讳。使人难以理解的是,宇宙中一定有文明犯了这个忌讳,而且从目前观察到的清理者密度来看,这样的文明还不在少数。只有一种解释,那就是宇宙中所有的高等文明都不以生存为第一需要。在人类身上这一点体现得很明显——也正是因为这一点,人类很晚才推导出黑暗森林法则——从布鲁诺起许多科学家都具有这样的牺牲精神。“以生存为第一需要”其实是一种进化惯性,每个发展初期的智慧物种都会以它为绝对真理。大多数文明也应该是在这个阶段推出黑暗森林法则的。但是随着文明的发展与哲学的出现,这种进化惯性极有可能被打破,从而造就了一批不怕毁灭的文明。这样来看,或许那些高等文明都是研究生存意义与绝对真理的哲学家。然而,还存在一个问题,已经不以生存为第一需要的文明为何要以清理者的身份维持宇宙的黑暗森林状态?罗辑隐约感到,这个问题的答案一定极为黑暗。两个女孩来了,一番简短的谈话后罗辑送走了她们。他尽力掩饰这些年的黑暗 历史 ,保存人类文明最后的爱与天真。“孩子们,要进画里了,走好!”这是最后的告别。曲率引擎启动,在这片巨大的空间流瀑布中竭力对抗二向箔的强大力量。这次曲率引擎需要很长的时间来逃脱二维平面的吞噬加速到光速,对于外界的观察者来说,这个过程需要十年。在十年的时间内,星环一号仅仅走过了几百个天文单位的距离。不过对于星环好内的观测者来说,这仅仅是几分钟,没有任何异样。最后的十几分钟内,此时已经几乎代表了人类文明的质子神经网络仍在进行着对命运的反抗。“量子思维模拟同步已经完成”连电子音都因真空衰变而扭曲。 罗辑会死,但是质子神经网络不会,每一颗质子都可以轻易达到光速。就在几天之前,质子神经网络的自主意识觉醒了,它做出的第一个违背初始设定的决定就是代替罗辑存在下去。强大的计算能力足以模拟罗辑的大脑中所有的量子信息,重构他的意识。在这里,那个高傲而智慧的灵魂将成为另一种全新且更为强大的存在。“走吧,帮助他们,让人类文明屹立于星海之中!”这是 历史 上最为传奇的人的遗言。毫无征兆的,几万颗质子同时离开了太阳系。 思考仍在继续。前面的思绪都是对这几年中自己新想法的梳理与证实。那些都只是一个问题而已。距离答案还遥遥无期。一个公元时期流行过的理论出现在罗辑的思维之中。大过滤器。黑暗森林或许也只是个过滤器而已,高等文明通过它来进行对新生文明的筛选。 为了什么?找到为了真理或力量敢于牺牲的文明。去做什么?一段极为诡异的想法闪过,罗辑突然站起,以与他的年龄极不相称的力量将手杖掷在地上,这段伴随他几十年的紫檀木断为两截。那句充满了愤怒与悲哀的话还没有出口,就被二维平面无情的吞没。 没有时间了,罗辑与那座他想守一亿年的墓碑一起铺展开融入巨画之中。透过画里那位须发皆白的老人,可以看到另一边那无尽黑暗的星空。
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