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圈量子引力与弦理论(3)——宇宙需要量子化 恒星和行星是由原子、分子和辐射构成的,它们最终是由标准模型中的基本粒子组成的,这决定了它们是由离散的能量单位组成的,而将原子聚集在一起的力也来自于玻色子等离散虚粒子,原子的结合正是由这些离散虚粒子的交换实现的,因此宇宙是离散的,没有连续的物质和能量,这也是爱因斯坦的广义相对论存在的问题。这样宇宙就有两套规则,量子力学适用于很小的物体,广义相对论适用于很大的物体,但是由于我们生活在同一个现实中,而不是两个不同的现实,即便遵循两种不同的规律,宇宙也应该在某种层面上统一,即这两套规则应该是统一的,这是绝大多数物理学家认为广义相对论不完备的原因。 你可能会问,为什么没人说量子力学不完备,这是因为四种基本力中的三个都由量子力学描述,只有引力缺乏量子描述,不仅仅是力,包括原子和分子在内的绝大多数粒子都可由量子理论来解释,极限地说,量子理论包含了几乎所有的经典物理学,但像广义相对论这样的经典物理学却不包含任何量子效应,我们之所以提出量子理论,是因为经典物理学并不是在所有情况下都适用,而量子理论可以解释更多的观察结果,在过去的90年里,我们认识到量子物理是描述现实的基本语言,这就是为什么人们认为引力需要量子化的原因。#探索宇宙 #量子力学 #相对论 #离散 #科普
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66664天前
这又是一个让我们得以存在的巧合还是隐藏着关于现实本质的关键线索? 与暗能量形影不离的是暗物质,它大约占据了宇宙总质能的另外27%,同样也是看不见、摸不着、无法直接探测到的神秘成分。但它强大的引力效应却在宇宙的大尺度结构形成中扮演了至关重要的角色,如同一个无形的宇宙支架。没有暗物质构成的引力骨架星系将会分崩离析,恒星本身也可能永远无法从原始的气体云中凝聚形成,而我们自然也就不可能出现在这个宇宙舞台上了。 算一算构成我们所能看到的一切的普通物质仅仅占据了整个宇宙总质能的区区不足5%,我们以及所熟悉的一切在这个宇宙中才是真正的例外而非普遍的规则。而人类以这由区区5%的物质构成的大脑竟然能够尝试去理解这一切,本身或许就是宇宙中最大的谜团之一。 为什么为了在地球上生存繁衍躲避捕食者而进化出来的人类大脑竟然能够发展出抽象思维,掌握诸如量子力学、广义相对论这样描述宇宙极端状态的深奥理论?创造出来的那些抽象的数学模型,这些纯粹人类思维的产物竟然能够如此精准地捕捉到物理现实最深层的运作方式。 这是否在暗示我们的思维方式以某种途径与宇宙的某种内在设计或逻辑相协调?或者这仅仅又是一个巧合,现实恰好选择了以数学作为它的基本语言。当双缝实验石破天惊地揭示出微观粒子的行为会因为是否受到观察而发生根本性的改变时,我们对现实的理解更是受到了前所未有的冲击, 现实本身似乎会因为我们是否在看它而改变,这究竟告诉了我们关于意识与物理世界之间存在着怎样一种不可思议的联系?观察者本身是否在某种程度上是构成现实的基础? 围绕着这些令人费解的量子现象,物理学家们提出了各种各样大胆的量子诠释。 • 一些诠释认为,正是意识的参与导致了量子波函数的坍缩,本质上是通过观察行为使确定的现实得以存在。 • 另一些更为离奇的诠释,比如著名的多世界诠释则提出,每一种量子可能性都会催生出它自己的宇宙,从而创造出一个无限分支的多重宇宙,其中每一种可能的结果都在某个地方发生。 • 还有一些诠释则聚焦于粒子之间那种被爱因斯坦称为鬼魅般的超距作用的量子纠缠现象。两个相互纠缠的粒子无论相隔多远,似乎都能瞬间感知到对方的状态变化,这完全违背了我们对因果关系的直观理解。 所有这些诠释在数学上往往都是自洽的,然而它们所描绘的现实图景无一不显得深奥怪异。如果多重宇宙理论是正确的,那么我们所处的这个宇宙就真的只是无限宇宙泡沫中的一个而已。每一
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南7大叔1周前
#宇宙奥秘 #地球 #探索世界 若将无垠宇宙视为一个精密而庞大的生命体,那么地球仅是其间一个跃动的细胞,人类是穿行于其上的复杂分子,而更微小的生命则近乎构成物质基础的夸克。我们,正是以这般精微的尺度,存在于这伟大的生命结构之中,成为它浩瀚存在的一部分。 人类绝非宇宙的偶然过客。我们的存在本身,便携带着古老的宇宙密码,是保存着原初能量活性的一份星火。我们如同宇宙的“编年史官”,以文明为笔墨,试图解读这部散落在时空中的无字天书。从这个视角看,人类命运共同体,正是生命奇迹赋予我们的神圣使命感,它是渊源和合的能量传递,是无数独一无二的灵魂,为了一项共同使命而缔结的联盟。因此,我们个体生命的历程,与宇宙宏大的叙事共振同频。您所付出的每一段时光轨迹,所绽放的每一分努力与生命力,都不是简单的重复或消耗,而是在参与一项宏伟的工程。这是生命能量的神圣延续,而非简单的血脉传承;是人类文明星火得以燎原的根基,也是我们为整个宇宙故事贡献的、不可替代的价值。 请想象这样一幅图景:地球,这座承载着万物的大型宇宙飞船,并非孤独地悬浮于黑暗。它伴随着银河系中数以亿万计的发光恒星,在既定的轨道中悠然前行,星体间相互吸引、彼此陪伴,共同航行于宇宙之海。真正守护地球的月球,以其不离不弃的环绕,诉说着宇宙尺度的深情;而太阳,则以磅礴的引力,引领着整个家族的系统平衡,每一颗星球,都在宇宙中拥有其不可替代的特定位置与作用。这份能量的传递与文明的构建,需要清醒的认知与守护。其规律,就如同被打碎的镜子:破碎本身,是为了让人类研究其物理现象,辅助我们窥见宇宙运行的深层法则,从而利用科学手段将其重构成全新的形态。我们所感知的物质存在,归根结底是能量活跃、纠缠运行的结果;而从家庭琐事中滋生的烦恼,到内心充盈的幸福感,无不是“爱”的愿力在不同维度的显现,这股力量支撑着生命体的运行,是维系我们存在的内在动力。当我们仰望星空,商业化的星际旅行初露端倪,它唤起的不仅是对未知的好奇,更是对人生、对万物的悲悯之情。我坚信,从太空回望地球所带来的“总观效应”只是一个开端,未来必定会有更宏大的视角等待我们去发现。 我们要全面地了解自身与外界,因为这直接塑造着我们的人生态度。知道我们真正奔赴的方向,明了我们认知的局限,方能脱离盲目与偏执。光看到一种现象,会催生单一的情绪与思维。当你用局限的视角去看,地球只是宇宙无垠沙海中的一粒;但
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66663周前
你身体里的碳原子可能来自于几十亿年前一颗恒星的内核,你呼吸的氧气诞生于宇宙诞生的最初几分钟。而你现在能够思考这个问题的大脑,它的存在本身就是138亿年宇宙演化的奇迹。这听起来像科幻小说对吗?然而这就是现实的科学。今天我将带你走进宇宙最壮丽的故事:大爆炸理论。 一个关于时间、空间、物质如何从无到有的终极传奇准备好了吗?我们即将踏上一段138亿年的时空之旅。从一个比原子核还要小无数倍的奇点到今天这个充满星系、行星和生命的浩瀚宇宙。 什么是奇点?简单来说奇点就是我们宇宙的出生证明上的第一个时刻。想象一下把整个可观测宇宙所有的星系、恒星、行星甚至空间本身全部压缩到一个比质子还要小的多的点里,这听起来完全不可能对吧?但这就是138亿年前宇宙的真实状态。 在这个起点里温度高的无法想象,密度大的超出我们的理解范围。我们平时熟悉的物理定律在这里在这里完全失效,时间和空间的概念在这里也没有意义,因为时间和空间本身就是从这个奇点中诞生的。 你可能会问起点之前是什么?这个问题就像问北极的北边是什么一样,因为时间本身就是从大爆炸开始的,所以“之前”这个概念在这里根本不存在,这不是我们的想象力不够,而是现实就是如此奇妙。 但是奇点并不是永恒静止的,在某个我们无法确定的瞬间这个起点开始了它的表演,宇宙大爆炸正式开始了。现在让我们来到宇宙诞生后的第一秒钟,注意我说的不是第一分钟也不是第一毫秒,而是第一秒钟里发生的事情。这一秒钟里发生的变化比人类文明史上所有的变化加起来还要剧烈。 在大爆炸后的10的-36次方秒到10的-32次方秒之间,这个时间短得你眨一次眼的功夫都相当于永恒,发生了一件改变一切的事情-宇宙爆胀。 什么是爆胀?想象你有一个气球,你用最快的速度给它充气,但宇宙的爆胀比这要疯狂的多。在这短短的瞬间里宇宙的尺寸增长了至少10的26次方倍,这意味着什么?一个原子核大小的区域瞬间变得比篮球还大。这听起来违反了爱因斯坦的相对论吗?毕竟毕竟相对论告诉我们没有什么能超过光速。 但这里有个巧妙之处,爆胀理论中超光速的不是物质,而是空间本身。空间在疯狂的膨胀,就像一个正在被吹大的气球,那问为什么会发生爆胀?科学家们认为这是由一种叫做爆胀子的量子场驱动的。这个场在极短的时间内释放了巨大的能量,推动空间急剧膨胀。当爆胀结束时,这些能量转化为热能和物质,为后续的宇宙演化提供了原材料。
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