66664天前
1970年代,两个大神级的物理学家霍金和彭罗斯专门研究了这个问题。他们证明了如果把宇宙的历史往回推,最终必然会推到一个奇点。在那里,我们熟悉的空间和时间全都挤成一团,根本没法用正常的语言描述。 那奇点之前是什么?这个问题可能本身就是个陷阱。根据爱因斯坦的理论,时间和空间是一体的,叫时空。如果时空是从大爆炸开始的,那在大爆炸之前就没有之前这回事,因为那时候连时间都不存在。 霍金打过一个特别妙的比方,问大爆炸之前是什么就像问北极以北是什么?当你站在北极点上,往哪个方向走都是南,再往北没有了,那概念在这没意义。大爆炸就是时间的北极,之前这个词在这根本用不上。 不过话说回来,也有人提出过其他可能。比如有人说我们这个宇宙可能是从另一个宇宙弹出来的,有人说它是从量子涨落中自发产生的。这些想法目前都还是猜测,因为在奇点面前,我们现有的物理学全都抓瞎。 说到霍金,顺便提一嘴他研究的另一个东西:黑洞。黑洞和大爆炸奇点其实是亲戚,都是时空被极度扭曲的地方。霍金发现黑洞并不是完全黑的,它会慢慢往外吐辐射,这叫霍金辐射。这意味着黑洞会慢慢蒸发,最终消失。通过研究黑洞这种活化石,科学家们希望能反推出大爆炸奇点的秘密。 现在我们来回答核心问题:宇宙怎么可能从虚无中蹦出来?还记得前面说的量子涨落吗?真空里会自发冒出粒子对,然后又消失。通常这些粒子存在的时间极短,没什么大影响。但有一个疯狂的想法是,如果有一次涨落特别剧烈,剧烈到产生的东西没有消失,而是一直膨胀下去呢? 按照这个思路,宇宙不需要一个原因,它可以从量子真空中自发蹦出来,就像那些虚粒子一样。只不过这次它没有消失,反而越膨胀越大,变成了我们今天看到的这个庞然大物。这意味着虚无并不是我们想象的那种干干净净什么都没,它更像是一锅沸腾的水,表面不断冒泡。大多数泡泡一冒出来就破了,但偶尔有一个泡泡越吹越大,变成了一整个宇宙。我们可能就住在一个特别幸运的泡泡里。 宇宙诞生之后紧接着发生了一件更疯狂的事:暴涨。这不是普通的膨胀,是爆炸。在大爆炸后极短的一瞬间,短到什么程度?一秒的一万亿亿亿亿分之一,宇宙的尺寸暴增了至少一亿亿亿倍。打个比方,就像一个原子突然膨胀到比银河系还大,而且整个过程发生在你打一个喷嚏的时间的一万亿亿分之一。 1980年,物理学家阿兰古斯提出了这个理论。他为什么要搞这么个疯狂的想法?因为大爆炸理论虽然大体上对,但有几个解释不通的地
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Codeye1周前
爱因斯坦识别天才的唯一方法 1933年爱因斯坦来到普林斯顿高等研究院。 他的第一个任务是什么? 组建一支由年轻物理学家组成的团队,帮助推进他的统一场论。 选拔人才,找到那些能够革新科学的年轻物理学家。 凭借其独特的标准,在其他人知晓之前,就发现了奥本海默、惠勒以及后来的诺贝尔奖得主。 识别天才的唯一方法: 爱因斯坦的方法并不是寻找能正确回答问题的人 ... ... 而是寻找那些能在“错误”中看到美的人,那些能够探索不可能的想法,直到它们变为可能的人。 这正是理论物理的基石。 爱因斯坦在普林斯顿的办公室很简单: 只有一张桌子、一块黑板,以及一堆不同寻常的“失败”物理论文。 这些并不是普通的论文,而是那些对著名物理问题故意写错的解答。 他用这些论文来考验每一个走进他办公室的候选人。 但他选择合作伙伴的方法让所有人感到震惊,过程非常非传统: 1. 给候选人一个已知的物理问题 2. 让他们解决 3. 给他们看“错误”的解答 4. 观察他们的反应 他寻找的不是知识,而是某种更有价值的东西…… 大多数候选人会立刻指出错误: “这违反了能量守恒!” “这里的数学是错误的!” 爱因斯坦会礼貌地感谢他们,但从不会再联系他们。 然而,一些候选人的反应却完全不同……这些特别的少数人会盯着错误的解答,充满好奇地思考: “这不可能……但如果可能呢?” “如果这是真的,那将意味着……” 他们会花上数小时探索这个“错误”的潜在含义。 这才是爱因斯坦的真正考验: 不是看能发现错误,而是看是否能在“错误”想法中发现隐藏的可能性。 他称之为“富有成效的困惑”一种能够放下既定规则,探索新领域的能力。 1939年,他的首批选择之一是约翰·惠勒。 面对一个错误的量子力学解答,惠勒没有直接否定,而是花了三个小时探索其潜在含义。 后来,惠勒开创了黑洞物理学和量子信息理论,这些概念在当时被其他人认为是“错误”的。 罗伯特·奥本海默是另一个通过爱因斯坦非传统测试的人。 当他看到一个关于粒子物理“有缺陷”解答时,他说:“这打破了我们所知道的所有规则……但它很美。” 后来领导了曼哈顿计划,并革新了量子场论。 他挑选的合作者后来: - 发现了黑洞 - 开创了核物理学 - 创立了信息理论 - 发展了量子场论 #丁丁猫亲子创客
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66662周前
荷兰物理学家刚干了件疯狂的事,他们把黑洞、中子星、白矮星扔进同一个公式里算,结果算出来一个所有人都不敢相信的数字:宇宙的保质期只剩10的78次方年。听起来很长对吧?但这比之前的预测提前了10的122次方年。什么概念?就像你以为冰箱里的牛奶能放到宇宙毁灭,结果一看生产日期,明天就过期。 更恐怖的是这次不是什么科幻理论,而是他们发现了一个物理漏洞:量子力学正在从宇宙深处一点一点偷走质量。黑洞偷,中子星也偷,连白矮星都在偷。整个宇宙就像个漏水的浴缸,水龙头早就关了,但没人知道下水道一直开着。霍金当年只算对了一半,他以为只有黑洞会蒸发,但荷兰人发现所有密度够高的东西都逃不掉。 那么问题来了,宇宙到底是从哪里漏的?答案藏在一个最违反直觉的地方:真空。你以为真空就是空的对吧?错了。量子物理告诉我们真空其实热闹得要命,每一秒钟都有无数对虚拟粒子凭空冒出来,又瞬间湮灭消失。这就像宇宙在不停地打麻将,每一局都有人胡牌,但牌局刚结束,下一局又开始了。 这些虚拟粒子对生命周期短到你都来不及眨眼,它们就消失了。但荷兰科学家发现了一个bug,当你身边的时空被压弯到一定程度,比如靠近中子星表面,这些虚拟粒子对就会被强行拆散,一个粒子被吸进去,另一个粒子逃出来变成真的。每逃出去一个粒子,中子星就会丢失一点点质量。听起来很少对吧?但架不住时间长。 这三个荷兰人,一个是给黑洞拍过照片的天体物理学家海诺·法尔克,一个是量子物理学家迈克尔·温德拉克,还有一个是数学家沃尔特·范苏伊勒科姆。他们把三个领域的知识混在一起,搞出一套全新的计算方法。结果一算,所有人都傻眼了。 白矮星能活10的78次方年,听起来很长,但之前科学家预测的是10的1100次方年。这不是算错了一点,这是直接把寿命砍掉了1022个零。 更离谱的还在后面,他们发现中子星和黑洞居然在10的67次方年后同时死掉。这完全说不通,黑洞的引力场比中子星强那么多,按理说应该蒸发得更快才对。但温德拉克给出了一个绝妙的解释,黑洞没有表面,正因为没有表面,有些辐射会被黑洞自己吸回去,就像一个人一边往外吐口水,一边又把口水吸回嘴里。 这个自我吸收的过程反而拖慢了黑洞的死亡速度。而中子星有表面,辐射出去就是出去了,收不回来,所以两者的蒸发速度最后竟然打了个平手。这个发现直接改写了宇宙的死亡剧本。 以前科学家觉得宇宙的末日是一个漫长的降温过程,白矮星慢慢冷却,黑洞
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