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独来看这些对称性偶尔会被打破,比如二十世纪五十年代,科学家惊讶地发现某些亚原子过程并不遵守空间镜像对称性(也就是P对称性),但诡异的是CPT对称性却一直牢不可破,物理学家发现只要同时翻转电荷、空间和时间,物理定律就一定成立。这似乎在暗示一个更深层的真相:或许时间只能向前并不是宇宙真正的本质,你不妨把CPT对称性想象成一面巨大的“宇宙镜子”:镜子的这一边是我们熟悉的宇宙,时间之箭一直往前走;镜子的另一边则可能存在另一个完全不同的镜像宇宙,那里电荷反转、空间坐标翻转、时间方向彻底相反。而这个镜像宇宙并不是什么科幻想象,而是宇宙最深层对称性所允许的数学上完全合理的结果。 在那个镜像宇宙里,熵不是增加的,而是会越来越有序;恒星会逐渐从散乱的气体状态收缩向中心,最终在一场剧烈的爆炸中“出生”,“出生”才是真正的终点;他们的意识也会完美地配合着这种逆向的时间方向,他们先记得未来,再去经历过去,只不过时间的方向彻底反过来了而已。这就引出了一个既令人兴奋同时又让人毛骨悚然的可能性:或许时间压根就不是什么绝对存在,它的方向也许仅仅是因为最初的条件不一样而已。就像一个网球放在斜坡上,它自然就会往下滚,而仅仅因为它最初的位置被放在了高处,它就只能往下而不能往上。但假如有另一个宇宙被放在了“时间斜坡”的另一边,那它的时间方向也许就完全相反了,时间这么逆着走也是非常合情合理的。
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第3课2015 年挑战—物理 虚拟粒子和重力 熵和时间的方向 虚粒子(virtual particle),意即虚构粒子、假想粒子,是在量子场论的数学计算中建立的一种解释性概念,指代用来描述亚原子过程例如撞击过程中粒子的数学项。但是,虚粒子并不直接出现在计算过程的那些可观测的输入输出量中,那些输入输出量只代表实粒子。虚粒子项代表那些所谓离质量壳(off mass shell)的粒子。例如,它们沿时间反演、能量不守恒、以超光速移动,每条看起来都和物理基本原理相悖。虚粒子发生在那些大致可被实输出量相消的组合项中,因此才产生前述那些不实的冲突。虚粒子的虚“事件”通常看起来是一个紧接着另一个发生,例如在一次撞击的时长中,所以他们显得短命。如果在计算中略去那些被诠释为代表虚粒子的数学项,计算结果将变成近似值,有可能较大地偏离完整计算得到的正确而且精确的结果。 量子理论不同于经典理论。区别在于对于亚原子过程的内部机制的计算。经典物理不能处理这种计算。海森堡认为,在亚原子过程例如碰撞中,到底“实际上”“真正”发生什么,是不可直接观测的,也没有可用以描述的单一而且物理明确的图像。量子力学具有这样的特质:即它可以避开关于内部机制的思考。它把自己限制在那些实际上可观测可感知的方面。但是,虚粒子则是一种概念化的手段,通过给亚原子过程的内在机制提供假设性的诠释性图像,它试图绕过海森堡的洞察。 虚粒子不必具有和对应实粒子相等的质量。这是因为它短命而且瞬变,所以不确定性原理允许它不必守恒能量和动量。虚粒子存活得越久,它的特征就越接近实粒子。 虚粒子出现在许多过程中,包括粒子扩散和卡西米尔效应。在量子场论中,即使是经典力,例如电荷间的电磁吸引力和推斥力,也可被认为是源于荷间的虚光子交换。 不应将反粒子跟虚粒子或者虚反粒子相混淆。 超导体(Superconductor),指可以在特定温度以下,呈现电阻为零的导体。零电阻和完全抗磁性是超导体的两个重要特性。超导体电阻转变为零的温度,称为超导临界温度,据此超导材料可以分为低温超导体和高温超导体。这里的“高温”是相对于绝对零度而言的,其实远低于冰点摄氏0℃。科学家一直在寻求提高超导材料的临界温度,目前高温超导体的最高温度记录是马克普朗克研究所的203K(-70°C)。因为零电阻特性,超导材料在生成强磁场方面有许多应用,如MRI核磁共振成像等。 #职业规划#生活技能#重力 #霍金辐射 #超导体
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