世界7大未解之謎!看看你都知道幾個?一個都看不懂!
潘多拉魔盒
在1900年,英國物理學家Lord Kelvin說:「現在物理學上已經不會再有什麼新發現了。剩下的就是越來越精確的測量。」然而在三十年內,量子力學和愛因斯坦的相對論使這個領域發生了革命性的變化。今天,沒有一個物理學家敢斷言我們對宇宙的物理知識接近完成。相反,每一個新發現似乎都打開了一個更大、更深入的物理問題的潘多拉魔盒。這下便是經過我們整理的目前物理學最亟待解決的謎題。
讀完本文後,你將會了解什麼是平行宇宙,為何時間似乎只朝一個方向移動,以及為什麼我們不能夠理解這些混沌。
什麼是暗能量?
不論天體物理學家怎麼拼湊數字,我們的宇宙看起來仍然是怪怪的。即使萬有引力在不斷的向內壓縮時空網——宇宙的「紡織品」——宇宙仍然在向外越來越快的膨脹。考慮到這一點,天體物理學家們提出:存在一種看不見的能量,這種能量抵消了萬有引力並使宇宙不斷擴張。他們稱之為暗能量。在最普遍接受的暗能量模型中,它是一個「宇宙常數」:空間本身的固有屬性,它具有「負壓力」,將空間分隔開來。隨著空間的擴大,更多的空間被創造出來,隨之而產生更多的黑暗能量。根據觀察到的膨脹率,科學家們知道,所有暗能量的總和必須占宇宙總含量的70%以上。雖然暗能量普遍存在於宇宙中,但沒有人知道如何尋找它。
什麼是暗物質?
顯然,宇宙中大約84%的物質不吸收或發射光。這也就是這些物質被稱為「暗物質」的原因。暗物質不能直接被看見,目前也沒有間接探測它們的方法。與一般物質不同,暗物質的存在和性質是從它對可見物質的引力效應,輻射和宇宙的結構推斷出來的。最近的一項研究表明,暗物質可能在整個宇宙中形成長而細的「流」,同時這些「流」可能像毛髮一樣從地球向外散發。
時間為何只有一個方向?
時間向前流逝是因為宇宙有一種屬性叫做「熵」,熵大致定義為宇宙無序的程度。熵只能增加,沒有辦法去逆轉熵變化的趨勢。熵的增加實際上是一個邏輯問題:粒子排列的無序性比有序性的要多的多,所以隨著事物的變化,它們往往陷入混亂。但這裡的根本問題是,為什麼過去的熵如此之低?換句話說,為什麼宇宙在開始的時候是如此有序,當大量的能量擠在一個狹小的空間中時?
平行宇宙存在嗎?
天體物理學數據表明時空可能是「平的」,而不是彎曲的,因此它永遠存在下去。如果是這樣,那麼我們可以看到的區域(我們認為的「宇宙」)是一個無限大的「絎縫多元宇宙」的一小部分。換句中國古話說,就是滄海一粟。同時,量子力學定律規定,每一個宇宙部分中擁有近似無限的可能粒子構型(10^10^122個不同的可能性,「^」表示次方)。因此,在無限數量的宇宙中,宇宙內部的粒子被無限次地重複排序。這意味著有無窮多個平行宇宙:多個宇宙中可能同時存在完全一樣的我們(包括和你一模一樣、完全一致的人),而不同的只是我們的位置。
為什麼物質比反物質更多?
物質比反物質存在數量多得多的問題,實際上換種說法就是,為何我們的世界能夠存在。其中一個假說就是:宇宙對稱地處理物質和反物質,因此,在大爆炸的那一刻,等量的物質和反物質同時被產生。但如果那真的發生了,就會有海量的粒子進行湮滅反應:質子與反質子湮滅後消失,電子與反電子湮滅後消失,等等以此類推,宇宙會變成正反粒子對湮滅反應的煉丹爐。也就是說,我們熟知的世界將不可能存在。對此,現在科學界並沒有公認的、合理的解釋。
宇宙的最終命運是什麼?
宇宙的命運取決於一個因素:Ω,它是一個未知值,意思是整個宇宙的物質和能量密度。如果Ω大於1,然後時空會「封閉」,就像一個巨大的球體表面。如果沒有暗能量,這樣的宇宙最終會停止膨脹,而開始收縮,最終在一個叫做「大坍塌」的事件中崩潰。如果宇宙是封閉的,但存在暗能量,那麼球狀宇宙將永遠膨脹下去。
另外,如果Ω小於1,那麼空間的幾何形狀是「開放的」,就像一個馬鞍面。在這種情況下,它的最終命運先是「大凍結」,緊接著是「大撕裂」:首先,宇宙向外加速會撕裂星系和恆星,使所有物質變得寒冷和孤立。其次,加速度會變得如此強大,它將超過原子聚集在一起的力,一切都會被撕裂。
如果Ω=1,宇宙會是平的,就像在所有方向無限延伸的平面。如果沒有暗能量,這樣的宇宙將永遠膨脹下去,但加速度不斷減小,直到接近停滯狀態。如果有暗能量,平坦的宇宙最終會經歷失控的膨脹,導致大撕裂。不管將上演什麼樣的劇情,我們的宇宙都正在走向死亡。
本文編譯:自由之譯
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