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弦理论,现实的本质是什么|亚博yabo888vip网页版登录

时间:2022-05-04
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本文摘要:宇宙的本质是什么?

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宇宙的本质是什么?为了回覆这个问题,人们想了种种模型来形貌这个世界。我们测试这些模型,并知道了哪些应该生存下来,哪些该舍弃。但当我们相识到更多,模型就变得越发奇怪且庞大,有些甚至难题到,相当难以准确地说明它,就像弦理论——一个著名的、充满争议的、而且常被误解的理论。

为何会有人想出这套理论,而它的形貌是正确的吗?或者只是一个不值得重视的想法?为了知道自然的样貌,我们近距离地视察种种事物,而且惊讶于其中深藏的玄妙。微小世界的奇妙景观,一群群奇妙庞大的生物卵白质组合,它们全由分子所组成而且又由更小的原子所组成。我们曾经认为它们就是世界的基本单元,直到我们将它们强力相撞,并发现了完全不行再切割的物质“基本粒子”。

但现在有个问题,基本粒子太小,我们不能直接观察到它。试想一下,什么是观察呢?想要做观察,我们需要光,也就是电磁波。这道波撞击物体的外貌,并反射至你的眼睛里,光波携带着物体的信息,让你的大脑能建构影像,所以你不能在没有某种交互作用的情况下做观察。看到,便能有所相识,这是一个主动而非被动的历程。

对大多数的物体来说,这都不是问题。但基本粒子很是很是很是的小,它小到我们已往所能看到的电磁波基础碰不到,可见光只会穿过它们。我们可以藉由缩小电磁波波长来解决这个问题,但波长越小,意味着能量越大。

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所以,当我们用一道高能量的光去照射粒子,光会改变粒子的位置。为了观察它,我们改变了它的性质,结论是我们无法准确地丈量基本粒子,这个现象重要到被命名为“海森堡测禁绝原理”,它是一切量子物理学的基础。所以,粒子看起来是什么样子?它的本质是怎样?我们其实并不知道。如果我们尽可能去观察它,我们可以看到一团模糊的物体,但这不是粒子自己,我们只知道它们存在。

这种情况下,我们要怎么对它们做科学研究呢?就像前人一样,我们提出了新的数学模型—点粒子模型。我们决议假设,粒子在空间中只是一个点,任何电子都只是空间中带有特定电荷量和特定质量的点,而且所有电子都无法被区分,这样物理学家便可以界说它们,并盘算它们之间的交互作用,这套理论叫“量子场论”。它解决了许多问题,粒子物理中的尺度模型都是建设在这上面的,而粒子物理实验的准确值也相当高,有些电子的量子性质被丈量出来了,准确值可以到0.0000000000002%(2*10^-13%)。

所以,就算粒子并不真的是个点,这样的假设让我们可以相当准确地去描绘宇宙。这样的想法不仅让科学进步,它也带给我们许多天天都在用的科技成就,可是有一个重大的问题,即重力。在量子力学里,所有的力都由特定的粒子发生。

但凭据爱因斯坦的广义相对论,重力并不像宇宙中其它作用力一样。如果宇宙是场戏剧,粒子就是演员,而重力则是舞台。简朴来说,重力是种几何学—时空间的几何学,所以我们必须界说出绝对的距离。

但在量子物理的世界中,我们无法明确地丈量事物,重力模型与量子物理模型相互并不兼容。当物理学家试图增加新的粒子来形貌重力时,他们的数学系统却瓦解了,这是个相当重要的问题。如果我们可以联合重力与量子尺度模型,我们可以获得彻底的万有理论。

所以天才们开始思考新的模型,他们问到:比一个点更庞大的事物是什么?一条线?或者是一条弦?于是弦理论就这样降生了。弦理论之所以会如此精致,是因为其接纳了各异的震荡模式来形貌基本粒子,就像小提琴差别的琴弦震动,能够发出各异的乐音,弦的种种震荡模式也能发生差别的粒子。最重要的是弦理论也能形貌重力,弦理论可以统合宇宙中所有的基本作用力,这造成了人们的群情激奋与放肆炒作,弦理论很快成为了可能解释一切的理论。

不幸的是,弦理论有许多特殊的限制。在我们这由三维空间与一维时间组成的宇宙中,弦理论不能保持数学上的一致性,弦理论需要以十维的世界来运作。

所以,弦理论确实能在理论的宇宙中运作,而物理学家想要找出去除剩余六维的数学模式,来探究我们所处的宇宙。但直到现在,没有能人能乐成告竣这个任务,而且弦理论中的预测全部都尚未被实验证实。所以,弦理论并没有真正透露出宇宙的真实样貌,因此有人指出弦理论可能完全不实用。

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科学是由一连串的实验和预测所组成的,如果我们无法证明它,那么我们为何要费心于弦理论呢?因为它与我们如何去使用它息息相关。物理是建设于数学规则之上的科学,2+2=4这就是事实,岂论你有什么想法。而弦理论中的数学推导是可行的,这就是为什么弦理论仍然是很是实用的原因。

想象你计划造一艘庞大的邮轮,但你只有一张划桨小船的蓝图。它们显然有诸多差别之处:引擎、质料、巨细,但它们的原理基本上是一样的—都是会飘浮在水上的工具。所以,透过研究划桨小船的蓝图,你最终可能还是可以学到怎么去制作一艘邮轮。

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与此类似,有了弦理论,我们可以试着去解释一些困扰物理学家们数十年的量子重力论难题,像是黑洞如何运行,或是它的讯息悖论。弦理论可能可以成为指引我们偏向的一盏明灯。有了这个想法,弦理论就酿成了一个理论物理学家的珍贵工具,而且可以资助他们去探索量子世界的新层面,以及一些漂亮的数学理论。所以,虽然弦理论可能无法解释一切事物,不外就如同点粒子模型一般,弦理论可以是一个很是实用的理论。

我们还不知道现实世界的真实样貌到底是如何,不外我们会继续想出更多理论来试着探究,直到未来的某天。希望我们能真正相识其中的玄妙。参考资料1.Wikipedia百科全书2.天文学名词3. Kurzgesagt – In a Nutshell-流星魂如有相关内容侵权,请于三十日以内联系作者删除转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处。


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