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困扰世界三大物理难题:基本粒子 空间 沙子

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【大纪元2017年08月10日讯】(大纪元记者张秉开编译报导)我们驾驶的汽车、乘坐的飞机、手中的智能电话等等,都是根据物理学制造的产品,给生活带来很多便利。但是人们可能不了解,物理学没有解释我们人从哪里来、宇宙的最基本构成等等基本问题。

物质的最基本粒子在哪里?

虽然我们已经知道了分子、原子、电子甚至中微子等基本粒子,但是仍然不清楚最基本粒子在哪里。

物理学家已经建立粒子模型,如轻子、胶子、夸克、玻色子等,而且欧洲的大型强子对撞机(LHC)可能发现新粒子,但是暗物质是由什么组成,反物质的组成为什么和正物质的构成不是1:1的比例,粒子间的基本作用力是不是只有四种,这些问题都是基本粒子模型无法回答的。

据NBC新闻8月8日援引美国芝加哥费米国家粒子加速器实验室(Fermilab)的粒子物理学家林肯(Don Lincoln)博士举例说:“基本粒子模型解释不了希格玻色子(Higgs boson)的存在原因,以及希格玻色子具有的那种质量。”

这些基本粒子存在解不开的难题,那么它们构成的宇宙呢?

100亿光年外的星系团“蛛网星系”(Spiderweb Galaxy)(维基百科)
无论我们观察的太空距离有多远,我们都无法知道宇宙的基本组成是什么。图为100亿光年外的星系团“蛛网星系”(Spiderweb Galaxy)(维基百科)

空间弯曲——引力之谜

为什么时空会弯曲,它形成的引力似乎不属于宇宙中的其它基本力如电场力、磁场力,因为引力是比这些力弱1兆兆兆倍,换句话说,几乎是零,但是确实存在这种空间弯曲效应。

因此,科学家不得不引用如同科幻小说那里所描述的另外空间来解释引力之弱的原因。

加州大学物理学家怀特逊(Daniel Whiteson)博士说:“引力应该如同其它基本力那样强,但是因为被另外不可见的空间分散,而造成这种结果。”

实际上,爱因斯坦提出引力波的过程本身已经超出实证科学范畴。因为科学讲究实验和证据,之后推出理论,但是爱因斯坦完全靠思考、他的思想,提出完全不是根据试验推论出的相对论,但是相对论预测的引力波却在爱因斯坦提出该理论之后的一百年得到了验证。

如果说微观物理学有难解之谜是不可避免,那么在宏观上,物理学也解释不了一些基本现象。

巴西千湖沙漠(Edwin Poon/Flickr)
沙子是我们最熟悉的一种东西。但是,沙子蕴含无限的奥妙。图为巴西千湖沙漠 (Edwin Poon/Flickr)。

物体有没有固液之间的状态?

这个概念是,一粒沙子是固体,比水重。但是,很多沙子,如沙漠中的沙子,在整体上像水一样的运动,有波浪等现象。

这可能涉及系统问题。关键是,物理学家很难研究一个系统。比如,公路上的车流如同水流,不可预见地在某个瓶颈之处发生交通堵塞,而造成整个系统出现状况。也就是说,无法预料究竟是哪里及何时出现一个瓶颈。

美国曼荷莲女子文理学院(Mount Holyoke College)物理学家诺德斯特朗(Kerstin Nordstrom)博士说:“不知道怎样建立参数来避免塞车。”#

责任编辑:叶紫微

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2017-08-10 1:08 PM
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