金融壹賬通 這些智慧的頭腦 到底有多智慧 這是一部壯麗的物理史詩,這是一串光耀後世的姓名。 他們是:牛頓,高斯,黎曼,麥克斯韋爾,愛因斯坦,楊振寧,拉馬努金,霍金,維藤……(且慢,最近十年,我們只能在娛樂版看到的楊老師,居然可以和那些大師比肩嗎?可以的!以楊老師和他的學生命名的楊-米場,即所謂標準模型,成功地解釋、整合了四種自然力中的三種。 )那麼,這些智慧的頭腦到底有多智慧? 我們普遍接受這樣一個結論,即我們現存的這個宇宙起源於一次大爆炸,英文叫做Big Bang!但是,原子物理學家絕不可以止步在如此初級的常識上。 他會告訴你,創世的剎那,是如下的演化階段: 話說:一切,開始於10E^- 43 秒……(10的負43次方秒,也稱為普朗克時間,人類已知的最小時間存在。 普朗克時間=普朗克長度/光速。 光速定義值:c=299792458m/s=299792.458km/s。 )請注意了,這是一個定義值,而不是一個測量值。 言歸正傳,創世的剎那: §創世時間表 # 10E-43秒,十維宇宙分裂成一個四維宇宙和一個六維宇宙。 六維宇宙崩潰,縮成10E-32公尺。 四維宇宙(我們今天所在的宇宙)則迅速爆炸,此時的溫度高達10E32(10的32次方)度; # 10E-35秒,大一統作用力崩解; # 10E-9秒,電弱對稱崩解,此時的溫度是10E15度; # 10E-3秒,夸克開始凝聚,中子與質子出現,此時的溫度是10E14度; # 3分鐘,質子與中子開始凝聚成穩定的原子核; # 30萬年,電子開始凝聚在原子核周圍,第一個原子出現; # 30億年,第一個似星體(quasar)出現; # 50億年,第一個星系出現; # 100~150億年,太陽系誕生,又經過數十億年,地球上出現了第一個生命。 這個時間表,是哪位大神寫的科幻小說吧?NO!這是目前已經成為眾多科學家普遍共識的創世時間表。 的確,表中所述的那個數量級上的時間、長度、溫度等等所有的數值,沒有任何一個是可以直接測量的,因為目前咱們人類的技術和工具水平,還遠遠不能企及到那個數量級。 但是,人類的心智卻做到了——這個時間表裡面的每一個數字的背後,都是一堆嚴密的公式和演算,都有一群知名或者不知名的物理學家和數學家,他們是我們人類最智慧的大腦。 回到時間表的第一個事件,「十維宇宙分裂」,這就是我們今天的主題了:超維度空間。 讓我們一起看看,兩百年來,科學家們是如何探究世界的本源的。 首先,我們先釐清一個重要概念: ◆維度和多維宇宙 一隻在直線上行走的毛毛蟲只能前後移動,所以,我們把直線或曲線叫做:一維空間; 一隻阿米巴扁平蟲可以在球面上前後左右移動,所以,我們把平面或曲面叫做:二維空間; 一隻鳥在我們的空間可以上下前後左右移動,所以,我們的空間叫做是:三維空間; (加上時間一維,我們的世界是四維的,合稱時空。 在這個時空中你要準確標定一個點,需要四個數字,比如:淮海路、馬當路交界,二樓,下午四點。 ) 依此類推…… 如果,有人告訴你,多維空間(四維以上)的人,看著我們的保險櫃或房子時根本就是內外一目瞭然,就像我們看著二維平面上的圓圈一樣,你會不會大惑不解、無法想像、或者毛骨悚然? 當然,對於「眼見為實」來說,這其實涉入了一個哲學難題。 如果眼見才是真實的,那麼高維度的物件就不是真實的。 但從另一個角度來看,人不過是動物中的一種,阿米巴扁平蟲只能感知二維的世界,我們如何證明我們所能感知的所謂』真實』,豈不是也受限於我們自己的認知條件? 必須承認的事實是:人類的大腦和眼睛,只是為了應付三維空間和四維時空的各種情況演化出來的,因此它們不具備辨識和解析高維度空間物體的能力。 超弦理論認為:宇宙真正的時空,其實是一個十維的空間,其中四維是愛因斯坦的時空流形(也就是我們的日常生活空間),另外一個和它』垂直』的還有一個很小很小的六維流形。 在這個十維空間中,有一種最小單位的弦縱橫其中。 以類比的說法,十維空間是宇宙這座大琴的音箱,撥動這些弦造成不同的音高與音色,於是產生不同的基本粒子,進而發展出所有的物質與作用力。 (最新的M理論,有別於超弦理論,認為宇宙是從十一維開始演進的。 ) ◆只有四種自然力 兩千年來,科學家已經發現我們宇宙的所有現象,都可以簡化成四個作用力: 1、電磁力(electromagneticforce):包括電力、磁力和光本身,合稱為電磁力。 電荷(磁級)正負相同為排斥力,相反為吸引力。 由光子傳遞,與電量成正比,距離成反比。 長程力,在四種力中第2強。 2、強核力 (strong nuclearforce):是夸克之間的吸引力,由膠子傳遞(束縛質子和中子於原子核中的是其附加效果由π介子傳遞)。 在有效距離內,距離越大,力約大。 短程力,在四種力中最強,也是恆星燃燒能量的自然力,氫彈的爆炸正是運用強核力的原理。 3、弱核力 (weak nuclear force):弱核力左右了部分放射性物質的衰變形態,是造成β衰變一類的衰變的力。 由希格斯粒子(W+、W-、Z0)傳遞,較弱,短程力,作用在夸克級的粒子。 是四種力中第3強的。 4、重力 (gravitational force,或稱引力):由引力子傳遞,與質量成正比,距離成反比。 長程力,在四種力中最弱。 ◆為何要統一自然力? 一旦人類將所有的作用力整合成一個超作用力,這時會有什麼突破。 關於這一點,物理學家Paul Davies寫到:「我們能夠改變時空的結構,瞭解宇宙萬物的來龍去脈,讓物質變得井然有序。 控制超作用力後,我們便能任意地組合與改變粒子,製造出前所未有的物質形態。 我們甚至能左右空間的維度數,製造出具有不可思議屬性的人工世界。 我們將成為宇宙的主宰。 」 回看一下人類掌握「力」的歷史: →人類誕生的歷史超過數千萬年,在99.99%時間裡,人類能夠掌握的能量只是雙手和肌肉的力量,大概只有八分之一馬力; →十萬年前,隨著手持工具的發明,人類的能量輸出倍增,達到一又四分之一馬力; →牛頓發現萬有引力和運動定律,讓力學被簡化成條理分明的方程組。 現代機械原理催生出蒸汽機,人類掌握的能量達到數十到數百馬力; →麥克斯韋爾方程式,啟迪了愛迪生等發明家,人類進入電力時代,能量級數獲得飛躍,極大地改變了人們的生活。 →愛因斯坦的相對論為人類打開了核能利用的時代,人類掌握的能量提升到足夠摧毀自己所居住的行星的程度。 歷史地看:每當人類控制一項自然力,都能大幅提升人類所能掌握的能量,讓整個社會改頭換面。 那麼,未來的人類需要多大的能量?10E 20億電子伏特起步,超過了現在的一千億倍。 否則,我們將無法使空間彎曲,解決航行到遙遠星際的難題;或者,在宇宙崩潰的瞬間,有足夠的能量開啟六維宇宙,逃離滅亡的劫難。 《史上物理學最強的科普!》完,請繼續朗讀精采文章。 喜歡 科學報 cn-n.net,請記得按讚、收藏及分享。
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史上物理學最強的科普!
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