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探秘宇宙中最危险的两个量:有任何微变世界或将不复存在
发表日期:2019-05-08 22:31| 来源 :本站原创 | 点击数:
本文摘要:【编者按】本文来自知社学术圈传授巴特。 物理学界比来呈现了一种令人不安且饱受争议的见地:我们正在迫近人类通过科学所能领会这个世界的绝对极限。近日,欧洲核子研究核心 (CERN) 的粒子物理学家 Harry Cliff 加入了一场TED演讲,期间谈到了两个对于我们宇

  【编者按】本文来自知社学术圈传授巴特。

  物理学界比来呈现了一种令人不安且饱受争议的见地:我们正在迫近人类通过科学所能领会这个世界的绝对极限。近日,欧洲核子研究核心 (CERN) 的粒子物理学家 Harry Cliff 加入了一场TED演讲,期间谈到了两个对于我们宇宙具有来说极为环节的两个量。倘如有任何的微变,这个世界大概都将不复具有。

  “在将来的几年里,我们可能会晓得本人能否可以或许继续扩展我们对这个世界的领会,也许我们将在科学史上初次碰到无法回覆的问题。”来自欧洲核子研究核心 (CERN) 的粒子物理学家 Harry Cliff 比来在瑞士日内瓦的一次TED演讲上讲到,“这并不是说我们的大脑不敷伶俐或者手艺无法满足,而是由物理学定律本身决定的。”

  在 Cliff 的概念里,有两个被视为宇宙中最危险的量。它们决定着我们去世间所见一切物质、布局和生命的具有。倘若这两个量有细微的变化,那么宇宙万物都将不复具有,这里将一片死寂。

  Cliff 所言的第一个危险数值代表着物理学家称之为希格斯场的强度。这是一种无形的能量场,与其他磁场稍有分歧,它充溢着整个宇宙。我们既看不见,也摸不着,可是若是没有它,我们也无法具有。

  当粒子畅游在希格斯场中,它们会获得质量并最终成为质子、中子以及电子这些构成你我的根基单元。若是没有希格斯场,那么一切都将灰飞烟灭。

  确认希格斯场的具有源于2012年CERN的冲破性发觉。其时物理学家在大型强子对撞机 (LHC) 中发觉一种新的根基粒子,即希格斯玻色子。按照理论,在没有希格斯场的情况下无法发生希格斯玻色子。但环绕希格斯场仍有一些令Cliff如许的物理学家所迷惑的问题。

  按照爱因斯坦的广义相对论和量子力学理论——在宏观和微观标准上主导着我们对宇宙理解的两大物理学理论——希格斯场该当具有两种天然形态。这就像灯的开关一样,要么是封闭形态,意味着宇宙中遍地的值皆为0;要么是开启形态,意味着其具有绝对大的值。

  无论在哪种环境下,原子都无法具有,也就是说我们所具有的这个世界都不会具有。但现实环境是,“希格斯场这盏灯只是微弱地址亮着。”Cliff 说,“它不是0,但它的值比完全值要小一亿亿倍。就仿佛灯的开关被卡在了接近封闭的位置上。这个值太环节了,若是它有任何细微的变化,那么整个宇宙的物质世界都将不复具有。”

  希格斯场的强度为何有着如斯精妙而微弱的量值令人无法理解。理论学家花了数十年对其进行研究,到此刻曾经想出了不少花哨的注释,好比“超对称性 (supersymmetry)”和“大型额外维度 (large extra dimensions)”。但无论如何,若是希格斯场强度真可以或许获得注释,那么我们该当会在LHC中见到新的粒子与希格斯玻色子一路呈现。不外至今为止,还没有任何发觉。

  Cliff 所称的第二个危险量同时被物理学家们称为“物理学史上最蹩脚的理论预测”。

  这一数值涉及到外太空的深度以及所谓的暗能量。1998年,天文学家发觉宇宙的扩张速度并不是恒定的,而是越来越快。此中的驱动要素来自奥秘的排斥力——暗能量。“我们并不晓得暗能量到底是什么,”Cliff 暗示,“最好的注释是它是空虚空间本身的能量,即真空的能量。”

  物理学家按照量子力学来计较暗能量的大小,获得的成果令人惊讶:“暗能量该当比我们天文学所察看到的数字超出跨越10120倍,这绝对是一个让人脑袋晕菜的数字。它比宇宙中任何数据都要大,它比全宇宙中的原子个数还要多出万万亿亿亿亿倍。这其实是个很烂的预测。”

  不外我们很幸运,暗能量比理论预测要小良多。若是按照理论模子,那么暗能量的排斥力将把整个宇宙扯破,星球与星系都无法构成,也就没有我们了。

  从另一方面讲,人们仍未成立起一套可与现实观测所婚配的理论,对于暗能量至今仍无法注释。与希格斯场比拟,这需要更为精妙的认知。

  爱因斯坦在晚年不断在寻找大一统理论,后来的科学家也一直没有停下这一脚步。最有前途的大要就是弦理论,然而弦理论看起来似乎并不是一个理论,而是诸多理论的调集。据估量,目前可能共有10500种版本的弦理论,每一种都可用来描述一个出格的宇宙,具有其奇特的物理学定律。

  有人说这弦理论并不科学,但也有人说,若是世间某处真的具有那些五花八门的宇宙呢?倘若如斯,那么我们将恍然大悟:在那些多重宇宙中,有良多处所暗能量太强,宇宙被扯破;也有良多处所希格斯场太弱,没有原子可以或许发生;而我们刚好活在一个两者都完满和谐的宇宙中,我们是少数的幸运者。

  可是 Cliff 暗示,若是我们按照这种设法思虑下去,那么将永久无法回覆阿谁问题:为什么这个世界是具有的?可能大都世界中什么也没有,而我们所去世界的物理学定律答应我们具有罢了。“更糟的是,我们以至无法查验多重宇宙这个概念。我们无法进入其他宇宙,也无从确定它们能否真的具有。”

  不断以来,LHC中的发觉都是穷山恶水,除了希格斯玻色子外一贫如洗。然而此刻,我们正怀抱着有史以来的最高期望。本年炎天,LHC将开展第二阶段运转,其能量将达到前一次的两倍。粒子物理学家们对此都很是兴奋,希望着发觉新粒子,微型黑洞,或者完全预料之外的工具。

  若是此次能有所发觉,那么物理学家们将继续在百年前爱因斯坦开启的这条道路上前行,更深切地追随天然界的纪律。可是,若是在两三年内仍没有任何发觉,到时LHC将进入第二次持久休眠,而我们可能也要进入一个新的物理学时代:一个宇宙面孔无法被注释的时代,一个我们可能活在多重宇宙却永久无法触及它们的时代,一个我们永久无法回覆阿谁问题的时代——为什么这个世界是具有的。

  当然,提到中国将建筑世界最大的粒子对撞机时 (LHC的两倍大),Cliff 暗示这必定是物理界的好动静。建筑一个像LHC那么大的对撞机需要全世界国度集中资本,没有一个国度可以或许承担起那么大的耗损,可能也就除了中国。中国能够调动庞大的人力物力财力建筑这个机械,它将进一步研究希格斯玻色子,可能会给我们带来欣喜。

  据领会,中国的大型对撞机设想工作将于2016年完成,2020年起头建筑,估计在2028年投入利用,耗资30亿美元。LHC的周长有27公里,可以或许发生14 TeV的对撞能量,这曾经让科学家发觉希格斯玻色子 (天主粒子) 的具有。按照报道,中国将要建筑的对撞机周长达到了52公里,对撞能量高达70 TeV。别的,美国和欧洲也曾经起头筹备周长100公里,碰撞能量100 TeV的超等粒子对撞机。

  【参考文献】

  3、中国粒子对撞机曝光:迄当代界最大

  【作者引见】知社学术圈(zhishexueshuquan),海归学者倡议的公益学术交换平台,旨在分享学术消息,整合学术资本,加强学术交换,推进学术前进。

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