自從離開地球,人類就看到了廣闊而神秘的宇宙。宇宙看起來很安靜,很孤獨(dú),但背后隱藏著無數(shù)的奧秘。人類的目標(biāo)是一個(gè)個(gè)解開這些謎團(tuán),找出宇宙背后的真相。到那時(shí),人類可以成為宇宙的霸主。 隨著科學(xué)家對(duì)宇宙探索研究的深入,我們發(fā)現(xiàn)了許多有趣的現(xiàn)象,其中有四種現(xiàn)象讓科學(xué)家感到驚訝,這違背了人類的直覺。但這四種違背人的認(rèn)知的現(xiàn)象,已經(jīng)被科學(xué)家通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了。那么這四種特殊的宇宙現(xiàn)象是什么呢?讓我們一個(gè)個(gè)簡(jiǎn)單地了解一下。 1.光速是無法超越的,速度是人類理解地球的關(guān)鍵因素。在古代,人們沒有快速前進(jìn)的交通工具,所以他們不能走遍世界了解地球的每個(gè)角落。直到進(jìn)入科技時(shí)代,在科技的幫助下,出現(xiàn)了各種先進(jìn)快捷的交通工具。 有了快速的交通,我們可以穿越海洋和山川,到達(dá)地球表面的每個(gè)角落。憑借速度的優(yōu)勢(shì),我們對(duì)地球有了全新的認(rèn)識(shí),隨著速度的不斷提高,我們終于走出了地球,看到了浩瀚的宇宙。 同樣,我們要探索整個(gè)宇宙的星空,也需要速度的優(yōu)勢(shì),但當(dāng)我們真正看到宇宙的時(shí)候,才知道它有多廣闊。宇宙的距離以光年為單位,小太陽系的直徑達(dá)到2光年,而銀河系的直徑是10萬光年。 銀河系在930億光年的可觀測(cè)范圍內(nèi),像細(xì)胞一樣小。雖然宇宙的距離很廣闊,但是只要我們能不斷提高速度,我相信有一天我們可以走遍宇宙。 理想是美好的,但研究的結(jié)果讓科學(xué)家感到沮喪。愛因斯坦的相對(duì)論提出了速度的極限,即光速。任何質(zhì)量物體,其速度只能無限接近光速,這是無法達(dá)到也無法超越的。 光速之所以達(dá)不到并超越,是因?yàn)橘|(zhì)量物體運(yùn)動(dòng)時(shí),質(zhì)量會(huì)隨著速度無限接近光速而無限增大。這個(gè)時(shí)候物體繼續(xù)加速所需的能量會(huì)達(dá)到無窮大,這顯然是不可能的,所以物體的速度永遠(yuǎn)不可能超過光速。 這種違反直覺的現(xiàn)象很多人很難接受,但科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)證明是正確的??茖W(xué)家通過粒子加速器加速質(zhì)量極小的電子。他們?cè)僭趺磁?,他們的速度也只能?9%的基礎(chǔ)上積累,也就是說,他們并不能真正達(dá)到光速的100%。 2.時(shí)空是可以扭曲的。愛因斯坦的廣義相對(duì)論向我們提出了時(shí)間和空間的基本屬性,即扭曲。也許在很多人眼里,我們看到的時(shí)空是平坦穩(wěn)定的,但是如果我們把宇宙放大很多倍,你會(huì)發(fā)現(xiàn)整個(gè)空間根本就不是平靜的,而是處處扭曲的。 但是由于正常時(shí)空扭曲的程度很小,我們并不能真正感受到。雖然我們?nèi)庋劭床坏狡届o宇宙中的時(shí)空扭曲,但科學(xué)家們已經(jīng)通過大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)了它的確是普遍存在的。 正是因?yàn)闀r(shí)間和空間的扭曲,科學(xué)家在進(jìn)行各種空間探索實(shí)驗(yàn)時(shí)需要對(duì)時(shí)間進(jìn)行修正。比如在GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中,我們看到的時(shí)間之所以能保持同步,是因?yàn)榈厍蛲鈱涌臻g的軌道時(shí)間隨地球時(shí)間進(jìn)行了修正,否則我們接收到的衛(wèi)星信號(hào)時(shí)間就會(huì)發(fā)生偏差。另外,引力透鏡現(xiàn)象、引力探測(cè)器B、π介子壽命延長(zhǎng)現(xiàn)象等等都可以證明時(shí)空扭曲的存在。 3.量子糾纏,在我們的宏觀認(rèn)知中,光速是一個(gè)極限,即使光子和無線電波也只能以光速傳輸,不能超過。那么在科學(xué)的世界里,有沒有不可思議的超光速現(xiàn)象?答案是肯定的。 宏觀上,我們只看到宇宙膨脹的速度比光速還快。在微觀世界中,還有一種現(xiàn)象遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們的想象,那就是量子糾纏。在量子世界中,有許多超出我們認(rèn)知的現(xiàn)象,其中量子糾纏是最具代表性的一種。 在地球上,由于距離有限,信號(hào)之間的傳輸可以實(shí)現(xiàn)即時(shí)通信。但在宇宙中,由于距離以光年為單位,信號(hào)的傳輸無法實(shí)現(xiàn)即時(shí)通信,視距離而定會(huì)有很大的延遲。如果現(xiàn)在有人告訴你,有一種現(xiàn)象,即使宇宙之間的距離很大,也能實(shí)現(xiàn)即時(shí)交流,你大概不會(huì)相信。 其實(shí)這種現(xiàn)象確實(shí)存在,就是神奇的量子糾纏。這種現(xiàn)象被愛因斯坦稱為“幽靈般的距離作用”。簡(jiǎn)單來說,對(duì)于處于糾纏態(tài)的兩個(gè)微觀粒子,無論距離有多遠(yuǎn),即使位于宇宙的兩端,也能瞬間感受到對(duì)方。只要其中一個(gè)的狀態(tài)發(fā)生變化,另一個(gè)就會(huì)立即發(fā)生變化。 那么這種現(xiàn)象只是理論上的嗎?當(dāng)然不是。2019年,科學(xué)家用每秒40000幀的相機(jī)拍攝了量子糾纏的照片。量子糾纏的實(shí)驗(yàn)證明了它對(duì)人類的重大意義,揭示了未來星際航行所需的通信技術(shù)。 我相信我所有的朋友都知道,如果星際旅行是基于傳統(tǒng)的無線技術(shù),速度只是光速。這樣的通訊速度在星際空間很難發(fā)揮巨大的作用。如果一艘星際飛船在幾百光年外發(fā)生故障,它需要地球的救援。但是當(dāng)發(fā)出求救信號(hào)時(shí),地球需要幾百年才能接收到。 當(dāng)我們收到星際遇險(xiǎn)信號(hào)時(shí),我們已經(jīng)錯(cuò)過了重大事件,所以我們需要能夠在星際航行中實(shí)現(xiàn)即時(shí)通信的工具。量子糾纏無疑為我們指明了方向。只要我們研究量子通信,星際導(dǎo)航的通信問題就能得到解決。 4.物質(zhì)可以無中生有。宏觀理論認(rèn)為物質(zhì)不是憑空產(chǎn)生的,而量子世界的理論認(rèn)為在宇宙的真空中可以憑空出現(xiàn)大量的粒子。它們以正負(fù)兩種方式成對(duì)出現(xiàn),然后以相互湮滅的形式在短時(shí)間內(nèi)消失,這種現(xiàn)象稱為“量子漲落”。 那么這種現(xiàn)象能通過實(shí)驗(yàn)證明嗎?當(dāng)然,科學(xué)家早在1966年的一次精確實(shí)驗(yàn)中就證實(shí)了這一現(xiàn)象。如果“量子漲落”真的存在,那么當(dāng)我們?cè)谡婵罩衅叫蟹胖脙蓧K板時(shí),就讓它們靠得很近。這時(shí)兩塊板之間的“量子漲落”強(qiáng)度會(huì)低于外界,最后兩塊板會(huì)受到一個(gè)力的作用,使它們?cè)谡婵罩邢嗷タ拷?。這個(gè)力叫“卡西米爾力”,實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明了。 以上四種宇宙現(xiàn)象只是宇宙眾多神秘現(xiàn)象中的冰山一角。然而,宇宙中究竟存在著多少超出我們認(rèn)知和想象的神秘現(xiàn)象,仍然不得而知??梢灶A(yù)見,隨著人類科技的不斷進(jìn)步,我們可以發(fā)現(xiàn)更多神奇的現(xiàn)象,有些現(xiàn)象可能會(huì)徹底顛覆人類現(xiàn)有的科學(xué)觀。 當(dāng)然,存在是合理的,只要是存在的宇宙現(xiàn)象,背后必然有相應(yīng)的科學(xué)道理。如果我們不能解釋和顛覆人類的科學(xué)觀,那只能說明人類的科技還沒有達(dá)到那個(gè)水平。我們的科學(xué)體系遠(yuǎn)非完美。 |
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