19世紀的最後一天,歐洲大量物理學家聚集到一起,讨論物理學的發展。
著名的開爾文男爵非常自信地表示:如今人類的物理學大廈基本已經建成,隻差兩朵烏雲還飄在空中。
最終,這兩朵烏雲被撥開,物理學“守得雲開見月明”。這兩朵烏雲,就是量子力學和相對論。
可是,撥開了兩朵烏雲的物理學,不僅沒有真的見到晴朗,反而迎來了更多的烏雲。
在21世紀的今天,我們的物理學還面臨哪些“烏雲”呢?
兩朵烏雲互不相容
問題在于,上面所說的兩朵烏雲,很顯然并不相容。量子力學研究的是極緻的小,小到質子,誇克甚至更小,而相對論研究的是無限的大,大到黑洞,星系甚至宇宙。
對于兩個不同的物理學領域,需要用到的物理知識也完全不同。相對論研究的物理學要更側重引力,而量子力學則更需要考慮其他基本力的作用。
為何明明都是一個宇宙的物理學,卻需要兩套完全不同甚至相反的物理學法則?難道沒有一個終極的物理學領域,能夠将這兩個物理學領域統一到一起,讓我們用同一套物理學法則就能理解量子力學和相對論嗎?
正負粒子的不平衡
科學家發現,在我們日常生活中各種物質的組成粒子之外,還有和它們質量相等、屬性相反的負粒子。
按理來說,正負粒子通過能量轉化為質量而形成,都是成對出現。然而事實卻是:我們的這個世界幾乎完全是由我們的粒子組成,沒有負粒子。
究竟是什麼原因導緻了正負粒子如此的不平衡?我們的世界為何不是由負質子、正電子這些反粒子構成呢?
暗物質的本質
根據科學家的探測,我們的宇宙中,所有可見的物質,包括恒星、行星、黑洞在内,隻占宇宙全部質量的4%左右,其餘的都是暗物質和暗能量。
可是,直到現在,我們還完全不知道暗物質或者暗能量究竟是什麼,也可以說我們對于96%的宇宙是完全未知的。
事實上,暗物質和暗能量都是決定宇宙命運的重要因素。科學家還發現,随着宇宙的膨脹,暗物質的數量還在不斷增加。如果我們始終搞不懂暗物質的本質,我們早晚會被它毀掉。
宇宙的結局
宇宙的結局是每個人都關心的問題,這也是人類最終命運的歸宿。
宇宙到底會一直膨脹下去,還是膨脹到極限然後開始收縮回奇點,然後不斷輪回,這是一個科學家們争論了很久的話題。
目前來看,宇宙的命運很可能就是走向滅亡,如果真的如此,我們該如何保護人類文明不被毀滅,将是一個重大的課題。
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