物理學(xué)是門怪異的科學(xué),比如粒子只可以可能性存在;時(shí)間會(huì)因你移動(dòng)速度快慢而發(fā)生變化,貓既是死又是活直到你打開箱子才能定奪。科學(xué)家特此盤點(diǎn)了10大物理學(xué)最怪異的科學(xué)事實(shí)。
1.如果太陽是由香蕉組成的,它也非常炙熱。
太陽非常炙熱,這是由于它巨大的質(zhì)量——幾萬億億噸——產(chǎn)生了巨大的引力,導(dǎo)致它的內(nèi)核承受強(qiáng)大的壓力。這個(gè)道理好比給自行車打氣,壓力導(dǎo)致溫度上升,車胎會(huì)變熱。如果太陽不是由氫氣組成,而是香蕉,那么它也將產(chǎn)生足夠大的壓力,因此也會(huì)產(chǎn)生足夠的高溫。因此無論太陽是由氫氣組成,還是香蕉,或者室外家具,它本身的溫度差別都不大。
2.組成人類的所有物質(zhì)加起來也不過是方糖大小。
原子99.9999999999%都是真空區(qū),打個(gè)比方,握拳,如果你的拳頭相當(dāng)于原子核大小,那么一個(gè)原子大約相當(dāng)于圣保羅大教堂,如果這個(gè)原子是氫原子,那么它所包含的氫原子就相當(dāng)于一座空曠大教堂中央的一只飛蛾。
如果你將所有原子湊在一起,除去它們之間的空間,那么空曠的大教堂可以被壓縮成一個(gè)小核、一個(gè)茶匙或者一塊方糖,但它的質(zhì)量卻重達(dá)50億噸,相當(dāng)于整個(gè)人類質(zhì)量總和的10倍。
3.未來事件會(huì)影響過去發(fā)生的事
量子世界存在各種詭異的事實(shí)。雙縫實(shí)驗(yàn)表明光具有波粒二象性。但更奇怪的是,根據(jù)物理學(xué)家約翰·維勒(JohnWheeler)1978年提出并由科研人員于2007年進(jìn)行的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明,目前觀測的一顆粒子的行為會(huì)影響到另一顆粒子過去的行為。
根據(jù)雙縫實(shí)驗(yàn),如果你觀測到兩條細(xì)縫光穿過,你逼迫它表現(xiàn)出粒子的特性,如果你不這么做,而觀測它落入細(xì)縫之后在屏幕上的情形會(huì)發(fā)現(xiàn),它表現(xiàn)出波的特性。
但是如果你等待光透過細(xì)縫,然后觀測它穿過細(xì)縫的方式,這將逆動(dòng)地逼迫光必須以粒子或者波的特性經(jīng)過細(xì)縫。換句話說:因果關(guān)系具有逆反性:現(xiàn)在會(huì)影響過去。當(dāng)然這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)只會(huì)影響幾分之一秒的時(shí)間,幾乎可以忽略。
但維勒提出,可以以同樣的方式觀測來自遙遠(yuǎn)恒星的光,它在途中因?yàn)橐ψ饔冒l(fā)生了彎曲。這意味著現(xiàn)在觀測的事物會(huì)改變過去幾千年甚至幾百萬年發(fā)生的事。
4.幾乎全部宇宙都看不見。
宇宙中存在超過1000億個(gè)星系,每個(gè)星系都存在100萬至一萬億顆恒星。我們的太陽只是中等大小,很多恒星都比它大得多。同時(shí)宇宙中還存在大量可見的物質(zhì)。但這些只占宇宙全部質(zhì)量的2%而已。那些不可見的物質(zhì)我們稱之為“暗物質(zhì)”,后者大約是正常物質(zhì)的6倍多。
更讓人困惑不已的是,剩下的是我們稱之為“暗能量”的東西,它揭示了宇宙的明顯擴(kuò)張,然而,沒有人知道暗能量或者暗物質(zhì)是什么。
5.物質(zhì)的移動(dòng)速度可以超過光速,光速并非最快的。
在真空里光速是恒定的30萬千米每秒。然而光并非總在真空環(huán)境下移動(dòng),比如在水里光子傳播速度大約是前者的3/4。在核反應(yīng)堆里,有的粒子被加速到非常高的速度,如果它經(jīng)過一個(gè)能夠?qū)⒐馑贉p慢的絕緣介質(zhì)里,那么它的速度實(shí)際上比周圍光速更快。
當(dāng)這個(gè)現(xiàn)象發(fā)生時(shí),它會(huì)產(chǎn)生一種名為切連科夫輻射(Cherenkovradiation)的藍(lán)色的光,它類似于音爆現(xiàn)象,只是對(duì)象是光而已。
目前為止記錄最慢的光速是通過被冷卻到接近絕對(duì)零度的銣的速度,為17米每秒——相當(dāng)于38英里每小時(shí),在那個(gè)時(shí)候銣會(huì)形成一種被稱為愛因斯坦凝聚態(tài)的奇怪狀態(tài)。光也通過同樣的方式實(shí)現(xiàn)了完全的停止。
6.此刻有無限個(gè)我在寫這篇新聞,而有無限個(gè)你正在閱讀。
根據(jù)宇宙目前的標(biāo)準(zhǔn)模型,可觀測到的宇宙——包含幾十億顆星系和上萬億顆恒星——只是平行存在的無限多個(gè)宇宙中的其中一個(gè),就像泡沫里的一個(gè)肥皂泡而已。由于存在無限多個(gè)宇宙,因此此刻上演了每一種可能。
但是此刻可能發(fā)生的現(xiàn)象的數(shù)量卻是有限的,這是因?yàn)橛邢迶?shù)量的事件會(huì)產(chǎn)生有限數(shù)量的結(jié)果,事件的數(shù)量可以非常巨大,但是有限的。所以此刻的這件事,作者正在寫下以上這些文字,而讀者正在閱讀這樣的文字,一定已經(jīng)發(fā)生了無數(shù)多次。更令人驚訝不已的是,我們甚至能夠算出距離我們最近的二重生的位置:10的10次方至10的28次方。
7.黑洞并不是黑的。
黑洞非常灰暗,但并不是黑的。它略微發(fā)出整個(gè)光譜的光,包括可見光。這種輻射被稱為“霍金輻射”,該現(xiàn)象是由劍橋大學(xué)前盧卡斯數(shù)學(xué)教授史蒂芬·霍金(StephenHawking)提出的。由于黑洞持續(xù)發(fā)光,它將失去質(zhì)量,最終蒸發(fā),除非它找到另一個(gè)質(zhì)量源維持它的存在,比如星際氣體或光。
小型黑洞與較大黑洞相比,考慮到自身的質(zhì)量,它釋放出的輻射較多,所以如果某些理論是正確的,那么,大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)通過粒子撞擊產(chǎn)生的微小孔將會(huì)幾乎立即蒸發(fā)?茖W(xué)家通過檢測輻射應(yīng)該能夠觀測到這種衰變。
8.對(duì)宇宙的基本描述并不適用于過去、現(xiàn)在或者未來
根據(jù)狹義相對(duì)論,并不存在過去、未來或者現(xiàn)在這樣的事。時(shí)間框架是相對(duì)的:我有一個(gè),你有一個(gè),Gliese581的第三個(gè)行星也有一個(gè)。我們的時(shí)間框架非常類似,是因?yàn)槲覀円韵嗨频乃俣纫苿?dòng)。如果我們以不同的速度移動(dòng),我們將會(huì)發(fā)現(xiàn)我們衰老的速度有快有慢。
同樣的,如果我們其中某人距離類似地球這樣的引力源比其它人更近,那么,他衰老的速度也比其它人慢。GPS衛(wèi)星移動(dòng)速度非?,并且距離地球非常遠(yuǎn),因此它們內(nèi)部的時(shí)鐘顯示的時(shí)間與地球表面的有所不同。
9.這里的粒子可以同時(shí)影響宇宙另一端的另一顆粒子
當(dāng)電子遇到它的反物質(zhì)——正電子,兩者會(huì)湮滅并釋放能量,兩個(gè)光子都會(huì)隨著爆炸消失。亞原子粒子,諸如光子和夸克,都有一種名為“旋轉(zhuǎn)”的特征,但它并非真的在旋轉(zhuǎn),但它們表現(xiàn)出似乎在旋轉(zhuǎn)的特性。
當(dāng)兩者同時(shí)產(chǎn)生時(shí),它們的旋轉(zhuǎn)方向必須能夠互相抵消:也就是兩者的行為恰恰相反。由于量子行為的不可預(yù)測性,我們幾乎無法事先確定哪一顆粒子“順時(shí)針”轉(zhuǎn)而另一顆“逆時(shí)針”轉(zhuǎn)。直到我們觀測到其中一顆粒子的旋轉(zhuǎn),才可以確定兩者都在旋轉(zhuǎn)。
然而,更詭異的是,當(dāng)你觀測到一顆粒子時(shí),它可能忽然順時(shí)針轉(zhuǎn)或逆時(shí)針轉(zhuǎn),無論它朝哪個(gè)方向轉(zhuǎn),另一個(gè)粒子都是同時(shí)朝著反方向轉(zhuǎn),即使這顆粒子可能位于宇宙的另一端。這一現(xiàn)象已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)過。
10.你移動(dòng)速度越快,質(zhì)量越大
如果你奔跑速度非?,那么你的質(zhì)量會(huì)增加。這種質(zhì)量的上升并非永久性的,只是暫時(shí)的,并且增加的量非常少。光速是宇宙的速度極限,如果某樣事物以接近光速的速度移動(dòng),如果你幫忙推一把,它的速度也不能增加太多,但是如果你給與它額外的能量,那么能量就會(huì)轉(zhuǎn)為物質(zhì)。
根據(jù)相對(duì)論,質(zhì)量和能量是等同的。你投入的能量越多,質(zhì)量越大。這在人類的移動(dòng)速度方面是可以忽略的,但是當(dāng)你的速度可以與光速相媲美的時(shí)候,那么質(zhì)量的增加將是迅速而明顯的。
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