無法破解的五個宇宙之謎?最後一個,如果細想可能會害怕!

宇宙的神秘在人類的探索下,可謂是越來越難以理解了。原本人類爲了更好地瞭解這個世界,認識我們存在的宇宙。卻總是在進一步探索的時候發現更多宇宙的奧秘。

廣闊的宇宙

從人類開始探索宇宙至今,其中有五個宇宙之謎,人類一直無法破解。每一個都讓科學家們絞盡腦汁也無法得到答案,而其中最後一個宇宙之謎,甚至讓不少人在細想之後都可能會害怕!

究竟是哪五個宇宙之謎呢?我們一起來探索一番。

“來一起來探索宇宙!”

詭異的量子力學

量子力學有多詭異,相信現在有很多人聽到量子力學時都是一臉懵逼。因爲就算是科學家也沒有真正認識到量子力學。就拿量子力學大師費曼的話來說,量子力學就是造物主的終極秘密,沒有人懂量子力學。

量子力學

如果你要在這裡說你懂量子力學,那肯定不是真的。如果你在聽了關於量子力學的講解後,覺得很混亂,那你可能也就打開了,瞭解量子力學的大門。

如果說宏觀世界是1+1=2,那在量子世界就是2=1+1。

量子力學的奧秘

量子力學的源頭實際上是科學家在研究“光”是什麼時,而慢慢被引發出來的一個關於粒子運動規律的理論。

當時關於“光是粒子”還是“光是波”,兩派科學家進行了激烈的爭論。主張光是粒子的主要有牛頓、愛因斯坦等,而主張光由波組成的則有赫茲、麥克斯韋等。後來在爭論不休的情況下,科學家們齊聚一堂決定用實驗來證明自己的觀點。

雙縫干涉實驗

於是科學家就進行了一個雙縫干涉實驗,來驗證光到底是什麼。這個實驗就是利用一個發射光子的機槍,對着兩道縫隙進行掃射,然後觀察光子穿過縫隙後在牆面上留下的痕跡。

如果在牆面上顯示的是兩道槓,那麼說明光由粒子組成。如果在牆面上顯示的是一條條斑馬紋,那麼說明光由波組成。結果在第一次實驗中,科學家們看到的是斑馬紋,這就說明光是由波組成。

但是粒派科學家顯然不同意這個說法,提出光子應該是一顆顆發射出去,實驗應該重新來一遍,於是就有了第二次實驗。結果這次實驗結果仍然顯示的是斑馬紋。原本波派的科學家應該很高興得到這個結論,但事實上這又產生了新的問題。

因爲當光穿過縫隙時,應該只會通過其中一個,也就是說一個光子應該不能形成干涉,難道是光在穿過縫隙前分裂成了兩個嗎?

“神奇的光束”

結果科學家們又開始了第三次實驗,這次分別在左右兩邊的縫隙裝上了攝像機,結果發現,在攝像機中,光確實是只通過了一個縫隙。

這時候科學家們發現,如果從攝像機中看,那麼牆面就會形成兩道槓,也就是說,光由粒子組成。如果不用攝像機看,那麼牆面就會顯示條紋,也就是光由波組成。

於是科學家們將這個現象稱爲量子擦除。也就是說,當你得知量子路徑時,它就不會產生干涉條紋,當你不知道量子路徑時,它就會產生干涉條紋。

愛因斯坦認爲,或許存在一個隱藏的變量,只是我們還沒有發現它。但到底這個變量是否存在我們也不得而知。

在雙縫實驗裡,光子被探測到的相對頻率曲線圖

人類對量子力學苦苦追尋了百年,都沒有探索出能令人說服的解釋,但科學家們仍然沒有放棄,他們依然在量子世界中不斷追尋可能的答案。

找不到的引力子

萬有引力定律早已被大家熟知,牛頓在300多年前就發現了這一定律。根據這個定律科學家們成功地解釋了行星的運動、潮汐的形成以及月球的運動等等。如今我們在探索宇宙時,需要計算的人造衛星、宇宙飛船等航天器的軌道,仍舊離不開萬有引力定律。

潮汐的形成

我們根據這個定律本身,可以知道不論兩個物體相距多遠,它們之間都會產生萬有引力。當我們探索兩個物質之間傳導的速度時,發現竟然比光還要快。那麼這種力究竟是由什麼傳遞的呢?

科學家對此做出了很多假設和猜測。量子理論在很多方面都可以用來解釋其他現象,比如電磁學就可以用光子的量化來解釋,這裡用到的就是量子電動力學。而宇宙中的其他作用力,比如弱核力和強核力都可以用量子理論來解釋。

電磁學

那麼重力呢?是不是也存在着一種引力理論,可以將其發展爲量子引力理論呢?1913年,愛因斯坦就針對這個問題提出了萬有引力場論。

他認爲在所有的物體周圍都存在一個引力場,這個引力場存在於一個彎曲的時空中,並且通過引力波傳播,而引力波則通過引力子使兩個物體相互吸引。

引力波

那麼是否存在這個引力子呢?科學家們一直在宇宙中尋找着它的存在。在1974年-1978年底,科學家們利用天文望遠鏡對距離地球15000光年的射電脈衝雙星觀測,期間證實了引力子的存在。

儘管已經捕捉到宇宙中傳來的引力波“漣漪”,但科學家們仍然沒有找到引力子的蹤影。

如果某一天,真的觀測到了引力子,那麼也將開闢出一個新的局面。科學家們對引力子的運用尤其期待,如果可以將引力子運用到通訊上,說不定就有機會與真正的外星人取得聯繫。

物理極限:普朗克尺度

目前人類能夠精準測量的最小尺度,便是普朗克尺度(1.616229×10^-35米和5.39116×10^-44秒)。

之所以會存在這個物理極限,也是因爲量子力學。根據不確定性原理,長度越短,說明位置就越確定,而速度就越不確定。而時間越短,則表示能量越不確定。在能量越不確定,速度也越不確定的情況下,能量的平均值也就越高。

黑洞結構

而這個非常大的能量值侷限在一個十分狹小的空間中,如此能量密度就會超過一個臨界值,於是在這個極小的空間中就會形成一個超級小的黑洞。而這個黑洞的視界線大小就是普朗克尺度的大小。

因爲這個黑洞實在太小,因此人類無法從中獲取信息。而在一定程度上,這個黑洞就是可能存在的最小的黑洞,而再小於這個尺度的物體,我們也沒有辦法再進行探測和研究。

也就是說,我們對於宇宙的認知和對微觀世界的認知都被量子力學鎖死了。其實並不是說宇宙中不存在比普朗克尺度還小的東西,只是在量子力學和不確定性原理下,在我們可感知到的世界裡,我們無法察覺到它們的存在。

而科學家們目前同樣沒有突破普朗克尺度,找到更小的物質存在。

浩瀚的宇宙

宇宙誕生之謎

宇宙的起源是一個極其複雜的問題,我們現存的宇宙是一個物質世界,每天都在不斷地運動、變化和發展中。千百年來,科學家一直在探索宇宙的起源。宇宙是什麼時候、又是通過什麼方式形成的。

關於宇宙的誕生,科學家們已經有了很多相關的假說與猜想。直到今天,很多科學家都認爲,我們的宇宙形成於137億年前的一次大爆炸。在那個超越了時間和空間的地方,有一個密度極大的奇點,以超越光速的速度膨脹爆發,形成了宇宙萬物。

宇宙大爆炸

在這個奇點中,包含了宇宙中所有的物質和能量,這個物質與能量不斷聚集收縮,直至形成一個體積巨小、溫度巨高、中密度巨大的奇點。而這個奇點在爆炸時又將所有的物質四散出去,接着宇宙便開始以超越光速的速度膨脹。

直到今天,宇宙經歷了一百多億年的反映,形成了現在的星系、恆星、行星以及生命。科學家將這些大爆炸產生的反應原理稱爲量子物理。

但是在這個奇點之前有其他宇宙存在嗎?如果沒有別的宇宙,那麼這個奇點又是如何存在的呢?我們處在的宇宙似乎也在不斷地膨脹,那麼它也會在經歷膨脹-坍縮-再膨脹-再坍縮…的無限循環過程中嗎?

面對這些問題,科學家們似乎有些束手無策,直至今天,科學家們也沒有確切的證據可以來證明宇宙就是這樣誕生的。而未來人類也會帶着這個問題一直探索下去。

細思恐極:意識的本質

意識從何而來,爲什麼同樣由原子構成的無機物沒有意識,而由原子構成的生物體就存在意識呢?物理學家玻爾曾說過,世界由人的意識決定。

在二十世紀時,科學家們幾乎閉口不談意識,因爲他們認爲,神學與科學相互對立,而意識普遍存在於神學中,因此意識也就與科學相對立。

原子

然而隨着科學家的不斷探索,卻發現,意識或許是更爲深奧的科學。我們在前文提到過了量子力學中有過一次雙縫干涉實驗,在第三次實驗中,觀測者的存在似乎影響了光子的路徑。

當攝像頭打開時,光子便以粒子的狀態運動,當攝像頭關閉時,光子又以波的狀態運動。難道光子能夠意識到是否被觀測嗎?而量子力學中還有一位著名的學者薛定諤,在沒有人干涉的情況下,它的貓處於“又生又死”的狀態。它最終的命運決定於開箱子的那一瞬間。

薛定諤的貓

在我們現存的世界中,我們知道人的意識處於最高級狀態,而貓狗這類動物的意識又較之人類要弱,昆蟲則相比貓狗更弱,最後便是最簡單的生物形態。意識似乎隨着生物的簡繁而變化,如果意識存在於宇宙萬物,那麼像電子、粒子這些更爲微小的物質是否也存在一定的意識?

對於意識的本質,科學家到現在也沒有合適的解釋能來解答。甚至有些科學家們認爲,我們現存的世界還只僅限於物質層面,除此之外還存在一個更大寬廣的量子世界。而人死後,釋放出來的量子信息又迴歸到量子場中。

或許從某種意義上來講,我們的意識是不朽的存在。宇宙中的未解之謎其實還有很多,而這五個宇宙之謎則是目前人類最爲關注的問題。不管是量子力學還是意識本質的問題,未來還需要科學家竭盡全力繼續探索。