95书阁 > 科幻小说 > 无尽深空 > 第23章 “窥探宇宙的本源”(一)
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       [粒子对撞机检测中……]

实验倒计时……

徐江:“等到检测完毕,咱们就可以进行粒子加速对撞实验。

而且如果没有意外,我们在没有获得新的理论之前,粒子对撞实验会一直进行下去。

此次我们所建造的这台,周长5000公里的粒子对撞机,只是实验的第一步。

等到我们找到新的安全的星系时,还要继续建造更大的粒子对撞机。

建造周长10万公里、100万公里、1000万公里、甚至是环行星轨道粒子加速器!

如果条件允许,我们可以再疯狂一点,建造环绕恒星系轨道粒子加速器!!

到时候,可能会花费海量的时间和海量的资源去建造。

甚至是掏空数十个恒星系的资源,才能凑得出建造一个环恒星轨道粒子加速器的材料!

虽然付出的时间和代价如此巨大,但是我们又不得不去做!

因为只有无穷无尽的粒子实验撞击,才有可能撞出更小的粒子!

然后用这些被撞出来的粒子,继续撞击,等到撞击出来更小的粒子,再用‘它们‘继续撞击……

如此循环撞击下去,才能发现物质到底是由什么所组成??

才有那么一点点可能窥探到宇宙的本源!

这绝不是空穴来风!!

微观世界绝对要比宏观世界更精彩、更复杂、更难以被窥探!

如果能够窥探到,微观世界的极限,也就是组成宇宙的最小单位物质,就有可能找到组成宇宙的最‘基本单位’!!

甚至我猜测,这个最小‘基本单位’的组成和运行方式,有可能就是‘拉普拉斯妖’手上那台计算机所搭载的系统‘代码’!!

正是微观世界的‘它们’(代码),主导了整个宇宙从微观到宏观的运行!!

当然了,这一切都是根据现有理论和以往人类文明所做实验的推测。”

(001赶紧上BGM,地球文明,首席科学执行官,柳妃院士要科普了。哈哈……

大厅响起了长脑进行曲:《METAMORPHOSIS(Explicit)》

喜欢音乐的可以复制,试试听一下)

柳妃:“虽然是推测,但是我觉得也不完全排除这种可能性!!

粒子对撞机,马上就要检测完毕,到时候就要一直不停的、重复的,毫无底线的进行撞击试验。

就算暂时无法,窥探到宇宙的本源。

也能获得大量的实验数据,因为谁也不知道在下一秒钟,会撞出个什么东西来?

所以每一次实验数据,都弥足珍贵!

主要的是,要在撞击中,生产出反物质。供我们研究并使用。

我们目前的科技能力,只能靠粒子对撞机来生产反物质。

虽然宇宙中有大量的反物质存在,但我们无法发现‘它们’,更别说提取‘它们’。

而存在于宇宙真空中的‘它们’,我们目前没有能力提取得到,能做到的只能是通过公式去计算出它们的存在。

而这个公式,就是伟大的‘狄拉克方程’。

在人类文明历史中,有一个优美且伟大的公式称之为‘狄拉克方程’。

这个方程,是由英国物理学家‘狄拉克’于1928年所提出,这个家伙他认为物理和数学是优美的!

方程和公式也是优美的!!

他认为:方程是否优美,比它是否与实验一致更重要!!物理学历史上还没有出现过丑陋且畅通无阻的方程!

正是由于他的这种偏执,也为了追求方程和公式之美。

他大胆的提出了‘狄拉克之海’的假设!从而最早的预言了‘正电子’,也就是(反粒子)的存在。

他认为我们的宇宙,漂浮在‘狄拉克之海’的海面上,海面下的反粒子无法被观测到,但它们绝不是虚幻的!

至于为什么无法观测到呢?

那是因为:‘能量最低原理’。

在自然状态下,所有的物质会倾向于降低自己的能量。因为能量越低,就会越稳定。这种现象就被称为‘能量最低原理’。

就好像宏观世界的人一样,很多人躺着就不想起来、不想动、不想上班、不想学习……

微观世界的电子也是,它们总是优先占据着离原子核近的轨道,(因为离原子核越近的位置,产生电子的概率越高。)

使得原子的总能量处于最低状态,而这种就被称为‘原子的基态’。

所以,无论是宏观世界物质,还是微观世界物质,都倾向于能量最低的稳定状态。

由此可见,‘懒惰’是物质的本性。

我们人身上的每一个原子、分子、电子……它们的本性都是懒惰的。都想保持着能量最低的‘基态’。

所以宇宙真空里的粒子,它们都处于‘基态’,不能够随意的跳出本。

就算偶尔会有因为其它原因能够跳出来的家伙(虚粒子),也会迅速掉下去(湮灭)

————

所以,宇宙万物都是由‘基本粒子’所构成,基本粒子也就是‘最小的粒子’。

人类文明已经发现的最小粒子是夸克,但是夸克绝对不是‘最小的粒子’,它绝对还可以继续分割。

因为夸克如果是‘最小的粒子’,那又是什么组成了夸克??

以此类推下去,可能永远都无法找到‘最小的粒子’!

因为始终有一个悖论,那就是那个‘最小的粒子’是由什么东西所组成??

所以:没有最小,只有更小。

还有就是,无论我们能不能发现‘最小的粒子’,都不能解决一个最根本性的问题。

那就是……那些‘更小的粒子’,它们是从哪里来的??

这个问题一直困扰着人类,直到狄拉克这个家伙,所提出的:

狄拉克方程:(iγ???-m)Ψ=0

完美的预言了,‘粒子’来自于‘场’。

‘场’是粒子之母。

————

也就是《量子场论》,它可以说明真空中不是空的,其中存在着‘量子场’。

量子场论认为,在宇宙空间中存在着很多的‘场’,每种‘场’会批量生产对应的粒子。

就好像:

电磁场:批量生产光子

电子场:批量生产电子

质子场:批量生成质子

中子场:批量生成中子

…………

所有的这些‘场’,都被重叠在空间中,使得我们无法直接观测到!!

而狄拉克方程在所有物理公式中,是最有魔力,最有想象力,也最不受限制的公式。

狄拉克自己也感慨:这个公式比他自己这个提出者还要聪明!!

它能无中生有的指出电子为什么会自旋?

(电子的自旋类似于星球的自转。自旋先由实验结果所得出,然后狄拉克方程也证明了)

而自旋总共有4种,又分为两类情况:

一种是产生了物质,产生了宇宙所有的物质,统称为‘费米子’。

另外三种是传递了物质之间的力,统称为‘玻色子’。

目前,人类已经发现的62种粒子,全部可以归咎于‘费米子’和‘玻色子’这两类。

这两种粒子(费米子和玻色子),能够完美的解释元素周期表的规律,也达成了整个化学的基础。

狄拉克方程的解,表明了电子有负能量,这在当时是非常荒谬的!

但狄拉克认为,存在着一种带负能量的‘正电子’,由此预言了反物质的存在。(有点类似于‘虚数’)

一直到1932年,‘安德逊’在实验室中发现了狄拉克所预言的正电子,这是人类第一次真正意义上观测到反物质!

证明了反物质的存在!

————

但是成也方程,败也方程。

解决了一个问题,又衍生了两个新的问题。

一是:如果真空中充满着大量的正电子,为什么我们感受不到它们的‘库仑力’呢?

(库仑力:静止点电荷之间的作用力)

二是:‘场’中的负电荷会相互排斥,他们所产生的总能量,将会是无穷大!

这两个问题一直困扰了物理界20多年……

直到1947年,一个叫‘兰姆’的家伙,提出了‘兰姆位移’!

这个‘兰姆位移’统一了量子力学、狭义相对论、电动力学,由此产生了一个新的学科:《量子电动力学》

它最基础的理论就是:‘不确定性原理’

这个不确定性原理有两层含义:

第1层含义:测量粒子的行为,也会扰乱该粒子,使其改变位置。

就像大名鼎鼎的‘双缝干涉实验’!

实验中往两个缝隙中连续发射粒子,在不观测的情况下,粒子穿过缝隙打在墙上,会呈现两条规则性的‘图案’。

如果在观测的情况下,粒子穿过缝隙后,就会呈现出不规则的‘图案’。

说简单一点就是,你不看它的时候,它是一种样子。

你看它的时候,它是另外一种样子。

这个实验在当时是非常颠覆的!人们甚至认为有一只无形的‘手’在操控着这些粒子,甚至操控着整个宇宙!

所以才会产生出,你看它是一种样,你不看它是另一种样。

这样就会被误以为,所有能让你看到粒子,都是‘它’愿意被你看到的样子。

反之‘它’不愿意被你看到的样子,你就看不到。就算被你看到了,‘它’也是另外一种样子!

这就太吓人了,甚至是恐怖,会让人误以为所有的一切都是被操纵的!让人怀疑人生!

…………

直到后来,实验表明。想要观察一个粒子的位置,就必须要用光去照射它。

但是光本身也有光子,光子就会撞击该被观察的粒子,结果就会使其改变位置。

所以观察和不观察的结果‘图案’会不一样。

第2层含义:即使不去测量粒子,粒子也不可能同时拥有,确定的位置和速度。

这里的位置是(动能)、速度是(势能)

动能和势能不可能同时出现,只要其中一个出现在宇宙中,另一个就会神秘的消失,要么就是两个都是以一种模糊不清的面目出现!

因为粒子的位置确定时(势能为零)但是动能不为零。

粒子相对静止时(动能为零)位置就不确定了(势能不为零)

总之一句话就是,粒子有一个非零的总能量。

势能为零,动能不为零。

动能为零,势能不为零。

更奇葩的是,粒子在‘绝对零度’(0开尔文)的真空中,也会有能量,被称之为‘真空零点能’。

原本在真空中是不会有粒子,在绝对0度时,所有的粒子都不会有动能和势能,也就是粒子被冻结了。

但是总有异类,在极度微观、极小的尺度上,还是会出现粒子,只不过它们出现的时间很短暂,它们会突然出现,而后又立刻消失。

而根据《能量守恒定律》,能量不能凭空产生或凭空消失,只能是从一种形式转化为另一种形式。

总而言之,就是不能‘无中生有’。

但后来人们发现,这个不能无中生有,只是在常规尺度下!!

在极小的空间和极短的时间里,物质和能量可以凭空产生!!

根据质能方程公式:E=mc2

可以计算出能量和物质之间,是可以互相转换的。

所以:‘有可能出现’的能量,可以变成‘无中生有’的物质。

1956年,张伯伦观测到了反质子。

但是它们只是在‘极小尺度上’存在,寿命又极短,所以在宏观上,仍然保持着能量守恒状态。

总结:

极大场面上能量守恒。

极小场面上能量不守恒。

就好像全世界都在呼吁和平,但总有那么一两个跳蚤跳出来搞事情。

…………

(此章节分两段)

未完待续……

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