【科技讯】2月10日消息,宇宙中蕴藏着无限的智慧与潜能,人类不断地探索,一点一点发现更加震惊的新世界。多年来,根据已经发现宇宙规律,科学家们总结了十大科学理论,他们震惊的发现,这些理论竟然在宇宙中早已存在!


科学家提出十大宇宙理论 时空或为液态物质

  10.太阳系究竟有多少颗行星?无人知晓

  在太阳系中,我们已知的有八颗行星和五颗矮行星。过去几个世纪里,人类已经成功探测到了八大行星和冥王星,并对其有所了解,但依然不知道在太阳系内、冥王星外还有什么。这意味着也许还有大量尚未被发现的行星存在。

  在发现2012 VP113(译注:一颗海王星外天体,天文学家于2014年宣布发现)和塞德娜90377(译注:90377Sedna,一颗外海王星天体,于2003年发现,它被发现时是太阳系中距离地球最远的天然天体)这两颗疑似矮行星之后,人类首次意识到太阳系内还有其他行星存在。研究人员发现,一些巨大的天体影响着这两颗疑似矮行星的运行轨道。天文物理学家认为,在已知的行星外,有一颗体积大小约为地球10倍的行星影响着他们的运行轨迹。此外,他们还相信太阳系存在更多比地球体积更大的行星,这意味着太阳系中至少有十大行星。

  这些可能存在的大行星距离地球表面至少200天文单位。天文单位(Astronomical Unit,简写AU)指太阳到地球之间的平均距离,一个单位长度约为9300万英里或1.5亿公里。鉴于距离太远,以我们目前的仪器水平,还无法探测出是否还存在其他行星。

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  9.用生物方法搜寻地外文明(生物SETI计划)

  人类是如何形成的?人类是宇宙中唯一的智能生物吗?生物SETI计划(译注:Search for ExtraTerrestrial Intelligence,搜寻地外文明计划)正是基于这两个深刻的问题而提出。毕竟,生命能够发展到今天这个程度已经非常不可思议,况且环境居然也恰好适宜当今人类生存。而“外太空还有生命存在”这个想法,已经令人类痴迷了数百年之久。

  但是,也许我们不用非得抬头仰望星空才能找到外星人存在的证据呢?也许这种证据就存在于人类自己的DNA之内呢?任教于哈萨克斯坦国立大学(al-Farabi Kazakh National University of Kazakhstan)的弗拉基米尔·谢尔巴克(Vladimir Shcherbak)教授和供职于费先科夫天文物理研究中心(Fesenkov Astrophysical Institute,以俄罗斯天文物理学家瓦西里·费先科夫的名字命名)的天文学家马克西姆·马库科夫(Maxim Makukov)共同提出了这种假设,认为基因是宇宙中最持久的构造。如果高智能生物向我们发送信息,那么最有效的方式就是把代码植入我们的基因内,而不是用无线电波之类的发送信号。两位天文物理学家的基本论点在于:如果人类基因中有一些细胞是达尔文进化论都无法解释的,那么这些细胞一定是某个信号,或者说是设计者留下的记号。他们还指出,人类的基因图谱呈现出非常精密的秩序,逻辑性严密到令人惊讶;而这些简单又条理分明的基因模式也许就来自太阳系以外某些更高级的生物。如果这个理论是正确的,那么本小节开头提出的两个问题就可迎刃而解,也就是说,外太空还有其他生物存在,而人类正是因为他们才得以形成的。
 

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  8.白洞

  大多数人都听说过黑洞,那白洞(white holes)呢?在物理的领域中,白洞这个词带有一点虚构的成分:它们从未被发现,但确实有存在的可能性。有一个理论是:白洞与黑洞非常相似,主要区别在于你一旦进入黑洞就无法从黑洞离开,只能从白洞离开,而同时你又无法进入白洞。这意味着黑洞仅仅是入口,而白洞也只作为出口。鉴于上述二元论,一些物理学家便认为黑洞和白洞实际上是虫洞的两端。也就是说,假如某人或某物进入了黑洞,当他们从白洞出来时,就会到达另一个地方,甚至是完全不同的时间里。

  然而,这全都是推测而已,因为如前所述,白洞从未被发现过。事实上,一些物理学家也认为白洞不太可能真实存在。他们认为,如果向黑洞中投入一些东西,这些物体将只在里边保持不动,假如持续不断地塞物体的话,黑洞最终会被塞满。尽管如此,根据爱因斯坦(Einstein)的相对论来说,白洞还是可能存在的。

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  7.量子缠结

  量子缠结(Quantum Entanglement)是一个奇怪的物理现象:在量子力学里,两个粒子(如电子)短暂地彼此耦合,分开之后亦会相互影响。物理学家先分别测量两个粒子,接着让它们结合,再单独测量每个粒子。这时候该现象就会出现,因为测量的粒子前后性质发生了变化。有趣的是,如果你改变其中一个粒子,另一个粒子也会随之发生改变,即便这两个粒子之间距离了一个银河系,它们也会展现出缠结的现象。这就是被爱因斯坦称为“幽灵般的超距作用”(“spooky actions at a distance”)的难题,因为两个粒子之间的相互作用是同时产生的,比光速更快,这无疑违背了他提出的相对论。

  主流理论认为,这两个粒子以某种方法相互通信。那问题就出现了,我们是否可以通过利用量子缠结来实现比光速更快的交流呢?遗憾的是,这不会发生,因为我们无法让毫无规律运动的量子缠结来传送消息。

  量子缠结对我们来说实在太复杂了,甚至阿尔伯特•爱因斯坦(Albert Einstein)都对此感到困扰。
 

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  6.新宇宙起源于黑洞

  已知宇宙中,最神秘的天体就是黑洞。对于黑洞是什么、黑洞的作用等问题,已有许多理论加以探讨,但没有一个理论是完全可靠的。有一种猜想认为,黑洞实际上是孕育新宇宙的“妈妈”。有趣的是,如果这一理论是正确的,那么我们的宇宙便处在一个黑洞之中,这个黑洞外面则又是另一个黑洞,黑洞套黑洞,以此类推。

  虽然这只是一种推测,但它确实解释了这个宇宙谜团。通过宇宙爆炸的速度,我们发现宇宙实际会比理论上更大一些。物理学家认为,宇宙大爆炸后不到一秒,黑洞就会在能量衰退前积蓄足够的能量。而这“不到一秒的时间”就是“暴胀”。没有人能够确定暴胀的成因,但极有可能是黑洞中的粒子所致。对于黑洞,不必深究,我们只需要知道黑洞中有自旋为1/2的粒子(spinning half particles)。当这些1/2自旋粒子彼此间相互作用就会制造出一种叫“扭力”的斥力。扭力解释了膨胀的原因,因为它能够给宇宙大爆炸一点额外的推力。

  宇宙黑洞起源论还解释了时间运作的原因。用最简单的话来说,我们的宇宙是从它的“母亲”——黑洞那里继承了时间之箭(时间的流向)。

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  5.时空是一种流体

  时空是一个连接了时间和空间的概念。例如,生活在地球上的人们体验到的空间是三维的,时间是第四维,而这四个维度的组合就是时空。

  你是否想过,时空感觉起来是怎样的?这是一个有点愚蠢的问题,因为时间和空间并不能被感觉,不是吗?物理学家相信时空事实上是一种超流体的液态物质。超流体是一种几乎没有摩擦或粘性的流体。当液氦温度低于−270.98°C时,液氦便成为超流体。超流体的内部摩擦力几乎为零,相形之下,水看起来就像糖浆一样粘稠。

  如果时空真的是一种流体,那么它将使物理学的两大分支:量子物理和阿尔伯特•爱因斯坦的广义相对论合二为一。两个理论都不能确切地描述时空经历巨变时,如黑洞诞生,粒子究竟发生了什么变化。
 

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  4.火劫理论

  宇宙大爆炸是盛行的宇宙形成理论。大爆炸发生后, 宇宙就出现了,并且仍在继续膨胀。但让人难以捉摸的是,究竟是什么引发了大爆炸呢?普林斯顿大学的物理学教授,保罗·斯坦哈特(Paul Steinhardt)提出的火劫宇宙理论(Ekypyrotic universe theory 也称之为循环宇宙理论)告诉我们:这是由两个像“膜”(译注:具体参见霍金的演讲:《膜的新世界》)一样的三维世界在第四维空间发生碰撞所造成的。基于这一理论,大爆炸就是因为两个“平”的三维世界(像晾在衣架上的床单那样平行排成一列)彼此相撞,并粘在一起而产生的。这种碰撞会产生动能,从而引起这个“平面”发生宇宙大爆炸,而我们便处于这个新形成的宇宙中。然而,这有悖于宇宙大爆炸是由奇点(译注:singularity,大爆炸宇宙论所追溯的宇宙演化的起点)爆发的这一主流观点。如果火劫宇宙理论是正确的,它将引发一些有趣的问题,例如:宇宙的外面又是什么呢?

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  3.不对称的宇宙

  在宇宙大爆炸之后不到一秒的时间里,出现了另一个大爆炸,它为宇宙大爆炸提供了更多的推力,这个推力就是暴胀。有人认为暴胀造成了宇宙大爆炸的后续影响,并把这个后续影响命名为宇宙微波背景(the cosmic microwave background,即宇宙学中“大爆炸”遗留下来的热辐射),这种辐射的温度理论上在整个宇宙中都非常近似。然而,根据美国航空航天局(NASA)发射的威尔金森微波各向异性探测器(译者注:Wilkinson Microwave Anisotropy Probe,是美国国家航空暨太空总署的人造卫星,目的是探测宇宙中大爆炸后残留的辐射热)和欧洲太空总署(European Space Agency)发射的普朗克卫星(Planck satellite)接收到的数据显示,这可能不是真的。事实上,数据显示,我们已知的宇宙的一侧比另外一侧温度更高。故得出结论:宇宙是不对称的。

  关于为什么宇宙是不对称的,现在有两种说法:一个是存在某个能量场(译者注:energy field,一个物理概念)能扭曲我们的宇宙;另一个则是我们的宇宙与其他一个或多个宇宙发生了碰撞而导致不对称。研究人员说,假使宇宙是不对称的,这也不会影响我们所了解的物理基本定律,但同样又追溯到了我们之前提出的问题:宇宙之外是什么呢?
 

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  2.我们的宇宙可能会与另一个宇宙发生碰撞

  多元宇宙理论是一个颇为有名且让人难以置信的理论。实际上,的确存在其他的宇宙与我们的宇宙平行。用最恰当的类比来解释的话,这就像一个公寓的楼层一样,每一层楼彼此相连却又独立于其他楼层。那么问题来了,如果其他宇宙不在自己的位置好好呆着,而与我们的宇宙发生碰撞,将会导致什么后果呢?不过这种情况一旦发生,我们也无法再回答这个问题——我们还来不及发出一丝声响宇宙间就已经以光速发生了碰撞。然而,如果能将碰撞的速度放慢,理论上我们会看见天空中出现一面巨大的镜子朝地球飞来。这将会是我们见到的最后景象,因为宇宙碰撞瞬间我们都会消失。

  好消息是,宇宙相撞是我们能想象到的最糟糕的情况,但这种相撞发生的可能性微乎其微。不过一些物理学家认为,我们的宇宙有可能已经和另一个宇宙发生过碰撞。

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  1.费米悖论

  最简单地说,费米悖论(the Fermi paradox)就是“他们都在哪里?”(译者注:这个问题里的“他们”所指的就是外星人。物理学家费米的意思并非探寻外星人的位置,而更像是理直气壮地质问:“外星人为什么还没有出现在我们面前?”)为什么我们探测不到一丝有关外星先进文明的痕迹?人们之所以确信有外星人存在,是基于以下4点:第一,我们的太阳系并不特别,在星系中还存在着无数的星球。

  与其他恒星相比,我们的太阳还相当年轻,存在的时间要比其他恒星晚了数十亿年。太阳只不过是一颗普通的恒星,在此我们暂时也把地球当作是一颗普通的行星,那么宇宙中就很有可能存在着与地球相类似的,即有生命体的行星。在这些应该存在生命体的行星中,即使有少数星球移动的速度像人类行走的速度一样缓慢,也只不过需要几千万年就能环游整个宇宙,早该与我们相见了。照理说,宇宙历史长达138亿年,这其中的某一时刻应该产生了某种形式的生命。这个可能性看似很大,但我们至今却还是没能找到一个明确的证据来证明宇宙中除了人类以外还有别的生命体存在。

  费米悖论引发了各种离奇的假说,如“动物园假说(zoo hypothesis)”,该假说认为外星生命不愿与人类接触,而只在我们毫不知情的情况下观察人类。还有的假说认为,生命就像用电脑编写的模拟游戏,只不过游戏程序设定了人类是宇宙中唯一的生命体。