“物理学的终极理论”:M理论,是一个解释宇宙本质的理论

宇宙是什么?对于大多数人来说,宇宙这个词指的就是地球之外的世界,毕竟对于大多数人来说,地球本身就足够大了,如果不是物理学家或者是天文学家,基本不会考虑地球之外有什么。普通人活动的范围基本都在固定的区域内,很少有人能真正地走遍全球,更没有时间去思考地球之外的事情。

可是,人类文明是一个集体,我们不能走一步看一步,需要为了更长远的未来做打算,地球的资源和空间都是有限的,人类文明必须去探索地球之外的世界,也就是我们常说的“宇宙”。

“物理学的终极理论”:M理论,是一个解释宇宙本质的理论

越是探索宇宙,科学家越会感觉人类渺小,人类现在主要探索的范围在太阳系的内部,至今为止都没有一个人类造物可以真正的离开太阳系,不过借助各种天文望远镜,捕捉来自宇宙深处的射电信号,再结合天空中的卫星,我们绘制出了“宇宙微波背景辐射图”,根据这个背景图我们可以了解到可观测宇宙内的物质分布,以及宇宙的演化。

“物理学的终极理论”:M理论,是一个解释宇宙本质的理论

根据现在的理论,我们的宇宙诞生于138.2亿年前,在一场剧烈的爆炸中,宇宙从虚无中出现,时间开始流动,空间开始膨胀,刚刚诞生的宇宙无比炙热,随着温度的降低和宇宙的膨胀,宇宙一步步演化成了今天的样子。

用各种物理理论我们可以描述宇宙的演化,可是我们描述的宇宙演化存在很多漏洞,有一些现象是我们无法描述的,比如说我们无法解释宇宙大爆炸为什么会诞生,也不能描述现在的宇宙中黑洞附近的空间是什么样子的,因为人类的所有物理理论在黑洞的奇点附近都会失效。

“物理学的终极理论”:M理论,是一个解释宇宙本质的理论

人类的理论只能描述普朗克尺度之内的宇宙,超过普朗克尺度的物理理论同样会失效,比较幸运的是,每一个奇点的诞生,都会随之诞生出一个“视界事件”包裹着奇点,阻止生物直接观察奇点,因为奇点附近的时空极度扭曲,物理定律在这里失效,因果律也会因为极度扭曲的时空被打破,所以科学家认为,黑洞附近的“视界事件”是宇宙在保护人类这样的文明。

“物理学的终极理论”:M理论,是一个解释宇宙本质的理论

人类的物理理论存在一个很大的问题,那就是量子力学和相对论这两个理论不相容,这两个理论都存在漏洞,不是十全十美的理论,这也无可厚非,毕竟人类的物理学发展时间很短暂,能发展出量子力学和相对论这两个比较完善的理论已经很不容易了。

想要解决量子力学和相对论之间的矛盾不是一朝一夕之间就可以完成的事情,量子力学统一了除了引力之外的三种基本力,相对论比较完美的解释了引力,这两个理论对引力的诠释完全不同,量子力学认为引力源自于“引力子”,相对论认为引力是物体对时空产生的影响,不需要引力子也可以解释引力。

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量子力学和相对论的不完善代表我们对这个宇宙的认知并不全面,不过,我们确实有一个“大一统理论”的候选者存在,它就是——“弦理论”。

“弦理论”一切问题的答案?

弦理论是理论物理学中的一个分支,理论物理指的是从理论上探索宇宙本质,几乎所有物理学涉及到的问题都被理论物理学包含在内,不过仅仅停留在理论阶段是不行的,很多理论都需要大量的实验和证据去论证才行,不过因为科技的限制,有一部分理论人类暂时无法验证。

“物理学的终极理论”:M理论,是一个解释宇宙本质的理论

比如说,在当下的物理学中,关于黑洞的各种理论是十分热门的研究领域,可是现在的人类没有办法去直接探索黑洞,大部分理论都是间接性证实的,或许在未来我们对黑洞的认知得到革新后,这些理论都会被推翻。

弦理论同样是一个无法证实的理论,虽然从数学上来看,弦理论几乎是一个完美的理论,但是现在的人类无法证实弦理论,就算弦理论再怎么完美,无法证实的话,都只是空中楼阁罢了。

“物理学的终极理论”:M理论,是一个解释宇宙本质的理论

在量子力学中,组成这个宇宙的是各种基本粒子,但是在弦理论中,组成这个宇宙的是很小很小的“弦”,这些线状的弦在不同的震动频率下,就产生出了各种基本粒子,我们这个宇宙的一切物质和能量,都源自于弦的运动。

自从弦理论被提出后,经过了多次的修改和升级,我们现在说的弦理论其实指的是更完善的“超弦理论”,最完善的是“M理论”,它也被称为“物理的终极理论”,科学家试图用这个理论解释宇宙中一切物质的运动和能量的本质,以及所有的交互关系。如果我们可以证实弦理论的话,就等于找到了一切问题的答案。

“物理学的终极理论”:M理论,是一个解释宇宙本质的理论

弦理论描述了一个神奇的“多维宇宙”,建立在多维空间的基础下,弦理论才能成立,M理论认为我们的宇宙是十一维的,更高的维度是真实存在的,我们的宇宙可能只是不同维度之间的“膜”,这样也可以解释为什么在天文学中我们的宇宙是绝对平坦的。

一些物理学家认为,弦理论就是人类的未来,一些物理学家认为,弦理论只是空中楼阁,只是一个看似完美却无法证实的理论。不过,弦理论确实是现在唯一一个有希望统一四种基本力的理论。

你认为弦理论会成为人类未来的“终极理论”吗?

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页面更新:2024-03-08

标签:普朗克   宇宙   奇点   理论   量子力学   相对论   引力   物理学   黑洞   本质   物理   人类

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