空间或许不是你所认为的那样

空间是什么,这是物理学最深奥的问题之一。

现代科学之父牛顿注意到了这一点。 在他看来,空间是一种框架,宇宙中的一切都在这里发生。但牛顿的空间是绝对永恒的,是静止不变的。

通过这样描述空间、我们几乎可以看到所有的运动形式。大到太空火箭发射,小到苹果落地。

这些法则都建立在一个绝对的理念之上。那就是空间是真实存在的,从本质上讲,现代科学就此诞生。

但是在二十世纪上半叶,爱因斯坦的新理论从根本上击垮了牛顿的空间静止理论。爱因斯坦提出:空间和时间可以相互协作,以保证光速的绝对恒定。至此时空的概念诞生。

空间或许不是你所认为的那样

爱因斯坦

这种全新的阐述,将会解决一个深奥的难题:引力。牛顿已经明白引力使物体相互吸引。并且牛顿力学的相关理论已经准确地求出这种力的强度,

但却无法解释引力是如何作用于物体的。

爱因斯坦发现牛顿力学无法解释这个问题,于是他必须找出一套理论来解释它,首先他要理解牛顿力是如何作用的,在被这个问题困扰了几十年后,他提出了一个惊世骇俗的结论:重力的奥秘蕴藏在空间的本质中,空间具有可塑性,能够像真实物体一样伸缩。

当天体的质量越大,时空就会被压缩凹陷得越深,而质量小的天体就会沿着大质量天体产生的凹陷结构运动。

爱因斯坦认为这就是引力的真正原理,他是因为物体扭曲时空造成的。至此空间不再被认为是静止的。直到几十年后,这一观点才被实验证实。至此说明空间是客观存在的。

人们对空间的探索远不止于此,在爱因斯坦从宏观探索太空的同时,另一群人则在微观尺度上探索着这个宇宙,他们发现了另一个未知的世界。量子世界

量子理论表明:空虚的空间并不是那么空白,各种粒子在这里四处飞奔,相互撞击,不停地产生和消亡。

1964年,希格斯提出空间中存在一种绝对的基本粒子。

空间或许不是你所认为的那样

宇宙中的基本粒子都具有不同的质量,但质量是怎么产生的呢?希格斯提出理论,将空间比作大海,粒子在海里移动的时候,由此获得质量。粒子越是努力向前推进,大海对他们的阻碍就越大,他们的质量也就越大。如今希格斯提出的理论被称为希格斯场,他对人们如何认知空间起着决定性作用。也有人认为希格斯才是确切证明了空间客观存在的人。

目前唯一的问题是,没有确切的证据证明希格斯场的存在。但是科学家试图通过粒子对撞,撕裂希格斯场,产生一个特有的微小粒子,就如同把空间敲下来一小块一样。

希格斯粒子的发现,将会是一个举足轻重的里程碑。

空间的奥秘远不止于此。

宇宙起源大约140亿年前,我们称之为宇宙大爆炸,在不到一秒的时间里,宇宙经历一场惊心动魄的爆炸。使空间无限向外扩张,空间从此不断膨胀,大多数科学家都认为,空间的膨胀速度在引力的作用下变慢。就如同向上抛一个苹果一样。

但这又引出另一个问题:宇宙的终极命运是什么?是不断的膨胀还是在某个临界值后开始坍缩。

空间或许不是你所认为的那样

为了解开这个问题,人们开始着手测量宇宙的膨胀速度。他们借助了一个另类的工具:爆炸的恒星,超新星。因为超新星的爆炸闪亮而且统一。人们借此可以了解宇宙的膨胀是如何随着时间变化的。但结果却证明,宇宙从未减慢膨胀速度,并且还在加速膨胀。至此科学家们达成了一个共识,有某种物质在填充空间,抵消了普通物质引力对空间的影响。这种物质被称为暗物质。

在宏观尺度上,暗物质构成了宇宙的绝大部分,据推算,暗物质占据了宇宙的百分之七十。但人们却对它完全不了解,

早在80年前,爱因斯坦就预言到空间在竭力使星系相互分离,他发现,经过数学计算,空间应该既不膨胀,也不收缩。但事实却不是这样的。当爱因斯坦的方程表明宇宙是不断膨胀或收缩的时候,这也难住了他。于是爱因斯坦往方程中增加了一个改正量,以挽救自己的方程,并将之成为宇宙常数,尽管他也不知道这个常数是什么。

大约10年后,天文学家哈勃发现宇宙并不稳定,140亿年前大爆炸产生的冲击波仍然使宇宙不断膨胀。这意味着最初的爱因斯坦方程不用修改。爱因斯坦将之成为他最大的错误。

但根据最近的发现,宇宙在加速膨胀,科学家们确信空间中存在某种使物体分开的物质。所以70年后的今天,爱因斯坦的最大败笔或将成为他最大的亮点。

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页面更新:2024-05-18

标签:爱因斯坦   暗物质   空间   引力   粒子   方程   物体   宇宙   理论   质量

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