“好的,謝謝你,許教授!”
量子教皇玻爾:“當所有人都不去看月亮的時候,誰能夠證明它存在?”仿佛冥冥之中,有一雙“神奇”的眼睛在盯著我們。當我們不觀測時,一切都是一種混沌的存在,電子、質子、光子等微觀粒子按照自己的波函數彌散在時空中。當發現我們觀測時,所有混沌存在的概率波,唰~從無影無形的波,變成了客觀存在的微觀粒子。
20世紀初,物理學的大廈雄偉壯闊,金碧輝煌。經典力學、經典電磁學、經典熱力學等共同構築了物理學大廈的堅實基礎。小到燒開一壺熱水,大到宇宙星係的運行,仿佛一切都在人類的掌控之中。物理學家們不僅感歎,物理學已發展到盡頭,以後隻需要修修補補,或者將物理常量測量的更精確一點而已。
然而,天有不測風雲,量子力學的橫空出世,將當時科學界拍的一臉懵『逼』。
他站起來,出乎意料地擁抱了一下許韻之,告辭了。
1917年,光電效應證明能量是量子化的。這是第一個反直覺的存在:直覺上,光是一種連續的存在;但試驗證明,它是由光子構成,是離散的。但正是這個反直覺實驗,正式宣告了量子力學開始登上曆史舞台。
接下來,就是物理學曆史上十大經典試驗之首:電子的雙縫幹涉實驗。它所揭示的微觀世界法則,足以撼動整個經典物理學大廈,甚至顛覆了人類對物質世界的認知。平行宇宙理論、多維空間理論、全息宇宙理論等匪夷所思的科學理論,都是由它開始。在這個實驗之後,絕對客觀存在的物質世界崩塌了!
在這個試驗之前,電子是一種粒子,是當時科學界的共識。康普頓散『射』實驗深刻證明了這一點,他用電子束去撞擊原子核,發現許多電子發生了偏轉,甚至反彈。通過計算,偏轉角度和經典彈『性』粒子的相撞規律符合的很好。
他帶著安妮迴到自己的房間,張靜怡正在等他:“你去哪了,我等你好一會兒了!”
近距離伽馬暴可能滅絕任何比微生物更加複雜的生命形式。由此,兩位天文學家聲稱,隻有在大爆炸發生50億年之後,隻有在10%的星係當中,才有可能出現類似地球上這樣的複雜生命。
宇宙或許比先前人們想象的要更加孤單。兩位天體物理學家聲稱,在可觀測宇宙預計約1000億個星係當中,僅有十分之一能夠供養類似地球上這樣的複雜生命。而在其他任何地方,被稱為伽馬暴的恆星爆炸會經常『性』地清除任何比微生物更加複雜的生命形式。兩位科學家說,這些的爆炸還使得宇宙在大爆炸後數十億年的時間裏,無法演化出任何複雜的生命。
科學家一直在思考這樣一個問題,伽馬暴有沒有可能近距離擊中地球。這種現象是1967年被設計用來監測核武器試驗的人造衛星發現的,目前大約每天能夠檢測到一例。伽馬暴可以分為兩類。短伽馬暴持續時間不超過一兩秒鍾;它們很可能是兩顆中子星或者黑洞合二為一的時候發生的。長伽馬暴可以持續數十秒鍾,是大質量恆星耗盡燃料後坍縮爆炸時發生的。長伽馬暴比短伽馬暴更罕,但釋放的能量要高大約100倍。長伽馬暴在短時間內發出的伽馬『射』線,可以比全宇宙都要明亮。
持續數秒的高能輻『射』本身,並不會消滅附近一顆行星上的生命。相反,如果伽馬暴距離足夠近,它產生的伽馬『射』線就有可能觸發一連串化學反應,摧毀這顆行星大氣中的臭氧層。沒有了這把保護傘,這顆行星的“太陽”發出的致命紫外線就將直『射』行星地表,長達數月甚至數年——足以導致一場大滅絕。
這樣的事件發生的可能『性』有多高?在即將發表在《物理評論快報》(physical review letters)上的一篇論文中,以『色』列希伯萊大學的理論天體物理學家斯維·皮蘭(tsvi piran)和西班牙巴塞羅納大學的理論天體物理學家保羅·希梅內斯(raul jimenez)探討了這一災難『性』的場景。
天體物理學家一度認為,伽馬暴在星係中氣體正迅速坍縮形成恆星的區域裏最為常見。但最近的數據顯示,實際情況要複雜許多:長伽馬暴主要發生在“金屬豐度”較低的恆星形成區域——所謂“金屬豐度”,是指比氫和氦更重的所有元素(天文學家所說的“金屬”)在物質原子中所占的比例。
利用我們銀河係中的平均金屬豐度和恆星的大致分布,皮蘭和希梅內斯估算了銀河係內兩類伽馬暴的發生幾率。他們發現,能量更高的長伽馬暴可以說是真正的殺手,地球在過去10億年間暴『露』在一場致命伽馬暴中的幾率約為50%。皮蘭指出,一些天體物理學家已經提出,可能正是伽馬暴導致了奧陶紀大滅絕——這場發生地45億年前的全球災變,消滅了地球上80%的生物物種。
接下來,這兩位科學家估算了銀河係不同區域內一顆行星被伽馬暴“炙烤”的情形。他們發現,由於銀河係中心恆星密度極高,距離銀心6500光年以內的行星在過去10億年間遭受致命伽馬暴襲擊的幾率高達95%以上。他們總結說,複雜生命通常隻可能生存於大型星係的外圍。(我們自己的太陽係距離銀心大約27萬光年。)
其他星係的情況更不樂觀。與銀河係相比,大多數星係都更小,金屬豐度也更低。因此,兩位科學家指出,90%的星係裏長伽馬暴都太多,導致生命無法持續。不僅如此,在大爆炸後大約50億年之內,所有星係都是如此,因此長伽馬暴會導致宇宙中不可能存在任何生命。
90%的星係都是不『毛』之地嗎?美國沃西本恩大學的物理學家布萊恩·托馬斯(brian thomas)評論道,這話說得可能有點太過。他指出,皮蘭和希梅內斯所說的伽馬『射』線照『射』確實會造成不小的破壞,但不太可能消滅所有的微生物。“細菌和低等生命當然有可能從這樣的事件中存活下來,”皮蘭承認,“但對於更複雜的生命來說,伽馬『射』線照『射』確實就像按下了重啟按鈕。你必須一切重頭開始。”
皮蘭說,他們的分析對於在其他行星上搜尋生命可能具有現實意義。幾十年來,seti研究所的科學家一直在用『射』電望遠鏡,搜尋遙遠恆星周圍的行星上可能存在的智慧生命發出的信號。不過,seti的科學家主要搜尋的都是銀河係中心的方向,因為那裏的恆星更加密集。而那裏正是伽馬『射』線導致智慧生命無法生存的區域。皮蘭說,“或許我們應該朝完全相反的方向去尋找。”
“我去了下科學院,”他說:“怎麽啦,你等我有事?”
廣義相對論告訴我們:在非球對稱的物質分布情況下,物質運動,或物質體係的質量分布發生變化時,會產生引力波。
在宇宙中,有時就會出現如致密星體碰撞並合這樣極其劇烈的天體物理過程。過程中的大質量天體劇烈運動擾動著周圍的時空,扭曲時空的波動也在這個過程中以光速向外傳播出去。因此引力波的本質就是時空曲率的波動。打個比喻,如果將時空看成一張大橡膠膜,用小球代替天體,被放在橡膠膜上時,球的質量會把橡膠膜往下壓。這時,如果在旁邊再放一顆球,兩顆球分別造成的“時空彎曲”會讓它們逐漸滾向對方。當它們互相加速運動時,產生的“漣漪”就是引力波。宇宙中大質量天體的加速、碰撞和合並等事件都會形成強大的引力波。由此,在物理學上,引力波被賦予如詩般的名字——宇宙中泛起的“時空漣漪”。
1915年,愛因斯坦提出的廣義相對論,認識到引力是一種非常特殊的相互作用。廣義相對論論證的一個重點就是,引力的本質是時空幾何在物質影響下的彎曲。1916年,愛因斯坦又在廣義相對論框架下發表論文,論證了引力的作用以波動的形式傳播。這就是引力波的由來。引力波最初隻是愛因斯坦的一個理論構想,來源於方程式的推導,而非真實的實驗觀察。
力的傳導是靠引力波,那麽引力波是什麽?
“到你這裏來坐坐不可以嗎?”張靜怡笑道。一轉眼,她看到跟在他身後的安妮了:“她是誰?”
戴森球“理論是美國傑出的物理學家、曾經愛因斯坦的助手弗裏曼·戴森1960年提出來的,是一種宇宙文明發展到一定程度建造的巨大人造天體的理論。
這種理論的內容是在距恆星1-2億公裏的軌道,建造一個包圍恆星的巨大人造結構,最大限度的利用恆星能源,形成巨型的核聚變能源裝置,是文明獲得恆星係統最大的能源能力。
“她叫安妮,是貞姐身邊的人,”他說。
量子教皇玻爾:“當所有人都不去看月亮的時候,誰能夠證明它存在?”仿佛冥冥之中,有一雙“神奇”的眼睛在盯著我們。當我們不觀測時,一切都是一種混沌的存在,電子、質子、光子等微觀粒子按照自己的波函數彌散在時空中。當發現我們觀測時,所有混沌存在的概率波,唰~從無影無形的波,變成了客觀存在的微觀粒子。
20世紀初,物理學的大廈雄偉壯闊,金碧輝煌。經典力學、經典電磁學、經典熱力學等共同構築了物理學大廈的堅實基礎。小到燒開一壺熱水,大到宇宙星係的運行,仿佛一切都在人類的掌控之中。物理學家們不僅感歎,物理學已發展到盡頭,以後隻需要修修補補,或者將物理常量測量的更精確一點而已。
然而,天有不測風雲,量子力學的橫空出世,將當時科學界拍的一臉懵『逼』。
他站起來,出乎意料地擁抱了一下許韻之,告辭了。
1917年,光電效應證明能量是量子化的。這是第一個反直覺的存在:直覺上,光是一種連續的存在;但試驗證明,它是由光子構成,是離散的。但正是這個反直覺實驗,正式宣告了量子力學開始登上曆史舞台。
接下來,就是物理學曆史上十大經典試驗之首:電子的雙縫幹涉實驗。它所揭示的微觀世界法則,足以撼動整個經典物理學大廈,甚至顛覆了人類對物質世界的認知。平行宇宙理論、多維空間理論、全息宇宙理論等匪夷所思的科學理論,都是由它開始。在這個實驗之後,絕對客觀存在的物質世界崩塌了!
在這個試驗之前,電子是一種粒子,是當時科學界的共識。康普頓散『射』實驗深刻證明了這一點,他用電子束去撞擊原子核,發現許多電子發生了偏轉,甚至反彈。通過計算,偏轉角度和經典彈『性』粒子的相撞規律符合的很好。
他帶著安妮迴到自己的房間,張靜怡正在等他:“你去哪了,我等你好一會兒了!”
近距離伽馬暴可能滅絕任何比微生物更加複雜的生命形式。由此,兩位天文學家聲稱,隻有在大爆炸發生50億年之後,隻有在10%的星係當中,才有可能出現類似地球上這樣的複雜生命。
宇宙或許比先前人們想象的要更加孤單。兩位天體物理學家聲稱,在可觀測宇宙預計約1000億個星係當中,僅有十分之一能夠供養類似地球上這樣的複雜生命。而在其他任何地方,被稱為伽馬暴的恆星爆炸會經常『性』地清除任何比微生物更加複雜的生命形式。兩位科學家說,這些的爆炸還使得宇宙在大爆炸後數十億年的時間裏,無法演化出任何複雜的生命。
科學家一直在思考這樣一個問題,伽馬暴有沒有可能近距離擊中地球。這種現象是1967年被設計用來監測核武器試驗的人造衛星發現的,目前大約每天能夠檢測到一例。伽馬暴可以分為兩類。短伽馬暴持續時間不超過一兩秒鍾;它們很可能是兩顆中子星或者黑洞合二為一的時候發生的。長伽馬暴可以持續數十秒鍾,是大質量恆星耗盡燃料後坍縮爆炸時發生的。長伽馬暴比短伽馬暴更罕,但釋放的能量要高大約100倍。長伽馬暴在短時間內發出的伽馬『射』線,可以比全宇宙都要明亮。
持續數秒的高能輻『射』本身,並不會消滅附近一顆行星上的生命。相反,如果伽馬暴距離足夠近,它產生的伽馬『射』線就有可能觸發一連串化學反應,摧毀這顆行星大氣中的臭氧層。沒有了這把保護傘,這顆行星的“太陽”發出的致命紫外線就將直『射』行星地表,長達數月甚至數年——足以導致一場大滅絕。
這樣的事件發生的可能『性』有多高?在即將發表在《物理評論快報》(physical review letters)上的一篇論文中,以『色』列希伯萊大學的理論天體物理學家斯維·皮蘭(tsvi piran)和西班牙巴塞羅納大學的理論天體物理學家保羅·希梅內斯(raul jimenez)探討了這一災難『性』的場景。
天體物理學家一度認為,伽馬暴在星係中氣體正迅速坍縮形成恆星的區域裏最為常見。但最近的數據顯示,實際情況要複雜許多:長伽馬暴主要發生在“金屬豐度”較低的恆星形成區域——所謂“金屬豐度”,是指比氫和氦更重的所有元素(天文學家所說的“金屬”)在物質原子中所占的比例。
利用我們銀河係中的平均金屬豐度和恆星的大致分布,皮蘭和希梅內斯估算了銀河係內兩類伽馬暴的發生幾率。他們發現,能量更高的長伽馬暴可以說是真正的殺手,地球在過去10億年間暴『露』在一場致命伽馬暴中的幾率約為50%。皮蘭指出,一些天體物理學家已經提出,可能正是伽馬暴導致了奧陶紀大滅絕——這場發生地45億年前的全球災變,消滅了地球上80%的生物物種。
接下來,這兩位科學家估算了銀河係不同區域內一顆行星被伽馬暴“炙烤”的情形。他們發現,由於銀河係中心恆星密度極高,距離銀心6500光年以內的行星在過去10億年間遭受致命伽馬暴襲擊的幾率高達95%以上。他們總結說,複雜生命通常隻可能生存於大型星係的外圍。(我們自己的太陽係距離銀心大約27萬光年。)
其他星係的情況更不樂觀。與銀河係相比,大多數星係都更小,金屬豐度也更低。因此,兩位科學家指出,90%的星係裏長伽馬暴都太多,導致生命無法持續。不僅如此,在大爆炸後大約50億年之內,所有星係都是如此,因此長伽馬暴會導致宇宙中不可能存在任何生命。
90%的星係都是不『毛』之地嗎?美國沃西本恩大學的物理學家布萊恩·托馬斯(brian thomas)評論道,這話說得可能有點太過。他指出,皮蘭和希梅內斯所說的伽馬『射』線照『射』確實會造成不小的破壞,但不太可能消滅所有的微生物。“細菌和低等生命當然有可能從這樣的事件中存活下來,”皮蘭承認,“但對於更複雜的生命來說,伽馬『射』線照『射』確實就像按下了重啟按鈕。你必須一切重頭開始。”
皮蘭說,他們的分析對於在其他行星上搜尋生命可能具有現實意義。幾十年來,seti研究所的科學家一直在用『射』電望遠鏡,搜尋遙遠恆星周圍的行星上可能存在的智慧生命發出的信號。不過,seti的科學家主要搜尋的都是銀河係中心的方向,因為那裏的恆星更加密集。而那裏正是伽馬『射』線導致智慧生命無法生存的區域。皮蘭說,“或許我們應該朝完全相反的方向去尋找。”
“我去了下科學院,”他說:“怎麽啦,你等我有事?”
廣義相對論告訴我們:在非球對稱的物質分布情況下,物質運動,或物質體係的質量分布發生變化時,會產生引力波。
在宇宙中,有時就會出現如致密星體碰撞並合這樣極其劇烈的天體物理過程。過程中的大質量天體劇烈運動擾動著周圍的時空,扭曲時空的波動也在這個過程中以光速向外傳播出去。因此引力波的本質就是時空曲率的波動。打個比喻,如果將時空看成一張大橡膠膜,用小球代替天體,被放在橡膠膜上時,球的質量會把橡膠膜往下壓。這時,如果在旁邊再放一顆球,兩顆球分別造成的“時空彎曲”會讓它們逐漸滾向對方。當它們互相加速運動時,產生的“漣漪”就是引力波。宇宙中大質量天體的加速、碰撞和合並等事件都會形成強大的引力波。由此,在物理學上,引力波被賦予如詩般的名字——宇宙中泛起的“時空漣漪”。
1915年,愛因斯坦提出的廣義相對論,認識到引力是一種非常特殊的相互作用。廣義相對論論證的一個重點就是,引力的本質是時空幾何在物質影響下的彎曲。1916年,愛因斯坦又在廣義相對論框架下發表論文,論證了引力的作用以波動的形式傳播。這就是引力波的由來。引力波最初隻是愛因斯坦的一個理論構想,來源於方程式的推導,而非真實的實驗觀察。
力的傳導是靠引力波,那麽引力波是什麽?
“到你這裏來坐坐不可以嗎?”張靜怡笑道。一轉眼,她看到跟在他身後的安妮了:“她是誰?”
戴森球“理論是美國傑出的物理學家、曾經愛因斯坦的助手弗裏曼·戴森1960年提出來的,是一種宇宙文明發展到一定程度建造的巨大人造天體的理論。
這種理論的內容是在距恆星1-2億公裏的軌道,建造一個包圍恆星的巨大人造結構,最大限度的利用恆星能源,形成巨型的核聚變能源裝置,是文明獲得恆星係統最大的能源能力。
“她叫安妮,是貞姐身邊的人,”他說。