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困擾世界三大物理難題:基本粒子 空間 沙子

我們駕駛的汽車、乘坐的飛機、手中的智能電話等等,都是根據物理學製造的產品,給生活帶來很多便利。但是人們可能不了解,物理學沒有解釋我們人從哪裡來、宇宙的最基本構成等等基本問題。

物質的最基本粒子在哪裡?

雖然我們已經知道了分子、原子、電子甚至中微子等基本粒子,但是仍然不清楚最基本粒子在哪裡。

物理學家已經建立粒子模型,如輕子、膠子、夸克、玻色子等,而且歐洲的大型強子對撞機(LHC)可能發現新粒子,但是暗物質是由什麼組成,反物質的組成為什麼和正物質的構成不是1:1的比例,粒子間的基本作用力是不是只有四種,這些問題都是基本粒子模型無法回答的。

據NBC新聞8月8日援引美國芝加哥費米國家粒子加速器實驗室(Fermilab)的粒子物理學家林肯(Don Lincoln)博士舉例說:“基本粒子模型解釋不了希格玻色子(Higgs boson)的存在原因,以及希格玻色子具有的那種質量。”

這些基本粒子存在解不開的難題,那麼它們構成的宇宙呢?

無論我們觀察的太空距離有多遠,我們都無法知道宇宙的基本組成是什麼。圖為100億光年外的星系團“蛛網星系”(Spiderweb Galaxy)(維基百科)

空間彎曲——引力之謎

為什麼時空會彎曲,它形成的引力似乎不屬於宇宙中的其它基本力如電場力、磁場力,因為引力是比這些力弱1兆兆兆倍,換句話說,幾乎是零,但是確實存在這種空間彎曲效應。

因此,科學家不得不引用如同科幻小說那裡所描述的另外空間來解釋引力之弱的原因。

加州大學物理學家懷特遜(Daniel Whiteson)博士說:“引力應該如同其它基本力那樣強,但是因為被另外不可見的空間分散,而造成這種結果。”

實際上,愛因斯坦提出引力波的過程本身已經超出實證科學範疇。因為科學講究實驗和證據,之後推出理論,但是愛因斯坦完全靠思考、他的思想,提出完全不是根據試驗推論出的相對論,但是相對論預測的引力波卻在愛因斯坦提出該理論之後的一百年得到了驗證。

如果說微觀物理學有難解之謎是不可避免,那麼在宏觀上,物理學也解釋不了一些基本現象。

沙子是我們最熟悉的一種東西。但是,沙子蘊含無限的奧妙。圖為巴西千湖沙漠(Edwin Poon/Flickr)。

物體有沒有固液之間的狀態?

這個概念是,一粒沙子是固體,比水重。但是,很多沙子,如沙漠中的沙子,在整體上像水一樣的運動,有波浪等現象。

這可能涉及系統問題。關鍵是,物理學家很難研究一個系統。比如,公路上的車流如同水流,不可預見地在某個瓶頸之處發生交通堵塞,而造成整個系統出現狀況。也就是說,無法預料究竟是哪裡及何時出現一個瓶頸。

美國曼荷蓮女子文理學院(Mount Holyoke College)物理學家諾德斯特朗(Kerstin Nordstrom)博士說:“不知道怎樣建立參數來避免塞車。”#

阿波羅網責任編輯:夏雨荷 來源:大紀元 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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