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爱因斯坦只发现了引力一半的秘密,剩下的一半在诡异的量子世界中

  当你将一个篮球抛入空中时,你知道,篮球一定会再次落下;当你用力跃起时,你也知道,自己只能跃到有限的高度;当你仰头赏月时,你更知道,月亮不会掉下来砸在你脸上;
  这些现象的道理随便一个初中生都明白,那是一个名叫艾萨克·牛顿的伟大科学家在300多年前就告诉世人的万有引力效应,但是,两个物体之间为什么会互相吸引,吸引力又是如何传递的,关于这点,当时的牛顿也坦言自己不清楚.
  于是,现代科学用了一个多世纪的时间来研究万有引力,但最终的研究结果却是,引力根本就不存在,万物的相互吸引仅仅是因为时空的曲率发生了变化,而且,不光引力不存在,我们日常熟知的时间和空间也同样不存在。
  时间和空间也不存在?这是在痴人说梦吧?
  耐心点,请继续看下去,让我们一起开启最前沿科学的认知之旅。01
  在很早以前,古人凭着直观感受认为天是圆的而地是方的,天上住着神仙,地上住着凡人,因为神无所不能,所以他们可以住在天上而不掉下来,日月星辰只是神的居所宫殿,我们许多人都是在这样的神话传说中长大的。
  15世纪初,葡萄牙人麦哲伦带领着一支船队从西班牙出发,一路向西航行,经过三年的时间又回到了起点西班牙,这是人类的第一次环球航行,也是首次通过实践证明,我们生活的大地并不是平的,而是一个球体。
  但这样就出现了一个问题,根据对称原理,球体一边的人头上脚下的站立着,那在另一边的人,就势必是倒立的。
  人怎么能长时间倒立着生活呢?这个问题困扰了科学界一个多世纪,直到牛顿万有引力的提出。
  横空出世的牛顿一口气提出了三大运动定律、万有引力和光学原理,几乎解释了人们日常见到的所有事情,尤其是万有引力,不仅解释了物体总是跌落地球表面的现象,而且解释了宇宙中各天体的运动现象,后人如此评价牛顿:上帝说要有光,于是就有了牛顿!
  牛顿力学统治世界达两百多年,直到另一位天才科学家爱因斯坦的出现。02
  彼时的爱因斯坦还是专利局的一名小职员,但他不务正业,天天脑子里想的都是科学研究上的大问题。
  爱因斯坦于1921年因提出光子假设和成功解释光电效应而获得了诺贝尔物理奖,但他在科学上最大的贡献,却是相对论的提出。
  先是狭义相对论否定了牛顿的绝对时间和空间观,光速不变原理颠覆了牛顿力学,但是,狭义相对论却遗留了一个问题,就是光速不可超越和万有引力超距离传播的矛盾。
  爱因斯坦认为任何物体的运动速度都无法超越光速,但万有引力却是瞬间作用的。他当然不会怀疑自己的理论有问题,那有问题的就一定是牛顿的万有引力了。
  于是,爱因斯坦用了整整十年的时间,提出了更厉害的广义相对论,在广义相对论里,万有引力是根本不存在的,物体之所以落在地球上,是因为地球的质量或者说能量,使其周围的空间发生了弯曲,物体在空间中倾向于按照最短距离运动,弯曲的空间就是最短的距离。
  我们很难想象三维空间弯曲是什么样的,但可以用二维平面做类比。
  例如在一张弹簧床上放一颗铅球,铅球本身的重量可以把弹簧床压弯,使其凹陷进去,这时如果你在弹簧床上放一颗玻璃球,玻璃球就会顺着凹陷处滚落,如果你给玻璃球一个横向速度,玻璃球就会绕着凹陷处做圆周运动,这不正好是我们平时观察到的物体跌落和星体运动的现象吗?
  简单说,引力并不在空间中传递,引力场本身就是空间。
  广义相对论简洁优雅的解释了引力现象,并且在后续的各种实验中都不断被验证是正确的,最著名的是水星进动现象。
  水星是太阳系内离太阳最近的一颗行星,按照牛顿的万有引力,它的运行轨道应当是一个封闭的椭圆。
  但实际观测情况却是,水星的近日点每转一圈都靠近太阳一点,虽然进动的幅度非常微小,但在一个世纪时间的累积下已经达到了可观测水平,这个现象不符合牛顿引力公式的计算结果,但用爱因斯坦的引力场方程计算,却完全吻合。
  广义相对论逐渐被人们接受,但其提出者爱因斯坦,却开始闷闷不乐了,因为他想把引力场和电磁场统一起来,但尝试了无数次都失败了。
  我们知道,在看不见的空间中,有一个真实存在的电磁场,电磁场以电磁波的形式传递能量,最小的能量包就是我们经常说的光子,这个现象最先还是爱因斯坦发现的。
  既然如此,那么引力场是否和电磁场类似,有引力波和最小量子场呢?
  爱因斯坦预测了引力波的存在,但关于最小的引力量子场,他始终无法想象,空间应该是连续的,怎么会有量子空间?而且通过引力场公式也无法推导。03
  在爱因斯坦之后,随着量子力学的发展,一个叫做马维特的年轻科学家,却解决了这个问题。
  我们用一个思想实验来解释马维特的发现,假设现在我们要观测一片非常小的空间,也就是引力场,因为引力场是看不到的,为了方便,我们在其中放置一个微观粒子作为标记。
  但根据海森堡的不确定性原理,微观粒子是无法在空间的某一点上长时间停留的,它会随时逃开,而且空间越小,粒子的动量变化越大,相应的携带的能量就越大。
  无限小的空间,无限大的能量,是不是很熟悉?
  没错,粒子在无限小的区域会使空间坍缩成一个黑洞,既然黑洞出现了,那么粒子和那片空间都会消失,空间也就不存在了。
  这就意味着,无限小的空间是不存在的,空间和电磁场一样,都有自己的量子尺度,通过代入公式计算,量子空间的长度是10^(-33)  厘米,这个数字也被称为普朗克长度。
  在普朗克长度之下的空间,任何东西都无法进入,因为它本身就不存在。
  既然不存在无限小的空间,那就意味着,空间并不是连续的,我们平时看到的一大片区域,在微观层面都是由无数普朗克长度大小的量子空间组成的。
  你可以简单的把它想象成用直径为10^(-33)  厘米的珠子串起来的网,这些网就像磁力线一样纵横交错,构成了我们的空间,我们每个人都生活在其中。
  而引力效应的产生,就是物质在其中与珠网相互作用的结果,类似于电子在电磁场的运动,引力的传播就是通过一颗颗珠子传递的。
  这里注意下,文章中讲的空间本质上是时空,是空间和时空的结合,这个广义相对论已经证明了。
  所以,我们日常感知到的单独时间和空间,在微观世界是不存在的,那只是我们粗糙感知世界的结果,这就类似你用肉眼看到的是光滑的大理石平面,但用显微镜去观察,光滑的表面马上变得沟壑隆起。
  引力同样不存在,存在的仅仅是无数的量子场,我们生活在其中,那就是我们平时说的时空,但和我们之前认为的又大相径庭,世界的本质是各种量子场的涨落和相互作用,除此之外别无其他。
  好了,今天的分享就到这里,我们下次见!

七言匹夫犹揾鉴史泪,商女似醉后庭花沧桑难掩旧时疤,醒狮化蛟盛东亚。硝烟从未绝邻海,将士倚剑护安榻。大国几时无忧患?忍辱负重图挺拔。脆弱繁华凭自强,坚毅文明塑灯塔。前事勿忘后世师,却痛温室妖奇葩。匹夫犹揾鉴史泪,商女忧患,也许是上苍给你的救心丸生而与世界结缘,童心未解忧患。可于生总伴随未知的凶险,且有时在所难免。有认知就开始举步维艰,从蹒跚学步到浪迹江湖的男子汉。回首欣赏走过的脚印,奠定了自信的主观。人生一直在路上,休息现代诗成长与鸡汤缘分其实很广,红尘万象。我们都在阳光下生长,共沐风雨阳光。脚步可随意方向,可指向远方可向上攀扬。有时后退也可以没错,因为目标一样。一切都因为在路上,让缘分有了桥梁。把一种牵手叫成鸡再谈男旦,这次说说他们的婚姻看了一篇文章,谈了梅兰芳和孟晓冬。很多人就事论事说了好多,所谓外行看热闹,内行看门道,我说点真正的原因。但凡男旦基本上是双性恋,纯单性恋的一定是喜欢男人。他们从心理上和生理上排斥女女人第1次出轨,为什么无法自控?三个女人说出的答案很现实当你发现自己的妻子出轨了,你要离婚吗出轨是出不得的,只要有了一次就会有第2次,所以不要背叛家庭,也不要伤害爱人和孩子,这样是不好的,而且出轨下场也不好,哪怕自己回归了家庭,也不会再女人有4个表现,说明她是渣女,男人多了解一点没坏处渣女不会脸上写字,因此老实以及本分的男人经常会把渣女往好处想,从而导致被女人戏弄,特别是单身男人旷日持久,由于对待渣女没有半点抵抗力,女人有4个表现,说明她是渣女,男人多了解一点没静对清莲夏晌。闲笔倦躯,积一腔杂念,酒后成眠。醒来头疼,推开无效的茶盏。阳光毒芒,逼怯昏花的双眼。令茫然的傀儡,怎么就到了水岸?届时六月,柳溪恰过荷湾。翠盖窈窕捧醒盏盏菡萏,风过禅怀三两红蜓款款点点微诗瞬逝的灵感(外三首)生命如朝露苦短,却映射阳光七彩的惊艳。想真心珍藏这份欣喜,怎料她不能保鲜。感谢文字的神奇,挽留下她如意的笑脸。于是日子被装帧出有声有色的瞬间,让笔记把芳华贴满!(二)脚印最伟大的杰新话观刈麦(五言诗)酥穗待开镰,芒种依悠哉。曾经沸人丁,乡野荡尘霾。碌碡泯过往,老场起新麦。闲田说当年,簇拥等机来。抢收恰九成,车阵逐户排。粮箱装斗满,喧嚣陌上白。拓场摊颗粒,干风宜晾晒。千顷指日净,彤霞,晚风,半轮秋随笔雨后,金星别上黄昏的额头。看着太阳从西边出来,着一袭彤霞锦绣。乡景如美人出浴,端庄温柔。尚湿漉漉的刘海儿莹滴垂露,是身边一行绿柳。夕阳心知我不愿她挥手,留漫天艳丽润眸。反倒沸腾了一为何家会影响我们的一生?我养育你,并非恩情,只是血缘使然的生物本能所以,我既然无恩于你,你便无需报答我。反而,我要感谢你,因为有你的参与,我的生命才更完整。我只是碰巧成为了你的父亲,你只是碰巧成为了我的女
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