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黑夜给了我黑色的眼睛
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大爆炸之前,宇宙还有“前世” 美国一位理论物理学家称,根据他建立的一个新时空数学模型,我们的宇宙并不是无中生有诞生的,它还有“前世”。 根据现行理论,科学家一般认为宇宙是137亿年前诞生的,这个被称为宇宙大爆炸的事件是一切的起点,包括时间和空间。在大爆炸开始的瞬间,宇宙中的一切都被压缩在一个“奇点”——体积为零、密度无限大的点中。在大爆炸之前,没有物质、空间和时间。 但美国宾夕法尼亚州立大学的理论物理学家马丁·波乔瓦尔德在新一期《自然物理学》杂志上发表论文称,大爆炸并不是时间的起点,我们的宇宙是前一个宇宙收缩之后因“反弹”而再度膨胀产生的。波乔瓦尔德的模型是以“圈量子引力论”为基础建立的,“圈量子引力论”是一种试图将爱因斯坦相对论与量子力学相结合的理论。波乔瓦尔德说,模型显示,在大爆炸开始的一瞬,我们的宇宙体积非常小但并没有小到零,能量极大却不是无穷大,并不是“奇点”。 模型还显示,大爆炸很可能是前一个宇宙的灭亡所触发的。与我们正在加速膨胀的宇宙不同,大爆炸开始之前,宇宙的“前世”处于收缩状态。计算表明它并不能收缩成一个没有体积的“奇点”,因为当温度和压力变得极大时,引力会变成斥力,阻止宇宙进一步收缩。 根据计算,由于积蓄的引力能量非常大,宇宙收缩到一定程度后会发生“大反弹”,就像皮球重重地砸在地上之后会反弹起来。波乔瓦尔德认为,“大反弹”触发了当前宇宙的膨胀,在我们这个宇宙中还有可能找到其“前世”遗留下来的痕迹。这个模型意味着大爆炸不是时间的开始,宇宙可能有着无限的过去与未来。但一些专家认为,波乔瓦尔德的这一假说还有待验证。
谜样「我的天啊」粒子 来自半人马座A【智子存在?】 宇宙射线其实是次塬子粒子,主要由质子(氢塬子核)构成,偶尔也有较重的氦塬子核,更为罕见的组成份子则是电子。由于宇宙射线粒子的速度快,动能强,所以能量也大。学者预测,几乎所有到达地球的银河系外宇宙射线都来自半人马座A。      1991年,美国犹他州的犹他大学发现了这种后来他们戏称为「我-的-天-啊(Oh-My-God)」的粒子。它可能是一个运动中的质子,速度快到几乎等同于光速,动能和一颗时速90公里的棒球差不多。      按估计,它的动能约有3 x 1020电子伏特(eV),倘若它撞击一颗大气粒子时,因为碰撞能量并不会在碰撞中完全损失的缘故,它将仍然具有7.5 ×1014eV的碰撞能量,其中一部分能量被快速移动的碎片带走,另外还有一些是热损失,但不管怎么说,这仍是50倍于大型强子对撞机(Large Hadron Collider,LHC)马力全开时能产生的最大碰撞能量。记住这个数据便已够充分,足以让你好好的嘲笑那些末日论者了,有些人迄今仍然相信,大型强子对撞机(LHC)会带来地球毁灭。      大多数宇宙射线粒子都属于低能量级,也就是约1010eV左右,多源自于太阳系,由太阳闪焰所产生。另一类银河系宇宙射线则能量较高,达到约1015eV,一般认为它们来自银河系除太阳系以外的其他区域,但事实上要分辨出它们确切来自太阳系或太阳系以外的银河系却不太容易,因为星系和太阳系磁场轨迹常变换,以至于最后我们所得到的,只是一个在天空中相当均匀的分布,好像它们来自四面八方一样。然而事实上,银河系宇宙射线有可能纯粹只是来自于超新星,粒子很可能只是在超新星残骸持续磁场中来回反弹,延迟了释放的过程,最后终被弹射至范围更广的银河系之中。      再来就是银河系外宇宙射线了,这种级别的能量,强度达到1015eV,也就是属于「我-的-天-啊-粒子」等级的宇宙射线,罕见情况下甚至拥有超过1020eV的能量,它有一个更正式的名称,叫作「超高能宇宙射线」。这种粒子以非常接近光速的速度运动,想当然尔,当初必定曾经被狠狠踹了很大的一脚,才会具有这样的速度。再怎么说,传统上加诸于银河系外宇宙射线来源地究竟为何的神秘光环,或许未免过于夸张,这从它被取名为「我的天啊…」即可见一斑。      超高能粒子可以来自多遥远的地方?现实面上有其限制,即便它们不撞上任何东西,最终它们也会撞上GZK极限(Greisen–Zatsepin–Kuzmin limit)。GZK极限代表的是:「一个快速移动粒子,最终撞击了一颗宇宙微波背景辐射光子,并在此撞击过程中失去动能和速度之可能性如何」的一种预测。计算可知,银河系外宇宙射线能量若超过1019eV,将不可能来自远于地球超过163万光年以上的起源处,这个距离也被称为「GZK地平线」。      在皮耶奥捷天文台最近的一次观测中发现,「银河系外宇宙射线分布模式」和「邻近星系的活跃星系核所在位置」,两者之间具有强关联性。针对星系和银河系外星系宇宙射线的起源位置研究,比尔曼和索萨等两位学者已经取得一种以证据为基础的模型,并且含有好几个可检验的预测。      比尔曼和索萨提出假设,「银河系外宇宙射线」其实是在「超大质量黑洞吸积盘」中加速而形成的,换句话说,这类型宇宙射线全都来自活跃星系核(AGN: active galactic nuclei)。此外,两位学者还预测,几乎所有到达地球的银河系外宇宙射线都来自半人马座A。      若果真如此,巨大的谜题似乎便不再神秘,因为这些过去以为谜样的粒子,或许正是源自邻近我们的隔壁星系的超大质量活跃黑洞的吸积盘送到我们家门口来的礼物
五种零食揭示宇宙的形状 这是科学上最著名的问题之一——宇宙是什么形状的?      自托勒密以来,很多物理学家都把宇宙想象成一个球体,但这也许不是正确的答案。科学家们已经提出了许多其他的宇宙的模型,它们都有着一些共同之处:都可以比喻成生活中流行的零食。所以,现在请你打开一包你最喜欢的零食,然后加入我们这食物理论物理之旅。 面包圈      这个猜想认为,宇宙可能像一个圆环——或者是环圈——几十年来已经发展成各种不同的形式。由此得出的一个假设认为,宇宙就好像面包圈一样是一条单一的纽带——就好比一个巨大的莫比乌斯带。      我们的宇宙有可能漂浮在一个环形的空间里。弦论的解释是,我们的宇宙是一个三维空间,存在于一个更高维空间中的一个“膜(Brain)”之中。一个模型显示,宇宙曾包含各种各样的膜,这些膜有多达8个维度,漂浮在一个九维空间中,每个维度都能够像面包圈一样环绕往返。如今高维空间中其他的“膜”可能一起消失了,只有我们的宇宙幸存下来。 薯片      空间是平坦的吗?如果是,那么两束平行射出的光将一直保持着平行;如果空间是弯曲的,那么这两束光将远离或相交。一种假设提出,空间是弯曲的,像我们吃的薯片一样。在“薯片”中心,表明同时向上向下弯曲(见图)。从理论上讲,宇宙中每一个点都应该是这样的——用数学的语言来讲,就是空间被反向弯曲。      如果这是真的,那么就能够解释为什么时间总是向前流动,以及为什么宇宙会如此高速地膨胀。到目前为止,确实有证据表明宇宙是平坦的,而非“薯片状”的,但问题并没有就此得到解决。 花生      大约在140亿年前的大爆炸产生了宇宙。宇宙诞生于一个无限小的点,在各个方向发生爆炸、膨胀,然后逐渐降温。然而,这个过程也许并不均衡,因为早期的宇宙磁场能够使宇宙各处膨胀的大小不同。      如果是这样的话,我们的宇宙将是一个椭球的形状,宛如一个橄榄或花生(《物理评论快报》, vol 97, p 131302). 号角      在美国,号角是一种很受欢迎的玉米小吃,形状是锥形的,像喇叭或军号那样。      一个像号角的宇宙也许会令人感到很惊奇,不过它能够解释一些令人费解的宇宙微波背景辐射的数据——这是大爆炸后残留的宇宙辐射。      宇宙微波背景辐射有很多“热点”和“冷点”,但都没有稳定在某一水平,从表面上看,是不应该出现这样的情况的。但是,喇叭状的宇宙提供了一个简单的解释:大爆炸后的38万年内,在喇叭状的宇宙中没有足够的空间去形成大范围的辐射点。 苹果          尽管当我们看到苹果时,并不会联想到这就是宇宙的形状,但这种有益的食品能够帮助我们了解宇宙中隐藏的维度。      一些大的物理理论(如弦论)预测,我们的宇宙是一个多维宇宙,比我们所了解的有更加多的维度。我们生活在一个四维空间中,这四维包括长度、宽度、高度和时间。但也许有更多维——每一维都紧紧地蜷缩得十分小,以至于我们很难理解它们。      一些物理学家尝试地提出,宇宙应该是苹果形,这样才能够帮助我们解释为什么宇宙的基本粒子只有少得可怜的三种。      例如,我们发现了三种不同的中微子。但是也有可能只有一种中微子,我们看到的“不同”是因为它走了不同的路线,经过了隐藏的维度,最终显示出来的不同样子。因为苹果有凹有凸,粒子可以采取三种不同的路线运动,这也许能够解释看到三个种类的原因。
隐匿的数字(分享) 西蒙·汤姆林医生仔细端详着坐在桌对面的这个人。后者不停地前后摇晃着椅子,懒散的双肩低垂着,两只眼睛不时地扫视着房间;每隔几秒种,他的嘴唇都要抽搐一下,给人的感觉活活就像一只大松鼠。很难让人相信,在精神崩溃之前,他竟是一位世界上鼎鼎大名的数学家。      “今天感觉怎么样,艾尔莎姆教授?”汤姆林医生问道。      “很好,很好。谢谢。”那人低着头,眼皮撩也不撩。      “昨晚睡得好吗?”      “哦,很好。整个晚上都睡得很好,睡得香极了。”艾尔莎姆教授回答,随着椅子有节奏的摇晃,他非常起劲儿地点着头。这两个人之间始终没有眼神的交流。      “那就很好。”      突然,艾尔莎姆停止了摇动,两眼直勾勾地望着汤姆林,两颗眼珠子仿佛就要蹦出来似的。他用尖利的声音说道:“医生,我心里明白。你肯定会认为我是个疯子。难道你就想不到,我很清楚你有这样的想法吗?所有的人都认为拉斯路·布里姆的说法是痴人说梦,它们也想让你这么想吧。”他紧紧盯着汤姆林医生,身体一动不动,眼睛一眨不眨。      “你说的它们是谁呢,教授?是谁想让我也认为你是个疯子?拉斯路·布里姆又是谁?”      “就是那个数字呀!就是拉斯路·布里姆教授要寻找的那个隐匿数字呀。人们都说数字不会撒谎,可是,正是数字在撒谎,一直在撒谎,总是在撒谎。但它们欺骗不了我——啊,欺骗不了我,我已经看穿了它们的诡计,我知道它们藏匿起来了。”艾尔莎姆教授说完,又开始在椅子上摇晃。      “哪些数字藏匿起来了,教授?”      “布里姆,就是它。布里姆!”艾尔莎姆高喊道,用拳头“砰砰”地敲着桌子。然后他向汤姆林医生那一边倾过身子,低声说道,“就是3和4之间的那个神秘整数。”      “关于这个问题,我们的数学家们早已经解决了,教授!3和4之间根本就不存在另一个整数。”      “医生,你去找拉斯路·布里姆教授说说去吧。”艾尔莎姆诡秘地说,“可惜,你找不到他了——他已经死了。”他吃吃地笑了起来。然后又朝汤姆林医生凑了凑,小声地说,“他之所以死去,就是因为他想去揭开这个神秘整数布里姆的秘密。”      “拉斯路·布里姆教授是在车祸中丧生的,教授。”      “啊,别幼稚了!他发表了一篇论文,详细介绍了他的研究发现:他发现了一个迄今为止尚未为人所知的整数,这个整数就在1和20之间。他宣布,他正致力于找到这个整数存在的证据和它的确切位置。就在他这篇论文发表后的一个星期——嘣!布里姆遭遇了车祸,死了。他家的房子也给大火烧了,所有的文字记录都被毁灭了。第二天,他所在的那个大学里的计算机系统全部瘫痪,所有的电子记录也都被删除了。布里姆教授离那个神秘数字太近了,明白吗?所以,他本人也被某种神秘力量从这个世界上给删除掉了。如果你相信我的话,我告诉你,我的结局也会和他一样。”      话说到这个份儿上,汤姆林医生感觉已经无能为力了。他决定打出他的王牌。      “好吧,教授。如果说有这样的一个整数——在3和4之间有一个隐匿的整数——那么,正整数都是可以用来计数的,对不对,教授?”      “是的,医生。”艾尔莎姆点点头,然后,好像是为了给医生证明这个真理,他左右摇晃着头开始计数,“1,2,3,布里姆,4……”      “教授,认输吧!”汤姆林医生打断了教授,“如果说布里姆是一个可以用来计数的整数,那就意味着你可以用布里姆来表示什么东西。”
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