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两个大的价值观将开启物理学的新时代
时间:2019-09-11 17:34:39 来源:科学实验在线 作者:匿名



今天的观点

英国《独立报》网站在最近的一份报告中指出,物理界最近经历了令人不安和有争议的观点:我们正在通过科学接近人类,以了解存在于世界的绝对限制。欧洲核子研究中心(CERN)的粒子物理学家哈里克里夫在一次演讲中说:“在接下来的几年里,我们可能知道我们是否可以更多地了解宇宙。也许,在漫长的科学史上,我们为了第一次,我们会遇到无法回答的问题。而且,对我们来说更可怕的是,我们接近极限的原因不是因为我们的大脑不够聪明,或者技术不满意,而是由物理决定的本身。”

在这次演讲中,克里夫谈到了“宇宙中两个最危险的数量”。这两个决定了我们在宇宙中看到的所有物质,结构和生命。他说,如果这两个量有任何“异常”,整个世界可能会成为一个空虚无生命的地方。

第一个危险的数额:希格斯场的力量

克里夫说的第一个危险的数额是所谓的“希格斯场”强度的价值。希格斯场是一个看不见的能量场。当粒子在希格斯场中游动时,它们获得质量并最终成为质子,中子和电子的基本单位。没有希格斯领域,我们就不可能存在。

确认希格斯场的存在源于2012年欧洲核子研究中心的突破性发现。当时,物理学家在大型强子对撞机(LHC)中发现了一种新的基础粒子,即——希格斯玻色子。根据理论,没有希格斯场没有希格斯玻色子。但希格斯场本身仍有许多未解之谜,令物理学家感到困惑。

克利夫说,根据爱因斯坦的广义相对论和量子力学理论,希格斯场将显示两种状态之一。它是关闭的,这意味着宇宙中希格斯场的强度为0,因此它不能给出其他粒子的质量;或者它打开,意味着它的值“绝对大”。

但物理学家从未见过这两种情景。克利夫说:“实际上,希格斯场只有微弱点亮。它的强度不是0,但它比全值小1000亿倍。有点像灯的开关被卡住。靠近关闭的位置这个值非常关键,如果有任何微妙的差异,那么整个宇宙的物质世界将不复存在。“令人难以置信的是希格斯场的强度具有如此微妙和微弱的幅度。物理学家现在寄希望于“全血复活和更强大”的LHC,希望它能提供更可靠的解释。然而,到目前为止,科学家们仍然在这漫长的旅程中慢慢前进,而且收益微乎其微。

第二个危险的数量:暗能量的强度

Clive所指的第二个危险数量被物理学家称为“物理学史上最糟糕的理论预测”。这个危险的价值与深空的深度和让人们疯狂的“黑暗能量”有关。

1998年,天文学家发现宇宙的膨胀不是恒定的,而是越来越快。显然,太空中存在着一股无形的力量,导致宇宙加速。科学家称它为暗能量,约占宇宙总质量的70%。从那以后,黑暗能量已经成为科学家们流行的“甜蜜”,因为它与宇宙的命运有关。

“我们不知道暗能量在哪里是神圣的,”克利夫说。 “最好的解释是它是空洞本身的能量,是真空的能量。”

如果这是真的,那么科学家应该能够计算出空洞的总能量,从而产生一个代表暗能量强度的值。虽然理论物理学家做了同样的事情,但结果却让他们发疯了。克利夫说:“根据天文学方法,暗能量的值应该是我们观察到的值的10120倍。它比宇宙中的任何数据都大,并且是宇宙中原子总数的数万亿倍。”

但我们非常幸运,暗能量远小于理论预测。根据理论模型,暗能量的排斥力将撕裂整个宇宙,并且将原子紧密地结合在一起的基本力不会在它们面前形成。行星,星系,恒星和行星都无法形成,我们所知道的任何生命都无法形成。不能存在。

尽管如此,人们还是无法利用现有的宇宙学理论来创建一套与实际观测相匹配的暗能量测量理论。暗能量头上的面纱没有分开。似乎科学家需要改进现有的理论,以找到理解暗能量和希格斯场的方法。

也许从来没有答案

如果我们能够确认我们的宇宙只是包含数十亿其他宇宙的多个宇宙中的一个,那么“我们可以理解这两个危险的价值观。因为,在多元宇宙的大多数宇宙中,暗能量非常强大,撕裂了宇宙除了;或希格斯场足够小,没有原子可以形成。我们碰巧生活在一个两者完全和谐的宇宙中,我们是少数幸运者。“为了证明这一点,物理学家需要找到可能支持弦理论等理论的新粒子。弦理论预测了多个宇宙的存在。

目前,最有可能发现新粒子的是LHC。但此外,中国科学院高能物理研究所的科学家计划到2028年建立一个“希格斯粒子工厂”,这将是一个52公里的地下环线,耗资30亿美元,可以正面和负面电子碰撞,碰撞能量高达70 TeV。巧合的是,美国科学家也计划开发超大型强子对撞机(VLHC)。据报道,VLHC的周长为100千米,碰撞能量高达100 TeV。

克里夫说:“我们可能正在进入物理学的新时代。在这个新时代,我们无法解释宇宙中许多奇怪的事物;在这个新时代,也许我们会找到一些线索,发现我们生活在一个新时代。远远超出我们所知道的多个宇宙。“

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