目前无法解释的6个物理问题,每一个都困扰科学家上百年的时间!

星空承载梦想 2024-02-15 08:54:09
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现代科学认为,我们的地球诞生于46亿年前,在地球诞生后的10亿年,地球的环境开始变得稳定,这时候地球上出现了最早的一批生命,这批生命都是单细胞生物,在经过漫长时间的积累,地球上生命开始进化,由单细胞生物进化为多细胞生物,由多细胞生物进化为海洋生物,由海洋生物进化为两栖生物,由两栖生物进化为陆地生物,人类就是由陆地生物猿类进化而来的,人类作为地球上最有智慧的生命,从诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘,经过几千年的科技发展,现在人类已经能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度很快,不过即便是如此,在宇宙中依然存在很多人类无法解释的物理问题,下面我们就一起来看看这些困扰科学家上百年都无法解释的问题难题。

第一个无法解释的物理问题——引力是如何产生的

引力是自然界中最基本的力之一,它影响着天体运动以及物理学中很多现象,科学家认为引力的产生是由物体之间的质量引起的,简单来说就是,如果两个物体之间存在质量,那么它们就能够相互吸引,从而产生引力,说到引力我们就不得不说一位伟大的物理学家——牛顿,牛顿提出的万有引力定律解释了物体之间的相互作用,也就是说,物体之间存在着一种力,这种力可以把他们联系在一起,虽然牛顿提出的万有引力定律解决了很多问题,但是万有引力是如何 产生的?牛顿却无法解释,牛顿认为引力是一种超距作用力,它的传播不需要介质,有瞬时作用,也就是说太阳对地球的引力和太阳对宇宙中任何天体的引力都是瞬时的,对于引力来说,时间和空间是不存在的。

相互吸引的物体引力和质量成正比,和距离的平方成反比,万有引力实际上存在一个漏洞,因为它无法说明引力的来源和传导机制,而爱因斯坦出现以后,完美的解释了这个问题,爱因斯坦认为引力并不是超距作用,它只是时空弯曲的一种表象,质量小的天体之所以会围绕质量大的天体运动,是因为质量大的天体将宇宙薄膜压弯了,所以质量小的天体才会围绕质量大的天体运动,按照爱因斯坦的理论来说,我们的宇宙就是一张巨大的薄膜,所有的天体都依附在这张巨大的薄膜上面,为了证明爱因斯坦的理论,科学家们也做了很多实验,在1919年的时候,科学家通过日全食证明了爱因斯坦的理论是对的,而且爱因斯坦的理论还解释了水星进动的问题。

在150多年前,科学家发现水星运动的轨迹存在问题,首先水星的运动轨迹不是正圆,而是椭圆,在近日点的时候,它距离太阳大约有4600万公里,但是在远日点的时候,距离有7000万公里,按照牛顿的万有引力定律,水星的运动轨迹会出现细微的误差,当时有很多科学家认为,在水星的旁边可能存在一个神秘的天体,这颗天体会影响水星运动,但是爱因斯坦的相对论完美的解释了水星进动的问题,这说明爱因斯坦的理论比牛顿的万有引力定律更加完善,不过引力到底是什么?目前科学家没有更好的解释,它是如何产生的?还需要科学家进一步的研究和探索。

第二个无法解释的物理问题——量子纠缠的机制

量子纠缠是量子力学中最令人困惑的现象之一。它描述了两个或多个粒子之间的关系,无论它们之间距离有多远,它们的状态总是密切相关的。爱因斯坦曾称之为“鬼魅般的遥远行动”。然而,科学家们至今仍无法解释量子纠缠的机制以及它对时间和空间的影响。量子纠缠指的是两个配对好的粒子,无论他们之间相隔多远,只要我们影响其中一个粒子,那么另一个粒子也会受到影响,而这个影响的速度是瞬间完成的,比如说我们将一个粒子放在宇宙的最南边,另一个粒子放在宇宙的最北边,如果我们能够影响宇宙最南端的粒子,那么宇宙最北端的粒子也会受到影响,这个影响的速度已经远远地超过了光速。这就类似于心灵感应,它能够无视距离,无视空间,无视时间。

对于这种神秘的现象,科学家也无法给出很好的解释,科学家认为量子纠缠只是量子力学中的一个自然结果,它是由于粒子之间的相互作用或者共同来源而形成的。当两个或多个粒子之间存在某种相互作用或者共同来源时,它们就会形成一个整体系统,并且无法单独描述各自的状态。换句话说,在这种情况下,每个粒子都会与其他粒子产生一种强烈而神秘的联系,并且彼此影响。比如说如果有一个零自旋中性π介子衰变成一个电子和一个正电子(反电子)。这两个衰变产物各自朝着相反方向移动,并且由于角动量守恒定律(即系统总角动量不变),它们必须具有相反方向的自旋。自旋是一种类似于旋转的物理量,它能够沿着任何方向测量,量子纠缠原理是不是和叠加态有关系?目前科学家还在积极的研究当中。

第三个无法解释的物理问题——暗物质和暗能量之谜

科学家认为,在我们的宇宙中能够看见的物质(恒星、行星、彗星、小行星等等)只占到宇宙总质量的百分之5,而看不见的物质(暗物质、暗能量)占到了宇宙百分之95的质量,从占比上我们就能够看出,暗物质和暗能量才是宇宙中最主要的物质,暗物质不带电荷,和我们正常物质之间没有电磁力的作用,也不会发光、反光,无法被直接观测得到,但它有质量、有引力,能干扰星体发出的光波或引力,其存在能被明显地感受到。我们都知道:因为有强力、弱力,才有的原子核,因为有电磁力,才有的原子、分子,因为有引力才有了如此精巧的日月星辰和星系运转。而暗物质基本没有强力、弱力、和电磁力,只有引力,暗物质的密度又非常小,在小范围内引力自然也非常小,所以暗物质没有原子、分子和日月星辰这样的结构,现在的技术手段也不能直接观测它。

就是说:暗物质放在你面前,你看不到也摸不到,每时每刻,都有大量的暗物质从我们的身体中穿行而过。暗物质的出现要追溯到1933年,当时科学家研究了后发座星系团中8个星系时的质量,最终得出,力学质量比光度质量高出了400倍,这说明这些力学质量中有很大部分是我们看不见的物质,之后在1936年的时候,科学家研究处女座星系团中注意到了相同的情况,科学家认为,就算是把宇宙中的气体、尘埃、等离子体、类恒星天体和行星计算在内,也只能够增加百分之15的质量,这还远远不够填充剩下的质量,所以科学家认为暗物质存在宇宙当中,暗物质在宇宙中的作用很大,它能够推动宇宙不断的膨胀,还能够控制天体的运动。

在20世纪初的时候,美国物理学家埃德温.哈勃在观测星系的时候,发现星系中的光谱出现了红移现象,这个现象表明这些星系正在远离我们,看到这个现象之后,爱德温.哈勃提出了一个大胆的猜测,那就是我们的宇宙还在不断的膨胀当中,这个理论提出之后,很多科学家都不敢相信,因为在此之前,科学家一直都认为我们的宇宙是静止的,宇宙膨胀的理论打破了人类的传统观点,让人类对宇宙有了新的认识,虽然这么多年来,科学家一直都在积极的研究和探索暗物质的奥秘,但是到现在为止,科学家并没有在宇宙中捕捉到暗物质和暗能量,这说明这两种物质比我们想象的还要神秘,想要找到这两种物质是一件非常困难的事情。

第四个无法解释的物理问题——宇宙是如何形成的?

宇宙是我们所知的最大的、最神秘和最复杂的物质,它包含了无数的星系、行星、恒星、黑洞和星云,我们对他的认知和理解还有很多待发现和探索的领域,目前科学家最认可的宇宙起源就是大爆炸学说,这个理论认为,在138亿年前,一个非常小,非常热、非常密集的点发生了爆炸,这个点被称为是奇点,奇点爆炸之后,我们的宇宙快速的向四周膨胀,经过138亿年的时间,宇宙才膨胀成我们现在所看到的样子,大爆炸理论的证据主要来自于宇宙微波背景辐射,这是一种来自宇宙早期的辐射,可以被观测到。相当于大爆炸留下的“余晖”。当大爆炸发生后,宇宙中充满了高温高压的等离子体,光子无法自由传播。随着时间的推移,宇宙逐渐膨胀和冷却,直到约38万年后,温度降到了3000K左右,等离子体复合成中性原子,光子开始自由飞行。这些光子就是CMB的来源。

CMB对于测量宇宙年龄有很大的帮助,因为它可以反映出当时的物理条件,比如温度、密度、压强等。通过对CMB的精细观测和分析,科学家们可以得到一些重要的宇宙学参数,比如哈勃常数、物质密度参数、暗能量密度参数等。这些参数可以描述出宇宙的膨胀历史和成分组成,并且可以代入一些数学公式来计算出宇宙年龄。通过科学家的计算得出,宇宙诞生于138亿年左右,不过虽然大爆炸理论在科学家比较认可,但是大爆炸理论依然存在很多无法解释的问题,比如说在宇宙大爆炸之前,宇宙是什么样子的?而奇点又是如何形成的?宇宙外面是不是还存在其它的宇宙空间?这些问题现在科学家还无法解释,未来随着人类科技的进步,说不定人类能够解开这些奥秘。

第五个无法解释的物理问题——地球磁场是如何形成的?

相信很多人都知道,我们的地球拥有强大的磁场,磁场对于地球生命来说非常重要,如果没有磁场的保护,那么地球生命也不可能诞生,磁场能够牢牢的抓住地球大气层,使得地球大气层不会被太阳风吹散,如果没有磁场的保护,那么地球大气层很快就会被太阳风吹散,从而导致地球生命直接被太阳光的紫外线和宇宙辐射照射,所以磁场是生命的保护伞,那么磁场是如何形成的呢?有不少科学家认为,地球的磁场和内部的地核有关系,地球主要由固态的地壳、地幔和地核组成。在地核的中心,温度高达5700摄氏度,压力相当于把地球大气压压缩到钢铁中。在这种极端环境下,我们找到了地球磁场的来源。在地球的铁核心(约占据地球半径1%),高密度的旋转着的铁会产生电流。

由于电流在磁场中的行为,这些电流会产生磁场。这个过程被称为发电机效应。当地球自转时,磁场交替产生并削弱,从而形成了我们看到的地球磁场。而地球内部能够出现电流和地球内部的液态金属有关系,在高温状态下,金属也只能够以液态的形式存在,这些金属是太阳系早期形成的,当时太阳系非常混乱,经常会出现小行星到处乱飞的情况,这些小行星撞击了地球,将金属元素和其它元素留在了地球上,由于金属的密度很高,所以经过漫长的时间,这些金属慢慢的渗入了地球内部,之后就形成了液态金属,这些液态金属可能是让地球产生磁场的主要原因,不过这也只是科学家的猜测,真相是不是这样?现在科学家也在积极的研究当中。

第六个无法解释的物理问题——宇宙中存在其它生命体吗?

从人类走出地球之后,人类就一直都在寻找其它的生命体,科学家经过研究发现,地球上的生命都是来自于同一个祖先,都属于碳基生命,比如在我们的氨基酸当中,碳元素起到了牵线搭桥的连接作用,正是它的存在将氨基和羧基连接了起来。由此可见,碳基生命其实是从微观的角度来定义的。毕竟维持细胞代谢的生物大分子,都有着碳原子构成的骨架,它们就像是生命的基础一样,如果不存在,那么生命将永远无法诞生。在很长一段历史当中,人们都是这么认为的,碳基生命才是唯一的答案,宇宙中的生命应该都是以碳元素为基础存在的。但是在1891年的时候,波兹坦大学进行研究的天体物理学家Julius Sheiner专门撰写了一篇文章,指出可能存在其他的生命形式,这种生命的“骨架”是由硅原子构成的,人们将其称为硅基生命。

科学家认为硅基生命才是宇宙中最强大的生命体,硅元素在宇宙中也是广泛存在的,也属于重元素,同样能够跟碳原子一样形成长分子链,科学家认为由于硅元素的耐热和耐高压,由它们所构成的生命很可能生活在高温和高压的星球上面。在没有碳基DNA分子的情况下,硅基生命可能会用晶体网络来传递和存储信息。硅基生命和碳基生命截然不同,在碳基生命的演化过程中,复杂有机分子的组合和自然选择起到了关键作用,但是硅基生命的演化更多依赖于其特殊的化学属性,硅基生命能够通过硅建的形成和断裂实现基因的复制和突变,这是硅基生命的进化机制,根据科学家的研究得出,硅基生命能够在极端的环境中生存,比如说高温、低温、强酸、强碱等环境下生存。

这是因为硅基生命的硅基键能够在非常高的温度下保存完好,而碳基生命就不可以,从综合对比来看,硅基生命才是宇宙中最强大的生命体,除此之外,宇宙中还存在很多我们不知道的生命体,只是科学家还没有发现他们而已,宇宙浩瀚而神秘,在宇宙中可能存在很多人类没有见过的东西,毕竟人类现在的科技连太阳系都无法飞出去,想要知道宇宙中还存在哪些生命体,人类必须前往其它星球,或许在不同的星球上,由于不同环境的影响,生命诞生的种类也是不同的,毕竟生命都是多样性的,小编认为,只要人类能够坚持不懈的努力下去,未来随着人类科技的进步,人类一定能够解开宇宙中的所有奥秘,希望这一天能够早日实现,对此,大家有什么想说的吗?

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