如果物理规则全部相反,我们所处的世界会发生怎样的变化

发布时间: 2023-09-02 21:00:59 来源: 励志妙语 栏目: 经典文章 点击: 82

时间不变化,时空也不会发生变化。那么,我们的现在和过去的每一秒都是处在不同的时空。你赞成这种做法吗时空事物的变化是在时间下完成的...

如果物理规则全部相反,我们所处的世界会发生怎样的变化

时间不变化,时空也不会发生变化。那么,我们的现在和过去的每一秒都是处在不同的时空。你赞成这种做法吗

时空事物的变化是在时间下完成的,时间不变化,时空也不会发生变化。那么,我们的现在和过去的每一秒都是处在不同的时空。不知道这种说法对不对,如果对的话,我想,我们用速度是无法穿越时空的(有人说,我们达到光的速度就可以穿越时空。可是,要知道,即使有光的速度也只能是在时空上发生位移,是到不了将来,也是回不到过去的),如果要穿越时空,还能有什么途径呢?rn说明:假设光是一个人。光也是在时间的变化而变化。
赞同!

唯物主义与唯心主义的最主要区别在于物质第一性还是意识第一性。
物质决定意识——唯物主义。

现在我们开始推论:
====================漂亮的分割线======================
前提:
1 所有的科学技术均是利用自然规律,通过改变某个条件或者值从而达到预计的目的,或者通过不同的物理规律之间的互相输入输出来达到目的。
例证: 汽车:使用化学能(汽油)转化为热能(气缸燃烧)转化为机械能(发动机)从而推动轮胎,使用摩擦力(轮胎和地面)产生汽车行使动力.
2 所有科学技术不能改变自然界物质运行规律。
例证:上个例子中的所有规律应用都是符合物质运行规律的。包括核聚变,裂变都符合物质运行规律。
事实:
1 人是由物质组成的。
2 每个组成人的物质,其运行规律都是自然存在的。
条件:
如果世界是唯物的,物质决定意识。

恐怖的推论:
=================精彩即将呈现=====================
一根羽毛在空中飘荡的路径看似是无规律的,但当所有条件一旦确定,其轨道必然是固定的。明白这个意思吗?
假设有2个完全一样的环境,2个完全一样的羽毛,在同样的位置飘落,羽毛的下落轨迹必然相同。当然我们无法做到完全一样的环境,羽毛,位置,也不用管这个系统
是不是混沌的(混沌不混沌只是关系过于复杂而无法计算,并不代表违反规律,在混沌系统中,所有的物质的运行方式都是偶然的必然!),但不妨碍这个假设
为什么呢?因为这是科学的基础,所有条件相同,结果相同。
物质世界,任何一个时间点,所有的条件都已经是定值了(不管是什么值,但是值是固定的,不以人的意志为转移的),那么由物质组成的人的行为,想法是不是也应该
是唯一的?
结论:偶然的必然!
如果世界是唯物的,某一个时间点,你以为是你想到的这个想法,你想做的这个行为;其实是这个时间点上,你必然会想到这个想法,必然会做这个行为。
这个宇宙类似一本只读的书,从诞生的那天开始,就必然在XXXX年,形成地球,必然在2008年8月1日,我会转载这么一篇文章,必然会把文章在QQ空间博客和baidu三体吧发布自己的看法。
你所有的想法看似偶然,实际是必然的!那么我们的人生又有何意义呢?

这个伟大发现说明了宇宙是不会重复轮回演变的!宇宙的生命就像一根射线,甚至可能是一条左右无限延伸的直线!
楼主”唯物主义的恐怖结论”的成果,我得出的就是宇宙和宇宙中万物的存在都是应该有意义的! 那么这样就颠覆了一种假说,认为宇宙的生命线就像一跟环行线,是爆炸→膨胀→缓慢下来至停止→坍缩→奇点→再爆炸...!这样循环往复的过程.可还有一种科学观点认为宇宙千万亿年后将解体,宇宙最终会变的无比黑暗,寒冷...
可是我觉得宇宙中之所以会诞生无数的文明,就是为了让这些宇宙终极先进的文明联合起来拯救宇宙......宇宙可能不会死亡,因此有一天会永远青春永驻!
你的第一种说法应该是对的.
我们生活的是一个三维空间,加上时间一维,一共四维.根据广义相对论,时间是空间里的一个坐标,这个坐标无时不刻都在变化.这样说的话,你的前一秒与你现在所处的时空是不同的,不过这是在四维空间上进行考虑.
穿越时空的说法似乎不大可能.
虽然在广义相对论中说道,时间是可以在超光速下发生膨胀(纠正一下常人的一个错误:在超光速下时间不会倒流,而是发生膨胀.因为我们前面说过,时间只是空间里的一个坐标,而没有前进或后退的概念),但是我们只能看到以前的像,而不能看到以前的时空.
我举个例子.一个以超光速行驶的列车,在一条铁轨上作直线的匀速运动.这时,在列车的头和尾各出来一道闪电.在列车上的乘客会看到这两道闪电吗?可以想象,这时候光也追不上这个列车,乘客是看不到闪电的.相反,它们可能会看到未来的一段时间里发生了什么.如果要看到以前的像,则要以相反的方向运动.这取决于列车在以态(物体运动所处的一种介质)中的运动方向和时间在坐标中的运动方向.相反,即看到过去.相同,即看到未来.
当然,超光速是不可能的.楼主看一下相对质量公式就知道了.
M=Mo/√(1-v^2/c^2)
M=物体运动时物体的质量
Mo=物体静止时物体的质量
v=物体运动速度
c=光速
如果物体运动速度等于光速,则v的值为c,也就是v可以替换为c.把数量带入式中:
M=Mo/√(1-c^2/c^2)
M=Mo/√(1-1)
M=Mo/√0
M=Mo/0
做到这一部时就不能再做了.因为除数不能为0.也就是说,光是我们的极限参考系,超光速不可能实现,即不会回到过去或者未来.
可以通过黑洞实现。
其实我不绝对是速度问题.....Power
你说的很对.
人们不是那么好被愚弄的.
如果光速下时间停止,你根本就感觉不到光的存在.
引力只能造成空间的弯曲,时间的变化只是表象,因为空间变化,距离也发生了变化,本来距离3米的距离在弯曲的空间里可能是5米也可能是2米...所以通过黑洞也无法穿越时间.

而速度与时间的关系只是表象,时间到流也是不可能的.
你可以看到时间变化,但是都是表象,相对外面的人,他们的时间没有变化.
这么解释吧,如果外面的人时间真变快了,因为他们相对你也在运动,那么他们应该看你时间也变快了,都变快了,还是不变,呵呵.
因为相对论说物体是无法达到光速,更别说超过它了.但有人却用相对论去硬套超越光速的情况,这个明显就有问题了.
就跟一个杯子可以放1000ml水,一个池子可以放2000ml水,有人硬要用杯子一次装2000ml水来把池子放满一样..相对论就是那个杯子.
时间倒流是以一个假设为前提的,那就是爱因斯坦的相对论在超光速下依然成立.
事实上,小爱的相对论从来就没有讨论并无法讨论超光速的问题.
超光速后的世界观到时候应该有一个新的理论来解释.
物体也不是无法超越光速的,无法超越光速只是相对论的结论...所以相对论是无法讨论超光速的问题的.
拿这个来硬套的人,都是想拿来抄做的人,要不我们也不会出现这么多的好看的回到过去未来的电影..
所谓的穿越时空是有前提的:那就是与我们所处的空间还有一个平行的空间存在。对于我们所处的宇宙来说,空间是在不断膨胀,但是还是基本稳定的。从古代到现代,只是发生了时间的流动。当速度超越光速时,只意味着你能看到过去,但是不能回到过去,因为要回到过去必须要有另外一个空间载体。只是时间的变换,就不能叫时空转换了。

物理学的几个问题

1、 何谓物理定律的空间平移对称性、转动对称性和时间平移对称性?试分别指出它们对应着哪个守恒定律?

答:物理定律的对称性是指经过一定的操作后,物理定律的形式保持不变。

(1)物理定律的空间平移对称性。设想我们在空间某处做一个物理实验,然后将该套实验(连同影响该实验的一切外部因素)平移到另一处。如果给以同样的起始条件,实验将会以完全相同的方式进行。这说明物理定律没有因平移而发生变化。这就是物理定律的空间平移对称性。它表明空间各处对物理定律是一样的,所以又叫做空间的均匀性。

(2)物理定律的转动对称性。如果在空间某处做实验后,把整套仪器(连同影响实验的一切外部因素)转一个角度,则在相同的起始条件下,实验也会以完全相同的方式进行。这说明物理定律并没有因转动而发生变化。这就是物理定律的转动对称性。它表明空间的各个方向对物理定律是一样的,所以又叫做空间的各向同性。

(3)物理定律的时间平移对称性。如果我们用一套仪器做实验,该实验进行的方式或秩序是和此实验开始的时刻无关的。无论在什么时候开始做实验,我们得到完全一样的结果。这个事实表示了物理定律的时间平移的对称性。

关于物理定律的对称性有一条很重要的定律——对应于每一种对称性都有一条守恒定律。例如,对应于空间平移对称性有动量守恒定律,对应于空间的转动对称性有角动量守恒定律,对应于时间平移对称性有能量守恒定律。

2、 热力学四大定律的内涵,为什么说熵概念比能量更重要?

答:1) 热力学第零定律: 若有A、B、C三个处于任意确定的平衡态的系统,而系统A和系统B是互相绝热的。令A和 B同时与系统C相互热接触,经过足够长的时间后,A和B都将与C达到热平衡。

2) 热力学第一定律内容: 任一过程中,系统所吸收的热量在数值上等于该过程中系统内能的增量及对外界作功的总和。“第一类永动机是不可能造成的”是热力学第一定律的另一种表述方式。;

3) 热力学第二定律的两种表述;

①克劳修斯表述:不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响。也就是说,不可能有这样的机器,它完成一个循环后唯一的效果,是从一个物体吸热并放给高温的物体。热力学第二定律的克氏表述实质上说热传递过程是不可逆的。

②开尔文表述:不可能从单一热源取热,使之完全变为有用的功而不产生其他影响。又可表述为:第二类永动机是不可能造成的。热力学第二定律的开氏表述实质上说功转变为热的过程是不可逆的。

4) 热力学第三定律“不可能用有限手续使一物体冷却到绝对温度的零度”,这个原理叫做绝对零度不能达到原理。

5) 对熵概念表述、理解和认识,可举例在人文、管理等的应用:

熵指的是体系的混乱的程度,从微观上说,熵是组成系统的大量微观粒子无序度的量度,系统越无序、越混乱,熵就越大。热力学过程不可逆性的微观本质和统计意义就是系统从有序趋于无序,从概率较小的状态趋于概率较大的状态。能量和熵是物理学中最重要最基本的两个概念,能量概念早已被人们广泛地接受,成为人类社会生活中不可缺少的用语,熵是一个人们还是不太熟悉的概念,然而它已渗透到社会的各个方面,蕴含了极其丰富的内容。从这两个概念的建立到本世纪初,人们一直认为能的概念比熵的概念更重要,传统的看法是把能量比喻为宇宙的女主人,熵是她的影子,意思是能量主宰了宇宙中的一切,因为任何过程能量必须守恒,而熵不过是能量的附庸,是在能量守恒的前提下进一步指示过程进行的方向罢了。

随着时代的发展,熵概念的重要性越来越突出了,人们把它与无效能量、混乱、废物、污染、生态环境破坏、物质资源浪费甚至于政治腐败、社会腐败联系起来,把负熵与有序、结构、信息、生命甚至廉政、精神文明联系起来,于是就有了另一种比喻:“在自然过程的庞大工厂里,熵原理起着经理的作用,因为它规定整个企业的经营方式和方法,而能量仅仅充当簿记,平衡贷方和借方。”也就是说能量仅仅表达了宇宙中的一种守恒关系,而熵决定了宇宙向何处去。因此我们说熵概念比能量更重要。

熵在人文、管理等学科中的一些应用(略)

3、 学了《文科物理》后谈谈你对时空观的认识?

绝对时空观认为空间是绝对的,它的意思是空间的存在是永恒的,与空间里是否有物质存在毫无关系。因此,空间就像一个静止的空格,在这一空格里我们可放一些物体,而当物体在此空间内运动时,与空间并没有相互作用存在。在宇宙中每一物体都是在某一时刻占据空间内某一地方,当一个物体在运动时,其位置便随时间连续变化。空间内两点的距离可用标准米尺度量它,这些度量的结果与欧几里德几何大致相符合。例如空间内两点间最短的连线是直线,或者空间内任意三角形的内角之和为180o。因此,我们假设我们所处的空间是欧几里德空间。

绝对时空观认为时间也是绝对的。时间一直向前“流去”,与物体的存在以及物理现象的发生毫无关系。我们无法降低或加快时间流动的速度,并且在宇宙中任何一个地方时间流动的情形都是相同的。因此在我们地球上一秒钟的间隔和其他星球上一秒的间隔是完全相等的,不管这些星球间是否有相对速度的存在。也就是说,如果我们将两个经校正之同步时钟放在不同的地点,或者不同的星球上面,这些时钟的读数应当永远是相同的。

现代时空观认为绝对时空观只适用于远低于光速、宏观(非宇观)的情况。

对于高速(接近光速)则有狭义相对论时空观,它与绝对时空观的主要差别有三个方面:

(1)时间膨胀效应:就是从静系看来,动系的时钟变慢,反过来从动系看静系的时钟也变慢,变慢的程度为每秒慢(1 -  )秒,即速度v越大变慢得越厉害。时间膨胀效应又称“运动的时钟走慢了”。

(2)长度收缩效应:就是从静系看来,动系中的刚性球的直径沿着运动方向按一定比例收缩,反过来从动系看静系的刚性球也有这种效应。长度收缩的程度与运动速度有关,收缩比为 ,即速度v越大收缩越厉害。长度收缩效应通常又称为运动尺子缩短效应。

(3)同时性的相对性是指在S系中不同地点的两个事件A和B同时发生,而在S′系中观测,A和B并不是同时发生的。如果在S系中,A和 B既不同时,也不同地发生的两个事件,在S′系观测,倒可看到是同时发生的,这就说明了同时性的相对性。根据同时性的相对性,我们可以发现如下情景:在S系中观测,B事件迟于A事件发生,而在S′系中观测,B事件可能先于A事件发生。这就是说,两个事件发生的时间顺序在不同参考系中观测有可能颠倒 。不过应该注意这只限于两个互不相关的事件。对于有因果关系的两个事件,它们发生的顺序,在两个参考系中观测都是不应该颠倒的。

对于大尺度空间,例如天文宇宙尺度,空间是弯曲的,是非欧几里德空间。

4、 学了《文科物理》后谈谈你对宇宙观的认识?

答:20世纪以前的唯物主义宇宙观主要包括这样几层意思:宇宙是客观存在的,宇宙里到处是运动、变化着的物质,宇宙是无限大的、又是无始无终的;并受牛顿力学、牛顿自然哲学的影响,认为宇宙物质均存在于平直的绝对空间中、时间独自流逝也是单调、绝对的。宇宙既然无限,就谈不上整体的运动和演化;无演化史,也就谈不上演化进程的起始和终止。所以这样的宇宙观带有机械论色彩;况且它与绝对时空观相联系。

    现代宇宙观认为宇宙有限,这是对20世纪以前的宇宙观念的极大转变。人类的观测能力总是有限的,人类对客观物质世界的认识乃通过实验实践而获得,所以人们无法谈论观测所及范围以外的情况;因此,宇宙有限,无违于唯物主义认识论的基本精神。宇宙有限,除了有其内局部物质的运动、变化外,还可能有其整体的运动、变化。

再则,广义相对论赋予运动物质与弯曲时空以等同性,物质分布的对称性决定其时空结构的对称性。为满足宇宙空间呈现恒常曲率的黎曼型结构,整个宇宙就必定是闭合而有限的。因此,相对论宇宙观是相对论时空观引伸的结果,二者并非彼此独立;甚或可以说,相对论宇宙观等同于物质世界宇观层面上的相对论时空观。宇宙有限与黎曼型时空结构相协调,宇宙演化则进一步深化了对时间概念的理解。如此看来,相对论宇宙观伴随着相对论时空观而相偕确立,除去了20世纪以前人类自然观的某些机械论色彩,丰富了自然哲学之唯物辩证法的蕴含。

5、 学了《文科物理》后谈谈你对物质观的认识?

答:现代物质观要义简述如下:

(1)大质量的宏观、宇观物质体系激发的引力场导致时空弯曲,物质与时空结合为统一体,物质运动与时空结构相互关联。

(2)高速运动的物质体系,其基本动力学性质和时空量度均受到运动的显著影响,从而体现唯物辩证法关于物质与其运动的统一性。

(3)物质微观层面显示实物粒子与辐射场的统一性,这两类物质形态的任何体系都呈现波粒二重性的共同征状;集波动性和粒子性、连续性和分立性于一体的量子场是物质存在最基本的形式。

(4)微观层面与宏观、宇观层面的物质运动相比较,是前者以非连续性取代了后者的连续性;作用量子使微观物质体系运动显露种种量子化效应。

(5)物质结构层次渐趋深入,但似乎出现难于继续分割的“基底”粒子,各“基底”粒子与强作用、弱作用、电磁作用、引力作用等相互作用场,随着能量尺度的提高,表现出最终趋于同一物质形态的可能性。

(6)微观物质体系的运动不满足严格的因果律、不符合纯粹的决定论原则,其固有的统计性规律亦起因于作用量子的存在。

(7)物质客体当然不依赖于认识主体而独立存在,但认识主体的观察测量会对物质客体性状产生不可忽略、不可控制的干扰,从而使主体所认识到的物理实在不同于、也不可能同于物质客体的自在状态,亦即实在概念必然受制于“既为观众、又为演员”的认识主体所进行的观察测量。

按照传统思想,物质是无限可分。然而按现代物质微观结构层次观点,就目前理论上和实验上的研究成果而论,分割夸克便是不可能的。即出现“夸克禁闭”问题。

    既然“夸克禁闭”难于打破,未来可否将对物质结构的探索进一步深入下去呢?在新世纪里,总该对夸克、轻子是否有内部结构、是否有下一个物质结构层次?。我们认为,对夸克–轻子层次的探索还方兴未艾;在高能尺度上,粒子转化更易发生,质能转化这条基本原则和一些守恒定律等其他原则时时在促成新粒子对的产生和湮灭;只要实验条件允许,在夸克–轻子层次,还会有新现象、新粒子冒出来,这一个层次的内涵还有待充分地揭示。

    对夸克–轻子层次的认识有待扩展;对“夸克禁闭”的探究取决于对强相互作用的理论描述。但QCD是量子论与相对论结合的产物,禁闭概念亦是这两个理论之基本观念的逻辑推论,所以在当今这两个理论主宰的现代物质结构理论范畴里,夸克–轻子层次成了最深的结构层次;倘若未来高新技术出现出乎意料的跃进,以致使更深的结构层次露出端倪,那末理论描述也要发生变革,即现代物理的理论基础也要彻底改变。

现代物质观导致互补哲学思想在物质深层次探索中占据主导地位。这一种哲学的表述形式似乎把唯物辩证法的通常理解方式拓宽了;它剔除了原来理解中可能出现的机械自在论的色彩,对唯物主义给以更确切、更全面、也就更辩证的说明。

6、 何谓波粒二象性?如何理解波粒二象性?

答:1924年德布罗意提出物质波假设:自然界在许多方面是显著地对称的,我们可以观察到的宇宙全是有光和实物组成的,如果光既有波动性又有粒子性──具有波粒二象性,则实物或许也有这种二重性。

波粒二象性并不真的表明微观客体本来有此二重性质,其实是既非经典的粒子,又非经典的波;这两种形态只是微观客体运动在不同的实验安排下呈现于宏观仪器上的不同图象,人们不得不以经典概念——粒子性和波动性,才对其作出互为补充的全面描述。例如光波的干涉、衍射等效应呈现光的波动性,而康普顿散射、光电效应则呈现光的粒子性光。

微观客体的“波粒二象性”是用经典语言描述微观客体的结果。这两种图像既互相排斥,又必须同时用于对微观客体的统一性质的描述,所以它们又是互补的。这种互补的概念适用于整个物理学,甚至超越了物理学界而成为有普遍意义的一个哲学原理。

7、 何谓不确定性原理?试说明它的物理涵义。

答:不确定性原理:测量一个微观粒子的位置,如果不确定范围为△q,同时测量其动量也有不确定范围△p,则存在关系式: △p·△q ≥ h ,这就是所谓不确定关系。这个关系的意义表示:如果我们要根据经典力学的概念来描述微观粒子,则测量粒子在某一方向位置的不确定量和该方向动量的不确定量的乘积,必须大于或等于h ,也就是说,当我们决定粒子的坐标愈精确的 同时,决定其相应的动量的分量的准确度也就愈差,反之亦然。不确定关系表示了微观粒子运动时的一种规律。应当指出这“不确定”不是由于测量仪器或方法的缺陷,而完全是由于微观粒子运动的波动性引起的,无论怎样改善仪器和方法,测量精确度都不可能超过不确定关系给出的限度。

不可能同时测出微观粒子的位置和速度是因为光子、电子以及其他一切微观粒子都具有基本的量子特性。当我们试图利用一个量子客体去确定另一个量子客体的位置时,第二个客体的量子特性之一就变成完全不可能控制的了。为了把粒子A的位置测得很准确,我们不得不利用具有动量特别大的粒子B,而动量大的粒子B作用粒子A使其动量变化,因此粒子A的动量无法准确确定。

广义相对论,能不能用简单的语言来概括一下呢?

回答

你在描述中所言也对,对的是光子自身而非宇宙全部,对的是光动时刻而非宇宙拥有及存在过程,宇宙是由无穷多的有型存在个体和无穷多的非固定型态的动态过程体构成,广义相对论讲有光子且有动态质量,光有波粒二性,然而对于光子的产生机制,形为机制,运动机制,作用机制,生与死亡演化机制等都未描述,你的前题是以广义相对论来说明光子是宇宙全部,命题是根小尾太大,单说广义论对光为何是波?怎样为波?波长及波动量怎样存在及其怎样参与宇宙演化等都未有描述,可想而知相对论又怎能担当宇宙演化理论,用相对论这样点微小知识和理解认知根本解释不了宇宙演化规律,我很珍重前辈和主流,没有他们的开拓也没有后来的修正和提高,以广义和量子力学那点知识和悟性来解释宇宙演化实在无能为力,几个等式几个方程又怎能描述宇宙,例如一粒电子的烟灭过程和对烟灭电子周围存在环境影响变化过程,理论界数学界都未有描述,又怎能描述宇宙,如果说电子太小太快不好表述,那就换成在水体动静两种状态下加入或取走一滴水为例,描述水波的运动过程方程,有了它就可从数学角度解释水变冰晶为何没有相同型态,今天没时间了。

首先要颠覆物理学的概念,撇开广义相对论。对于一个光子来说,它是由一个阳物质基因子和一个阴物质基因子构建而成的,一阴一阳是物质极端自动化的体现,光子就是宇宙全自动化的开端!如果把阳物质基因子用1来表示,阴物质基因子用0来表示,那么光线可用0.......来表示,它的速度为每秒三十万千米,速度惊人。所以粒子性是光子的本质,波动性是光子运动的表象,因为不论大或小的粒子高速运动,都必有波动性的。当光遇着大部分的物质原子阻挡时,都会为之俘获,速度变慢且方向发生改变。植物的叶子就能把光子还原为阳基因子和阴基因子,转化为植物内能并贮存起来。所以,光子是宇宙万物之源,更是生命的源泉。

根据宇宙N理论(详见天涯煮酒量子理论升华),光是刚性极强的基本粒子以共振方式传播的机械波,而物质是基本粒子共振和能量粒子共同组成的,波粒二象性和运动性与生俱来。物质可以透过、吸收、反射、折射光,其根本原因就是基本粒子的共振频率与光频率的差异。光从诞生那一刻起,在不同物质的交界面上就演化着光的新生、转化、消逝一生重要的过程,甚至是一束光的全部生命。而物质世界也因光的匆匆急行而变得棱角分明、有模有样、多姿多彩,才能被我们所认识认知。光更像是造物主的忠实而勤快的使者,指引着我们了解万物并开创美好的未来。

如果逻辑是这样,那组成你这个提问者的最基本粒子不也是这样嘛?对于你来说,你的全世界就是全宇宙。那么谁的全世界又不是全宇宙呢?大家都是一样的。

不过随着宇宙的不断膨胀,到确实会出现不同。宇宙的膨胀是不断加速的,势必会有一刻膨胀的速度接近或超过光速。到那一刻,光子的全世界就不是全宇宙了

错误的理解!题主的问题以及表述方式都是不正确的。

对于光子来说,它无任何意识也无智力,因此在光子眼里无所谓什么宇宙或者世界之类的,把人类的眼光安到一颗光子身上,并不合适。

而且,按照相对论的理论,也无法的得出任何关于光子眼里的任何推论,一颗光子就是光子而已,按照电磁感应的方式自己前进,八竿子打不着。

一百年前,一个名不见经传的名叫阿尔伯特·爱因斯坦的德国物理学家在普鲁士科学院提出了他的广义相对论。当时,科学家们显然对这种激进的重构现实基础的理论没有做好思想准备。

(爱因斯坦解释广义相对论的手稿扉页。)

一组简洁的方程把我们的整个宇宙描述成了一张神奇的网,也就是现在所谓的“时空”。根据这一理论,这种网状结构可以通过远处恒星周围的光线弯曲体现出来。在当时,对每一个人来说这似乎都是难以置信的,物理学家们早就知道,光是沿直线传播的。然而,在1919年的一次日食观察中发现,在宇宙的尺度上,光是弯曲的。一夜之间,爱因斯坦成了超级明星。

1919年11月10日《纽约时报》刊登对于光线被弯曲的新观察,并且表示这是爱因斯坦理论的大胜利。

据说,爱因斯坦对其理论被证实的新闻报道表现得相当淡定。当被问及如果他的理论没被证实的话他会有何感想时,他回答说:“我会为上帝感到遗憾,因为这理论是千真万确的。”

使他如此坚定的其实是这组方程本身的极度优雅——如此美丽的东西怎么可能是不正确的呢?量子物理学家保罗·狄拉克借用诗人约翰·济慈的一句诗——“美是真理,真理之美。”来总结爱因斯坦这种对待物理学的态度。

科学的艺术

对美的追求贯穿了整个人类物理学的历史。从这个意义上说,广义相对论是这别致的美学里的极致。对称、和谐、统一感和整体性,这些都是广义相对论中表现的理想状态。如果说量子理论是跳跃混搭的爵士舞,那么广义相对论则是庄严文雅的华尔兹。

当我们庆祝广义相对论百年诞辰时,我们要庆祝的不仅是其作为一个有远见的科学理论,同时其也是一种艺术的胜利。

“艺术”这个词是什么意思?人类已经给出了很多的答案,而且将来还会有更多的答案。作为诗人兼画家的哈珀曾指出,“艺术家的职责就是给概念景观赋以魔性。”其认为艺术应该为精神体验贡献点有魔性的东西。这并不是科学家的职责,但这却是科学可以实现的目标。没有别的科学理论能像爱因斯坦的广义相对论一样让人如此痴迷。尽管爱因斯坦曾经说过,世界上不会有超过12个人能理解他的理论,但是就如同鉴赏伟大的艺术品,你不需要完全理解相对论就足以为之动容(换句接地气的话,就是“不明觉厉”)。

(宇宙时空中的美随处可见。)

本质上,该理论给了我们一个对重力的全新认知,这是一个极度新奇的认知。根据广义相对论,恒星和行星都布局在一张宇宙范围的时空网上,这张网就好比一张蹦床。你可以想象把一个保龄球放置在一张蹦床上,它使蹦床表面发生凹陷。在广义相对论里,这正是一颗恒星或行星对宇宙时空网所做的。只不过我们所想象的宇宙时空网有4个维度,而不是2个维度。

(太阳使其周围的时空网凹陷,使得经过其附近的光线弯曲。)

现在,我们把这种时空概念应用到整个宇宙中,同时考虑所有恒星和星系的引力影响,物理学家可以使用爱因斯坦的方程来确定宇宙本身的结构,这给了我们一个宇宙构架的蓝图!

想象力与理性的完美融合

爱因斯坦的这一伟大成就始于他所说的思想实验。“要是...会怎么样?“这样的疑问在他的脑海中疯狂展开,不断引导他走到新的方向。他高度认同这种智力游戏,对此他曾有一句名言——想象力比知识更重要。引用一句很多艺术家都会赞同的谚语:“知识是有限的,而想象力则可以包容整个世界。”

但仅凭想象是不可能得出这一系列的准确性已被很多事例证实的方程的,而且这还是全球卫星定位系统(GPS)的理论基础。除了想象,爱因斯坦还陷入了另外一个创造力的源泉——数学。

碰巧的是,数学家们恰好建立了一套用于描述非欧曲面的巧妙方法,而爱因斯坦意识到可以将这些工具应用于物理空间。利用黎曼几何学,他对我们的世界做了新的描述——我们所处的时空就是一个动态膜,像一个巨大的有机体。牛顿描述的宇宙是静态的,而爱因斯坦所描述的宇宙是动态变化的,宇宙被巨大的力量撕扯着且充斥着各种怪物。其中有发射X射线喷流的脉冲星,还有会吃掉光线的黑洞,在其事件视界内,时空网都会被撕裂。

(蟹状星云脉冲星的X射线的可见光波段合成图像。)

一个艺术家的重要标志之一是TA对其他富有创造力的思想家产生的影响程度。广义相对论已经深深地融入科幻小说的基因中,《星际迷航》中的曲速驱动、《超时空接触》里的虫洞以及其他无数相关的构想就是最好的证明。

当越来越多人希望弥合艺术与科学的鸿沟时,爱因斯坦的广义相对论提醒我们——科学本身就充满艺术性。

创造性的飞跃是由天马行空的想象与逻辑的力量共同驱动的。正如19世纪的数学家John Playfair 在评论非欧几何学时所说,“我们可以意识到,理性有时会比想象走的更远。”

广义相对论正是想象力与理性的共同产物,两者缺一不可!

在广义相对论中时间和空间的存在不仅不能独立于宇宙.而且不能相互独立。它们由宇宙中的测量定义,譬如钟表中的石英晶体的振动数或者尺子的长度。以这种方式在宇宙中定义的时间应该有一个最小或者最大值,换句话说,也就是开端或者终结,这是完全可以理解的。询问在开端之前或者终结之后发生什么是没有任何意义的,因为这种时间是不被定义的。判定广义相对论的数学模型是否预言宇宙以及时间本身应有一个开端或者终结,显然是非常重要的。在包括爱斯坦在内的理论物理学家中普遍有一种成见,认为时间在两个方向都必须是无限的。否则的话就引起有关宇宙创生的令人不安的问题.这个问题似乎在科学王国之外。人门知道时间具有开端或者终结的爱因斯坦方程的解,但是所有这些解都是非常特殊的,具有大量的对称性。人们以为,实际物体在自身引力下坍缩时,其压力或者斜方向的奢扩速度会阻止所有物质一道落向同一点。使那一点的密度变成无限大。类似地,如果人们在时间的相反方向将宇宙膨胀倒溯回去,他会发现宇宙中的全部物质并非都从具有无限密度的一点涌现。这样无限密度的点称为奇点,并且是时间的开端或终结。

1963年两位苏联科学家叶弗根尼利弗席兹和艾萨克。哈拉尼枓大豆榔他们证明了,所有具有奇点的爱因斯坦方程的解都对物质和速度做过特殊的排列。代表宇宙具「这种特殊排列的解的机会实际上为零。几乎所有能代表宙的解都避免无限密度的奇点:在宇宙膨胀时期之前一定有过一个预先的收缩相。在收缩相中物质落到一起,但是相互之间不碰撞,在现在的膨胀相中重新分离。如果事实果真如此,则时间就会从无限过去向无限将来永远流逝。利弗席兹和哈拉尼科夫的论证并没有使所有人信服。相反,罗杰,彭罗斯和我采用了不同的手段,不像他们那样基于解的细节研究,而是基于时空的全局结构。在广义相对论中,不仅在时空中的大质量物体,而且在其中的能量将时空弯曲。能量总是正的,所以它赋予时空这样的曲,使光线的轨道向相互方向弯折。

现在考虑我们的过去光锥,也就是从遥远的星系来的,在此刻到达我们的光线通过时空的途径。在一时间向上方画空间往四边画的图上,它是一个圆锥,其顶点正是我们的此时此地。随着我们在光锥中从顶点向下走向过去,我们就看到越来越早的星系。因为迄今为止宇宙都在膨胀,而且所有的东西在以前更加靠近得多。当我们更进一步往回看,我们便透过物质密度更高的区域。我们观测到微波辐射的黯淡背景,这种辐射是从宇宙在比现在密集得多也热得多的极早的时刻,沿着我们的过去光锥传播到我们的。我们把接收器调谐到微波的不同频率.就能测量到这个辐射的谱(功率随频率的分布)。我们发现了一个温度比绝对零度高2.7度的物体发出的特征辐射谱。这种微波辐射不能溶化冻比萨饼,但是该谱和2.7度的物体辐射谱那么一致这一事实告诉我们,这种辐射必须起源于对微波不透明的区域。

这样,我们能够得出结论,当我们沿着过去光锥回溯过去,它必须通过一定量的物质。这么多的物质足以弯曲时空,使得我们过去光锥中的光线往相互方向弯折。当我们往过去回溯,过去光锥的截面会达到最大尺度,然后开始再度缩小。我们的过去是梨子形状的。当人们沿着我们过去光锥回溯得更远,物质的正的能量密度使光线朝相互方面更强烈地弯折。光锥的截面在有限的时间内缩小到零尺度。这意味着,在我们过去光锥之内的所有物质被捕获在一个边界收缩为零的区域之内。因此,彭罗斯和我能够在广义相对论的数学模型中证明,时间必须具有称为大爆炸的开端就不足为奇了。类似的论证显示,当恒星和星系在它们自身的引力下坍缩形成黑洞,时间会有一个终结。我们抛弃了康德的暗含的假设,即时间具有独立于宇宙的意义的假设,因此逃避了他的纯粹理生的二律背反。我们证明时间具有开端的论文在1968年赢得引力研究基金会的第二名论文奖罗杰和我对分了这丰厚的300美元。我认为同一年获奖的其他论文没有什么久远的价值。

黑洞周围的物质在引力的作用下“震荡”

科技日报北京7月14日电(记者刘霞)据美国国家航空航天局(NASA)官网消息,一个国际科研团队近日借助欧洲空间局的多镜片X射线观测卫星(XMM—牛顿)和NASA的核光谱望远镜阵列(NuSTAR),首次在黑洞周围观察到了兰斯—蒂林(Lense-Thirring effect)效应。最新研究不仅让一个困扰天文学家们30年之久的谜团真相大白,更能在新环境下进一步验证广义相对论。

虽然这一理论被大多数人认可,真正完全理解它的人不超过10个。

物体落入黑洞一刻,其温度会不断升高,可能高达数百万度,此时会发出X射线。上世纪80年代,天文学家们借用X射线望远镜发现,恒星质量黑洞发出的X射线不断闪烁,且遵照特定的模式。当闪烁开始时,变暗和重新变亮可能需要10秒,但随着时间的流逝,这一周期不断缩短,直到发生每秒10次的震荡,之后闪烁情况突然全部停止,这一现象被称为“准周期震荡(QPO)”。

因为该现象来自距离黑洞非常近的地方,所以引发了包括荷兰阿姆斯特丹大学的亚当·英格拉姆等人的关注。英格拉姆自2009年开始研究QPO。在上世纪90年代,天文学家们提出了一种怀疑:QPO与广义相对论预测的兰斯—蒂林效应有关,但一直未获得证实。

NASA于2004发射的引力探测B卫星,对兰斯—蒂林效应进行了精确验证和测量。科学家们认为,在引力场更强大的黑洞周围,这一效应可能更加显著。在最新研究中,英格拉姆和来自英国剑桥大学、南安普顿大学、日本东京大学的同事,对黑洞周围吸积盘内的物体进行了研究,他们借助XMM—牛顿对QPO观察了26万秒,用NuSTAR对QPO观察了7万秒。结果证实QPO是由黑洞周围的兰斯—蒂林效应引起。

这是科学家们首次在强引力波场内测量到这一引力漩涡效应,未来或许也能借助这一方法,对广义相对论进行测验,如果发现与其相背离的现象,那可能预示着存在一个更深层的引力理论。

五维黑洞是什么真的存在吗?可能破坏广义相对论?

若你认为一般黑洞还是和太空一样神秘怪诞的话。

那你可要再想想了,因为物理学家终于首次成功模拟出在五维世界中黑洞的变化。

而这可能会颠覆我们对宇宙运作的基本认知。

这项模拟实验指出如果我们的宇宙是由五维或更高维度所组成。

那么科学家长期努力想证实或否认的事情,即爱因斯坦的广义相对论(当代物理学的基础)就是错误的。

换句话说,五维黑洞所包含的引力如此强大,我们所知道的物理定律将会失效。

这里要理解的议题很多,所以让我们从黑洞本身开始讨论。

在一个五维空间的宇宙,物理学家假设黑洞更像是一个极细薄的环状体而非孔洞体。

而当它演变时会产生一系列“突起”。

随着时间推移越来越细薄并最终崩断、形成数个微型小黑洞。

环状黑洞(或称“黑环”)于2002年首次提出。

但直到现在,尚未有人成功模拟它们的演化历程。

当前得力于英国剑桥大学COSMOS超级电脑以每秒38.6兆次运算速度来计算,才得以实现。

五维黑洞的问题在于一般认为它可能由“超引力环”组成,其中引力强大,因此产生裸奇点状态。

裸奇点是一种非常奇异的事件,没人了解会发生什么事,只知道广义相对论定律将不再适用。

爱因斯坦的广义相对论是基于我们对于引力如何支配宇宙运行的认知而存在。

我们知道宇宙中的物质会使周围时空产生扭曲,这种扭曲效应即所谓的引力。

由于从100年前首次被提出后,广义相对论就已经通过每项测试。

我们在宇宙中所观察到的一切都遵从该定律,但奇异点却带来了一些问题。

本文标题: 如果物理规则全部相反,我们所处的世界会发生怎样的变化
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