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宇宙十大“怪獸” 宇宙十大怪異理論 你知道幾個

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摘要:我們的宇宙實在是太奇怪了。盡管諸如量子論、相對論和太陽中心說等前瞻性理論現已被普遍接受。科學仍在繼續向我們展示,宇宙中還存在許多令人費解的現象,你熟知的宇宙理論有哪些,對于一些怪異理論又有著怎樣的看法,本文就為大家帶來了宇宙十大“怪獸”,你覺得宇宙十大怪異理論中那個最有趣?
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高德的不完備定理

高(gao)德(de)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)完(wan)備定(ding)理(li)(li)更像(xiang)是(shi)一(yi)組非常(chang)有(you)(you)趣(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)關于邏(luo)(luo)輯(ji)(ji)和哲(zhe)學(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)學(xue)定(ding)理(li)(li),而不(bu)(bu)是(shi)嚴格意(yi)義上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)科(ke)學(xue)。但(dan)是(shi)整(zheng)體(ti)上,這些邏(luo)(luo)輯(ji)(ji)和哲(zhe)學(xue)與科(ke)學(xue)密切相關。1931年,科(ke)特-高(gao)德(de)證(zheng)(zheng)明了該定(ding)理(li)(li):因為(wei)任何(he)稍(shao)微(wei)復雜一(yi)點的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)邏(luo)(luo)輯(ji)(ji)體(ti)系都(dou)不(bu)(bu)可避免(mian)自(zi)我(wo)(wo)引用;所(suo)(suo)(suo)以(yi)對于給定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)任意(yi)一(yi)組邏(luo)(luo)輯(ji)(ji)規則,除了最(zui)簡單(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)之(zhi)外(wai),總(zong)會(hui)存在無(wu)(wu)法(fa)(fa)判定(ding)(證(zheng)(zheng)明或(huo)證(zheng)(zheng)偽)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)命(ming)(ming)題(ti)(ti)(ti)。這表(biao)明了世界上不(bu)(bu)存在能(neng)夠證(zheng)(zheng)明或(huo)證(zheng)(zheng)偽所(suo)(suo)(suo)有(you)(you)命(ming)(ming)題(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)終極數(shu)學(xue)體(ti)系。一(yi)個(ge)(ge)無(wu)(wu)法(fa)(fa)判定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)命(ming)(ming)題(ti)(ti)(ti)可以(yi)被當成是(shi)“我(wo)(wo)總(zong)是(shi)說(shuo)(shuo)謊(huang)”的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)學(xue)形(xing)式(shi)。由于該命(ming)(ming)題(ti)(ti)(ti)引用了描(miao)述(shu)它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)語言(yan)本身(譯者(zhe)注:“我(wo)(wo)總(zong)是(shi)說(shuo)(shuo)謊(huang)”有(you)(you)兩(liang)方面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)思,一(yi)方面是(shi)指命(ming)(ming)題(ti)(ti)(ti)要(yao)表(biao)達的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)內容(rong)“我(wo)(wo)是(shi)一(yi)個(ge)(ge)愛(ai)說(shuo)(shuo)謊(huang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)人”,另(ling)一(yi)方面也(ye)可以(yi)指描(miao)述(shu)它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)語言(yan)“我(wo)(wo)說(shuo)(shuo)‘我(wo)(wo)總(zong)是(shi)說(shuo)(shuo)謊(huang)’是(shi)說(shuo)(shuo)謊(huang),其實我(wo)(wo)不(bu)(bu)是(shi)一(yi)個(ge)(ge)愛(ai)說(shuo)(shuo)謊(huang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)人”),所(suo)(suo)(suo)以(yi)永(yong)遠無(wu)(wu)法(fa)(fa)知道這個(ge)(ge)命(ming)(ming)題(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)真假。盡管如此,并不(bu)(bu)是(shi)只有(you)(you)自(zi)我(wo)(wo)引用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)命(ming)(ming)題(ti)(ti)(ti)才是(shi)無(wu)(wu)法(fa)(fa)判定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。高(gao)德(de)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)完(wan)備定(ding)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要(yao)結論是(shi),所(suo)(suo)(suo)有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)邏(luo)(luo)輯(ji)(ji)體(ti)系都(dou)會(hui)存在無(wu)(wu)法(fa)(fa)證(zheng)(zheng)明或(huo)證(zheng)(zheng)偽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)命(ming)(ming)題(ti)(ti)(ti)。因此,所(suo)(suo)(suo)有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)邏(luo)(luo)輯(ji)(ji)體(ti)系都(dou)不(bu)(bu)“完(wan)備”。

不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)完備定理(li)的(de)(de)(de)(de)哲學(xue)(xue)(xue)含意(yi)廣為(wei)(wei)傳播(bo)。由(you)于(yu)沒(mei)(mei)(mei)有(you)(you)一(yi)(yi)組規則能(neng)夠解釋所(suo)有(you)(you)可(ke)能(neng)的(de)(de)(de)(de)事件或結(jie)果,所(suo)以(yi)物(wu)理(li)學(xue)(xue)(xue)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)“終極理(li)論”是(shi)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)存(cun)在的(de)(de)(de)(de)。同時(shi),這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)也說明(ming)(ming)(ming)了“證(zheng)(zheng)據”是(shi)比(bi)“真相(xiang)(xiang)”更不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)靠譜(pu)的(de)(de)(de)(de)概念。這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)想法令科學(xue)(xue)(xue)家們(men)惴惴不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)安。因(yin)為(wei)(wei)這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)意(yi)味(wei)著(zhu)(zhu)世(shi)界(jie)上(shang)(shang)總會存(cun)在無(wu)(wu)法被(bei)“證(zheng)(zheng)據”證(zheng)(zheng)明(ming)(ming)(ming)的(de)(de)(de)(de)“真相(xiang)(xiang)”。由(you)于(yu)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)完備定理(li)對計(ji)算機也一(yi)(yi)樣(yang)適用(yong),這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)也意(yi)味(wei)著(zhu)(zhu)我(wo)們(men)的(de)(de)(de)(de)想法是(shi)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)完備的(de)(de)(de)(de)。世(shi)界(jie)上(shang)(shang)有(you)(you)些想法我(wo)們(men)永遠無(wu)(wu)法明(ming)(ming)(ming)了,這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)包(bao)括(kuo)我(wo)們(men)的(de)(de)(de)(de)想法是(shi)否一(yi)(yi)致(比(bi)如說,我(wo)們(men)的(de)(de)(de)(de)理(li)性是(shi)否包(bao)含錯誤,自(zi)(zi)相(xiang)(xiang)矛盾(dun))。這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)(wei)高德的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)完備第(di)二定理(li)表示(shi),沒(mei)(mei)(mei)有(you)(you)一(yi)(yi)種一(yi)(yi)致的(de)(de)(de)(de)理(li)論能(neng)夠證(zheng)(zheng)明(ming)(ming)(ming)自(zi)(zi)己的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)致性。這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)意(yi)味(wei)著(zhu)(zhu),沒(mei)(mei)(mei)有(you)(you)任何(he)理(li)智的(de)(de)(de)(de)人能(neng)證(zheng)(zheng)明(ming)(ming)(ming)自(zi)(zi)己沒(mei)(mei)(mei)有(you)(you)精神病(bing)。同樣(yang),如果一(yi)(yi)個體(ti)系(xi)(xi)證(zheng)(zheng)明(ming)(ming)(ming)自(zi)(zi)己是(shi)一(yi)(yi)致的(de)(de)(de)(de),那么(me)這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)就不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)是(shi)一(yi)(yi)個一(yi)(yi)致的(de)(de)(de)(de)體(ti)系(xi)(xi)。任何(he)自(zi)(zi)以(yi)為(wei)(wei)能(neng)證(zheng)(zheng)明(ming)(ming)(ming)自(zi)(zi)己沒(mei)(mei)(mei)精神病(bing)的(de)(de)(de)(de)人都是(shi)瘋子。(譯(yi)者注:有(you)(you)點像喝醉的(de)(de)(de)(de)人總是(shi)說自(zi)(zi)己沒(mei)(mei)(mei)醉,自(zi)(zi)以(yi)為(wei)(wei)“舉世(shi)皆濁我(wo)獨醒”的(de)(de)(de)(de)屈原情何(he)以(yi)堪(kan),無(wu)(wu)奈只能(neng)投江自(zi)(zi)盡了。自(zi)(zi)以(yi)為(wei)(wei)“才高八斗遇人不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)淑”的(de)(de)(de)(de)賈(jia)生多么(me)落(luo)寞,不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)得(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)抱憾而(er)終。)

反物質逆因果律

顧名思義(yi),反(fan)(fan)(fan)(fan)物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)與(yu)物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)正好(hao)(hao)相(xiang)反(fan)(fan)(fan)(fan)。反(fan)(fan)(fan)(fan)物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)攜(xie)帶(dai)的(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量與(yu)物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)一(yi)樣但(dan)是(shi)(shi)(shi)電(dian)荷恰好(hao)(hao)相(xiang)反(fan)(fan)(fan)(fan)。約翰-惠勒(le)和(he)諾貝爾(er)獎得(de)主(zhu)理(li)查德-弗雷(lei)曼(man),他們(men)基于(yu)物(wu)(wu)(wu)(wu)理(li)體系中時(shi)(shi)(shi)間應(ying)(ying)該可以(yi)倒(dao)流(liu)的(de)(de)想(xiang)法,提出(chu)了一(yi)種反(fan)(fan)(fan)(fan)物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)理(li)論。例如(ru),我們(men)的(de)(de)太陽系軌道向后退應(ying)(ying)該和(he)向前進(jin)遵守一(yi)樣的(de)(de)規(gui)律。有人(ren)因(yin)此(ci)提出(chu),反(fan)(fan)(fan)(fan)物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)只是(shi)(shi)(shi)時(shi)(shi)(shi)光倒(dao)流(liu)的(de)(de)普通物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。這解(jie)釋(shi)(shi)了為(wei)(wei)什么(me)(me)反(fan)(fan)(fan)(fan)粒(li)子(zi)(zi)會(hui)(hui)攜(xie)帶(dai)相(xiang)反(fan)(fan)(fan)(fan)的(de)(de)電(dian)荷。因(yin)為(wei)(wei)如(ru)果電(dian)子(zi)(zi)在(zai)時(shi)(shi)(shi)光前進(jin)的(de)(de)時(shi)(shi)(shi)候被(bei)排斥,那么(me)(me)在(zai)時(shi)(shi)(shi)光倒(dao)流(liu)的(de)(de)時(shi)(shi)(shi)候應(ying)(ying)該被(bei)吸引。這也解(jie)釋(shi)(shi)了為(wei)(wei)什么(me)(me)物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)與(yu)反(fan)(fan)(fan)(fan)物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)會(hui)(hui)消(xiao)失(shi)。這不(bu)(bu)是(shi)(shi)(shi)因(yin)為(wei)(wei)正方粒(li)子(zi)(zi)對沖同(tong)歸于(yu)盡;其(qi)(qi)實是(shi)(shi)(shi)同(tong)一(yi)個(ge)粒(li)子(zi)(zi)停止后在(zai)時(shi)(shi)(shi)間維度(du)上(shang)(shang)往回(hui)走(zou)。在(zai)真空中一(yi)對粒(li)子(zi)(zi)產生(sheng)并消(xiao)失(shi),其(qi)(qi)實不(bu)(bu)過是(shi)(shi)(shi)同(tong)一(yi)個(ge)粒(li)子(zi)(zi)在(zai)時(shi)(shi)(shi)間維度(du)上(shang)(shang)一(yi)會(hui)(hui)兒往前進(jin),一(yi)會(hui)(hui)兒往后倒(dao),如(ru)此(ci)不(bu)(bu)停反(fan)(fan)(fan)(fan)復,不(bu)(bu)死不(bu)(bu)休(xiu)。

雖(sui)然(ran)這(zhe)(zhe)個(ge)理論(lun)的(de)準確性有待(dai)商榷,它的(de)數學(xue)方(fang)案與其它更傳(chuan)統的(de)理論(lun)一(yi)樣。約翰-惠勒起初提出(chu)(chu)該理論(lun)時(shi)(shi)說,這(zhe)(zhe)也(ye)許回(hui)答了為(wei)(wei)什么(me)宇(yu)(yu)(yu)宙中所有電子屬性相同的(de)問題(ti)。這(zhe)(zhe)個(ge)問題(ti)之(zhi)前(qian)常為(wei)(wei)人所忽(hu)略。他(ta)表示,這(zhe)(zhe)是(shi)由于電子經常從宇(yu)(yu)(yu)宙大(da)爆炸與宇(yu)(yu)(yu)宙末(mo)日之(zhi)間(jian)飛(fei)(fei)來(lai)(lai)(lai)飛(fei)(fei)去(qu)。雖(sui)然(ran)包含時(shi)(shi)光倒流(liu),但是(shi)該理論(lun)的(de)數學(xue)模型并不允(yun)許把(ba)信息帶回(hui)到過(guo)去(qu)。因(yin)為(wei)(wei)你無法通(tong)過(guo)移動(dong)反物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)來(lai)(lai)(lai)影響過(guo)去(qu),移動(dong)它只會(hui)影響反物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)本(ben)身,即你的(de)未來(lai)(lai)(lai)。(譯者注:這(zhe)(zhe)里(li)實際上(shang)蘊含了一(yi)個(ge)雙重(zhong)否定,因(yin)為(wei)(wei)反物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)其實是(shi)時(shi)(shi)間(jian)軸上(shang)的(de)反向物(wu)(wu)質(zhi)(zhi),它的(de)過(guo)去(qu)就是(shi)你的(de)未來(lai)(lai)(lai)。從某種(zhong)程度上(shang)來(lai)(lai)(lai)說,這(zhe)(zhe)解釋(shi)了為(wei)(wei)什么(me)歷(li)史會(hui)重(zhong)復自己的(de)原因(yin)。這(zhe)(zhe)就好比回(hui)旋(xuan)鏢,扔出(chu)(chu)去(qu)(普(pu)通(tong)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi))又(you)轉(zhuan)回(hui)來(lai)(lai)(lai)(變成反物(wu)(wu)質(zhi)(zhi))。)

宇宙弦

在大爆炸之(zhi)后(hou)不久(jiu),整(zheng)個宇宙(zhou)處于一片雜亂無章的(de)混沌(dun)狀態之(zhi)中。這意味著(zhu)細微(wei)的(de)變(bian)化和瑕疵(ci)并不會(hui)改變(bian)整(zheng)個宇宙(zhou)結構(gou)。但是(shi)隨(sui)著(zhu)宇宙(zhou)不斷(duan)膨脹冷卻(que),從無序變(bian)得有序,一個小小的(de)波動就足以造成(cheng)巨大的(de)變(bian)化。

這(zhe)就(jiu)像是(shi)(shi)在地板(ban)上均勻地貼上瓷磚(zhuan)(zhuan)。如(ru)(ru)果有一(yi)(yi)(yi)塊(kuai)瓷磚(zhuan)(zhuan)放(fang)歪(wai)了,其它瓷磚(zhuan)(zhuan)會跟著一(yi)(yi)(yi)起歪(wai);這(zhe)樣一(yi)(yi)(yi)來,整(zheng)條線上的(de)(de)瓷磚(zhuan)(zhuan)都(dou)沒(mei)放(fang)好(hao)。宇(yu)宙弦(xian)(xian)與(yu)此類(lei)似,它是(shi)(shi)時(shi)空上狹長的(de)(de)瑕(xia)疵(ci)帶。大部分(fen)宇(yu)宙模型都(dou)有預測宇(yu)宙弦(xian)(xian),比如(ru)(ru)弦(xian)(xian)理論(lun)里兩種(zhong)互不相干的(de)(de)“弦(xian)(xian)”。如(ru)(ru)果宇(yu)宙弦(xian)(xian)存在,每根(gen)弦(xian)(xian)都(dou)像質子一(yi)(yi)(yi)樣小,密(mi)度卻極(ji)大。因(yin)此,一(yi)(yi)(yi)英里長的(de)(de)宇(yu)宙弦(xian)(xian)可以和地球一(yi)(yi)(yi)樣重;但是(shi)(shi)它實(shi)際上沒(mei)有重力,且僅在改變(bian)時(shi)空形(xing)態時(shi)才會影響四周的(de)(de)物體。因(yin)此,宇(yu)宙弦(xian)(xian)本(ben)質上不過(guo)是(shi)(shi)時(shi)空形(xing)態上的(de)(de)“皺紋(wrinkle)”。(譯(yi)者注,宇(yu)宙弦(xian)(xian)其實(shi)不是(shi)(shi)物質,而是(shi)(shi)物質所處(chu)的(de)(de)時(shi)空中有瑕(xia)疵(ci)的(de)(de)部分(fen)。也(ye)就(jiu)是(shi)(shi)說,我們所處(chu)的(de)(de)時(shi)空本(ben)身并非完美。這(zhe)是(shi)(shi)不是(shi)(shi)說像北緯30度,以及生活中的(de)(de)靈(ling)異事件并非完全是(shi)(shi)無稽(ji)之談(tan)。)

有人(ren)(ren)認為宇(yu)(yu)宙(zhou)弦(xian)長(chang)得離譜,最(zui)長(chang)可與上千銀(yin)河(he)比肩。事實(shi)上,最(zui)近(jin)的(de)觀(guan)察和模擬顯示(shi)宇(yu)(yu)宙(zhou)弦(xian)之網(wang)絡貫穿(chuan)整個宇(yu)(yu)宙(zhou)。曾經有人(ren)(ren)以(yi)為這是造成銀(yin)河(he)組成超星(xing)(xing)系(xi)團的(de)原因,不過后(hou)來這種想法被(bei)拋棄。超星(xing)(xing)系(xi)團由最(zui)長(chang)可達10億(yi)光年的(de)銀(yin)河(he)“絲帶(dai)”(filament)組成。如(ru)果(guo)把兩根(gen)宇(yu)(yu)宙(zhou)弦(xian)靠攏(long)在一起,就會產(chan)生獨特的(de)時空效應。有人(ren)(ren)曾經展示(shi)它們可以(yi)用(yong)來穿(chuan)越時空。宇(yu)(yu)宙(zhou)弦(xian)還會產(chan)生無與倫(lun)比的(de)至(zhi)強引(yin)力波。現有的(de)和待造的(de)引(yin)力波探測器就是為它們準(zhun)備的(de)。

量子隧穿

(譯者注:1. classical physics: climbing the hill,經典物理爬山(shan)坡(po);2. quantum physics: "tunneling"static limit,量子(zi)物理穿隧道。)

量子(zi)(zi)(zi)(zi)隧穿效應是指(zhi)粒子(zi)(zi)(zi)(zi)能(neng)(neng)夠穿過(guo)正常來說它的(de)(de)能(neng)(neng)量不(bu)(bu)足(zu)以通(tong)(tong)過(guo)的(de)(de)障(zhang)礙。它能(neng)(neng)讓(rang)粒子(zi)(zi)(zi)(zi)通(tong)(tong)過(guo)不(bu)(bu)可逾越(yue)的(de)(de)物理障(zhang)礙,或(huo)讓(rang)電子(zi)(zi)(zi)(zi)不(bu)(bu)用動能(neng)(neng)就脫(tuo)離原子(zi)(zi)(zi)(zi)核的(de)(de)吸引(yin)力。根據量子(zi)(zi)(zi)(zi)力學,任(ren)何粒子(zi)(zi)(zi)(zi)都有(you)一定(ding)的(de)(de)可能(neng)(neng)出現在(zai)宇宙的(de)(de)任(ren)何地方。雖然粒子(zi)(zi)(zi)(zi)嚴重(zhong)偏離既定(ding)軌(gui)道的(de)(de)概率極(ji)低。

盡管當(dang)粒(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)遇到一個(ge)足夠(gou)小的(de)(de)障礙(ai)(約1-3納米寬)時,按常理(li)是無法(fa)逾(yu)越的(de)(de),但是實際上粒(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)直接穿過該(gai)障礙(ai)的(de)(de)可(ke)能(neng)(neng)(neng)性卻(que)相(xiang)當(dang)顯著。海森堡的(de)(de)測不(bu)準原(yuan)理(li)可(ke)以解(jie)釋(shi)此現象。該(gai)原(yuan)理(li)表(biao)明(ming)我們能(neng)(neng)(neng)獲(huo)取的(de)(de)粒(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)信息總是有(you)限的(de)(de)。(百度百科:測不(bu)準原(yuan)理(li)表(biao)明(ming)一個(ge)微觀粒(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)某些(xie)物理(li)量(liang)(如(ru)位(wei)置和動量(liang),或方位(wei)角與動量(liang)矩,還有(you)時間和能(neng)(neng)(neng)量(liang)等),不(bu)可(ke)能(neng)(neng)(neng)同時具有(you)確(que)定的(de)(de)數值,其中(zhong)一個(ge)量(liang)越確(que)定,另一個(ge)量(liang)的(de)(de)不(bu)確(que)定程(cheng)度就越大(da)。)粒(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)可(ke)以先從它所活(huo)動的(de)(de)系統里“借(jie)來(lai)”能(neng)(neng)(neng)量(liang)穿過障礙(ai),之后便失去“借(jie)來(lai)”的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)。

量(liang)子隧穿發(fa)生(sheng)在許(xu)多的(de)(de)(de)物理(li)過(guo)(guo)(guo)(guo)程中,比如說放(fang)射性衰變(bian)和太(tai)陽上發(fa)生(sheng)的(de)(de)(de)核聚(ju)變(bian)。它還被用于(yu)某些電子元(yuan)件,甚至生(sheng)物系(xi)統的(de)(de)(de)酶(mei)身上。例如,葡萄糖氧化(hua)(hua)酶(mei)是(shi)葡萄糖變(bian)成(cheng)過(guo)(guo)(guo)(guo)氧化(hua)(hua)氫的(de)(de)(de)催化(hua)(hua)劑(ji),在催化(hua)(hua)過(guo)(guo)(guo)(guo)程中包(bao)括一個完整氧原子的(de)(de)(de)量(liang)子隧穿。量(liang)子隧穿還是(shi)掃描隧道電子顯微鏡(jing)的(de)(de)(de)一大特色。這是(shi)第(di)一種能(neng)夠拍攝和操作原子的(de)(de)(de)顯微鏡(jing)。它通(tong)過(guo)(guo)(guo)(guo)測量(liang)精細探(tan)針的(de)(de)(de)電壓變(bian)化(hua)(hua)而(er)工作。這是(shi)由于(yu)電子在穿越原子間的(de)(de)(de)真空時(稱為(wei)“禁區”)會產(chan)生(sheng)量(liang)子隧穿效(xiao)應,促使(shi)探(tan)針在接近(jin)物體(ti)表(biao)面時發(fa)生(sheng)電壓變(bian)化(hua)(hua)。這保證設備(bei)足夠靈敏,能(neng)夠生(sheng)成(cheng)分辨率極高的(de)(de)(de)圖像。同時還可以(yi)通(tong)過(guo)(guo)(guo)(guo)在設備(bei)的(de)(de)(de)探(tan)針上緩(huan)緩(huan)導入(ru)電流來(lai)移動原子。

科爾黑洞

(譯者(zhe)注(zhu):1. Ergosphere,能層;2. static limit,靜(jing)態極限;3. outer horizon,外部視界(jie);4. inner horizon,內(nei)部視界(jie);5. singularity,奇點。)

大部(bu)分人熟(shu)悉的(de)黑洞(dong)其實有一個(ge)更確切的(de)名(ming)字:史(shi)瓦西(xi)黑洞(dong)(Schwarzschild black hole)。這種黑洞(dong)在外部(bu)有一個(ge)視界(event horizon)充當(dang)有去無回(hui)的(de)“極限點(dian)” (“point of no return”),在內部(bu)則有一個(ge)密(mi)度無限大的(de)奇點(dian)。它以卡爾-史(shi)瓦西(xi)( Karl Schwarzschild)命名(ming)。1915年,在愛(ai)因(yin)斯坦廣(guang)義相(xiang)對論發布僅(jin)1個(ge)月后,史(shi)瓦西(xi)就為不旋轉的(de)球(qiu)形體(ti)(ti)找到了愛(ai)因(yin)斯坦場方程的(de)數學(xue)方案。盡管如(ru)此(ci)(ci),直到1963年,數學(xue)家(jia)羅伊(yi)-科(ke)爾才發現了旋轉的(de)球(qiu)形體(ti)(ti)的(de)相(xiang)應方案。因(yin)此(ci)(ci),一個(ge)旋轉的(de)黑洞(dong)被稱為科(ke)爾黑洞(dong)。它有一些不尋常的(de)屬性(xing)。

科(ke)(ke)爾黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)中(zhong)(zhong)心是(shi)(shi)不(bu)(bu)(bu)是(shi)(shi)奇(qi)點而是(shi)(shi)奇(qi)環(huan)(huan)(huan)(huan) - 由自身動量(liang)維(wei)持的(de)(de)一(yi)(yi)維(wei)環(huan)(huan)(huan)(huan)形。它有兩個(ge)(ge)視界(jie)(jie)(外(wai)部(bu)視界(jie)(jie)和(he)內部(bu)視界(jie)(jie))以(yi)(yi)及一(yi)(yi)個(ge)(ge)橢圓形的(de)(de)能層(ergosphere)。由于慣性系拖(tuo)拽效(xiao)應(frame dragging),在(zai)能層里面時(shi)空(kong)(kong)(kong)本身與黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)一(yi)(yi)起以(yi)(yi)超(chao)光(guang)速旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)。當(dang)通(tong)過(guo)外(wai)部(bu)視界(jie)(jie)進(jin)(jin)入黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong),空(kong)(kong)(kong)間路(lu)(lu)徑變成時(shi)間路(lu)(lu)徑。這(zhe)意味著像史瓦西黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)一(yi)(yi)樣(yang),科(ke)(ke)爾黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)中(zhong)(zhong)心必(bi)然會(hui)產(chan)生奇(qi)點。但是(shi)(shi)穿過(guo)內部(bu)視界(jie)(jie),時(shi)間路(lu)(lu)徑又變回(hui)空(kong)(kong)(kong)間路(lu)(lu)徑。唯一(yi)(yi)的(de)(de)區別是(shi)(shi)時(shi)空(kong)(kong)(kong)逆轉(zhuan)(zhuan)了。這(zhe)意味著奇(qi)環(huan)(huan)(huan)(huan)附(fu)近(jin)的(de)(de)重力變成往外(wai)推的(de)(de)排斥力。實際(ji)上,除非恰巧從(cong)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)中(zhong)(zhong)心線進(jin)(jin)入,否則(ze)根本就不(bu)(bu)(bu)可(ke)(ke)(ke)能進(jin)(jin)入奇(qi)環(huan)(huan)(huan)(huan)。此外(wai),多個(ge)(ge)奇(qi)環(huan)(huan)(huan)(huan)還可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)通(tong)過(guo)時(shi)空(kong)(kong)(kong)互相(xiang)(xiang)連接(jie),因此奇(qi)環(huan)(huan)(huan)(huan)可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)充當(dang)蟲洞(dong)(dong)(dong)。不(bu)(bu)(bu)過(guo)除非是(shi)(shi)奇(qi)環(huan)(huan)(huan)(huan)旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)得足夠快產(chan)生的(de)(de)裸(luo)奇(qi)點,否則(ze)無法從(cong)另一(yi)(yi)邊(bian)的(de)(de)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)出(chu)去。通(tong)過(guo)奇(qi)環(huan)(huan)(huan)(huan)可(ke)(ke)(ke)能進(jin)(jin)入另一(yi)(yi)個(ge)(ge)時(shi)空(kong)(kong)(kong),比如說另一(yi)(yi)個(ge)(ge)宇宙(zhou)。在(zai)那里,你(ni)可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)看(kan)到(dao)光(guang)從(cong)黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)外(wai)面進(jin)(jin)來(lai),卻看(kan)不(bu)(bu)(bu)到(dao)光(guang)從(cong)里面出(chu)去。你(ni)甚至有可(ke)(ke)(ke)能被帶到(dao)一(yi)(yi)個(ge)(ge)負宇宙(zhou)(negative universe)上的(de)(de)“白(bai)洞(dong)(dong)(dong)”(white hole)。不(bu)(bu)(bu)過(guo)沒人知道這(zhe)到(dao)底(di)意味著什么。(百度百科(ke)(ke):白(bai)洞(dong)(dong)(dong)是(shi)(shi)廣(guang)義(yi)相(xiang)(xiang)對論預言的(de)(de)一(yi)(yi)種與黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)相(xiang)(xiang)反的(de)(de)特殊天(tian)體,是(shi)(shi)大引力球(qiu)對稱天(tian)體的(de)(de)史瓦西解的(de)(de)一(yi)(yi)部(bu)分。白(bai)洞(dong)(dong)(dong)僅僅是(shi)(shi)理論預言的(de)(de)天(tian)體,到(dao)現在(zai)還沒有任(ren)何證據表(biao)明白(bai)洞(dong)(dong)(dong)的(de)(de)存在(zai)。其性質與黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)正相(xiang)(xiang)反。白(bai)洞(dong)(dong)(dong)有一(yi)(yi)個(ge)(ge)封閉(bi)的(de)(de)邊(bian)界(jie)(jie)。與黑(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)不(bu)(bu)(bu)同的(de)(de)是(shi)(shi),白(bai)洞(dong)(dong)(dong)內部(bu)的(de)(de)物質(包括(kuo)輻射)可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)經過(guo)邊(bian)界(jie)(jie)發(fa)射到(dao)外(wai)面去,而邊(bian)界(jie)(jie)外(wai)的(de)(de)物質卻不(bu)(bu)(bu)能落到(dao)白(bai)洞(dong)(dong)(dong)里面來(lai)。因此,白(bai)洞(dong)(dong)(dong)像一(yi)(yi)個(ge)(ge)噴泉,不(bu)(bu)(bu)斷向(xiang)外(wai)噴射物質和(he)能量(liang)。)

真子

正如著(zhu)(zhu)(zhu)名的(de)(de)(de)(de)方程式 E=MC2 所示,能(neng)量(liang)(liang)與物質緊密相連。它們(men)的(de)(de)(de)(de)聯(lian)動效(xiao)應會(hui)產生(sheng)重(zhong)力(li)(li)(li)場。真(zhen)子(zi)是一(yi)(yi)(yi)束電(dian)(dian)(dian)磁(ci)波(bo)(bo)(bo)(bo)或(huo)重(zhong)力(li)(li)(li)波(bo)(bo)(bo)(bo),它的(de)(de)(de)(de)能(neng)量(liang)(liang)會(hui)產生(sheng)重(zhong)力(li)(li)(li)場;且產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)力(li)(li)(li)場反過來又(you)把電(dian)(dian)(dian)磁(ci)波(bo)(bo)(bo)(bo)或(huo)重(zhong)力(li)(li)(li)波(bo)(bo)(bo)(bo)本身約束在(zai)一(yi)(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)空間內。1955年(nian)(nian),約翰-惠勒第一(yi)(yi)(yi)個(ge)著(zhu)(zhu)(zhu)手研究真(zhen)子(zi)。惠勒猜測微(wei)觀真(zhen)子(zi)和基本粒子(zi)之間可(ke)能(neng)存在(zai)連接,甚至可(ke)能(neng)就是同(tong)一(yi)(yi)(yi)物體。“kugelblitz” (德語(yu) “球形(xing)(xing)閃電(dian)(dian)(dian)”)是一(yi)(yi)(yi)個(ge)更極端的(de)(de)(de)(de)例(li)子(zi)。當強(qiang)光聚攏中在(zai)一(yi)(yi)(yi)個(ge)點(dian)上,光能(neng)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)力(li)(li)(li)變(bian)得(de)如此之強(qiang),以致形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)黑洞把光困在(zai)其中。雖然沒有任何東西能(neng)阻(zu)止“kugelblitz” (德語(yu) “球形(xing)(xing)閃電(dian)(dian)(dian)”)的(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng);但(dan)是由(you)于(yu)真(zhen)子(zi)會(hui)不(bu)(bu)可(ke)避免泄(xie)漏能(neng)量(liang)(liang)而(er)衰(shuai)退,現在(zai)大家認(ren)為真(zhen)子(zi)的(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)只(zhi)是暫時的(de)(de)(de)(de)。不(bu)(bu)幸的(de)(de)(de)(de)是,這(zhe)意(yi)味著(zhu)(zhu)(zhu)惠勒的(de)(de)(de)(de)最初猜想(xiang)是錯誤的(de)(de)(de)(de),但(dan)目前還沒有足夠的(de)(de)(de)(de)證(zheng)(zheng)據能(neng)證(zheng)(zheng)明這(zhe)一(yi)(yi)(yi)點(dian)。 (譯者注:這(zhe)個(ge)和波(bo)(bo)(bo)(bo)粒二(er)象(xiang)性(xing)有點(dian)關系,1905年(nian)(nian),愛因(yin)斯(si)坦提(ti)(ti)出了光電(dian)(dian)(dian)效(xiao)應的(de)(de)(de)(de)光量(liang)(liang)子(zi)解釋,人們(men)開始意(yi)識到(dao)光波(bo)(bo)(bo)(bo)同(tong)時具(ju)有波(bo)(bo)(bo)(bo)和粒子(zi)的(de)(de)(de)(de)雙重(zhong)性(xing)質。1924年(nian)(nian),德布(bu)羅(luo)意(yi)提(ti)(ti)出“物質波(bo)(bo)(bo)(bo)”假說(shuo),認(ren)為和光一(yi)(yi)(yi)樣,一(yi)(yi)(yi)切物質都具(ju)有波(bo)(bo)(bo)(bo)粒二(er)象(xiang)性(xing)。根(gen)據這(zhe)一(yi)(yi)(yi)假說(shuo),電(dian)(dian)(dian)子(zi)也會(hui)具(ju)有干涉和衍射等波(bo)(bo)(bo)(bo)動現象(xiang),這(zhe)被后來的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)子(zi)衍射試驗所證(zheng)(zheng)實。)

黑弦

重力和其它基(ji)(ji)本作用力如(ru)電磁力之間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)關系,是(shi)物(wu)理學長期以(yi)來最(zui)(zui)引人關注(zhu)的(de)(de)奧秘之一(yi)。最(zui)(zui)早在(zai)1919年提出(chu)的(de)(de)一(yi)種理論(lun)(lun)認為:如(ru)果宇(yu)宙增加(jia)一(yi)個(ge)(ge)維(wei)(wei)(wei)度,重力仍存(cun)在(zai)前四(si)維(wei)(wei)(wei)中(三(san)維(wei)(wei)(wei)空間(jian)(jian)(jian)+時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian));但(dan)是(shi)其它基(ji)(ji)本作用力,則由四(si)維(wei)(wei)(wei)空間(jian)(jian)(jian)在(zai)第五(wu)維(wei)(wei)(wei)上卷起來而自(zi)然生成。但(dan)是(shi)由于第五(wu)維(wei)(wei)(wei)度對我們而言是(shi)隱形的(de)(de),既看不(bu)見也摸不(bu)著,所以(yi)它應該是(shi)蜷曲起來的(de)(de)。(譯者(zhe)注(zhu):這(zhe)里(li)非常難以(yi)理解,我的(de)(de)想法(fa)是(shi)用降維(wei)(wei)(wei)的(de)(de)方法(fa)來想象(xiang)。比如(ru)說假設有一(yi)個(ge)(ge)完全靜止的(de)(de)三(san)維(wei)(wei)(wei)空間(jian)(jian)(jian),如(ru)果增加(jia)一(yi)個(ge)(ge)第四(si)維(wei)(wei)(wei)度時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian),把(ba)三(san)維(wei)(wei)(wei)空間(jian)(jian)(jian)卷曲包(bao)裹起來。那么(me)生活在(zai)三(san)維(wei)(wei)(wei)空間(jian)(jian)(jian)里(li)的(de)(de)人是(shi)看不(bu)到時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)的(de)(de),而且(qie)三(san)維(wei)(wei)(wei)空間(jian)(jian)(jian)里(li)的(de)(de)一(yi)切變(bian)化其實(shi)都是(shi)由時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)與空間(jian)(jian)(jian)卷曲自(zi)然引起的(de)(de)。)這(zhe)個(ge)(ge)理論(lun)(lun)最(zui)(zui)終產生了弦(xian)理論(lun)(lun),且(qie)迄今仍出(chu)現(xian)在(zai)大多數(shu)弦(xian)理論(lun)(lun)的(de)(de)核心分析(xi)中。

由(you)于第(di)(di)(di)五(wu)維度極小,只有(you)像粒子一(yi)樣的(de)(de)微型物體才能在(zai)(zai)(zai)(zai)上(shang)(shang)面移(yi)動。又由(you)于第(di)(di)(di)五(wu)維度是(shi)自(zi)我(wo)蜷(quan)曲的(de)(de),這(zhe)(zhe)些微粒最(zui)終又會(hui)轉回初始(shi)位置。(譯者注(zhu):類(lei)似于圓周運動,周而復始(shi))但是(shi)黑(hei)(hei)洞(dong)在(zai)(zai)(zai)(zai)第(di)(di)(di)五(wu)維度上(shang)(shang)就(jiu)要復雜許多。當黑(hei)(hei)洞(dong)擴展到第(di)(di)(di)五(wu)維度,它(ta)就(jiu)變成“黑(hei)(hei)弦(xian)”。和正常的(de)(de)黑(hei)(hei)洞(dong)不(bu)同,黑(hei)(hei)弦(xian)很(hen)不(bu)穩定(這(zhe)(zhe)里忽(hu)略(lve)了四(si)維黑(hei)(hei)洞(dong)其(qi)實最(zui)終會(hui)蒸發(fa))。多個黑(hei)(hei)洞(dong)會(hui)串(chuan)在(zai)(zai)(zai)(zai)一(yi)根長長的(de)(de)黑(hei)(hei)弦(xian)上(shang)(shang),和更遠的(de)(de)黑(hei)(hei)弦(xian)連(lian)在(zai)(zai)(zai)(zai)一(yi)起,直到黑(hei)(hei)弦(xian)完全折斷,留下一(yi)組黑(hei)(hei)洞(dong)為(wei)止(zhi)。這(zhe)(zhe)些四(si)維黑(hei)(hei)洞(dong)會(hui)并成一(yi)個更大的(de)(de)黑(hei)(hei)洞(dong)。最(zui)有(you)趣(qu)的(de)(de)是(shi),根據現在(zai)(zai)(zai)(zai)的(de)(de)模(mo)型,最(zui)終的(de)(de)黑(hei)(hei)洞(dong)是(shi)一(yi)個“裸”奇點(dian)。也就(jiu)是(shi)說(shuo)它(ta)沒(mei)有(you)被(bei)視(shi)界(jie)(jie)包圍,這(zhe)(zhe)違背了宇(yu)宙監(jian)督假(jia)設。因為(wei)視(shi)界(jie)(jie)會(hui)阻止(zhi)任何事件(jian)從奇點(dian)中逃逸,所以任何奇點(dian)都應該被(bei)視(shi)界(jie)(jie)包起來,以防(fang)奇點(dian)附(fu)近發(fa)生的(de)(de)時空穿(chuan)越改變整個宇(yu)宙的(de)(de)歷史。(譯者注(zhu):如(ru)果宇(yu)宙監(jian)督假(jia)說(shuo)成立,那么誰來負(fu)責確保天網(wang)恢(hui)(hui)恢(hui)(hui),疏而不(bu)漏任何“裸起點(dian)”呢?也許就(jiu)是(shi)上(shang)(shang)帝、真主、我(wo)佛之(zhi)類(lei)的(de)(de)大牛了。)

同時性的相對性

同(tong)(tong)時(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)相(xiang)對性(xing)是(shi)指,兩件事(shi)情(qing)同(tong)(tong)時(shi)(shi)發(fa)生(sheng)與否是(shi)相(xiang)對的(de)(de),取決(jue)于觀(guan)察者(zhe)所(suo)在(zai)的(de)(de)方位(wei)。這是(shi)奇特相(xiang)對論的(de)(de)奇怪推論,對于不是(shi)發(fa)生(sheng)在(zai)同(tong)(tong)一(yi)地方的(de)(de)任何事(shi)件都(dou)適(shi)用(yong)。比如(ru)(ru)說,如(ru)(ru)果在(zai)火星和金星各放一(yi)束煙(yan)花(hua),某個(ge)方位(wei)的(de)(de)太(tai)空旅(lv)行者(zhe)可能(neng)(neng)會(hui)(hui)說它們同(tong)(tong)時(shi)(shi)發(fa)生(sheng)(如(ru)(ru)果兩束煙(yan)花(hua)的(de)(de)光線同(tong)(tong)時(shi)(shi)到達他(ta)的(de)(de)眼睛);另一(yi)個(ge)太(tai)空旅(lv)行者(zhe)可能(neng)(neng)會(hui)(hui)說火星上(shang)(shang)的(de)(de)煙(yan)花(hua)先放;其他(ta)人也(ye)許會(hui)(hui)說金星上(shang)(shang)的(de)(de)煙(yan)花(hua)先放。這是(shi)因為觀(guan)察者(zhe)所(suo)處的(de)(de)方位(wei)不同(tong)(tong)造成(cheng)了他(ta)們看到煙(yan)花(hua)的(de)(de)順(shun)序不同(tong)(tong),從而導致他(ta)們的(de)(de)看法不同(tong)(tong)。所(suo)以(yi)每個(ge)觀(guan)察者(zhe)的(de)(de)看法都(dou)是(shi)相(xiang)對的(de)(de),沒有(you)人是(shi)絕對正確的(de)(de)。

這(zhe)樣(yang)一(yi)(yi)來,可能(neng)(neng)會(hui)發生一(yi)(yi)些怪事(shi)。比如(ru)(ru)說,有(you)人(ren)會(hui)先(xian)看(kan)(kan)到(dao)事(shi)件的結(jie)果(guo)再看(kan)(kan)到(dao)原(yuan)因(yin)(yin)。(例(li)如(ru)(ru),先(xian)看(kan)(kan)到(dao)炸(zha)彈爆炸(zha)再看(kan)(kan)到(dao)有(you)人(ren)點燃引信。)不(bu)(bu)(bu)過(guo)除非跑(pao)(pao)得比光(guang)速還快,即使(shi)你(ni)(ni)先(xian)看(kan)(kan)到(dao)了(le)(le)結(jie)果(guo)也來不(bu)(bu)(bu)及去(qu)改(gai)變(bian)原(yuan)因(yin)(yin)。這(zhe)也是超光(guang)速旅(lv)行被(bei)認(ren)為是不(bu)(bu)(bu)可能(neng)(neng)的原(yuan)因(yin)(yin)之一(yi)(yi)。因(yin)(yin)為這(zhe)與時光(guang)穿越類似,你(ni)(ni)可以(yi)在(zai)結(jie)果(guo)發生后去(qu)改(gai)變(bian)原(yuan)因(yin)(yin)。這(zhe)毫無意義(yi)。(譯者(zhe)注:如(ru)(ru)果(guo)你(ni)(ni)先(xian)看(kan)(kan)到(dao)炸(zha)彈爆炸(zha),然后以(yi)超光(guang)速飛過(guo)去(qu)把引信給滅了(le)(le)。這(zhe)樣(yang)一(yi)(yi)來,炸(zha)彈就不(bu)(bu)(bu)會(hui)爆炸(zha)了(le)(le),你(ni)(ni)又如(ru)(ru)何會(hui)看(kan)(kan)到(dao)炸(zha)彈爆炸(zha)?這(zhe)也是為什么有(you)人(ren)發明了(le)(le)平(ping)行世(shi)界,但是平(ping)行世(shi)界問題(ti)更多,這(zhe)里就不(bu)(bu)(bu)跑(pao)(pao)題(ti)了(le)(le)。)

慣性系拖拽

愛因斯坦廣義相對論有一(yi)個(ge)預(yu)測:當一(yi)個(ge)巨(ju)大的物(wu)體移(yi)動時,會拖(tuo)拽周(zhou)圍的時空(kong)(kong),從而拉著(zhu)附(fu)近(jin)的物(wu)體一(yi)起動。不管巨(ju)物(wu)是(shi)平移(yi)還是(shi)旋(xuan)轉,都會如此。雖然(ran)這種效(xiao)應(ying)(ying)非常微弱,但是(shi)已經被實驗證(zheng)明確(que)實存在。2004年發(fa)起的重力探測器B實驗,就是(shi)為(wei)了(le)測量地(di)球附(fu)近(jin)的時空(kong)(kong)扭曲。雖然(ran)干擾源(yuan)比(bi)預(yu)期要大,慣性系拖(tuo)拽效(xiao)應(ying)(ying)測量的不確(que)定性為(wei)15%。(譯者注:換句(ju)話說,慣性系拖(tuo)拽效(xiao)應(ying)(ying)存在的可(ke)能性高達85%。)進一(yi)步(bu)分析(xi)有望更大程度上減少測量的不確(que)定性。

實際測(ce)量與(yu)預測(ce)結果非常接近:由(you)于地(di)球(qiu)旋轉的(de)(de)(de)(de)緣故,軌道上的(de)(de)(de)(de)探(tan)測(ce)器(qi)與(yu)地(di)球(qiu)之間的(de)(de)(de)(de)距(ju)離(li)每年拉近2米左右(you)。這(zhe)純(chun)粹是(shi)(shi)由(you)于地(di)球(qiu)的(de)(de)(de)(de)龐大體重(zhong)造成周圍的(de)(de)(de)(de)時(shi)空(kong)扭曲,從而產生的(de)(de)(de)(de)慣(guan)性系(xi)拖(tuo)拽效應所(suo)致(zhi)。但是(shi)(shi)探(tan)測(ce)器(qi)是(shi)(shi)感覺不(bu)到這(zhe)種額外加(jia)(jia)速的(de)(de)(de)(de),因為探(tan)測(ce)器(qi)本身并沒(mei)有加(jia)(jia)速,而是(shi)(shi)它所(suo)在(zai)的(de)(de)(de)(de)時(shi)空(kong)拖(tuo)拽所(suo)致(zhi)。這(zhe)就像拉扯桌(zhuo)子底(di)下的(de)(de)(de)(de)地(di)毯,桌(zhuo)子會動(dong)(dong),但不(bu)是(shi)(shi)桌(zhuo)子自(zi)己在(zai)動(dong)(dong)。(譯者注:這(zhe)與(yu)禪意 “不(bu)是(shi)(shi)風動(dong)(dong),而是(shi)(shi)心動(dong)(dong)”何其(qi)類似(si)。心扭曲了(le)眼(yan)中看到的(de)(de)(de)(de)時(shi)空(kong)倒影,導致(zhi)時(shi)空(kong)倒影中的(de)(de)(de)(de)物體跟著一起波動(dong)(dong)。)

負能量

(譯(yi)者注(zhu):1. Casimir Plates卡西米爾盤子;2.Vacuum fluctuation,真空漲落)

理(li)論上(shang),絕對(dui)零(ling)度(du)?273.15°C應(ying)(ying)該(gai)是(shi)能(neng)(neng)(neng)達到(dao)的(de)最低(di)溫(wen)度(du),在(zai)此(ci)溫(wen)度(du)下(xia)所有粒(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)運(yun)動(dong)完全停(ting)止。但(dan)是(shi)因(yin)為(wei)(wei)在(zai)量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)力(li)(li)學中(zhong),每個粒(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)都有被(bei)(bei)稱為(wei)(wei)“零(ling)點(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)”的(de)最低(di)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang);因(yin)此(ci)實際上(shang)你永遠無法把東西冷卻(que)到(dao)絕對(dui)零(ling)度(du)。更顯著(zhu)的(de)是(shi):不(bu)但(dan)粒(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)有最低(di)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang),真(zhen)空(kong)也有,即“真(zhen)空(kong)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)”。只(zhi)要(yao)做一(yi)(yi)個相(xiang)當簡單的(de)實驗,就能(neng)(neng)(neng)證明“真(zhen)空(kong)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)”的(de)存在(zai)。在(zai)真(zhen)空(kong)中(zhong)放(fang)入兩個金屬(shu)盤(pan)(pan)子(zi)(zi)(zi)(zi),讓(rang)它們(men)靠攏(long),當盤(pan)(pan)子(zi)(zi)(zi)(zi)間的(de)距(ju)(ju)離(li)縮小到(dao)一(yi)(yi)定程度(du)時,它們(men)會自(zi)動(dong)吸附在(zai)一(yi)(yi)起。這(zhe)(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)(wei)盤(pan)(pan)子(zi)(zi)(zi)(zi)間的(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)只(zhi)能(neng)(neng)(neng)在(zai)特(te)定頻(pin)(pin)率(lv)(lv)共(gong)振,而盤(pan)(pan)子(zi)(zi)(zi)(zi)外(wai)的(de)真(zhen)空(kong)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)幾乎可以在(zai)任何頻(pin)(pin)率(lv)(lv)共(gong)振。由(you)于盤(pan)(pan)子(zi)(zi)(zi)(zi)外(wai)的(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)要(yao)大于盤(pan)(pan)子(zi)(zi)(zi)(zi)間的(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang),盤(pan)(pan)子(zi)(zi)(zi)(zi)被(bei)(bei)擠壓在(zai)一(yi)(yi)起。盤(pan)(pan)子(zi)(zi)(zi)(zi)靠得越近,壓力(li)(li)越強。在(zai)約10納米間距(ju)(ju)的(de)時候,這(zhe)(zhe)種效應(ying)(ying)(卡西米爾效應(ying)(ying))會產生1個大氣壓的(de)壓力(li)(li)。因(yin)為(wei)(wei)盤(pan)(pan)子(zi)(zi)(zi)(zi)間的(de)真(zhen)空(kong)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)要(yao)低(di)于正(zheng)常(chang)的(de)零(ling)點(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang),被(bei)(bei)稱為(wei)(wei)負(fu)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)。負(fu)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)有一(yi)(yi)些不(bu)尋常(chang)的(de)屬(shu)性。

比方說(shuo),在(zai)(zai)負(fu)(fu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)量真(zhen)空中,光速(su)要(yao)比在(zai)(zai)正常真(zhen)空中快。也就是(shi)(shi)說(shuo)有一(yi)天,我(wo)們可(ke)(ke)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)在(zai)(zai)類似負(fu)(fu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)量的(de)(de)(de)(de)真(zhen)空泡(pao)(pao)泡(pao)(pao)中以超(chao)光速(su)飛行。雖(sui)然(ran)理(li)論(lun)(lun)(lun)上可(ke)(ke)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)存在(zai)(zai)可(ke)(ke)穿越的(de)(de)(de)(de)蟲洞(dong)(dong),但是(shi)(shi)蟲洞(dong)(dong)會(hui)在(zai)(zai)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)瞬(shun)間即刻消失(shi),無法(fa)保持打開的(de)(de)(de)(de)狀態。而負(fu)(fu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)量卻(que)可(ke)(ke)以用來頂(ding)住(zhu)打開的(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)穿越蟲洞(dong)(dong)。負(fu)(fu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)量還會(hui)導致(zhi)黑(hei)(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)蒸(zheng)(zheng)發(fa)。真(zhen)空能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)量常被(bei)(bei)(bei)各(ge)種理(li)論(lun)(lun)(lun)模型描(miao)述(shu)為突(tu)然(ran)產生(sheng)和湮沒的(de)(de)(de)(de)虛擬粒(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)。因為只要(yao)粒(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)在(zai)(zai)產生(sheng)后馬上湮沒就不會(hui)違背(bei)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)量守恒定律(lv)。但是(shi)(shi),如果兩個(ge)粒(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)在(zai)(zai)黑(hei)(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)視(shi)界產生(sheng),就有可(ke)(ke)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)一(yi)個(ge)粒(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)從黑(hei)(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)中逃逸(yi)(yi),另一(yi)個(ge)卻(que)掉了(le)進去。這(zhe)樣它們就不可(ke)(ke)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)消失(shi),兩個(ge)粒(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)都(dou)變成(cheng)(cheng)負(fu)(fu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)量。(譯者注,通常真(zhen)空的(de)(de)(de)(de)粒(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)被(bei)(bei)(bei)認為是(shi)(shi)成(cheng)(cheng)對(dui)出(chu)現(xian)成(cheng)(cheng)對(dui)消失(shi)。)當負(fu)(fu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)量粒(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)掉進黑(hei)(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong),它會(hui)降低而不是(shi)(shi)增加黑(hei)(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)質量。隨著時間的(de)(de)(de)(de)推移,這(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)粒(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)會(hui)最(zui)終(zhong)導致(zhi)黑(hei)(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)完(wan)全蒸(zheng)(zheng)發(fa)。由于(yu)最(zui)初這(zhe)個(ge)理(li)論(lun)(lun)(lun)是(shi)(shi)斯蒂芬-霍(huo)金提出(chu)的(de)(de)(de)(de),從黑(hei)(hei)(hei)(hei)洞(dong)(dong)中逃逸(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)粒(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)被(bei)(bei)(bei)稱之為霍(huo)金輻射。這(zhe)是(shi)(shi)第一(yi)個(ge)被(bei)(bei)(bei)接受的(de)(de)(de)(de)量子(zi)(zi)(zi)論(lun)(lun)(lun)和廣義相對(dui)論(lun)(lun)(lun)的(de)(de)(de)(de)統一(yi)理(li)論(lun)(lun)(lun),也是(shi)(shi)霍(huo)金迄今為止最(zui)偉大(da)的(de)(de)(de)(de)科學成(cheng)(cheng)就。

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