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十大诡异物理学事实:黑洞不是黑色的  

2013-07-18 12:45:20|  分类: 数理化 |  标签: |举报 |字号 订阅

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       北京时间2012年10月30日消息英国每日电邮报道, 物理学是门怪异的科学,比如粒子只可以可能性存在;时间会因你移动速度快慢而发生变化,猫既是死又是活直到你打开箱子才能定夺。科学家特此盘点了10大物理学最怪异的科学事实。

1. 如果太阳是由香蕉组成的,它也非常炙热。

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       太阳非常炙热,这是由于它巨大的质量——几万亿亿吨——产生了巨大的引力,导致它的内核承受强大的压力。这个道理好比给自行车打气,压力导致温度上升,车胎会变热。如果太阳不是由氢气组成,而是香蕉,那么它也将产生足够大的压力,因此也会产生足够的高温。因此无论太阳是由氢气组成,还是香蕉,或者室外家具,它本身的温度差别都不大。

 

2.组成人类的所有物质加起来也不过是方糖大小。

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       原子99.9999999999%都是真空区,打个比方,握拳,如果你的拳头相当于原子核大小,那么一个原子大约相当于圣保罗大教堂,如果这个原子是氢原子,那么它所包含的氢原子就相当于一座空旷大教堂中央的一只飞蛾。如果你将所有原子凑在一起,除去它们之间的空间,那么空旷的大教堂可以被压缩成一个小核、一个茶匙或者一块方糖,但它的质量却重达50亿吨,相当于整个人类质量总和的10倍。

 

3.未来事件会影响过去发生的事

       量子世界存在各种诡异的事实。双缝实验表明光具有波粒二象性。但更奇怪的是,根据物理学家约翰·维勒(John Wheeler)1978年提出并由科研人员于2007年进行的一项实验表明,目前观测的一颗粒子的行为会影响到另一颗粒子过去的行为。根据双缝实验,如果你观测到两条细缝光穿过,你逼迫它表现出粒子的特性,如果你不这么做,而观测它落入细缝之后在屏幕上的情形会发现,它表现出波的特性。

       但是如果你等待光透过细缝,然后观测它穿过细缝的方式,这将逆动地逼迫光必须以粒子或者波的特性经过细缝。换句话说:因果关系具有逆反性:现在会影响过去。当然这项实验只会影响几分之一秒的时间,几乎可以忽略。但维勒提出,可以以同样的方式观测来自遥远恒星的光,它在途中因为引力作用发生了弯曲。这意味着现在观测的事物会改变过去几千年甚至几百万年发生的事。

 

4.几乎全部宇宙都看不见。

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      宇宙中存在超过1000亿个星系,每个星系都存在100万至一万亿颗恒星。我们的太阳只是中等大小,很多恒星都比它大得多。同时宇宙中还存在大量可见的物质。但这些只占宇宙全部质量的2%而已。那些不可见的物质我们称之为“暗物质”,后者大约是正常物质的6倍多。更让人困惑不已的是,剩下的是我们称之为“暗能量”的东西,它揭示了宇宙的明显扩张,然而,没有人知道暗能量或者暗物质是什么。

 

5.物质的移动速度可以超过光速,光速并非最快的。

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       在真空里光速是恒定的30万千米每秒。然而光并非总在真空环境下移动,比如在水里光子传播速度大约是前者的3/4。在核反应堆里,有的粒子被加速到非常高的速度,如果它经过一个能够将光速减慢的绝缘介质里,那么它的速度实际上比周围光速更快。当这个现象发生时,它会产生一种名为切连科夫辐射(Cherenkov radiation )的蓝色的光,它类似于音爆现象,只是对象是光而已。

       目前为止记录最慢的光速是通过被冷却到接近绝对零度的铷的速度,为17米每秒——相当于38英里每小时,在那个时候铷会形成一种被称为爱因斯坦凝聚态的奇怪状态。光也通过同样的方式实现了完全的停止。

 

6.此刻有无限个我在写这篇新闻,而有无限个你正在阅读。

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       根据宇宙目前的标准模型,可观测到的宇宙——包含几十亿颗星系和上万亿颗恒星——只是平行存在的无限多个宇宙中的其中一个,就像泡沫里的一个肥皂泡而已。由于存在无限多个宇宙,因此此刻上演了每一种可能。但是此刻可能发生的现象的数量却是有限的,这是因为有限数量的事件会产生有限数量的结果,事件的数量可以非常巨大,但是有限的。所以此刻的这件事,作者正在写下以上这些文字,而读者正在阅读这样的文字,一定已经发生了无数多次。更令人惊讶不已的是,我们甚至能够算出距离我们最近的二重生的位置:10的10次方至10的28次方。

 

7.黑洞并不是黑的。

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       黑洞非常灰暗,但并不是黑的。它略微发出整个光谱的光,包括可见光。这种辐射被称为“霍金辐射”,该现象是由剑桥大学前卢卡斯数学教授史蒂芬·霍金( Stephen Hawking)提出的。由于黑洞持续发光,它将失去质量,最终蒸发,除非它找到另一个质量源维持它的存在,比如星际气体或光。小型黑洞与较大黑洞相比,考虑到自身的质量,它释放出的辐射较多,所以如果某些理论是正确的,那么,大型强子对撞机通过粒子撞击产生的微小孔将会几乎立即蒸发。科学家通过检测辐射应该能够观测到这种衰变。

 

8.对宇宙的基本描述并不适用于过去、现在或者未来

       根据狭义相对论,并不存在过去、未来或者现在这样的事。时间框架是相对的:我有一个,你有一个,Gliese 581的第三个行星也有一个。我们的时间框架非常类似,是因为我们以相似的速度移动。如果我们以不同的速度移动,我们将会发现我们衰老的速度有快有慢。同样的,如果我们其中某人距离类似地球这样的引力源比其它人更近,那么,他衰老的速度也比其它人慢。GPS卫星移动速度非常快,并且距离地球非常远,因此它们内部的时钟显示的时间与地球表面的有所不同。

 

9.这里的粒子可以同时影响宇宙另一端的另一颗粒子。

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       当电子遇到它的反物质——正电子,两者会湮灭并释放能量,两个光子都会随着爆炸消失。亚原子粒子,诸如光子和夸克,都有一种名为“旋转”的特征,但它并非真的在旋转,但它们表现出似乎在旋转的特性。当两者同时产生时,它们的旋转方向必须能够互相抵消:也就是两者的行为恰恰相反。由于量子行为的不可预测性,我们几乎无法事先确定哪一颗粒子“顺时针”转而另一颗“逆时针”转。直到我们观测到其中一颗粒子的旋转,才可以确定两者都在旋转。然而,更诡异的是,当你观测到一颗粒子时,它可能忽然顺时针转或逆时针转,无论它朝哪个方向转,另一个粒子都是同时朝着反方向转,即使这颗粒子可能位于宇宙的另一端。这一现象已经在实验中出现过。

 

10.你移动速度越快,质量越大

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       如果你奔跑速度非常快,那么你的质量会增加。这种质量的上升并非永久性的,只是暂时的,并且增加的量非常少。光速是宇宙的速度极限,如果某样事物以接近光速的速度移动,如果你帮忙推一把,它的速度也不能增加太多,但是如果你给与它额外的能量,那么能量就会转为物质。根据相对论,质量和能量是等同的。你投入的能量越多,质量越大。这在人类的移动速度方面是可以忽略的,但是当你的速度可以与光速相媲美的时候,那么质量的增加将是迅速而明显的。

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