酋知鱼新发现:物理定律无法覆盖全宇宙,“二向箔”有希望了吗?
我们可能听说过在科幻小说《三体》中最厉害的武器是由顶级文明开发的 , 以控制物理定律进行打击的 , 比如最著名的“二向箔” , 将愚蠢人类的太阳系拍成了一幅画 。
本文插图
这些科幻的概念有可能成真吗?就最近的一项发现来看 , 还真的有可能:澳大利亚南威尔士大学的研究人员已成功对一个距地球约130 亿光年的类星体进行了四次观测 , 认为精细结构常数的数值已较此前发生了变化 。 什么是精细结构常数?
很简单的一个式子
本文插图
e是一个电子所带的电量 , 通常被认为是电荷的最小单位
c是光速 , 30万千米每秒 , 是已知宇宙的速度上限
h是普朗克常量 , 这是决定了单个光子能量大小的标尺精细结构常数α是什么意义?
它第一次出现在人们视野中的时间是20世纪初 , 当物理学家对氢原子的光谱进行研究时 , 认识到这些分布不均的光线条或许与电子的轨道有关 , 大名鼎鼎的尼尔斯·玻尔(Niels Bohr)提出了第一个最接近真相的氢原子轨道模型 。
本文插图
电子有固定的轨道 , 当在不同轨道间跳跃时就会释放不同能量大小的光子 , 光子的能量决定了其频率 , 所以氢原子所能放出光的颜色也是固定的 , 这就是所谓的光谱 。
本文插图
但后来出现了一些问题 , 更精确的测量显示氢的光谱与模型预测的光谱存在细微的差距 , 不过很快就被另一位物理学家阿诺德·索末斐(Arnold Sommerfeld)给完善了 , 他将玻尔的模型进行了微调 , 最终几乎完美地在数学上解决了氢的光谱解释问题 。
本文插图
因为这是在玻尔的基础上发现的更细小的结构差别 , 所以这一现象被称为“原子光谱的精细结构” , 而索末斐发现每两个精细轨道间的能级差正比于某个常数的平方 , 这个常数最终解出来的结果就是α , 所以这个常数就被称为“精细结构常数”
本文插图
在当时索末斐并没有意识到这个常数更深刻的意义 , 而随着研究的深入物理学家们发现它其实表征的意义为“电磁相互作用的强度” , 即所有带电粒子相互作用的强度关系 。
也就是说 , 这个常数定义了原子该是什么样 , 原子之间的作用力该是什么样 。 考虑到我们生活的宏观世界只有电磁力与引力两种力 , 细分起来我们所研究的99.9%的力都是电磁力 , 所以完全可以这么说:精细结构常数决定了我们世界是什么样的!
本文插图
精细结构常数α不一致会怎么样?
而这一次物理学家发现的问题可就不得了了 , 如果此观测本身没有技术上的错误 , 也就意味着130亿光年外的物理规律与我们不一样 , 用比较专业说法叫宇宙不具备“各向同性” 。
本文插图
在过去我们认识中的宇宙是单纯且美妙的 , 但随着物理学的不断进步这些直觉统统被打碎 , 比如最著名的个是绝对时间的覆灭 。 想象一下在未来你有一位亲人移民到了火星 , 在中秋佳节思念他时也一定会这么想:“此刻的他在做什么呢?”但事实是你与这位亲人有足足5分钟的永恒距离 , 就算是思念也要5分钟才能抵达 , 你和他没有共同的“此刻” 。
推荐阅读
- 师站长|联想小新Air14笔记本到手,与多款笔记本对比后,却有了新发现
- 中学物理|甲乙两箱子摞在一起,接触面是否受到摩擦,初高中都是易错物理题
- 天文在线|为何相对于其他力万有引力这么小—理论物理史中悬而未决的难题
- |Galaxy Watch 2曝光:物理旋转表圈回归
- 物理|万物都会消亡,那时间本身会停止吗?
- 娱闻新发现|如何看待QQ音乐在歌曲之间自动播放广告,这种行为合理么?
- 虫虫那粘|机械键盘物理开光,高斯ALT71加灯遇坑记
- @科普“网红”严伯钧:如何让物理变得有“网感”
- 深空探测@中国科学院院士、空间物理学家万卫星逝世
- 柳卫平柳卫平:从原子到恒星,核物理是他的科研“圆心”