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宇宙简史

2018-02-27 08:58阅读:
康斯特
一、认识宇宙
1、锥还体:
特性一
当把锥还体的尖端朝下的时候,它可以在一个物体上悬浮起来,比如说人的手掌。悬浮起来之后,倘若给它加个外力旋转一下,就像陀螺一样。它就可以借助这个外力,持续不断地旋转下去,有点像发动起来的永动机。
特性二
当把锥还体大端朝下的时候,它会变得异常沉重,一个成年人要费很大的力气才能把它拿起来。似乎是这个锥还体可以改变自身的重力场,使得大端和小端的重力状况不一样。也就是说,它的重力的分布是不均衡的。小端几乎可以不受重力的影响,但是大端却受重力的影响非常大。
特性三
给锥还体大端的凹槽里注入水,并储存一段时间之后,那个水就有了神奇的功效。据说,给植物浇灌这样的水之后,一段时间之后,植物会开始异变,产生了动物化的生命迹象。比如,有了血和肉,并且似乎有了痛觉。如果把那个神奇的水给动物喝下去,它的自我修复的能力就变得异常强大,伤口会很快的复原。并且,体能、智力在一定的时间段里会成倍的增加。可是,随着新陈代谢的进行,当水的作用慢慢减弱之后,动物又会回到原来的体能、智力水平。不过,由于对自身潜力的过度开发,会变得很疲惫,并加速衰老。
2、宇宙大爆炸
宇宙起源于
pan >137亿年前的一次大爆炸。宇宙中的所有物质和能量本来是聚集在极其微小的一个点上的,这个点因为巨大的压力为产生了爆炸。与大爆炸有关的一些原理就是物理学家们所说的量子物理
3、哈勃望远镜
哈勃空间望远镜的位置在地球的大气层之上,因此获得了地基望远镜所没有的好处——影像不会受到大气湍流的扰动,视相度绝佳又没有大气散射造成的背景光,还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。
4、弦理论(优雅的宇宙、宇宙的琴弦)
基本粒子包括玻色子(光子、胶子等)和费米子(电子、夸克等)
矛盾:1)广义相对论适用于巨大的天文学尺度。在那样的距离,爱因斯坦的理论说明,空间以二维来说就是一张膜。而在量子力学下空间却不是平直的,而是有涨有落,波荡起伏的。(放大到普朗克尺度下)这与爱因斯坦的理论,空间是平直的充满了矛盾。(2)结合广义相对论和量子力学两个理论的计算,得出的答案是无限大。——解决:弦理论。弦理论并没有得到证实,只是假想。这个理论认为,微观世界里到处是小小的琴弦,它们不同的振动便合奏出宇宙演化的交响曲。根据弦理论,宇宙的基本构成要素不是点粒子,而是有点儿像细橡皮筋的上下振动着的一堆丝线,由分子和原子组成,这些丝线叫做弦。根据理论,弦是构成原子的例子的超微观组成元。弦理论的弦小得可怜,平均大约是普朗克长度的尺寸(1.6x10的负33次方厘米),所以即使用最灵敏的仪器来检查,也只是看到个点。而弦的振动模式决定了粒子的质量和力荷。根据粒子的质量和力荷的不同,来区分到底是电子还是上夸克、下夸克之类的。弦有两种运动方式,非缠绕式的以及缠绕式的。弦的能量有两个来源,振动和缠绕。
D-膜
由于超弦理论的时空维数为10维,所以很自然的可以认为有6个额外的维度需要被紧化。当对闭弦紧化时,可以发现所谓的T-对偶;而对开弦紧化则可以发现开弦的端点是停留在这些超曲面上的,并且满足Dirichlet边界条件,所以这些超曲面一般被称为'D膜'。研究员称D膜的动力学为'矩阵理论'(M理论),是为'M'字之一来源。
5、圆形极限(埃舍尔)
 摩里茨·科奈里斯·埃舍尔(1898-1972),荷兰图形艺术家。他以其源自数学灵感的木刻、版画等作品而闻名。他的作品隐含数学意念和哲学思考却无法归属于任何一家流派。
6、宇宙大爆炸过程
1)创生阶段(奇点—大一统时期—强子时期—轻子时期)
2)氢氦等简单元素产生的阶段;
3)星系、星体和生命诞生的阶段。
狄拉克之海与沸腾的真空
宇宙大爆炸是一种真空能量的释放,也就是说,宇宙是从真空中诞生的。普朗克时期,便是真空能量释放的时期。
7、暗能量
在物理宇宙学中,暗能量是一种充溢空间的、增加宇宙膨胀速度的难以察觉的能量形式。暗能量假说是当今对宇宙加速膨胀的观测结果的解释中最为流行的一种。暗能量现有两种模型:宇宙学常数(即一种均匀充满空间的常能量密度)和标量场(即一个能量密度随时空变化的动力学场,如第五元素和模空间)。对宇宙有恒定影响的标量场常被包含在宇宙常数中。宇宙常数在物理上等价于真空能量。在空间上变化的标量场很难从宇宙常数中分离出来,因为变化太缓慢了。
8、暗物质
暗物质(Dark Matter)是一种比电子和光子还要小的物质,不带电荷,不与电子发生干扰,能够穿越电磁波和引力场,是宇宙的重要组成部分。
“暗物质”星系团,也被称为“子弹星系团”,距离地球38亿光年。通过研究这类星系团,科学家能够测量出暗物质的不可见影响。子弹星系团是两个星系团碰撞的产物。其中普通物质——高温气体(粉色,X射线波段)——会碰撞、损失能量、运动速度变慢。星系团中的暗物质(蓝色,引力透镜观测)间相互作用很弱,可以彼此穿过。
9宇宙常数
1917年,爱因斯坦利用他的引力场方程,对宇宙整体进行了考察。为了解释物质密度不为零的静态宇宙的存在,他在场方程中引进一个与度规张量成比例的项,用符号∧表示。该比例常数很小,在银河系尺度范围可忽略不计。只在宇宙尺度下,人才可能有意义,所以叫作宇宙常数。爱因斯坦后来将这一术语(宇宙常数)称为他一生中“最大的错误”。
10、第五元素
11、反物质
正电子、负质子都是反粒子,它们跟通常所说的电子、质子相比较,电量相等但电性相反。科学家设想在宇宙中可能存在完全由反粒子构成的物质,也就是反物质。反物质是正常物质的反状态。当正反物质相遇时,双方就会相互湮灭抵消,发生爆炸并产生巨大能量(E=mc²)。能量释放率要远高于氢弹爆炸。
12、基本粒子
1)强子:对参与强力作用的所有粒子的统称,是由夸克组成。
2)轻子:只能参与弱相互作用、电磁力和引力作用。包括电子、电子中微子、μ子(秒)、μ子中微子、τ子和τ子中微子。
3)传播子:传播子是量子场论指中,场的运动方程的格林函数。传播子用于描述场论中单粒子运动的基本工具,常常等于两个场的编时乘积。其中,传递强作用的被称为胶子。
13、奇点
(qí)点 ,是宇宙大爆炸之前宇宙存在的一种形式。它具有一系列奇异的性质,无限大的物质密度、无限弯曲的时空和无限趋近于0的熵值等。奇点是时空无限弯曲的那一个点。科学家认为奇点存在于黑洞中央,根据奇点的性质,奇点可以是宇宙大爆炸之前宇宙所存在的形式,也可以是超级恒星坍缩成黑洞的'奇点'(此句意为坍缩成黑洞,而非坍缩成奇点)
12、波粒二象性
微观粒子的基本属性之一。指微观粒子有时显示出波动性(这时粒子性不显著),有时又显示出粒子性(这时波动性不显著),在不同条件下分别表现为波动和粒子的性质。一切微观粒子都具有波粒二象性。
13、色禁闭
色禁闭,主体是夸克,能将粒子结合为无色的状态。
14、不确定性原理
量子力学里,不确定性原理(uncertainty principle)表明,粒子的位置与动量不可同时被确定,位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式。
15、衍射现象
衍射现象,是指波在传播时,如果被一个大小接近于或小于波长的物体阻挡,就绕过这个物体,继续进行。如果通过一个大小近于或小于波长的孔,则以孔为中心,形成环形波向前传播。一般声波的波长较长在其传播过程中,极易发生衍射现象,而超声波声波较短,就不易发生衍射现象。
16、物质波
物质波(德布罗意波)(matter wave)指物质在空间中某点某时刻可能出现的几率,其中概率的大小受波动规律的支配。比如一个电子,如果是自由电子,那么它的波函数就是行波,即是说它有可能出现在空间中任何一点,每点几率相等。如果被束缚在氢原子里,并且处于基态,那么它出现在空间任何一点都有可能。
17、奥卡姆剃刀原理
这个原理称为'如无必要,勿增实体' (Entities should not be multiplied unnecessarily),有时为了显示其权威性,人们也使用它原始的拉丁文形式:
避重趋轻 避繁逐简 以简御繁 避虚就实

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