現代科學認為,我們的地球誕生于46億年前,在地球誕生后的10億年,地球的環(huán)境開始變得穩(wěn)定,這時候地球上出現了最早的一批生命,這批生命都是單細胞生物,在經過漫長時間的積累,地球上生命開始進化,由單細胞生物進化為多細胞生物,由多細胞生物進化為海洋生物,由海洋生物進化為兩棲生物,由兩棲生物進化為陸地生物,人類就是由陸地生物猿類進化而來的,人類作為地球上最有智慧的生命,從誕生以后就開始不斷的研究和探索世界的奧秘,經過幾千年的科技發(fā)展,現在人類已經能夠走出地球探索宇宙,這說明人類科技發(fā)展的速度很快,不過即便是如此,在宇宙中依然存在很多人類無法解釋的物理問題,下面我們就一起來看看這些困擾科學家上百年都無法解釋的問題難題。
第一個無法解釋的物理問題——引力是如何產生的
引力是自然界中最基本的力之一,它影響著天體運動以及物理學中很多現象,科學家認為引力的產生是由物體之間的質量引起的,簡單來說就是,如果兩個物體之間存在質量,那么它們就能夠相互吸引,從而產生引力,說到引力我們就不得不說一位偉大的物理學家——牛頓,牛頓提出的萬有引力定律解釋了物體之間的相互作用,也就是說,物體之間存在著一種力,這種力可以把他們聯系在一起,雖然牛頓提出的萬有引力定律解決了很多問題,但是萬有引力是如何 產生的?牛頓卻無法解釋,牛頓認為引力是一種超距作用力,它的傳播不需要介質,有瞬時作用,也就是說太陽對地球的引力和太陽對宇宙中任何天體的引力都是瞬時的,對于引力來說,時間和空間是不存在的。
相互吸引的物體引力和質量成正比,和距離的平方成反比,萬有引力實際上存在一個漏洞,因為它無法說明引力的來源和傳導機制,而愛因斯坦出現以后,完美的解釋了這個問題,愛因斯坦認為引力并不是超距作用,它只是時空彎曲的一種表象,質量小的天體之所以會圍繞質量大的天體運動,是因為質量大的天體將宇宙薄膜壓彎了,所以質量小的天體才會圍繞質量大的天體運動,按照愛因斯坦的理論來說,我們的宇宙就是一張巨大的薄膜,所有的天體都依附在這張巨大的薄膜上面,為了證明愛因斯坦的理論,科學家們也做了很多實驗,在1919年的時候,科學家通過日全食證明了愛因斯坦的理論是對的,而且愛因斯坦的理論還解釋了水星進動的問題。
在150多年前,科學家發(fā)現水星運動的軌跡存在問題,首先水星的運動軌跡不是正圓,而是橢圓,在近日點的時候,它距離太陽大約有4600萬公里,但是在遠日點的時候,距離有7000萬公里,按照牛頓的萬有引力定律,水星的運動軌跡會出現細微的誤差,當時有很多科學家認為,在水星的旁邊可能存在一個神秘的天體,這顆天體會影響水星運動,但是愛因斯坦的相對論完美的解釋了水星進動的問題,這說明愛因斯坦的理論比牛頓的萬有引力定律更加完善,不過引力到底是什么?目前科學家沒有更好的解釋,它是如何產生的?還需要科學家進一步的研究和探索。
第二個無法解釋的物理問題——量子糾纏的機制
量子糾纏是量子力學中最令人困惑的現象之一。它描述了兩個或多個粒子之間的關系,無論它們之間距離有多遠,它們的狀態(tài)總是密切相關的。愛因斯坦曾稱之為“鬼魅般的遙遠行動”。然而,科學家們至今仍無法解釋量子糾纏的機制以及它對時間和空間的影響。量子糾纏指的是兩個配對好的粒子,無論他們之間相隔多遠,只要我們影響其中一個粒子,那么另一個粒子也會受到影響,而這個影響的速度是瞬間完成的,比如說我們將一個粒子放在宇宙的最南邊,另一個粒子放在宇宙的最北邊,如果我們能夠影響宇宙最南端的粒子,那么宇宙最北端的粒子也會受到影響,這個影響的速度已經遠遠地超過了光速。這就類似于心靈感應,它能夠無視距離,無視空間,無視時間。
對于這種神秘的現象,科學家也無法給出很好的解釋,科學家認為量子糾纏只是量子力學中的一個自然結果,它是由于粒子之間的相互作用或者共同來源而形成的。當兩個或多個粒子之間存在某種相互作用或者共同來源時,它們就會形成一個整體系統,并且無法單獨描述各自的狀態(tài)。換句話說,在這種情況下,每個粒子都會與其他粒子產生一種強烈而神秘的聯系,并且彼此影響。比如說如果有一個零自旋中性π介子衰變成一個電子和一個正電子(反電子)。這兩個衰變產物各自朝著相反方向移動,并且由于角動量守恒定律(即系統總角動量不變),它們必須具有相反方向的自旋。自旋是一種類似于旋轉的物理量,它能夠沿著任何方向測量,量子糾纏原理是不是和疊加態(tài)有關系?目前科學家還在積極的研究當中。
第三個無法解釋的物理問題——暗物質和暗能量之謎
科學家認為,在我們的宇宙中能夠看見的物質(恒星、行星、彗星、小行星等等)只占到宇宙總質量的百分之5,而看不見的物質(暗物質、暗能量)占到了宇宙百分之95的質量,從占比上我們就能夠看出,暗物質和暗能量才是宇宙中最主要的物質,暗物質不帶電荷,和我們正常物質之間沒有電磁力的作用,也不會發(fā)光、反光,無法被直接觀測得到,但它有質量、有引力,能干擾星體發(fā)出的光波或引力,其存在能被明顯地感受到。我們都知道:因為有強力、弱力,才有的原子核,因為有電磁力,才有的原子、分子,因為有引力才有了如此精巧的日月星辰和星系運轉。而暗物質基本沒有強力、弱力、和電磁力,只有引力,暗物質的密度又非常小,在小范圍內引力自然也非常小,所以暗物質沒有原子、分子和日月星辰這樣的結構,現在的技術手段也不能直接觀測它。
就是說:暗物質放在你面前,你看不到也摸不到,每時每刻,都有大量的暗物質從我們的身體中穿行而過。暗物質的出現要追溯到1933年,當時科學家研究了后發(fā)座星系團中8個星系時的質量,最終得出,力學質量比光度質量高出了400倍,這說明這些力學質量中有很大部分是我們看不見的物質,之后在1936年的時候,科學家研究處女座星系團中注意到了相同的情況,科學家認為,就算是把宇宙中的氣體、塵埃、等離子體、類恒星天體和行星計算在內,也只能夠增加百分之15的質量,這還遠遠不夠填充剩下的質量,所以科學家認為暗物質存在宇宙當中,暗物質在宇宙中的作用很大,它能夠推動宇宙不斷的膨脹,還能夠控制天體的運動。
在20世紀初的時候,美國物理學家埃德溫.哈勃在觀測星系的時候,發(fā)現星系中的光譜出現了紅移現象,這個現象表明這些星系正在遠離我們,看到這個現象之后,愛德溫.哈勃提出了一個大膽的猜測,那就是我們的宇宙還在不斷的膨脹當中,這個理論提出之后,很多科學家都不敢相信,因為在此之前,科學家一直都認為我們的宇宙是靜止的,宇宙膨脹的理論打破了人類的傳統觀點,讓人類對宇宙有了新的認識,雖然這么多年來,科學家一直都在積極的研究和探索暗物質的奧秘,但是到現在為止,科學家并沒有在宇宙中捕捉到暗物質和暗能量,這說明這兩種物質比我們想象的還要神秘,想要找到這兩種物質是一件非常困難的事情。
第四個無法解釋的物理問題——宇宙是如何形成的?
宇宙是我們所知的最大的、最神秘和最復雜的物質,它包含了無數的星系、行星、恒星、黑洞和星云,我們對他的認知和理解還有很多待發(fā)現和探索的領域,目前科學家最認可的宇宙起源就是大爆炸學說,這個理論認為,在138億年前,一個非常小,非常熱、非常密集的點發(fā)生了爆炸,這個點被稱為是奇點,奇點爆炸之后,我們的宇宙快速的向四周膨脹,經過138億年的時間,宇宙才膨脹成我們現在所看到的樣子,大爆炸理論的證據主要來自于宇宙微波背景輻射,這是一種來自宇宙早期的輻射,可以被觀測到。相當于大爆炸留下的“余暉”。當大爆炸發(fā)生后,宇宙中充滿了高溫高壓的等離子體,光子無法自由傳播。隨著時間的推移,宇宙逐漸膨脹和冷卻,直到約38萬年后,溫度降到了3000K左右,等離子體復合成中性原子,光子開始自由飛行。這些光子就是CMB的來源。
CMB對于測量宇宙年齡有很大的幫助,因為它可以反映出當時的物理條件,比如溫度、密度、壓強等。通過對CMB的精細觀測和分析,科學家們可以得到一些重要的宇宙學參數,比如哈勃常數、物質密度參數、暗能量密度參數等。這些參數可以描述出宇宙的膨脹歷史和成分組成,并且可以代入一些數學公式來計算出宇宙年齡。通過科學家的計算得出,宇宙誕生于138億年左右,不過雖然大爆炸理論在科學家比較認可,但是大爆炸理論依然存在很多無法解釋的問題,比如說在宇宙大爆炸之前,宇宙是什么樣子的?而奇點又是如何形成的?宇宙外面是不是還存在其它的宇宙空間?這些問題現在科學家還無法解釋,未來隨著人類科技的進步,說不定人類能夠解開這些奧秘。
第五個無法解釋的物理問題——地球磁場是如何形成的?
相信很多人都知道,我們的地球擁有強大的磁場,磁場對于地球生命來說非常重要,如果沒有磁場的保護,那么地球生命也不可能誕生,磁場能夠牢牢的抓住地球大氣層,使得地球大氣層不會被太陽風吹散,如果沒有磁場的保護,那么地球大氣層很快就會被太陽風吹散,從而導致地球生命直接被太陽光的紫外線和宇宙輻射照射,所以磁場是生命的保護傘,那么磁場是如何形成的呢?有不少科學家認為,地球的磁場和內部的地核有關系,地球主要由固態(tài)的地殼、地幔和地核組成。在地核的中心,溫度高達5700攝氏度,壓力相當于把地球大氣壓壓縮到鋼鐵中。在這種極端環(huán)境下,我們找到了地球磁場的來源。在地球的鐵核心(約占據地球半徑1%),高密度的旋轉著的鐵會產生電流。
由于電流在磁場中的行為,這些電流會產生磁場。這個過程被稱為發(fā)電機效應。當地球自轉時,磁場交替產生并削弱,從而形成了我們看到的地球磁場。而地球內部能夠出現電流和地球內部的液態(tài)金屬有關系,在高溫狀態(tài)下,金屬也只能夠以液態(tài)的形式存在,這些金屬是太陽系早期形成的,當時太陽系非?;靵y,經常會出現小行星到處亂飛的情況,這些小行星撞擊了地球,將金屬元素和其它元素留在了地球上,由于金屬的密度很高,所以經過漫長的時間,這些金屬慢慢的滲入了地球內部,之后就形成了液態(tài)金屬,這些液態(tài)金屬可能是讓地球產生磁場的主要原因,不過這也只是科學家的猜測,真相是不是這樣?現在科學家也在積極的研究當中。
第六個無法解釋的物理問題——宇宙中存在其它生命體嗎?
從人類走出地球之后,人類就一直都在尋找其它的生命體,科學家經過研究發(fā)現,地球上的生命都是來自于同一個祖先,都屬于碳基生命,比如在我們的氨基酸當中,碳元素起到了牽線搭橋的連接作用,正是它的存在將氨基和羧基連接了起來。由此可見,碳基生命其實是從微觀的角度來定義的。畢竟維持細胞代謝的生物大分子,都有著碳原子構成的骨架,它們就像是生命的基礎一樣,如果不存在,那么生命將永遠無法誕生。在很長一段歷史當中,人們都是這么認為的,碳基生命才是唯一的答案,宇宙中的生命應該都是以碳元素為基礎存在的。但是在1891年的時候,波茲坦大學進行研究的天體物理學家Julius Sheiner專門撰寫了一篇文章,指出可能存在其他的生命形式,這種生命的“骨架”是由硅原子構成的,人們將其稱為硅基生命。
科學家認為硅基生命才是宇宙中最強大的生命體,硅元素在宇宙中也是廣泛存在的,也屬于重元素,同樣能夠跟碳原子一樣形成長分子鏈,科學家認為由于硅元素的耐熱和耐高壓,由它們所構成的生命很可能生活在高溫和高壓的星球上面。在沒有碳基DNA分子的情況下,硅基生命可能會用晶體網絡來傳遞和存儲信息。硅基生命和碳基生命截然不同,在碳基生命的演化過程中,復雜有機分子的組合和自然選擇起到了關鍵作用,但是硅基生命的演化更多依賴于其特殊的化學屬性,硅基生命能夠通過硅建的形成和斷裂實現基因的復制和突變,這是硅基生命的進化機制,根據科學家的研究得出,硅基生命能夠在極端的環(huán)境中生存,比如說高溫、低溫、強酸、強堿等環(huán)境下生存。
這是因為硅基生命的硅基鍵能夠在非常高的溫度下保存完好,而碳基生命就不可以,從綜合對比來看,硅基生命才是宇宙中最強大的生命體,除此之外,宇宙中還存在很多我們不知道的生命體,只是科學家還沒有發(fā)現他們而已,宇宙浩瀚而神秘,在宇宙中可能存在很多人類沒有見過的東西,畢竟人類現在的科技連太陽系都無法飛出去,想要知道宇宙中還存在哪些生命體,人類必須前往其它星球,或許在不同的星球上,由于不同環(huán)境的影響,生命誕生的種類也是不同的,畢竟生命都是多樣性的,小編認為,只要人類能夠堅持不懈的努力下去,未來隨著人類科技的進步,人類一定能夠解開宇宙中的所有奧秘,希望這一天能夠早日實現,對此,大家有什么想說的嗎?
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