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    從光速屏障開始,到真空衰變終結!談談人類已知最可怕的理論

    從光速屏障開始,到真空衰變終結!談談人類已知最可怕的理論

    在中國有句古話叫做“不知者無畏”,當我們對這世界宇宙了解得越多時,就愈加覺得恐懼。

    浩瀚的宇宙中有太多的未知

    因為通過研究得到的這些理論,有的完全顛覆了我們的認知,有的對我們想要的發(fā)展和征程判了“死刑”。

    那么,人類已知最可怕的理論是什么?從光速屏障開始,到真空衰變終結,接下來,就讓我們一起來看看,科學家們在多年探索當中找到的答案。

    你知道哪些有關宇宙的理論呢?

    光速屏障

    首先我們來聊聊光速屏障。

    這個可怕理論的起點,來自于愛因斯坦的相對論。具體就像是這個詞描述的一樣,光速雖然是人類目前知道的最快速度,但是我們卻永遠無法達到這一速度,更別說超過這個速度了。

    在真空環(huán)境當中,光波或者電磁波的傳播速度可以達到299792458米/秒,在這種情況下,光無疑成為了自然界中物體運動的最大速度。所以,在我們的目光越看向宇宙深處的時候,“光速”就越成為我們最想達到的速度。

    光速的概念圖

    但是由于質(zhì)增效應的存在,當物體趨近于光速的時候,動質(zhì)量將會變得無窮大。在這種情況下,只有靜質(zhì)量為0的物體才能達到光速。因此,人類想造出以光速飛行的飛船顯然是不可能的,就連趨近于光速都顯得十分困難。

    而宇宙的廣闊程度又超乎想象,人類想走到更遠的地方,勢必要造出飛得更快的航天器。如果以現(xiàn)在的水平,跨越1光年都需要千年甚至萬年的時間,那么我們又如何去探索幾十光年以外的宇宙呢?

    質(zhì)增效應示意圖

    實際上,即使達到了光速,我們到達距離太陽系最近的恒星系統(tǒng)半人馬座阿爾法星并返回,也需要大約10年。而這樣的10年,對于一個人的壽命而言已經(jīng)不短了。

    因此,光速不可達到理論就像是一道屏障,將壽命有限的人類困在太陽系的“牢籠”當中。它之所以可怕,就是因為這一道不可逾越的高墻等于判了文明死刑,等到地球資源殆盡、太陽終老之時,人類都無法逃脫出這個困境。

    離地球最遠的旅行者1號仍未飛出太陽系

    說完了光速屏障,我們再來看看這些年人類苦尋外星人無果的情況又是如何被解釋的,上世紀時物理學家恩里克·費米所說的“Where are they”到底代表著什么?

    費米悖論

    提到費米悖論,不少《三體》愛好者肯定很激動,因為小說中以一個特殊的角度詮釋了費米悖論,指出宇宙中其實存在許多的文明,但是由于相隔太遠,這些文明之間很難建立溝通。

    就像我們在上文中說的,即使我們發(fā)出一串信號,讓它以光速飛行,那么它抵達附近文明的時間也至少需要幾年,然后等待回信也需要類似的時間,問題是誰也無法保證信息絕對能傳達到,也許到了之后只是一串亂碼。

    外星文明的構想圖

    從本質(zhì)上來說,費米悖論其實是對人類探索外星人無果的情況提出了質(zhì)疑。畢竟根據(jù)宇宙中恒星的數(shù)量來看,出現(xiàn)類似于地球的宜居行星的概率還是非常高的,我們在這些年也發(fā)現(xiàn)了不少。

    因此,從這一概率來說,宇宙中外星人的數(shù)量應該很多,可是我們竟然什么都沒發(fā)現(xiàn),這明顯是相互矛盾的。

    費米認為,“銀河系的尺寸只有區(qū)區(qū)10萬光年,而它的年歲已有100億年。智慧文明哪怕以光速的千分之一對整個星系展開探索和殖民,也只需要1億年。然而,地球的生物圈已經(jīng)自行進化繁衍了數(shù)十億年,極少受到來自外界的干擾。”

    著名物理學家恩利克·費米

    因此,當科學家意識到這矛盾點之后,就提出了不少的猜想。

    有的人持有和劉慈欣一樣的看法,認為是距離太廣、科技水平不足,限制了地外文明之間的溝通。也有人認為也許銀河系早就被殖民了,只不過人類在太陽系這種“窮鄉(xiāng)僻壤”當中沒有意識到而已,或許光速屏障就是為我們設定好的監(jiān)獄。

    這一理論的可怕之處在于,預估策概率和現(xiàn)實的發(fā)現(xiàn)呈兩面性,在這種情況下,要么就是咱們“算錯了”,要么就是在這背后隱藏著更恐怖的事情。

    地球或許是外星生命囚禁人類的監(jiān)獄

    說完了有關于外星人的理論,再來看看有關“鏡中人”的描述,正是如今科幻電影中經(jīng)常使用到的平行世界。

    平行世界

    你是否相信在你的身邊其實藏著另外一個“隱身的世界”,那里有一個和你一模一樣的人,但你們擁有的卻是截然不同的人生。

    上世紀時,有科學家在探索量子力學領域的時候,就發(fā)現(xiàn)了可能不止存在我們一個世界,因為宇宙大爆炸之初是有可能炸出無數(shù)個宇宙的。這也就代表了,我們看到的世界并非“唯一”。

    宇宙大爆炸的概念圖

    多世界理論就此誕生,在這之后的慢慢發(fā)展下,平行世界這個名詞出現(xiàn),它是對多世界解釋做出的一種澄清。

    牛津大學量子計算中心的物理學家德義奇表示,“存在一些平行的、完全的世界,它們在某種確定的意義上在相同的時間和空間中存在著,它們與我們共享同樣的時間和空間。當世界面臨一種量子選擇時,它就分裂成兩個不同的世界?!?/p>

    平行世界的構想圖

    人們對于平行世界總是有著許多的幻想,期待自己在那個世界可以擁有更美好的人生,甚至有人將平行世界當成了人死之后靈魂的歸處,認為當自己死亡之后,就有機會與逝世的親人朋友在那里再度相見。

    平行世界中的另一個自己會是什么樣呢?

    值得一提的是,除了平行世界以外,還有反物質(zhì)宇宙也讓科學家很感興趣。

    物質(zhì)宇宙

    反物質(zhì)算得上是如今最貴的物質(zhì)之一了,因為它的制造和保存都極為困難,一旦遇到物質(zhì)就會發(fā)生爆炸湮滅,轉化為巨大的能量。并且科學家在多年的找尋當中,一直沒發(fā)現(xiàn)這種東西的蹤跡。

    反物質(zhì)就是正常物質(zhì)的相反狀態(tài)

    所以,不少科學家認為在宇宙當中可能存在“反物質(zhì)世界”,它們的空間矢方向與物質(zhì)世界相反,物質(zhì)的質(zhì)量越大體積反而就越小。如果從另一個角度來看,反物質(zhì)世界可能就是一個“無限”的空間,代表著“小至極則大”。

    不過更讓大家擔心的就是,一旦物質(zhì)世界與反物質(zhì)世界之間的某種特殊屏障消失,那么二者相遇之后必然就是同歸于盡了。

    反物質(zhì)宇宙與人類宇宙的構想圖

    問題是,我們面對這種死亡方式,是無法提前預測的。至于人類已知最可怕理論的結尾,就交給真空衰變來詮釋吧,看看它是如何壓軸的。

    真空衰變

    宇宙空間有一個神奇的特性,那就是高度真空。但是上世紀八十年代,有科學家指出,宇宙的真空狀態(tài)不是真的,而是偽裝的。在這種情況下,這種真空狀態(tài)可能會隨著時間的推移發(fā)生衰變。

    在宇宙大爆炸模型當中,隨著宇宙膨脹、溫度降低,經(jīng)過若干次相變才是最初的對稱性破缺,其中一階相變和偽真空的形成都與衰變密切相關。那么,真空衰變之后會發(fā)生什么呢?

    宇宙大爆炸和宇宙膨脹示意圖

    真空衰變的結果就是毀滅宇宙中的所有物質(zhì),并且這種毀滅是囊括了整個宇宙的,沒有天體可以幸免。

    更讓人恐懼的是,這種衰變在真空環(huán)境中是以光速在蔓延的,這就意味著當災難近在眼前之前,人類都無法察覺到已經(jīng)“大難臨頭”了。

    地球與我們的宇宙最終都會消失掉

    雖然真空衰變就直接代表著終結宇宙了,我們也不用再掙扎了,但是在莫名其妙的情況下就死亡,對于人類來說還是很難接受的。不過從各種可怕的理論來看,我們對于宇宙而言確實“輕如鴻毛”。

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