空間的基本單位是弦中剩?——《宇宙的琴弦》聽(tīng)書(shū)筆記

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1.物理學(xué)兩大理論的沖突

廣義相對(duì)論認(rèn)為咐扭,空間是平滑的蜕企,宇宙就像是一張巨大的膜劲厌,可以無(wú)限伸縮懊渡。而量子力學(xué)認(rèn)為刽射,空間在微觀層面是瘋狂漲落的。這兩者似乎有著不可調(diào)和的沖突距贷。

弦理論認(rèn)為柄冲,物質(zhì)的基本構(gòu)成元素不是點(diǎn)狀的粒子,而是一根根震動(dòng)的“弦”忠蝗。弦的不同振動(dòng)模式现横,就產(chǎn)生了不同的粒子,比如質(zhì)量為零的引力子阁最。

弦的平均長(zhǎng)度大約是普朗克尺度戒祠,因此在普朗克尺度以下的空間里所發(fā)生的事是無(wú)法影響到任何事物的。也就是說(shuō)速种,量子力學(xué)和廣義相對(duì)論的沖突在弦理論中其實(shí)是不存在的姜盈。

2.空間的最小尺度

在標(biāo)準(zhǔn)模型理論中,空間是可以無(wú)限分割的配阵。但在弦理論的世界中馏颂,空間只能小到弦的尺度,不能再小了棋傍。

不由得想起《穿越平行宇宙》中所說(shuō)救拉,我們的宇宙如果一直膨脹下去,會(huì)如何終結(jié)瘫拣,是大冷寂亿絮、大擠壓、還是其他類(lèi)型麸拄。其中一種結(jié)局叫做大斷裂派昧,就像把圖像放大會(huì)出現(xiàn)顆粒狀的像素一樣,當(dāng)空間被拉伸過(guò)多時(shí)拢切,空間本身就會(huì)斷裂蒂萎,所有的基本粒子都會(huì)被撕碎。

如果從弦理論的角度看淮椰,空間只能被撕碎成最小的顆粒尺度——弦岖是。那時(shí)候帮毁,引力就將不復(fù)存在了,其他三種基本力豺撑,強(qiáng)力、弱力黔牵、電磁力聪轿,其實(shí)也不存在了。

3.引力的作用尺度

泰格馬克猜想猾浦,當(dāng)空間膨脹到一定限度陆错,空間“斷裂”,引力波無(wú)法傳遞金赦,引力會(huì)消失音瓷,所以引力并不是“萬(wàn)有”的。

且不管空間斷裂的情況夹抗,像電磁波一樣绳慎,超過(guò)更大尺度的距離時(shí),星系之間的引力波基本就衰減到零了漠烧。就像桌子上的蘋(píng)果和梨子之間等于沒(méi)有引力一樣杏愤,說(shuō)不定銀河系和遙遠(yuǎn)星系之間也可以認(rèn)為沒(méi)有引力。

科學(xué)家觀測(cè)到遙遠(yuǎn)星系在加速遠(yuǎn)離我們已脓,也許它們并沒(méi)有加速珊楼,只是離我們?cè)竭h(yuǎn),與我們的引力越小度液,減速越少而已厕宗。

引力并不能把整個(gè)宇宙團(tuán)結(jié)在一起,它只能導(dǎo)致局部的物質(zhì)相互吸引堕担。我們的宇宙并沒(méi)有一個(gè)引力中心已慢,反而充滿了一個(gè)個(gè)的小宇宙孤島。

4.引力一開(kāi)始并不存在

如果引力波也是以光速傳播照宝,而宇宙早期的膨脹速度超過(guò)光速的話蛇受,物質(zhì)之間也是來(lái)不及產(chǎn)生引力的。那是什么意思呢厕鹃?A兢仰、B兩個(gè)粒子之間的引力波不能相互傳遞,也就是A可能收到B的引力波了剂碴,卻來(lái)不及反彈給B粒子把将,因?yàn)锽粒子已經(jīng)跑遠(yuǎn)了。

所以整個(gè)宇宙的膨脹減速忆矛,根本不是因?yàn)槲镔|(zhì)間的引力察蹲,而是因?yàn)闊崃亢纳⑶攵猓W拥哪芰拷档停俣纫簿徒档土恕?/p>

這樣一想洽议,宇宙大爆炸之初宗收,只有各種基本粒子在高速亂撞。宇宙膨脹冷卻到一定溫度之下亚兄,夸克才結(jié)合成質(zhì)子混稽,帶電離子才結(jié)合成原子分子,原子聚集起來(lái)形成物質(zhì)和星系审胚。

可不可以說(shuō)匈勋,爆炸之初就沒(méi)有力的存在呢?至少四大基本力都是無(wú)法起作用的膳叨。強(qiáng)力起作用是在能形成核子的時(shí)候洽洁,弱力起作用是在能形成原子核的時(shí)候,電磁力菲嘴、引力起作用的時(shí)機(jī)饿自,都是粒子能量降低到一定程度,光子临谱、引力子可以與物質(zhì)相互作用的時(shí)候璃俗。

5.空間是怎么產(chǎn)生的

引力不存在時(shí),等于廣義相對(duì)論的空間也不存在悉默。所以空間和時(shí)間并不是在宇宙大爆炸那一刻開(kāi)始的城豁,而是在引力可以發(fā)生顯著作用,物質(zhì)相互吸引的時(shí)候抄课〕牵或者也可以說(shuō),開(kāi)始于強(qiáng)力可以發(fā)生顯著作用的時(shí)候跟磨。畢竟在那之前间聊,宇宙就是一鍋沸騰的粒子湯,沸騰多久都一樣抵拘,直到溫度降到沸點(diǎn)以下哎榴,夸克凝結(jié)成質(zhì)子的那一刻,或者離子凝結(jié)成原子的那一刻僵蛛。

宇宙的空間并不是一開(kāi)始就存在的尚蝌,強(qiáng)力空間、弱力空間充尉、電磁力空間飘言、引力空間是依次形成的,并且尺度依次擴(kuò)大驼侠。這也是為什么姿鸿,量子力學(xué)認(rèn)為空間在小尺度上是瘋狂漲落的谆吴,而廣義相對(duì)論認(rèn)為空間在大尺度上是平滑的,因?yàn)樗鼈儽举|(zhì)上就不是同一個(gè)空間苛预。

隨著宇宙溫度的進(jìn)一步降低句狼,引力波能蔓延的空間會(huì)更大,宇宙中的小宇宙引力泡泡會(huì)不斷擴(kuò)大碟渺,會(huì)相互融合鲜锚。我們的宇宙空間并不會(huì)從平滑走向斷裂,而是相反苫拍,從斷裂走向平滑。

最后旺隙,宇宙真的只有四種基本力嗎绒极?在四種基本力誕生之前,支撐宇宙爆炸或暴漲的能量場(chǎng)蔬捷,也許暗示了一種未知的力垄提,和它產(chǎn)生作用的未知空間。

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