“物理學的終極理論”:M理論,一個解釋宇宙本質的理論

宇宙是什麼?對於大多數人來說,宇宙這個詞指的就是地球之外的世界,畢竟對於大多數人來說,地球本身就足夠大了,如果不是物理學家或者是天文學家,基本不會考慮地球之外有什麼。普通人活動的範圍基本都在固定的區域內,很少有人能真正的走遍全球,更沒有時間去思考地球之外的事情。

可是,人類文明是一個集體,我們不能走一步看一步,需要為了更長遠的未來做打算,地球的資源和空間都是有限的,人類文明必須去探索地球之外的世界,也就是我們常說的“宇宙”。

“物理學的終極理論”:M理論,一個解釋宇宙本質的理論

越是探索宇宙,科學家越會感覺人類渺小,人類現在主要探索的範圍在太陽系的內部,至今為止都沒有一個人類造物可以真正的離開太陽系,不過藉助各種天文望遠鏡,捕捉來自宇宙深處的射電訊號,再結合天空中的衛星,我們繪製出了“宇宙微波背景輻射圖”,根據這個背景圖我們可以瞭解到可觀測宇宙內的物質分佈,以及宇宙的演化。

“物理學的終極理論”:M理論,一個解釋宇宙本質的理論

根據現在的理論,我們的宇宙誕生於138。2億年前,在一場劇烈的爆炸中,宇宙從虛無中出現,時間開始流動,空間開始膨脹,剛剛誕生的宇宙無比炙熱,隨著溫度的降低和宇宙的膨脹,宇宙一步步演化成了今天的樣子。

用各種物理理論我們可以描述宇宙的演化,可是我們描述的宇宙演化存在很多漏洞,有一些現象是我們無法描述的,比如說我們無法解釋宇宙大爆炸為什麼會誕生,也不能描述現在的宇宙中黑洞附近的空間是什麼樣子的,因為人類的所有物理理論在黑洞的奇點附近都會失效。

“物理學的終極理論”:M理論,一個解釋宇宙本質的理論

人類的理論只能描述普朗克尺度之內的宇宙,超過普朗克尺度物理理論同樣會失效,比較幸運的是,每一個奇點的誕生,都會隨之誕生出一個“視界事件”包裹著奇點,阻止生物直接觀察奇點,因為奇點附近的時空極度扭曲,物理定律在這裡失效,因果律也會因為極度扭曲的時空被打破,所以科學家認為,黑洞附近的“視界事件”是宇宙在保護人類這樣的文明。

“物理學的終極理論”:M理論,一個解釋宇宙本質的理論

人類的物理理論存在一個很大的問題,那就是量子力學和相對論這兩個理論不相容,這兩個理論都存在漏洞,不是十全十美的理論,這也無可厚非,畢竟人類的物理學發展時間很短暫,能發展出量子力學和相對論這兩個比較完善的理論已經很不容易了。

想要解決量子力學和相對論之間的矛盾不是一朝一夕之間就可以完成的事情,量子力學統一了除了引力之外的三種基本力,相對論比較完美的解釋了引力,這兩個理論對引力的詮釋完全不同,量子力學認為引力源自於“引力子”,相對論認為引力是物體對時空產生的影響,不需要引力子也可以解釋引力。

“物理學的終極理論”:M理論,一個解釋宇宙本質的理論

量子力學和相對論的不完善代表我們對這個宇宙的認知並不全面,不過,我們確實有一個“大一統理論”的候選者存在,它就是——“弦理論”。

“弦理論”一切問題的答案?

弦理論是理論物理學中的一個分支,理論物理指的是從理論上探索宇宙本質,幾乎所有物理學涉及到的問題都被理論物理學包含在內,不過僅僅停留在理論階段是不行的,很多理論都需要大量的實驗和證據去論證才行,不過因為科技的限制,有一部分理論人類暫時無法驗證。

“物理學的終極理論”:M理論,一個解釋宇宙本質的理論

比如說,在當下的物理學中,關於黑洞的各種理論是十分熱門的研究領域,可是現在的人類沒有辦法去直接探索黑洞,大部分理論都是間接性證實的,或許在未來我們對黑洞的認知得到革新後,這些理論都會被推翻。

弦理論同樣是一個無法證實的理論,雖然從數學上來看,弦理論幾乎是一個完美的理論,但是現在的人類無法證實弦理論,就算弦理論再怎麼完美,無法證實的話,都只是空中樓閣罷了。

“物理學的終極理論”:M理論,一個解釋宇宙本質的理論

在量子力學中,組成這個宇宙的是各種基本粒子,但是在弦理論中,組成這個宇宙的是很小很小的“

”,這些線狀的弦在不同的震動頻率下,就產生出了各種基本粒子,我們這個宇宙的一切物質和能量,都源自於弦的運動。

自從弦理論被提出後,經過了多次的修改和升級,我們現在說的弦理論其實指的是更完善的“超弦理論”,最完善的是“M理論”,它也被稱為“

物理的終極理論

”,科學家試圖用這個理論解釋宇宙中一切物質的運動和能量的本質,以及所有的互動關係。如果我們可以證實弦理論的話,就等於找到了一切問題的答案。

“物理學的終極理論”:M理論,一個解釋宇宙本質的理論

弦理論描述了一個神奇的“多維宇宙”,建立在多維空間的基礎下,弦理論才能成立,M理論認為我們的宇宙是十一維的,更高的維度是真實存在的,我們的宇宙可能只是不同維度之間的“

”,這樣也可以解釋為什麼在天文學中我們的宇宙是絕對平坦的。

一些物理學家認為,弦理論就是人類的未來,一些物理學家認為,弦理論只是空中樓閣,只是一個看似完美卻無法證實的理論。不過,弦理論確實是現在唯一一個有希望統一四種基本力的理論。

你認為弦理論會成為人類未來的“終極理論”嗎?

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