物理学中10项令人费解的发现

 　   物理学的研究是对宇宙的研究——更具体地说，就是宇宙是如何运转的。毫无疑问，它是科学中最有趣的分支，因为事实证明，宇宙比表面看起来要复杂得多。世界以一些非常奇怪的方式运行，虽然你可能需要一个博士来理解为什么，你只需要一种敬畏感来欣赏如何工作。以下是物理学家们发现的有关我们宇宙的10件最奇妙的事情： 

　　1、时间以光速停止 

　　光速 

　　根据爱因斯坦的狭义相对论，光速是永远不会改变的——它总是停留在大约3亿米/秒的位置，不管是谁在观测它都是如此。这本身就是难以置信的，考虑到没有什么东西能比光移动得更快，但它仍然是非常理论化的。狭义相对论中最酷的部分是一个叫做时间膨胀的想法，它指出你走得越快，相对于你周围环境的时间就越慢。说真的，如果你开车一个小时，你的年纪就会比你刚坐在家里的电脑上要稍小一点。额外的十亿分之一秒，你可能不值得它的价格的汽油，这是一个选择。 

　　当然，时间只能慢这么多，这个公式也适用，如果你以光速运动，时间根本就不会移动。现在，在你出去尝试一些获得不朽的快速方案之前，请注意，以光速运动实际上是不可能的，除非你碰巧是由光组成的。从技术上讲，快速移动需要无限的能量。 

　　2、量子纠缠 

　　量子纠缠 

　　没有什么东西能比光速跑得更快对吗？嗯……是和不是。这在技术上仍然是正确的，至少在理论上是正确的，但事实证明，在被称为量子力学的令人费解的物理学分支中，有一个漏洞可以找到。 

　　量子力学，从本质上讲，是在微观尺度上对物理学的研究，例如亚原子粒子的行为。这些类型的粒子是不可能的小，但非常重要，因为它们构成了宇宙中一切事物的基石。我暂时把技术细节搁在一边，但是你可以把它们想象成微小的，旋转的，带电的弹珠。 

　　假设我们有两个电子（一个带负电荷的亚原子粒子）。量子纠缠是一种特殊的过程，它将这些粒子配对，使它们变得相同（具有相同自旋和电荷的弹珠）。当这发生的时候，事情变得很奇怪——因为从现在开始，这些电子保持不变。这意味着如果你改变它们中的一个——比如说，从另一个方向旋转——它的孪生体的反应方式是完全一样的。立刻。不管它在哪里。连碰都没碰。这个过程的含义是巨大的——这意味着信息基本上可以被传送到宇宙的任何地方。 

　　3、光是受引力影响的 

　　光 

　　让我们回到光中，来谈谈广义相对论。这其中包含了一个叫做光偏转的概念，这正是它听起来的样子——光束的路径并不完全是直的。 

　　虽然这听起来很奇怪，但它已经被反复证明了。它的意思是，即使光没有质量，它的路径也会受到诸如太阳这样的事物的影响。所以如果从遥远的恒星发出的光线足够靠近太阳，它实际上会在它周围微微弯曲。对观察者——比如我们——的影响是，我们在天空中看到的星星与实际位置不同。记住，当你下次仰望星星时——那可能只是一个光的戏法。 

　　4、暗物质 

　　暗物质 

　　多亏了我们已经讨论过的一些理论，物理学家有一些相当精确的方法来测量宇宙中的总质量。他们也有一些相当精确的方法来测量我们能观察到的总质量，这里有一个转折——两个数字不匹配。 

　　事实上，宇宙中的总质量远大于我们实际上所能解释的总质量。物理学家们不得不对此作出解释，而目前领先的理论涉及到暗物质——一种神秘的物质，它不发光，占宇宙质量的大约95%。虽然它还没有被正式证明是存在的，但是暗物质是由大量的证据支持的，并且必须以某种形式存在才能解释宇宙。 

　　5、我们的宇宙正在迅速膨胀 

　　宇宙 

　　在这里，事情变得有点混乱，为了理解为什么，我们必须回到大爆炸理论。在它成为电视节目之前，宇宙大爆炸理论是解释我们宇宙起源的重要理论。在最简单的类比中，它的工作原理是这样的： 宇宙开始时是一个爆炸。在巨大的爆炸能量的驱动下，碎片（行星、恒星等）被抛向四面八方。因为所有这些碎片都是如此的沉重，因此受到其背后所有物体的重力的影响，我们预计爆炸会在一段时间后减缓。 

　　事实上，随着时间的推移，我们宇宙的膨胀实际上正在变得越来越快，这就像你扔出一个越来越快的棒球，而不是倒在地上。这实际上意味着空间总是在增长。要解释这个问题，唯一的方法是利用暗物质，或者更准确地说，暗能量，这就是宇宙加速背后的驱动力。那么，你可能会问，黑暗能量究竟是什么？嗯，这是另一件有趣的事…… 

　　6、所有物质都是能量 

　　所有物质都是能量 

　　物质和能量只是一个硬币的两个方面，这是事实。事实上，如果你听说过E=mc^2公式，你一生都知道这个公式。E代表能量，m代表质量。特定质量量中所包含的能量量是由转换因子c的平方决定的，其中c代表等一等光速。 

　　对这种现象的解释确实很吸引人，这与物体的质量随着它接近光速而增加有关。但是，它是相当复杂的，因此为了本文的目的，我只想向您保证，这是真的。为了证明这一点，只需看看原子弹，原子弹就能将非常少量的物质转化为巨大的能量。 

　　7、波粒二象性 

　　乍一看，粒子（如电子）和波（如光）是非常不同的。一个是固体物质块，另一个是能量的辐射束。是苹果和橘子。但结果是，像光和电子这样的东西不能真的局限于一种存在状态——它们同时扮演粒子和波的角色，这取决于谁在看。 

　　我知道这听起来很荒谬，但有具体的证据证明，光是波，而其他具体的证据证明光是粒子。两者兼有。同时。这两者之间没有某种中间状态注意你——身体上都可以，从这个意义上说，两者都可以。如果这没有什么意义，不要担心，因为我们回到了量子力学的领域，在这个层次上，宇宙并不喜欢被弄懂。 

　　8、所有物体以相同的速度下落 

　　下落 

　　让我们静下心来，因为现代物理学一下子就包含了很多东西。这没什么经典物理学也证明了一些相当酷的概念。 

　　如果你认为重的物体比轻的物体下降得快，你会被原谅——这听起来像是常识，而且你知道保龄球比羽毛掉得快。这是事实，但它与地心引力无关——发生这种情况的唯一原因是地球的大气层提供了阻力。事实上，当伽利略在400年前第一次意识到，重力对所有物体都是一样的，不管它们的质量如何。这意味着，如果你在月球上重复做羽毛保龄球实验，它们会同时落在地面上。 

　　9、量子泡沫 

　　量子泡沫 

　　你会认为，关于空间的问题是，它是空的。这听起来像是一个相当安全的假设，毕竟它是在名称中。但宇宙，它发生了，是太不安，无法忍受这一点，这就是为什么粒子不断弹出和进出存在的所有地方。它们被称为虚拟粒子，但毫无疑问，它们是真实的，并且被证明了。它们只存在一瞬间，它的长度足以打破一些基本的物理定律，但速度足够快，这并不重要。科学家们把这种现象称为“量子泡沫”，因为这显然让他们想起了软饮料头部不断变化的气泡。 

　　10、双缝实验 

　　双缝实验 

　　所以还记得前几个条目, 当我说一切同时既是波又是粒子的时候？当然, 你一直在一丝不苟地跟随。但还有一件事--你从经验中知道, 事情有明确的形式--你手里的一个苹果是一个苹果, 而不是一些奇怪的苹果波的东西。那么, 是什么原因导致某种东西最终变成粒子或波呢？事实证明, 我们做到了。 

　　双缝实验是你整天读到的最疯狂的东西, 它的工作原理是这样的--科学家们在墙前设置了一个有两个缝隙的屏幕, 并通过缝隙拍摄了一束光线, 这样他们就能看到它在墙上的位置。传统上, 光是波, 它会表现出一种叫做衍射图案的东西, 你会看到一个光带散布在墙上。这是默认设置--如果您现在设置实验, 这就是您将看到的内容。 

　　但粒子对双缝的反应并不是这样的--它们只会直接穿过墙上, 在墙上形成两条与缝隙相匹配的线。如果光是一个粒子, 为什么它不表现出这种性质, 而不是衍射图案？答案是它是这样的--但前提是我们希望它这样做。看, 作为一个波, 光同时通过两个缝隙, 但作为一个粒子, 它只能通过一个缝隙。因此, 如果我们希望它像粒子一样, 我们要做的就是建立一个工具来准确地测量每一点光 (称为光子) 所经历的缝隙。把它想象成一个相机--如果它在每个光子经过一个缝隙时都拍下它的照片, 那么光子就不可能通过两个缝隙, 因此它不可能是一个波。因此, 墙上的干扰模式不会出现--两行将改为。光之所以会起到粒子的作用, 仅仅是因为我们在它前面放了一个照相机。我们只需测量结果就能在身体上改变结果。