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我们的宇宙太奇怪了。尽管量子理论、相对论和太阳中心主义等前瞻性理论现在已被广泛接受。科学继续向我们表明,宇宙中仍有许多令人费解的现象。你的著名宇宙理论是什么?你对一些奇怪的理论有什么看法?这篇文章给你带来了宇宙中十大“怪物”。你认为宇宙十大奇怪理论中哪一个最有趣?
高德不完全定理

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高德的不完全定理与其说是严格意义上的科学,不如说是一套关于逻辑和哲学的非常有趣的数学定理。但总的来说,这些逻辑学和哲学都与科学密切相关。1931年,库尔特·戈尔德证明了这个定理:因为任何稍微复杂一点的逻辑系统必然会引用自己;因此,对于任何给定的逻辑规则集,总有一些命题是无法确定(证明或证伪)的,除了最简单的命题。
这表明,世界上不存在能证明或否定所有命题的终极数学系统。一个不可判定的陈述可以被视为“我总是撒谎”的数学形式。因为命题是指描述其语言本身(“我总是撒谎”的含义有两个方面,一方面是指命题的内容“我是一个骗子”,另一方面也可以指描述语言“我说‘我总是撒谎,其实我不是骗子”),所以我永远不知道这个命题的真实性。然而,不能判断的不仅仅是自我参照命题。高德不完备定理的主要结论是:所有的逻辑系统都有不能被证明或证伪的命题。因此,并非所有的逻辑系统都是“完整的”。
不完全定理的哲学意义已被广泛传播。由于没有一套规则可以解释所有可能的事件或结果,物理学中也没有“终极理论”。同时,它也表明,“证据”是一个比“真相”更不可靠的概念。这种想法让科学家们感到紧张。因为这意味着世界上永远有“证据”无法证明的“真相”。由于不完备定理也适用于计算机,这也意味着我们的思想是不完备的。世界上有我们永远无法理解的思想,包括我们的思想是否一致(例如,我们的理性是否包含错误和矛盾)。这是因为高德的不完全第二定理表明没有一致性理论可以证明它的一致性。这意味着没有一个理性的人能证明他或她没有精神病。同样,如果一个系统证明它是一致的,那么它就不是一个一致的系统。任何认为自己能证明自己没疯的人都是疯子。
反物质逆因果关系

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顾名思义,反物质是物质的反面。反物质的质量与物质相同,但电荷正好相反。约翰·惠勒(John Wheeler)和诺贝尔奖得主理查德·弗里曼(Richard Freeman)提出了一种反物质理论,其基础是时间应该能够在物理系统中倒流。例如,我们太阳系的轨道应该遵循前进和后退相同的规律。有人认为反物质只是可以追溯到过去的普通物质。这就解释了为什么反粒子带有相反的电荷。因为如果电子随着时间推移而被排斥,那么当时间倒流时,它们就会被吸引。这也解释了为什么物质和反物质消失了。这并不是因为方形粒子树篱最终在一起;事实上,同一个粒子在时间维度上停止并返回。在真空中,一对粒子出现和消失,但事实上,同一个粒子在时间维度上前后移动,因此它不断重复,永不消亡。
虽然这个理论的准确性值得怀疑,但它的数学模式与其他更传统的理论相同。当约翰·惠勒首次提出这个理论时,他说这可能会回答为什么宇宙中所有电子都具有相同的性质的问题。这个问题以前常常被忽视。他说这是因为电子经常从大爆炸飞到宇宙的尽头。虽然它包括时间反转,但该理论的数学模型不允许将信息带回过去。因为你不能通过移动反物质来影响过去,移动它只会影响反物质本身,也就是你的未来。这里实际上有一个双重否定,因为反物质实际上是时间线上的反向物质,它的过去就是你的未来。在某种程度上,这解释了为什么历史会重演。它就像一个回飞棒,扔出(普通物质)然后返回(成为反物质)
宇宙弦

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大爆炸后不久,整个宇宙处于混乱状态。这意味着细微的变化和缺陷不会改变宇宙的结构。但是,随着宇宙的膨胀和冷却,从无序到有序,一个小的波动就足以引起巨大的变化。
这就像把瓷砖均匀地铺在地板上。如果一块瓷砖倾斜放置,其他瓷砖将一起倾斜;因此,整条线上的瓷砖没有正确放置。宇宙弦与此相似。这是一个狭长的时空缺陷带。大多数宇宙模型预测宇宙弦,比如弦理论中两条不相关的“弦”。如果宇宙弦存在,每根弦都像质子一样小,但密度很大。因此,一英里长的宇宙弦可以和地球一样重;但它实际上没有重力,只有在改变时空形状时才会影响周围的物体。因此,宇宙弦本质上只是时间和空间形式的一个“褶皱”。宇宙弦不是物质,而是物质所在的时间和空间中有缺陷的一部分。也就是说,我们生活的时间和空间并不完美。这是否意味着像北纬30度这样的事情和生活中的超自然事件并不是完全无稽之谈
有些人认为宇宙弦长得离谱,可能有数千个星系那么长。事实上,最近的观测和模拟表明,宇宙弦网络贯穿整个宇宙。人们一度认为这是银河系中形成超星系团的原因,但后来这个想法被放弃了。超星系团由长达10亿光年的银河系“丝带”组成。如果两条宇宙弦靠得很近,就会产生独特的时空效应。有人曾经证明,它们可以用来穿越时空。宇宙弦也会产生无与伦比的强大引力波。现有和待定的引力波探测器已经为它们做好了准备。
量子隧穿

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量子隧穿效应指的是粒子可以通过其能量不足以通过的障碍物。它允许粒子通过无法逾越的物理障碍,或允许电子在没有动能的情况下逃离原子核的吸引力。根据量子力学,任何粒子都可能出现在宇宙的任何地方。尽管粒子严重偏离给定轨道的概率很低。
虽然当粒子遇到足够小的障碍物(约1-3 nm宽)时,通常是无法克服的,但粒子直接通过障碍物的可能性相当大。海森堡的测不准原理可以解释这种现象。这一原理表明,我们能获得的粒子信息总是有限的。(百度百科全书:测不准原理表明,微粒的某些物理量(如位置和动量,或方位和动量矩,以及时间和能量)不能同时具有特定值。一个量越确定,另一个量的不确定性就越大。)粒子可以从其活动系统“借用”能量来通过障碍物,然后失去“借用”的能量。
量子隧穿发生在许多物理过程中,比如放射性衰变和太阳核聚变。它也用于某些电子元件,甚至生物系统中的酶。例如,葡萄糖氧化酶是葡萄糖转化为过氧化氢的催化剂,包括完整氧原子的量子隧穿。量子隧穿也是扫描隧穿电子显微镜的一个特点。这是第一台能够拍摄和操纵原子的显微镜。它通过测量精密探针的电压变化来工作。这是因为当电子通过原子之间的真空(称为“禁区”)时,它们会产生量子隧穿效应,当探针接近物体表面时,电压会发生变化。这确保了该设备足够灵敏,可以生成分辨率非常高的图像。同时,原子也可以通过缓慢地将电流引入装置的探针来移动。
科尔黑洞

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大多数人所熟悉的黑洞实际上有一个更准确的名字:施瓦茨柴尔德黑洞。这种黑洞的外视界是一个“不归路点”,内视界是一个密度无限的奇点。它是以卡尔·施瓦茨柴尔德的名字命名的。1915年,在爱因斯坦的广义相对论发表仅一个月后,施瓦茨柴尔德发现了非旋转球体爱因斯坦场方程的数学模式。然而,直到1963年,数学家罗伊·科尔才发现了旋转球体的相应方案。因此,旋转黑洞被称为科尔黑洞。它有一些不同寻常的特性。
科尔黑洞的中心不是一个奇点,而是一个奇数环——一个由自身动量维持的一维环。它有两个视界(外视界和内视界)和一个椭圆形能量球。由于惯性系的帧拖拽效应,时空本身在能量层中以超光速随黑洞旋转。当通过外视界进入黑洞时,空间路径变成了时间路径。这意味着,就像Schwarzschild黑洞一样,Cole黑洞的中心必须产生奇点。然而,通过内部视界,时间路径变回空间路径。唯一的区别是时间和空间是相反的。
这意味着奇数环附近的引力变成了外推的斥力。事实上,除非它恰好从黑洞的中心线进入,否则根本不可能进入奇数环。此外,多个奇数环也可以通过时间和空间相互连接,因此奇数环可以充当虫洞。然而,除非奇数环旋转得足够快,产生一个裸奇点,否则它无法从另一侧的黑洞中出来。通过奇数环,我们有可能进入另一个时空,比如另一个宇宙。在那里,你可以看到光从黑洞外面进来,但你看不到光从里面出来。你甚至可能会被带到负宇宙中的“白洞”。但没人知道这意味着什么。(百度百科全书:黑洞是广义相对论预测的一个特殊天体,与黑洞相对。它是大引力球对称天体的Schwarzschild解的一部分。
黑洞只是根据该理论预测的一个天体。到目前为止,还没有证据表明存在白洞。它的性质与去黑洞。黑洞有一个封闭的边界。与黑洞不同,黑洞内的物质(包括辐射)可以通过边界向外发射,但边界外的物质不能落入黑洞。因此,白洞就像一座喷泉,不断喷出物质和能量。)
真子

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正如著名的方程式E=MC2所示,能量与物质密切相关。它们的联动效应将产生重力场。质子是一束电磁波或引力波,其能量将产生引力场;而产生的重力场反过来又限制了电磁波或重力波本身在一定空间内的传播。1955年,约翰·惠勒是第一个研究真子的人。惠勒推测,微观质子和基本粒子,甚至同一个物体之间可能存在联系。“Kugelblitz”(德国的“球形闪电”)是一个更极端的例子。当强光在某一点汇聚时,光能产生的引力变得如此强大,以至于形成了一个黑洞,将光困在其中。尽管没有什么能阻止“kugelblitz”(德国“球形闪电”)的形成;然而,由于真子不可避免的能量泄漏和衰落,现在人们认为真子的形成只是暂时的。不幸的是,这意味着惠勒最初的猜测是错误的,但没有足够的证据来证明这一点。
这与波粒二象性有关。1905年,爱因斯坦提出了光电效应的光量子解释,人们开始意识到光波同时具有波和粒子的双重性质。1924年,德布罗意提出了“物质波”假说,认为所有物质都和光一样具有波粒二象性。根据这一假设,电子也有干涉和衍射等波动现象,这一点后来的电子衍射实验证实了。)
黑弦

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长期以来,引力与电磁力等其他基本力之间的关系一直是物理学中最有趣的谜团之一。1919年首次提出的一种理论认为,如果宇宙增加了一个维度,重力仍然存在于前四个维度(三维空间+时间);然而,其他基本力自然是通过在第五维中卷起四维空间而产生的。但既然第五维度对我们来说是看不见的,看不见的,不可触及的,它就应该卷曲起来。这里很难理解。我的想法是使用降维的方法。例如,假设有一个完全静态的三维空间。如果你加上第四维时间,把三维空间的旋度包起来,那么生活在三维空间中的人看不到时间,三维空间中的所有变化都是由时间和空间的旋度自然引起的。这个理论最终导致了弦理论,它仍然出现在大多数弦理论的核心分析中。
因为第五维度非常小,只有像粒子这样的微小物体才能在上面移动。因为第五维是自卷曲的,所以这些粒子最终会回到原来的位置。但黑洞在第五维度上要复杂得多。当黑洞扩展到第五维时,它就变成了一条“黑线”。与普通黑洞不同,黑弦是不稳定的(忽略了四维黑洞最终蒸发的事实)。多个黑洞会串在一条长长的黑线上,并与更多的黑线相连,直到黑线完全断裂,留下一组黑洞。这些四维黑洞将合并成一个更大的黑洞。最有趣的是,根据目前的模型,最终的黑洞是一个“裸”奇点。换句话说,它不被地平线包围,这违反了宇宙监督假说。因为地平线会阻止任何事件逃离奇点,所以任何奇点都应该被地平线包裹起来,以防止奇店附近的时间和空间的流逝改变整个宇宙的历史。
同时性的相对性

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同时性的相对性意味着两件事是否同时发生是相对的,这取决于观察者的位置。这是奇怪相对论的奇怪推论,适用于任何不在同一地点发生的事件。例如,如果你把一束烟花放在火星和金星上,某个位置的太空旅行者可能会说它们同时发生(如果两个烟花的光线同时到达他的眼睛);另一位太空旅行者可能会先燃放烟花;其他人可能会说金星上的烟火是最先燃放的。这是因为观察者的不同立场导致他们观看烟花的顺序不同,这导致他们的观点不同。因此,每个观察者的观点都是相对的,没有人是绝对正确的。
这样,可能会发生一些奇怪的事情。例如,有人会先看到事件的结果,然后再看到原因。(例如,先看到炸弹爆炸,然后看到有人点燃导火索。)但除非你跑得比光速还快,即使你先看到结果,你也没有时间改变原因。这就是为什么超光速旅行被认为是不可能的原因之一。因为它类似于时间旅行,你可以在结果发生后改变原因。这毫无意义。
惯性系拖曳

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爱因斯坦的广义相对论预言,当周围有一个巨大的物体时,它会一起运动。无论巨人是平移还是旋转,这都是事实。虽然这种效应很弱,但实验证明它确实存在。2004年启动的重力探测器B实验旨在测量地球附近的时空畸变。虽然干扰源大于预期,但惯性系统阻力效应测量的不确定度为15%。换言之,惯性系统中存在阻力效应的可能性高达85%,进一步分析有望在更大程度上降低测量不确定度。
实际测量和预测结果非常接近:由于地球自转,轨道探测器与地球之间的距离每年缩短约2米。这纯粹是由于地球的巨大重量导致周围时空的扭曲,从而产生惯性系的阻力效应。但是探测器没有感觉到这种额外的加速,因为探测器本身没有加速,而是由它的时空阻力引起的。就像把地毯拉到桌子底下。桌子在移动,但不是桌子本身。
负能量

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理论上,绝对零− 273.15°C应该是能够达到的最低温度,在该温度下,所有粒子的运动完全停止。但因为在量子力学中,每个粒子都有最低的能量,称为“零能量”;所以你永远不能把事情冷却到绝对零度。更值得注意的是,不仅粒子的能量最低,而且还有真空,即“真空能量”。只要做一个相当简单的实验,就可以证明“真空能”的存在。把两块金属板放在真空中,使它们靠得很近。当极板之间的距离减小到一定程度时,它们会自动吸附在一起。
这是因为极板之间的能量只能在特定频率下共振,而极板外的真空能量几乎可以在任何频率下共振。由于板块外的能量大于板块间的能量,板块被挤压在一起。板块越靠近,压力就越大。在大约10纳米的间距下,这种效应(卡西米尔效应)将产生1个大气压。因为极板之间的真空能量低于正常的零能量,所以称之为负能量。负能量有一些不寻常的性质。
例如,在负能量真空中,光速比在正常真空中快。换句话说,有一天,我们可能会在一个类似负能量的真空泡泡中以光速飞行。虽然理论上可能存在可穿越的虫洞,但虫洞在产生时会立即消失,无法保持开放状态。负能量可以用来抵抗开放的可穿越虫洞。负能量也会导致黑洞蒸发。真空能量通常被各种理论模型描述为突然产生并湮灭的虚拟粒子。因为只要粒子一代又一代地湮灭,它们就不会违反能量守恒定律。
然而,如果在黑洞的视界处产生两个粒子,则一个粒子可能从黑洞逃逸,另一个可能落入黑洞。这样,它们就不会消失,两个粒子都会变成负能量。一般来说,真空粒子被认为成对出现,成对消失。当负能量粒子落入黑洞时,它会减少而不是增加黑洞的质量。随着时间的推移,这些粒子最终会导致黑洞完全蒸发。自从斯蒂芬·霍金最初提出这个理论以来,从黑洞逃逸出来的粒子被称为霍金辐射。这是第一个公认的量子理论和广义相对论的统一理论,也是霍金迄今为止最伟大的科学成就。
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