自從離開地球,人類就看到了廣闊而神秘的宇宙。宇宙看起來很安靜,很孤獨,但背後隱藏著無數的奧秘。人類的目標是一個個解開這些謎團,找出宇宙背後的真相。到那時,人類可以成為宇宙的霸主。
隨著科學家對宇宙探索研究的深入,我們發現了許多有趣的現象,其中有四種現象讓科學家感到驚訝,這違背了人類的直覺。但這四種違揹人的認知的現象,已經被科學家透過實驗證實了。那麼這四種特殊的宇宙現象是什麼呢?讓我們一個個簡單地瞭解一下。
1.光速是無法超越的,速度是人類理解地球的關鍵因素。在古代,人們沒有快速前進的交通工具,所以他們不能走遍世界瞭解地球的每個角落。直到進入科技時代,在科技的幫助下,出現了各種先進快捷的交通工具。
有了快速的交通,我們可以穿越海洋和山川,到達地球表面的每個角落。憑藉速度的優勢,我們對地球有了全新的認識,隨著速度的不斷提高,我們終於走出了地球,看到了浩瀚的宇宙。
同樣,我們要探索整個宇宙的星空,也需要速度的優勢,但當我們真正看到宇宙的時候,才知道它有多廣闊。宇宙的距離以光年為單位,小太陽系的直徑達到2光年,而銀河系的直徑是10萬光年。
銀河系在930億光年的可觀測範圍內,像細胞一樣小。雖然宇宙的距離很廣闊,但是隻要我們能不斷提高速度,我相信有一天我們可以走遍宇宙。
理想是美好的,但研究的結果讓科學家感到沮喪。愛因斯坦的相對論提出了速度的極限,即光速。任何質量物體,其速度只能無限接近光速,這是無法達到也無法超越的。
光速之所以達不到並超越,是因為質量物體運動時,質量會隨著速度無限接近光速而無限增大。這個時候物體繼續加速所需的能量會達到無窮大,這顯然是不可能的,所以物體的速度永遠不可能超過光速。
這種違反直覺的現象很多人很難接受,但科學家的實驗證明是正確的。科學家透過粒子加速器加速質量極小的電子。他們再怎麼努力,他們的速度也只能在99%的基礎上積累,也就是說,他們並不能真正達到光速的100%。
2.時空是可以扭曲的。愛因斯坦的廣義相對論向我們提出了時間和空間的基本屬性,即扭曲。也許在很多人眼裡,我們看到的時空是平坦穩定的,但是如果我們把宇宙放大很多倍,你會發現整個空間根本就不是平靜的,而是處處扭曲的。
但是由於正常時空扭曲的程度很小,我們並不能真正感受到。雖然我們肉眼看不到平靜宇宙中的時空扭曲,但科學家們已經透過大量實驗證實了它的確是普遍存在的。
正是因為時間和空間的扭曲,科學家在進行各種空間探索實驗時需要對時間進行修正。比如在GPS衛星導航系統中,我們看到的時間之所以能保持同步,是因為地球外層空間的軌道時間隨地球時間進行了修正,否則我們接收到的衛星訊號時間就會發生偏差。另外,引力透鏡現象、引力探測器B、π介子壽命延長現象等等都可以證明時空扭曲的存在。
3.量子糾纏,在我們的宏觀認知中,光速是一個極限,即使光子和無線電波也只能以光速傳輸,不能超過。那麼在科學的世界裡,有沒有不可思議的超光速現象?答案是肯定的。
宏觀上,我們只看到宇宙膨脹的速度比光速還快。在微觀世界中,還有一種現象遠遠超出我們的想象,那就是量子糾纏。在量子世界中,有許多超出我們認知的現象,其中量子糾纏是最具代表性的一種。
在地球上,由於距離有限,訊號之間的傳輸可以實現即時通訊。但在宇宙中,由於距離以光年為單位,訊號的傳輸無法實現即時通訊,視距離而定會有很大的延遲。如果現在有人告訴你,有一種現象,即使宇宙之間的距離很大,也能實現即時交流,你大概不會相信。
其實這種現象確實存在,就是神奇的量子糾纏。這種現象被愛因斯坦稱為“幽靈般的距離作用”。簡單來說,對於處於糾纏態的兩個微觀粒子,無論距離有多遠,即使位於宇宙的兩端,也能瞬間感受到對方。只要其中一個的狀態發生變化,另一個就會立即發生變化。
那麼這種現象只是理論上的嗎?當然不是。2019年,科學家用每秒40000幀的相機拍攝了量子糾纏的照片。量子糾纏的實驗證明了它對人類的重大意義,揭示了未來星際航行所需的通訊技術。
我相信我所有的朋友都知道,如果星際旅行是基於傳統的無線技術,速度只是光速。這樣的通訊速度在星際空間很難發揮巨大的作用。如果一艘星際飛船在幾百光年外發生故障,它需要地球的救援。但是當發出求救訊號時,地球需要幾百年才能接收到。
當我們收到星際遇險訊號時,我們已經錯過了重大事件,所以我們需要能夠在星際航行中實現即時通訊的工具。量子糾纏無疑為我們指明瞭方向。只要我們研究量子通訊,星際導航的通訊問題就能得到解決。
4.物質可以無中生有。宏觀理論認為物質不是憑空產生的,而量子世界的理論認為在宇宙的真空中可以憑空出現大量的粒子。它們以正負兩種方式成對出現,然後以相互湮滅的形式在短時間內消失,這種現象稱為“量子漲落”。
那麼這種現象能透過實驗證明嗎?當然,科學家早在1966年的一次精確實驗中就證實了這一現象。如果“量子漲落”真的存在,那麼當我們在真空中平行放置兩塊板時,就讓它們靠得很近。這時兩塊板之間的“量子漲落”強度會低於外界,最後兩塊板會受到一個力的作用,使它們在真空中相互靠近。這個力叫“卡西米爾力”,實驗已經證明了。
以上四種宇宙現象只是宇宙眾多神秘現象中的冰山一角。然而,宇宙中究竟存在著多少超出我們認知和想象的神秘現象,仍然不得而知。可以預見,隨著人類科技的不斷進步,我們可以發現更多神奇的現象,有些現象可能會徹底顛覆人類現有的科學觀。
當然,存在是合理的,只要是存在的宇宙現象,背後必然有相應的科學道理。如果我們不能解釋和顛覆人類的科學觀,那隻能說明人類的科技還沒有達到那個水平。我們的科學體系遠非完美。