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wzatv:隐匿的宇宙:用基本粒子解开宇宙之谜(2)

时间:2017-08-18 11:56来源:报码现场 作者:本港台直播 点击:
日本最高的山峰富士山(海拔约为3776 米)的数字位数则为“ 10[3] ”。那么,“承载”富士山的地球的直径有多大呢?地球直径约为12 000 千米,换算成米

日本最高的山峰富士山(海拔约为3776 米)的数字位数则为“10[3]”。那么,“承载”富士山的地球的直径有多大呢?地球直径约为12 000 千米,换算成米的单位之后,数字位数为“10[7]”,相当于富士山高度的1 万倍。地球围绕太阳公转的轨道直径是富士山高度1 万倍的1 万倍(10[11] 米)。这种级别的数字已经让我们感觉陌生而遥远了。但是,从宇宙整体来看,这种级别的数字只是沧海一粟,微不足道。来看看我们这个极大又极小的世界~

wzatv:隐匿的宇宙:用基本粒子解开宇宙之谜

太阳系仅仅是位于银河系一个角落的天体系统,银河系的直径约是地球公转轨道直径的10 亿倍(10[20]米)。另外,银河系与其他星系一起构成了“星系团”,星系团的直径规模约为银河系的1000 倍(10[23]米)。

宇宙中还存在很多这样的星系团,而将这些星系团全部包裹起来的就是宇宙。我们目前能够实际观测到的宇宙大小为1 个星系团的1 万倍(10[27]米)。“万亿”(10[12])和“京”(10[16])这两个单位已经无法再表达这种规模的数字,因此需要用到“10[X]”这样的表达。这正是所谓的“天文数字”。

在我们目前能够观测和理解的范围内,宇宙的尺寸为10[27]米,基本粒子的尺寸为10[-35]米。这两个“不讲理”的数字就构成了我们自然界的“宽度”。

或许可以这么说,处在两个极端的宇宙研究和基本粒子研究,它们之间存在62 位数的“距离”。不过,最近的研究发现,这两个看似毫无关系的研究领域其实紧密相连。它们产生联系的背景是“大爆炸宇宙论”。

大爆炸的观点认为,宇宙最初并非是现在这样的巨大空间,而是自诞生之后逐渐膨胀,逐渐变为了现在的大小。如果宇宙一直在膨胀,那么追溯宇宙历史的时候,便会发现宇宙的尺寸是在不断变小的。大爆炸之后的最初的宇宙应该是小到不能再小的尺寸吧。你不觉得这正是“基本粒子的世界”吗?

因此,要想知晓宇宙的起源,还真的要理解基本粒子的相关知识。反过来,对庞大的宇宙的研究也能捕捉到渺小的基本粒子的信息。虽然二者看似处于自然界的两个极端,但是它们却存在着不可割裂的关系。

3. 世界是一条“响尾蛇”

大家知道希腊神话中的“衔尾蛇”吗?它是一条正在吞食自己尾巴的蛇,在古希腊时代衔尾蛇是“整个世界”的象征。我在思考宇宙和基本粒子的时候,会经常想起这条蛇。宇宙作为蛇头正在吞食作为蛇尾的基本粒子。我在不断追逐观察浩瀚宇宙尽头的梦想时,发现那里存在基本粒子;随着对最小物质的研究逐渐深入,发现在那里等待是张着血盆大口的宇宙。

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那么,当以宇宙正在加速膨胀为前提的时候,宇宙的未来又会怎样呢?宇宙只会不断膨胀下去吧?如果暗能量越来越多地增加下去,宇宙的膨胀就会不断加速,最终宇宙的膨胀速度将达到无穷大。这到底意味着什么呢?我自己也不是很清楚,只能认为那是“宇宙的终结”。

那么,刚开始我的疑问,宇宙是如何诞生的?我们为何处在这个宇宙之中?宇宙今后将何去何从?很遗憾,目前真的没有准确的答案。但是,科学家们早已开始努力去阐明这些问题。迄今为止,物理学已经解开了各种各样的谜题,一点一点地揭开了宇宙结构的神秘面纱。今后,物理学还会继续在追寻宇宙谜题的道路上,逐个解决疑难问题。如果你想知道更多有关宇宙的事,那么下面这本新书就是个不错的选择。(以上内容来自《隐匿的宇宙:用基本粒子解开宇宙之谜》)

wzatv:隐匿的宇宙:用基本粒子解开宇宙之谜

作者:村山齐

译者:逸宁

定价:42.00元

从“基本粒子”到“黑暗繁星”,探索宇宙的起源与黑暗秘密

日文版累计销量突破320,000册

日本东京大学Kavli数学物理学联合宇宙研究机构 所长、Coursera人气课程“从大爆炸到暗能量”讲授者 村山齐 科普力作

中国科学院高能物理所研究员 曹俊 作序推荐

本书的作者是被称为“宇宙达人”的村山齐(Hitoshi Murayama),他1964 年出生于日本东京,美国加州大学伯克利分校教授、东京大学卡弗里数学物理联合宇宙研究机构所长。是基本粒子理论、基础科学领域的年轻带头人之一。(购买地址,请戳阅读原文

(责任编辑:本港台直播)
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