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科學解釋不了的謎團顛覆人類世界觀(一)

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「超光速」存在嗎?

在經典物理中,判斷任何物體的運動狀態,都需要選定一個參照物。對於同樣的運動物體,假如選取的參照物不同,得到的結果就不一樣。

按 照這個思路,我們可以推測光速並沒有絕對值。假如一束光向你照過來,初始速度為C,當你以速度V向著光源的方向運動時,那麼以你為參照物,光速就會變成C V;而當你朝背著光源的方向運動時,你眼中的光速就應該是C-V。如果情況是這樣的話,那麼就不存在「超光速」的問題了。

然而1886 年,美國物理學家阿爾伯特·麥克爾遜和愛德華·莫雷進行了物理學史上赫赫有名的「MM實驗」,有了一個驚人的發現:在地球朝著不同方向運動時,檢測到的光 速竟然沒有絲毫變化。這意味著,經典物理學的推測完全錯誤,不管你是在朝著光源運動,還是在向垂直於光源的方向運動,或者在背著光源運動,你看到的光速絲 毫不會發生變化,都保持著恆定的速度C。

後來愛因斯坦用「狹義相對論」解釋了這一現象。愛因斯坦說,高速運動物體的時間流速會變慢,自身的長度會縮小,正是因為時間和空間存在這樣的彈性,才導致不管你在哪裡、從哪個方向見到的光,它在真空中的傳播速度都是大約每秒30萬公里,從來不會發生變化。

但相對論有這樣一個前提:真空中的光速C是一個絕對量,是一切物體運動速度的極限,也是一切實在的物理作用傳遞速度的極限。愛因斯坦說,世界上不存在「超光速」的運動物體和信息傳輸,這是相對論的基石。

然而「超光速」真的不存在嗎?

相對論的這個前提,現在已經被量子論中的「EPR實驗」推翻了。「EPR實驗」是1935年愛因斯坦與兩位同事發表的一個旨在推翻量子論「哥本哈根解釋」的思維實驗。

愛 因斯坦指出,假如哥本哈根解釋是對的,那麼分裂的兩個小粒子之間即使相隔幾十億光年,也必定會存在某種即時聯動,但相對論規定了任何信息的傳輸都不可能超 過光速,宇宙中不存在超距作用的因果關係,所以小粒子之間超越光速的即時聯動是根本不可能的,哥本哈根解釋肯定有問題。

1982年,法國 物理學家阿萊恩·阿斯派克特帶領一個小組做了這個實驗。它的結果意義是如此的重大,以至於被一些人稱為「上帝的裁決」。實驗結果竟然是愛因斯坦輸了,事實 證明分開的小粒子之間確實保持著一種微妙而神奇的聯繫,類似於超越時空的「心靈感應」,這種關聯有一個拗口的專業名詞叫「量子糾纏」。

「EPR實驗」表明,確實存在超光速的信息傳輸。愛因斯坦搬起石頭砸了自己的腳,他想用來否定量子論的思維實驗,最後反倒成了否定相對論的武器,這真是一個天大的幽默。

除了存在超光速的信息傳輸之外,事實上超光速的運動速度也是存在的,例如電子錶面的旋轉速度就要高於光速。超光速確實存在,相對論還能成立嗎?現代科學無法回答。

「暗物質」、「暗能量」存在嗎?

按 照現有的科學理論,宇宙的構成可以分為三個部分:空間、物質和能量,愛因斯坦的引力理論——廣義相對論,把這三者緊密聯繫在了一起。引力是衛星、行星、恆 星運動的主要原因,一個物體施加給其它物體的引力大小,只取決於它們的質量和距離,因而只要觀察物體在空間的運動,就可以計算出引發這一運動的質量大小。

比 如在太陽系中,太陽質量所產生的引力,拖拽著各大行星繞著它轉動。離太陽越近的行星受到的引力越大,保持軌道所需要的運動速度就越快。根據引力方程,只要 知道了行星圍繞太陽旋轉的速度,以及它們之間的距離,就可以計算出太陽的質量;或者也可以根據後兩者的數據,反過來計算行星的軌道。

廣義 相對論在計算太陽系各星體的質量和它們的軌道方面取得了成功。從理論上說,廣義相對論的運用應該不僅僅適用於太陽系,同樣可以擴大到星系層面,能用來解釋 星系質量與星系內恆星的運動速度之間的關係。因為一個星系中的大部分恆星都處在星系盤上,在不斷地圍繞著星系中心運動,這和行星在圍繞著太陽轉動沒有什麼 兩樣。

然而問題出現了。在所有的觀測中都發現了同樣的情況,那就是星系的質量與星系內恆星的運動速度不匹配,根據引力方程計算的結果,星 系必須擁有比現在大得多的質量,才有可能將這些恆星保持在它們現有的軌道上。這些質量到哪裡去了呢?科學家們猜測,星系中應該存在著一類我們看不見的物 質,那就是「暗物質」。

這些暗物質自身不發射電磁輻射,也不與電磁波產生相互作用,這樣我們就無法感知到它,只能通過引力產生的效應猜測它可能存在。

「暗 能量」的發現照樣跟引力有關。人們想,從引力的角度來看,既然宇宙中的每一個部分都被其它部分吸引著,那麼它應該能夠遏制宇宙的擴張。然而我們觀測到的事 實卻是,宇宙正在加速膨脹。這一事實暗示著,必定存在一種東西,在推動著宇宙的膨脹,它是不同於已知的物質、能量和暗物質的東西,人們把它稱為「暗能 量」。

對於暗物質是否真的存在,人們其實沒有絕對的把握。因為還存在另外一種可能,那就是也許愛因斯坦的廣義相對論,僅僅只是在太陽系內 適用,一旦擴展到星系、星團甚至整個宇宙的層面,那就完全失效了。這種情況完全有可能出現,萬有引力定律只是相對論這個更普適理論的一個特殊情況,說不定 相對論本身也是如此,只是一個更大理論的組成部分?

同樣地,對於暗能量是否真的存在,我們目前更是無法確認。

假如愛因斯坦的引力方程在整個宇宙中都適用,那麼根據最近的測量,宇宙中僅有5%的物質和能量是常規物質,其餘是23%的暗物質和72%的暗能量。也就是說,我們目前所能了解的只是宇宙5%的部分,對於其餘絕大部分我們還一無所知。

暗物質與暗能量時刻都在提醒我們,我們對於世界的認知過分依賴於我們的感官和思維。假如有一種事物,既不為我們的感官所感知,又不與我們能感知到的事物之間產生相互作用,那麼我們根本就不可能斷定它是否存在。

暗物質、暗能量是否真的存在?世界上會不會有這樣的事物,它雖然存在,我們卻永遠也無法感知?比如鬼魂、科技高度發達的。

(责任编辑:顏靜璇)

(文章来源:網絡轉載)

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