目前无法解释的5个物理问题,每一个都困扰科学家近百年的时间

星空承载梦想 2024-07-10 08:55:30
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现代科学认为,我们的宇宙诞生于138亿年,当时有一颗奇点发生了爆炸,奇点是一个质量无限大、能量无限大、热量无限大、密度无限大、体积无限小的点,这个点爆炸以后,我们的宇宙快速的向四周膨胀,经过138亿年的时间,宇宙才膨胀成我们现在所看到的样子,宇宙中的天体都是在宇宙大爆炸之后所诞生的,地球就是宇宙中的一颗行星,不过地球这颗行星和其它行星最大的区别在于,地球诞生了生命,生命的出现给地球增添了很多色彩,尤其是人类出现以后,现在人类已经能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度很快,不过即便如此,在宇宙中依然存在很多人类无法解释的物理问题,这些物理问题困扰着科学家近百年的时间,下面我们就一起来看看这些无法解释的物理问题有哪些?

第一个物理问题——人类到底是如何起源的?

人类作为地球上最有智慧的生物,在短短几千年的时间内,已经站到了地球食物链的顶端,而其它生物甚至几亿年都无法进化成智慧生命,比如说恐龙,恐龙曾经在地球上统治了1.6亿年的时间,如此漫长的时间恐龙都没有进化出智慧,而是在6500万年前灭绝了,病毒作为地球上的原住民,有着几十亿年的历史,它们也没有进化出智慧来,为什么人类能够在短短几百万年的时间内进化为智慧生命?根据科学家的研究,从化石记录来看,一系列的古人类化石揭示了人类进化的清晰脉络。例如,南方古猿、能人、直立人、智人等,这些化石的发现为人类进化的研究提供了关键的实物证据。它们在形态、骨骼结构和脑容量等方面呈现出逐渐变化和发展的趋势,显示出从类似猿类的特征向现代人类特征的转变。

在基因方面,现代生物学和遗传学的研究也为人类的进化起源提供了有利的证据,通过科学家的分析对比我们能够知道,人类和黑猩猩等猿类在基因上面有着高度的相似性,这说明我们在遗传上有着共同的祖先,并且在漫长的演化过程中逐渐分化,虽然说现在有很多证据能够证明,人类就是由猿类进化而来的,但是在进化过程中,为什么人类和其它猿类动物会出现分歧?这是科学家现在无法解释的问题,对于人类的进化过程,存在很多谜团,当时到底发生了什么?让猿类出现大的分歧,使得猿类开始向人类进化?而且这个进化是地球历史上前所未有的,要知道,在地球漫长的岁月中,经历了5次生物大灭绝,但是没有一次生物大灭绝能够进化出智慧生命来,只有人类成功了,所以很多人对人类的起源非常好奇,目前科学家也在积极的研究这个问题。

第二个物理问题——为什么太阳系只有地球有生命?

根据科学家的研究我们能够知道,在太阳系中一共有八大行星,它们分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星,在八大行星当中,地球是唯一一颗诞生了生命的星球,很多科学家表示,地球之所以能够诞生生命,主要是因为地球处于太阳系的宜居地带,能够获得足够的热量,所以地球才能够慢慢诞生生命,而且地球上拥有丰富的水资源,这是诞生生命的基础,不过在太阳系中处于宜居地带的星球,并不只是地球,火星和金星同样处于太阳系的宜居地带,为什么这两颗星球没有诞生生命?难道是因为这两颗星球上面没有水资源?根据科学家的分析我们能够知道,地球上面的水资源并不是与生俱来的,而是彗星带来的,在太阳系早期的时候,大量的彗星撞击了地球,使得彗星上面的水资源和其它物质留在了地球上。

不过当时彗星并不单单撞击了地球,还撞击了其它星球,比如说金星、火星,既然都是一样的,为什么金星和火星环境差异如此之大,科学家最早探索的星球就是金星,通过研究发现,金星环境非常恶劣,金星表面平均温度高达460℃至500℃,比水星还要热。这是由于其大气层中含有大量的二氧化碳,形成了强烈的温室效应,使得热量无法散发到太空中。金星表面大气压非常高,约为地球大气压的90倍以上,相当于在人身上压了一辆坦克。这种高压环境对探测器和任何可能存在的生命形式都是巨大的挑战。金星云层顶端风速能达到恐怖的350千米/小时,是地球12级飓风风速的三倍多。同时,金星的天空中还不断爆发闪电,一次闪电甚至可以持续近15分钟。在如此恶劣的环境下,生命不可能生存。

而火星没有磁场和大气层,磁场能够保护大气层使得大气层不会被太阳风吹散,没有磁场的保护,大气层就无法长久保留,大气层能够抵挡宇宙中的各种辐射和太阳紫外线,没有大气层的保护,生命也无法长期存在,不过让人感到疑惑的是,既然金星、火星、地球这三颗行星都是岩质行星,而且它们都处于太阳系的宜居地带,为什么它们的环境差异会变得如此之大?难道说在太阳系早期的时候,太阳系发生过一些不为人知的秘密?对此,现在科学家也无法解释,未来随着人类科技的进步,说不定人类能够解开这个奥秘。

第三个物理问题——宇宙外面是什么?

现在人类能够观察到的宇宙直径大约是930亿光年,而这并不是宇宙的全部范围,宇宙到底有多大?目前科学家还在研究当中,之所以会存在不可观测宇宙,是两个原因造成的,第一个就是光速限制,现在我们都知道光速大约是每秒30万公里,而我们的宇宙一直都在膨胀当中,膨胀的速度远远大于光速,由于信息的传递速度为光速,这就意味着肯定存在我们无法获取的信息宇宙,这样的宇宙对于我们来说是不可观察的,其实也是没有意义的,因为那里的任何信息都不可能到达地球,如果说我们的宇宙是有边界的,那么边界之外是什么?不少科学家认为,宇宙之外还是宇宙,只不过是平行宇宙,这个理论认为,我们的宇宙外面还存在众多的平行宇宙,平行宇宙的大小都是不同的。

我们的宇宙可能是由其它平行宇宙衍生出来的,而其它的平行宇宙也可能是我们的宇宙衍生出来的,它们就像是无数个泡泡一样,构成了不同的宇宙,除此之外,还有的科学家认为,既然时间和空间都是在宇宙大爆炸之后诞生的,那么就不存在宇宙之外的说法,因为一切法则都是来自于大爆炸,没有大爆炸就没有所谓的法则,也就不存在宇宙之外的说法,目前科学家一直都在研究宇宙之外的奥秘,未来随着人类科技的进步,说不定人类能够解开这个奥秘。

第四个物理问题——为什么宇宙中不存在反物质

在宇宙中我们经常能够看到各种各样的物质,这些物质都是正物质,根据科学家的研究得出,物质也有相反的一面,科学家将其称为是反物质,反物质的威力是巨大的,是迄今为止已知物质质量转化为能量最大最完美的释放,也是质能转化率达到百分之百的物质,世界上没有任何物质或者技术制造出来的能量能够和反物质相比较,现在,我们人类掌握的最大质能转换技术就是核聚变,质量转化为能量的比率约0.7%,也就是1kg物质可以转化出7g的能量,只是反物质转化率的1/142.86。根据爱因斯坦的方程式E=MC^2。这里的E表示能量,单位J(焦耳);M表示质量,单位kg(千克);C表示光速,单位m(米)。按照这个方程计算,1克反物质全部释放的能量大约是9*10^13j,但是反物质和正物质相遇。

1g反物质和1g正物质能够爆发出2g的能量,即1.8*10^14j,这个能量到底有多大呢?每kw/h(千瓦/时,1度)电能相当于3600000J,每吨TNT炸药爆炸能量相当于4184000000J。简单来说就是,1g反物质和1g正物质所产生的能量就相当于5000万度电或者说是4.3万吨TNT炸药爆炸的威力。看到这里,相信很多人会产生一个疑问,如此强大的反物质,为什么科学家不利用呢?这是因为科学家在宇宙中根本没有找到反物质,最早提出反物质概念的是英国物理学家狄拉克,他在1928年就首次预言并论证了正电子的存在;1932年,美国物理学家安德逊在实验室中又发现和证实了狄拉克预言的正电子;1955年,英国物理学家西格雷用人工方法获得了反质子。

1937年,意大利物理学家埃托雷·马约拉纳预言有一种粒子,反粒子就是其本身,人们把这种正反合二为一的粒子称为马约拉纳费米子。科学家们为了找到这种粒子,耗费了整整80年时间。但是在宇宙中,科学家几乎没有发现反物质,对此科学家猜测,在宇宙大爆炸之初,反物质和正物质分离了,如果说两个物质没有分离,那么他们就会产生巨大的能量,使得整个宇宙都无法存在,或者说,在宇宙大爆炸之初,宇宙中也存在大量的反物质,但是所有的反物质都已经湮灭了,而现在宇宙中只剩下了正物质,想要找到大量的反物质,就需要科学家利用高科技制造,但是现在人类制造反物质的成本太高了,根本不划算,所以反物质目前还处于理论阶段,想要真正的实施还需要漫长的时间。

第五个物理问题——人类是否存在自由意识

人类作为地球上最有智慧的生命,人类的科技发展非常快,现在我们已经能够走出地球探索宇宙,不过一直以来科学家都在研究人类是不是拥有自我意识,一般来说,自由意识是指人类能够自主选择行为和决策的能力,而不受外界条件和因果关系的决定,一些哲学家认为,人类具有自由意识,因为我们在做决策和行动的时候,感觉到自己能够自主选择,而不是被外界因素所决定的,而且人类大脑中存在决策和选择的神经网络,这也支持了人类具有自由意识的观点,然而还有一些科学家认为,人类并不具有真正的自由意识,因为我们的行为和决策都受到了基因、环境、文化、经验等多个因素的影响,虽然我们有意识的决策和行为,但是这些决策和行为实际上都是由之前的因果关系所决定的,而我们并没有真正自主的选择。

从神经科学和决定论的角度来看,人的大脑是由神经元和神经回路组成的物理系统,其活动受到生物化学和物理规律的制约。我们的思维、情感和决策可能是大脑中复杂的神经活动的结果,而这些神经活动在某种程度上是由先前的原因所决定的。量子力学中的不确定性原理为自由意识的存在提供了一些可能性的支持,但其在大脑中的作用和影响目前仍不明确。我们所看到的一切和感受到的一切都是来自眼睛和神经元,如果说我们所看到的一切都是假象,那么就不存在所谓的自由意识,我们所看的一切会不会是大脑给我们产生的假象?目前科学也在积极的研究当中,未来随着人类科技的进步,说不定人类能够解开这个奥秘,对此,大家有什么想说的吗?

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星空承载梦想

简介:本人爱好天文,擅长写科学领域的文章