1912年，奧地利科學家維克多·黑森（Victor Hesse）在離地面約三英里的熱氣球中，
發現令人難以置信的神秘能量從外太空湧入並流經地球
它們具有強大的能量，之前從未見過的東西
被稱為宇宙射線。
科學家們研究從原子內部傾瀉而出的同等神秘且同等強大的能量射線，
這些能量被稱為放射性神秘射線。
原子內部，沒人真正理解它們是什麼，
一個令人難以置信的故事展開了，
這種發現將迫使我們重新思考自然現實世界本身
我們感官的世界原來只是奇妙宇宙中的一小部分，
比我們在最瘋狂的幻想中所能想像的，
我們的現實只是世界中的一種幻想
1920年代中期，原子以驚人的速度向我們揭示了它的奇怪秘密，
因為在1897年進行了一場又一次的科學革命。
居里夫人研究了奇怪的鐳從某些稀有金屬中傾瀉而出，
她稱之為放射性，
然後在1905年愛因斯坦最終證明了這一點。
幾年後，通過研究花粉在水中的移動方式研究了原子的存在和大小，
紐西蘭人拉塞福在曼徹斯特進行了一項實驗，
他揭示了原子內部的形狀，
科學家震驚地發現原子幾乎完全是空的，
問題變成了這個空原子怎麼可能使我們周圍世界看起來如此堅實?
丹麥的革命物理學家提出，他們認為原子世界的原理與任何人類見過的原理完全不同，
原子是宇宙萬物的基本組成部分，是獨特的，
然後科學家探索了原子核，
他們發現原子的微小核心能釋放強大的能量，
這一發現有可能導致地球的毀滅(核戰)，
它也使他們對宇宙本身是如何被創造出來的，
儘管如此，了解陌生而反覆無常的原子旅程才剛剛開始於1927年，
一個年輕人在劍橋大學數學系學習，害羞笨拙笨拙而令人恐懼，叫狄拉克（Paul Dirac）
它不是家喻戶曉，但應該是他最近被物理學家票選有史以來第二偉大英國物理學家，
僅次於牛頓，
24歲的狄拉克以其勇敢和穩重的思維聞名。
愛因斯坦說這種在天才與瘋狂之間取得的平衡
這意味著將歷史上兩個最困難和最違反直覺的思想結合在一起，
狄拉克首先試圖調和量子力學和狹義相對論，
乍看似乎與它所處理的原子完全無關
如空間和時間之類的事物，
結果是，當物體以接近光速的速度行進時，它們的行為會大不相同。
1920年代，當描述電子時，當原子的成分以極高速運動時，
量子力學方程始終會得到錯誤的答案。
但是對於狄拉克來說，它具有深奧的動機，
他說，物理理論必須具有數學上的美。
對他來說，量子力學和相對論不協調不只不便，還是十分醜陋的，
狄拉克坐在火光燦爛的壁爐前，試圖將這兩種不同的理論融合，
在1928年初的一個晚上，他得到了一個驚人的啟示，
量子力學和狹義相對論在狄拉克的頭腦中融為一體，很好地描述了時空，
並以某種方式擠壓了宇宙。
他們彎曲了原子的現有方程，將其扭曲成各種新的怪異和奇妙的形狀，
他堅定不移的信念“自然定律一定是美麗的”的指導下，
狄拉克在一個方程中磨練了對原子內部發生的一切的全新描述，
因為它具有數學上的美，
這是Dirac方程： gamma mu轉換為ID mu-e mu psi等於M PI
不要理解它，只要將其視為人類成就的奇蹟就可以了，
這是李爾·貝多芬國王的第五個物種或物種的起源，
因為隱藏在這些符號中是對現實在根本上如何工作的完美描述，
狄拉克方程式描述了一個自然粒子的密碼，並具有完美的數學優雅度。
狄拉克方程式描述了一個原子粒子以任何傳播，直至達到的光速，
但是當他仔細地研究自己的方程式時，
發現了一個令人震驚的革命性東西
他的方程比本質上了解更多，告訴他還有一個我們從未注意到的宇宙，
因為他的方程不是一個答案，而是兩個，
一種由原子構成的鏡像到整個宇宙的鏡像，
這些原子的性質現在以某種方式反轉了
物質如何引導方程式預測反物質的存
狄拉克的理論似乎說，我們已知世界中的每一個原子的每個部分，
每個粒子都可以存在一個具有相同質量但精確地對應的反粒子
彼此相反，就像鏡子中的世界一樣，
由反物質原子構成的宇宙的外觀和運作方式與我們的世界一樣，
有可能使我完全由反物質構成，
並且看到外觀和行為完全相同的我，
有可能在廣闊的宇宙中存在由反物質構成的恆星和行星，生物，
並且狄拉克方程式有一個最終的預測，
因為物質和反物質之所以不能聯繫,是因為如果他們這樣做，他們將相互殲滅，變成能量
物質和反物質的結合將根據愛因斯坦著名的等式，完全轉換為能量, E等於MC平方，
因此，如果我遇到我的反物質人，我們將以相當於一百萬個廣島大小的原子彈的能量爆炸，
這些聽起來像是科幻小說，實際上反物質的思想激發了巨大的靈感。
事實是反物質，特別是現在正在實驗室中常規製造稱為正電子的反物質電子。
正電子用於稱為PET掃描儀的複雜醫學成像設備中，
該設備可以透視我們的頭骨並準確映射我們的大腦圖片，
但在1920年代最初即使狄拉克本人也難以相信自己的結果反物質似乎是一個荒謬的概念，
它來自1932年安德森（Karl Anderson）在加州理工學院工作
他一直在研究高能次原子粒子的宇宙射線，這些粒子不斷從外太空轟擊地球，
為此他使用了一種稱為“雲室”的裝置，這基本上是一艘充滿了細小的水蒸氣霧，
當它們向下流過蒸氣並顯示在磁場內時，會顯示出粒子的軌跡，
這些軌跡將根據粒子的電荷而以一種或另一種方式偏轉，
因此正粒子的軌跡是一個
安德森以否定的方式發現了與電子完全一樣的粒子，卻以相反的方向偏轉的證據，
他發現了反物質的直接反電子粒子。
狄拉克方程是一個令人印象深刻的成就，
僅使用抽像數學就可以預測反物質的存在。
足以使其成為人類思想史上的重要里程碑，
但狄拉克方程式中隱藏的啟示將需要30年來最偉大的頭腦盡最大的努力來發現。
儘管它功能強大，並導致了反物質的發現，但最終它只能描述一個電子，
而無法完全解釋當存在多個電子時所發生的情況。
電子彼此相互作用，這是20世紀中葉最困難的問題，
但是當答案出現時，卻帶來了一個意想不到的啟示，
這家位於洛杉磯郊外的加州理工學院的辦公室
曾經是偉大的理查德·費曼
費曼不僅是天才，許多人都將他稱為魔術師，
他是如此聰明，如此富有創新精神，並像愛因斯坦一樣成為神話人物，
喜歡培養和講述自己的軼事。他以前經常去脫衣舞俱樂部。
但他對物理學的最大貢獻是他在量子力學的第二階段，
費曼試圖理解電子如何相互影響，解釋電子如何通過電磁場共同作用
帶領量子電動力學或QED，
這個項目是一個巨大的挑戰，但是最終結果卻是無與倫比的，
這是有史以來構思最深遠，最準確的科學理論，
例如，它預測了電子的某種特性，
恰好等於理論和實驗之間的一致數，即百億分之一的結果，這是前所未有的一致水平，
就像在倫敦到紐約的距離測量人類頭髮的厚度範圍內，
量子電動力學的驚人精確度支撐了我們在物理世界中幾乎經歷的所有事物，
與我們所經歷的一切理論都非常接近，
它以原子尺度定義了自然定律。
塑造顏色以及幾乎所有事物相互作用和融合的方式
評估從生命的生物化學到我們為什麼不跌倒的所有事物，
所以QED到底說了什麼，這就是事情變得艱難的地方，這可能是對自然的奇妙科學描述，
但試圖理解費曼在做什麼用幾乎是不可能的，
他本人在向公眾介紹他的理論時所說的話，
我的任務是要說服你不要拒絕，因為你不了解它，你會發現我的學生不了解因為我不明白，
必須放棄最基本的直覺自然，必須放棄“空的空間是空的”的概念，
真空在量子物理學告訴我們，平均而言，那裡什麼都沒有，
而正是這兩個詞平均迫使我們重新思考對現實的理解，
就像銀行帳戶,有些日子可能是100塊，其他日子可能透支了100塊，但平均而言，它是零
空白空間竟然有類似的會計技能，但它可以藉用能量而不是金錢，
而這種能量實際上是從未來借來的，只要在實踐中很快償還
這樣做的目的是，借來的能量可以用來創建粒子和反粒子，
這些粒子和反粒子是由空隙自發形成的，條件是幾分之一秒後它們相互消滅，
並且消失的能量是從無處借來的，然後變成物質自我會轉化成能量，
而這實際上是在虛空中瞬間發生的，
事實上，這是對狄拉克反物質理論的驚人證實，
大量物質和反物質粒子不斷在較小規模的空間中被創造並消滅，
這是一個常數創造與破壞的風暴
物理學家稱之為量子泡沫，
量子泡沫中的粒子來來去去如此之快，以至於我們完全不知道它們，
我們將它們稱為虛擬粒子，
但是如果我們能夠將時間減慢到幾乎停滯我們將能夠看到這種蓬勃發展的活動，
即不斷形成和消滅的物質和能量，這是現實本身的基礎，
由此產生的所有量子電動力學中最令人瞠目結舌的想法，
我們認為構成日常世界的事物基本上僅僅是虛擬的所有狂熱活動中的一種。
粒子堆積在空虛中，
所以你我地球星星基本上只是無限更完整的道路之一，
因為當費曼在40年代中期首次在加州理工學院發展他的革命思想時，
他想當然地實現自下而上
之所以感到恐懼是因為當時人們普遍認為量子電動力學是一場災難，
該理論無法解決，方程沒有明智的解法，數學逐漸失控，
但費曼相信他可以看到一種解決辦法。
瘋狂複雜的數學極大地削減了費曼在青年的傲慢和自信
但幾乎像孩子一樣的圖表解釋他的新思想，
面對傳統量子力學複雜的數學衝突，它們優雅的簡潔性似乎不可避免，
於是在1948年，30歲的費曼決定公開他有爭議的版本量子電動力學
他選擇了位於賓夕法尼亞州海岸的美國最重要的科學會議，
而謝爾特島會議是物理學家的名人服務，當時波耳是所謂的原子物理學之父
會議開始時，反物質的發現者狄拉克和美國原子彈奧本海默（Robert Oppenheimer）
背後的人的氣氛對量子電動力學充滿了信心，這似乎無可救藥，
費曼只有三十歲，他站起來，在世界上最傑出的科學家面前站了起來，
並開始揭露他的新圖表和等式，
他使用可視化方法而不是使用奧秘的複雜數學，
費曼用他的簡單圖片描述了他所有的虛擬粒子是怎麼回事。
並討論了他費曼圖，
有些名人相信原子粒子在任何情況下都無法可視化。
費曼為他的新理論辯護，試圖解釋這些圖只是幫助可視化的工具
他的新方程式包括狄拉克在內的其他科學家都沒有聽說過
覺得他是一個白痴，對量子力學一無所知。
結束了他的演講，他雖然受了挫折，但仍然後悔不已。
他知道自己的圖表和方程式是正確的，只要他能說服其他人，
晚上費曼遇到了另一名年輕的物理學家施溫格，
施溫格與費曼同齡
他和費曼一直在獨立工作，並以不同的方式解決了量子電動力學問題，
在12歲時就被確認為神童。
他們用新方程可以解決量子電動力學和費曼圖得出了相同的結論。
他們在聯盟結束前計劃對波耳和保守派進行全面正面反擊時，產生了令人敬畏的理論，
賓夕法尼亞會議廳的氣氛從絕望變成了興奮。
在接下來的幾年中，他們的理論得到充實，並迅速成為最準確而有力的理論
量子電動力學談論了空蕩蕩的空間，使我們無法感覺到的能量沸騰，
而我們所看不到的虛擬粒子確實使包括物理學家在內的許多人都有些懷疑，
許多懷疑論者可能會說這些鬼話，稱真空實際並不是真的，複雜的量子電動力學數學方程需要它們，但本身並不意味著它們存在，它們可能只是沒有現實根據的數學幻想而已。
自1950年代後期直接證據表明，沒有一點兒空白是空的，
但事實上，在實驗室中一次又一次地觀察到了活動的沸騰，
而關於空無虛空的證據的第一個線索來自一罐蛋黃醬，
1948年，一位名叫卡西米爾(Hendrik Casimir)的物理學家在荷蘭的飛利浦研究實驗室工作。
膠體溶液這只是油漆和蛋黃醬等物質的奇特名稱，它由懸浮在液體中的微小固體顆粒組成，
看不到為什麼蛋黃醬不流淌，為什麼它不像普通液體那樣運轉
似乎是某種奇怪的力將蛋黃醬分子粘合在一起，使其變得粘稠，
這讓卡西米爾產生了令人驚訝的見解。
卡西米爾意識到，將蛋黃醬分子吸引到一起的神秘力與空曠空間中神秘的虛擬粒子有關。
更好的是，他想出了一個實驗，該實驗可以成功地向所有人揭示這些顆粒，
現在看來，在實驗室中花了10年的時間才真正進行卡齊米茲實驗，
很簡單，將兩個金屬板非常靠近地在真空中，
這些板沒有磁性或帶電，希望它們只是坐在那裡移動並受到eac的影響
實際上，隨著時間的流逝，由於微小的力將它們推到一起，它們開始彼此靠近，
而推動卡西米爾表現出的這種力是由充滿真空的虛擬粒子引起的，
就像風推動風帆的方式一樣。
虛無的虛空可以施加很小但真正的機械力，將金屬板推到一起
這無疑是自然界在幻想的那一刻最偉大的魔術之一，
物理學家推測這是-也許有一天他們會利用的真空能量，
他們想像它為星際飛船提供動力，這種飛船將把人類帶到宇宙的最深處，
現在他們知道這是否會實現，但是蛋黃醬可能會導致太空旅行，
這是道格拉斯·亞當斯《銀河便車指南》引以為傲的量子電動力學
40年代科學家們堅信宇宙中的絕大多數事物基本上都由原子和光這兩種物質組成，
光是由稱為光子的微小粒子構成的，原子是由電子，質子和中子的三部分組成的，
並且由於存在反物質，所以存在反質子，反中子和正電子
對稱性令人滿意，
但是隨後，似乎科學家每次解決自然界的一個謎題時，
原子都會向他們呈現某種東西
在短短幾年之內，甚至更怪異的是，原子物理學已從安靜的信心變成了混亂，
當然要弄清這個新的奧秘，需要的是又一次科學革命，
第三個天才是默里·蓋爾曼（Murray Gell-mann）
蓋爾曼在15歲時是個神童，他已經在耶魯開始學習物理學，
在20多歲就讀完了博士學位，他擁有令人難以置信的智力
令周圍的人感到恐懼的是，他會講多種語言，
並且似乎對想扔給他的任何學科都有深刻的了解，
他在60年代初加入加州理工學院, 像費曼一樣，
他具備這種超越數學的能力
蓋爾曼和費曼一起成為了一個了不起的二人組，
辦公室編號456曾經屬於費曼。沿著走廊只有兩扇門是蓋爾曼的辦公室
兩位知識分子巨人之間存在著激烈的學術競爭，但他們相互取長補短，有不同的性格。
蓋爾曼是一位有教養的年輕人，過去常常被費曼大聲打擾，費曼當然喜歡纏繞，他很高興，
在1960年代和70年代，加州理工學院的這兩位天才在粒子物理世界中佔據著主導地位，
蓋爾曼的狂熱知識氛圍中將秩序帶入粒子動物園
他開始與他使用一種模糊的數學形式稱為群論，
這是一種用於分析數字和符號組並試圖將它們組織成簡單模式和對稱性的理論
就像用這種技術處理摺紙的抽象形式一樣，
蓋爾曼開始將所有已知的粒子加工成一個有組織的系統，
但後來他得到了最令人敬畏的啟示，
蓋爾曼意識到他的群體理論指出了一個新的更深層次的意義。
潛在的數學真理可能重寫原子規則
所有新粒子進行連貫的模式，他不得不承認存在著更深層的基本現實，
事實證明一切似乎都不像原子是由質子和中子組成
質子和中子本身由更多的基本元素組, 成被他稱為夸克的微粒
蓋爾曼內心缺乏信心，在任何情況下都沒有證據對於夸克這樣的事物，
他深信自己的新理論將被宣佈為古怪或錯誤，
因此，蓋爾曼坐在他的啟示中，他是偉大的科學的想法幾乎永遠消失了，
然後在他的辦公室以北幾百英里處出現了一個非同尋常的東西，
這是位於舊金山以南幾英里處的斯坦福線性加速器，
基本上是一端電子槍通過隧道發射高能電子束，隧道從兩英里外的山丘開始，
在高速公路下方的山中行進，進入實驗區域，。
始建於1960年代，
時至今日仍是地球上最長的單一建築物，儘管它已有40年的歷史了，
例如這些電子在最初幾米內將達到的加速度，已經達到了光速的99％。
如果這些電子開始，要換種說法從槍上發射子彈，在子彈還沒有離開障礙之前，它們將覆蓋整個兩英里的距離，
現在電子束以幾乎光速行進，將到達目標區域，
電子會撞擊到質子中，然後通過管子散開，然後由充滿整個大廳的巨大探測器拾取，
物理學家得到了有史以來最大的確認：是更深層的規則基礎，
它們是粒子從電子散射方式中發現的基礎，
並且由於其極高的能量是質子內部結構，
換句話說，質子本身是由更基本的粒子構成的，這是吉爾曼夸克，
這是幾十年來的驚人時刻，人們確信質子和中子的原子核成分絕對是基礎，
這是第一次有證據表明，夸克更深的東西是棘手且難以捉摸的野獸，
有六種不同種類或口味的夸克，上下都充滿奇怪的魅力，
夸克永遠不會孤立存在，只能與其他夸克結合使用，
這使得它們無法直接看到只能推測它們的存在，
近年來夸克還是使粒子縮放具有某種相似性，
它使我們能夠對宇宙是如何構建的進行簡單而有力的描述，
有人說我們可能會發現夸克是由甚至更奇怪的東西製成的，這是有可能的，
從1905年至今，
我們從原子的大小和形狀到其中心如何掌握宇宙本身的秘密，
從它如何揭示未知的反物質世界到多麼空虛，
它涉及最古老的科學原理之一，
儘管重力從愛因斯坦未真正了解過虛擬性，
但突然之間，似乎聽起來有些瘋狂，稱為弦理論，
這些思想將所有亞原子粒子視為微小的振動弦，
在它們內部被困住的空間具有更高的維度
有M理論表明我們的整個空間和時間只是在多重宇宙中漂浮的膜，
另一種稱為“量子環”的引力表明根本不存在任何東西，
而最終一切都由空間中的微小環組成時間和時間本身，
直到深夜，人們才真正意識到一場噩夢
在量子物理學家的眼中看到恐懼，稱為測量問題。
僅當測量一個原子時，該原子才會出現在特定的位置，
換句話說，一個原子會散佈到整個位置，直到有意識的觀察者決定看一下它，
測量或觀察的行為創建了整個宇宙並不只是展示這個想法有多瘋狂，
整個科學領域中最著名的思想實驗之一，即所謂的薛丁格的貓實驗。
薛丁格是原子理論的奠基人之一，
並在1930年代中期純粹設計了思想實驗, 為了強調量子力學的荒謬性，
他建議在一個盒子裡放一個未打開的氰化物容器，該容器與輻射探測器相連。一些放射性物質，如果物質中的原子發射出一個粒子，檢測器將把它吸收，然後釋放出氰化物，在這種情況下，一隻可愛的貓，將貓放在盒子中，然後蓋上蓋子，然後等待，所以這是根據傳統量子力學（被稱為哥本哈根解釋）的難題，一直到盒子關閉時，裡面的放射性原子尚未確定它是否已衰變並吐出一個粒子，因此我們必須將其描述為既已衰變又未衰變，同時考慮一下這是什麼意思，因為放射性粒子觸發了貓的毒物釋放既有毒又沒有中毒，所以直到我們打開蓋子檢查貓的命運，這才被稱為測量，貓同時活著又死著, 這顯然是一個悖論，或者稱薛丁格的貓悖論，
而測量問題的矛盾本質確實迫使我們接受原子尺度上的微小物體，
但是在宏觀範圍，這些規則消失了，
一套全新的直觀規則很好地接管了這一點，
有人認為實際上量子怪異實際上可能橫貫整個宇宙，必須重新考慮我們對宇宙的了解，
其主要擁護者進行多世界解釋，
牛津大學的Deutsch提出，人們對現實本身有深刻的誤解，
他說，量子力學實際上描述的不是一個宇宙，而是多個宇宙。
他稱無限數量的平行宇宙為多重宇宙，
其中每個原子存在於每個可能的宇宙中的某個地方，
這意味平行宇宙方面必須適用於所有大小的人類恆星銀河系一切事物，
這就是為什麼我們為什麼稱其為平行宇宙理論而不是平行電子理論，
並且同一理論說原子存在於多個地方在不同的宇宙中說，人
類在不同的宇宙中也存在於不止一個地方和不止一種精神狀態中，
物理學家保羅·戴維斯（Paul Davies）提出了一個更奇怪的想法，
他認為度量問題的奇怪之處實際上可以解釋宇宙是如何成為經驗的。
今天的實驗人員在實驗室中進行測量，將影響到50億年前的現實本質，
認為在存在的生物體和觀察者與存在某種反饋迴路
否則宇宙似乎恰好以正確的定律和正確的條件開始似乎有點奇蹟，
導致像我們這樣的觀察者不僅能夠進行測量，而且能夠理解所有事物，
但量子通過時間提供這樣的反饋，因為它確實允許這種時間倒退效果，
這並不是說我們現在可以做一些事情來改變過去，
但是有量子測量對過去的影響，
爭論一直存在，這些離奇的形而上的推測
我們不應該擔心這樣的貓—所謂的現實的真實本性，
量子力學本身無需解釋就可以為我們提供以下答案：
不認為量子力學需要唯一的解釋，
解釋不會改變結果或量子力學規則，
數百年前的宗教對地球繞著太陽旋轉而不是太陽繞著地球旋轉的想法進行批判
與伽利略（Galileo）達成妥協，
星空和行星以及天空中太陽的位置完全符合該理論所預言的，
但並不是人類冒昧聲稱能夠描述基本現實
發生在20世紀的量子力學中？
老實說，我們可能尚未找到最終的答案，也許只是時間問題
原子的物理學之父波耳曾說，原子的語言只能用作詩歌，
儘管我們知道萬億個原子如何協同作用以創造我們周圍世界的方式，
但在很大程度上仍然是個謎
構成我身體的原子與岩石，樹木，空氣，甚至星星中的原子相同，
但它們聚集在一起創造了一個可以問問題的意識存在。
沒有留言:
張貼留言