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1700912965 极简宇宙史 [:1700907510]
1700912966 极简宇宙史 第4章 一片尚未被探索的现实
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1700912968 正如你现在所知道的,我们整个可见宇宙是一个半径为一百三十八光年的球体。在这么巨大的尺度上,我们所注意到的第一个图景是沐浴在气体与暗物质,以及更本质的各种量子场之中的巨大纤维状星系群。在那么远的地方我们无法直接看到它们,但它们能被感受到。它们是构成我们可见宇宙的物质。它们是希格斯场,希格斯场让所有能够拥有质量的东西拥有了质量。它们是暴胀场或者说暗能量,抵消了引力的作用,让宇宙膨胀发生得越来越快。
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1700912970 还有引力本身,将所有一切都拉得与其他一切更近。
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1700912972 你就在外面,看着这一切,现在你开始放大。
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1700912974 现在你已经能够看到星系,以及它们所包含的几千亿颗恒星。在它们的中心,质量巨大的黑洞喷射出你所能看到的最高能量的光线与质量。你看到了暗物质的存在。你看到这些暗物质防止了星系因自身的转动而将自己撕得四分五裂。
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1700912976 继续放大。
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1700912978 现在你已到达了恒星的尺度,那些巨大的火球包含着炽热的等离子体,发射出光芒,我们人类就是依靠这种光芒来探索遥远的宇宙。
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1700912980 接下来看到的是行星,这些球状世界体积过于渺小,无法成为恒星。
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1700912982 比行星更小的是小行星、彗星以及我们星球上一百公里厚的大气层之下所存在的各种生命。
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1700912984 然后是微生物、细胞、分子、原子、电子与光子、质子与中子、夸克与胶子。
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1700912986 再放大。
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1700912988 你已回到了量子场的世界。
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1700912990 在这里,引力已被各种量子作用力所盖过。
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1700912992 你接着放大,然后停了下来。
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1700912996 你还记得量子场的问题出在哪里吗?你还记得重正化——那个被量子理论物理学家用来消除纠缠他们的无穷大的戏法吗?你还记得以看待量子场的方式看待引力所带来的完全失败吗(因为那个在量子场的例子里大获成功的手法在这里无论如何都无法消除无穷大,因此令时空在任何一点都发生崩塌)?我们现在需要找出一种方法来消除这个无穷大。在这一幕的背后,你将看到我在上一章结尾处提起的那扇通往一个巨大全新现实的窗户。你现在很快就要穿过这扇窗户了。但首先我们需要去除这些讨厌的无穷大。
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1700912998 我们应该如何完成这个任务呢?让我们来看看,对于时空我们到底了解些什么。我们知道二十一世纪初对它的描述有着自己的极限。在非常大的世界里,这个极限发生在大爆炸之前的某处,在暴胀期之外,宇宙处于普朗克时期的地方。就空间和时间来说,这个极限位于我们现在所在的一百三十八亿光年之外。
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1700913000 在非常微小的世界里面,同样的极限依旧存在。发生在所有地方。
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1700913002 对着任何东西不停放大,或早或晚,你会到达普朗克尺度。
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1700913004 除非有什么东西阻止你到达那里。
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1700913006 因为霍金对于黑洞的研究,我们已经知道就算引力也无法逃脱量子效应,这种量子引力的确存在,虽然我们尚未了解在它统治的世界里这到底意味着什么。
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1700913010 在非常巨大的尺度与非常微小的尺度上,都存在着我们探索的极限,这个极限来自普朗克尺度。
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1700913012 在实验室中,有任何实验曾经到达过这种大小、能量或时间极限吗?
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1700913014 没有。至今一个都没有。那个极限实在太微小、实在太高能、实在太高速了。直到今天,这不仅是理论上的极限,更糟糕的是,这同时还是实际上的极限,因为没有人事实上能到达这个极限。
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