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导读七十六|一想到还有95%的问题留给人类,我就放心了【1】》

导读七十六|一想到还有95%的问题留给人类,我就放心了【1】》

作者: 罗益明 | 来源:发表于2020-04-21 11:32 被阅读0次

    读这样一部书籍,本来以为觉得很容易,但是没想到是自己找虐,为什么这么说呢?因为最开始看到这本书的介绍的时候啊,说这本书是天文物理这一块的一个科普性质的书籍,比较的通俗易懂,风趣幽默,那么我本来会觉得,就是说既然这个书的基调是在这个层次之上,那么我作为一个在这个理工科这方面这一块儿就是小白阶段的,应该读这样一本书是能够读懂的,但是没想到真正在读这本书的过程当中,却感受到了一种极为烧脑的感觉。

    为什么会觉得烧脑,并不是这本书写的有多么的复杂或者说深奥,而是自己对这方面的理解,实在是处于一个空白阶段,因此就是自己对这方面的事情,连最基础的概念都没有一个最基本的把握,所以说读起来比较的烧脑。也比较的痛苦。

    甚至于自己本来还不想把这本书读完,读到一半的时候就干脆想弃书不读,但是后来还是想到,就是坚持读下去,所以说还是勉强把它读完了,但是呢,只能说是把它读完了,对书中很多基础概念完全还是处在一个空白的这样的一个状态,所以说这篇导读呢,就只是说把自己对这本书当中自己学会的一些东西,可能理解的东西以及自己的诸多问题,给大家做一个简单的表述。

    本书的第一部分,宇宙是由什么构成的?这个问题一上来就可能把人给问懵了,就是我们可能在日常生活当中很少会去想象这种问题,或者说思考这种问题,那么就是现在的学界的一个公认呢,就是现在我们人类已知的以及公认的,就是说宇宙是由三种最基本的粒子所构成的,他们分别是上夸克,下夸克,电子,也就是说理论上可以就是根据这三个基本粒子,可以去组建世界万物。

    但是这个说法,就是也有两个方面的问题需要去探究,第1个问题,就是20世纪的粒子物理学家发现就是除了这三个基本粒子之外,还有其他的9个物质粒子和5个传递力的基本粒子。那这些是用来干嘛的?他们的作用是什么?还没有研究清楚。


    第2个方面的问题就是,我们现在所能够认识的所谓的物质世界,仅在这个宇宙当中占据5%的这种比例,在这个宇宙当中还有27%的这种比例是属于暗物质,还有68%的这种比例是属于暗能量,所以说,不仅我们对已知世界里的基本粒子还没搞清楚,还有这个更广阔的95%的问题没有弄清楚,这也是这本书的标题名称之含义所在。

    但是你会发现就是,就这么一表述的话,你会发现这里面还有很多问题,什么是上夸克,下夸克,什么是电子,为什么说他们就能够组成世界万物,他们怎么去组成世界万物的?

    还有提到的其他的这种基本粒子,他们是什么?再有就是我们谈到的这个27%的这个暗物质到底是什么,还有那个占据68%的这个暗能量又是什么以及这个比例怎么确定的,等等这些,你看无穷多的问题就出来了,但是这些问题呢。

    一方面呢,就是对于定义性的问题呢,你可以透过百度百科去做基本的了解,但我觉得也只是基本的了解罢了,为什么呢?因为你看了,估计也不能很好的明白,它这个概念到底是什么个意思?另外一方面。就是自己在这方面完全是这种处于小白阶段。也无从谈起,可能还得进一步去读相关的书籍,或者说去请教这方面的专业的人,可能才会对这些答案有一些基本的认识和理解。

    所以说,其实去读自然科学这方面的著作,个人以为还是需要老师或者说那些专业的人士的指点,否则的话,自己陷在其中,若不是那种真正在这方面有天赋或者说有天分的人,恐怕很难单凭自己的智慧去把这些问题一一的去理清楚。


    本书的第2个部分,这一部分内容呢,就是紧紧围绕着前面,第1部分谈到就是宇宙当中的27%的部分是由暗物质组成的,那么这一部分呢,就紧紧围绕着暗物质在讨论。那么讨论这个暗物质呢,首先讨论的是就是科学家怎么发现这种物质的?那么在这个地方就得引进一个比较高大上的思想观念,那就是爱因斯坦的广义相对论,这个我们一般人只是听过,我也只是听过。

    他这里引用了其中的一个观点就是说,如果在宇宙当中两个星体之间有比较重的东西,也就是某种物质的话,那么这个当你从远处射一道光过来,那么光在通过这两个星体之间的时候呢,就会发生弯曲,这种弯曲可能会弯向这两个星体中的某一个星体,这是为什么呢?这是因为两个天体之间会存在引力,这种引力会使这个周边的空间弯曲。

    那么根据这个道理,天文学家在观测一个几百万年前的这个,两个超大的这种星系团碰撞的时候,他发现就是附近的这些星系的光,透过那边就发生了弯曲,那么根据这个现象的话,那么就推测这个天体之间可能存在某种我们看不见的透明的这种暗物质。

    再则关于暗物质我们知道什么,就是目前能够知道的,就是说这个暗物质它有质量,他不可见,他跟星系待在一块儿。而且他们往往是大质量的这种团体漂浮在宇宙的各个星体之间。但是这个东西既然存在,为什么我们看不见,摸不着,那么在这个时候作者认为我们应该再回顾一下,就是我们能够知道的物质看见的物质,他们之间是怎样发生相互作用力的。

    一般而言,普通物质具有4种相互作用力,第1种力就是万有引力,如果两个东西有质量,那么他们彼此之间就会有引力。第2种的电磁力,也就是说两种基本粒子它有电荷,那么它们之间就会有这种相互吸引或者说排斥的这种力。

    第三种弱核力,那这种弱核力的呢,就是作者没怎么详细解释,就说跟这个电磁力很多方面类似,只不过那种力量比这个电磁力弱很多。第4种强核力,所谓的强核力就是在一个原子核内,把这个质子和中子给它凝聚在一起的力量,如果没有这个力的话,那么这个质子的这些正电荷就会逃逸。

    这是普通的物质之间存在着4种相互作用力,那么对于这种暗物质而言,它的相互作用力是什么呢?那么目前的手段能够定量的,就是认为这种东西它具有引力,那么它因为有引力,所以它具有质量,那么它有质量,那么它就算物质,我理解的是这个逻辑关系,但是我不知道他正不正确。

    那么,这个暗物质怎么来研究呢?作者给出了三种方法,第1种方法就是在一个容器里面装进这种压缩的低温惰性气体,所谓的这个惰性气体,就是指的是元素周期表上那个零族的稀有气体,像氦这些元素。然后再在这里面装那种监测器,可能能够监测到漂浮在我们周边的这种暗物质,但是目前还没有找到。

    第2种方法,就是把那些普通的粒子对撞起来,那么在这种对撞的过程当中可能会发现,第3种方法就是观测这个银河系里,就是说这个暗物质可能集中的地方。但是这三种方法的具体细节和内容展开,我个人也是比较的懵逼,所以说也只能蜻蜓点水,浅尝辄止,到此为止。

    那么还有一个问题,就是暗物质就是,为什么我们得去研究它,他很重要吗?其实很简单,我们想了解自己所处的这个宇宙,必不可少的了解的一环,那是一片新大陆,新世界。


    本书的第3部分,第3部分其实就是谈到了第1部分当中的暗能量,那么这一章节呢。就是仅仅围绕着暗能量的相关问题来表述。第1个问题,就是人们是怎么发现暗能量这个东西的?这在作者看来是一个纯属偶然的时机之下,就是人类在测量宇宙膨胀的时候,不经意间发现了,而且这个发现这个暗能量,可能目前已知的就是作用,就是使得宇宙在加速膨胀。

    那么在这里又引出了,第2个问题就是宇宙为什么会膨胀?这里第1个就是说人类在找寻能量的过程当中,发现2/3的能量是我们在找的过程当中才出现的,也就是原来没有,后来才出现的。第二,宇宙大爆炸学说,也就是说有一个基点就宇宙起源的起点,这个起点一下爆发了,然后有一股力量把它往外推,然后引力呢就往回拉,然后,就使得这个宇宙保持了一种平衡。

    那么根据第2个问题,又会引出第3个问题,就是我们怎么知道宇宙膨胀,那么怎么知道的呢?天文学家就研究我们周边的这种星体离我们的这种远去的程度,也就是说只要宇宙在膨胀,那么我们周边的物体都在彼此的远离,那么只要去研究这个问题,就能发现这个宇宙膨胀,那么可能是在这个研究的问题过程当中发现,宇宙的这种膨胀的速度好像越来越快啊,然后这种驱动它的力量,就是这种我们看不见的,但是它又能够推动物质远离的东西叫做暗能量。

    那么在这里还有一个问题,就是前面讲的就是这个比例是怎么算出来的,为什么按能量是占68%,这个暗物质是占27%,常规的物质是占5%,那么这个,其实是根据这个天文学家在捕获宇宙刚刚形成时逃出来的第一束光子所做成的宇宙光波微粒辐射背景图,根据这张图上的褶皱数量和图案,所以得出了这么一个比例。

    那这个暗能量到底是什么呢?它是一种力,但具体到底是什么,也没有一个具体的说法,也不知道该从何说起。但是需要注意的是,这种按能量在不断地驱动着宇宙的膨胀,而宇宙在膨胀的过程当中会使得不同的星体之间逐渐的远离,当宇宙间这种不同星体之间远离的速度超过了光速,那么有可能我们再也看不见天上的星星了。


    本书的第4个部分,这一部分在讨论,我们前面第1部分谈到的就是那能够构建成5%的常规物质或者说普通物质的的基本粒子的情况。前面已然讲了,就是根据这个上夸克,下夸克以及电子可以去组成世界万物,但是呢,在这些基本粒子之外,还有跟他们同等级别的基本粒子,那些玩意儿,现在还没研究出来干嘛的,再有就是为什么我们能够按照组合这种方式去一步一步构建成世界这种复杂的万物呢?

    还有就是有没有一个比这个夸克更小的这种基本粒子呢?这一部分的内容个人以为实在太过复杂,所以只提出上面的一些问题以及一些学到的知识。这个学到的一些知识就包括前面讲过的,就是说这个5%的常规物质中可能存在的粒子。

    第五个部分,这部分内容紧紧围绕着质量这一概念详细展开论述。第1个问题就是什么是质量?所谓的质量,就是抵抗物体速度发生变化的性质。它在这里好像讨论的就是这个惯性质量,所谓的惯性质量,就是说你在推一头牛和推一头兔子的时候,你使出同样的力,由于质量的不同,那么它的加速度也会不同,质量越大的物体,它的一个创造的加速度越小,所以你推不动。


    第2个就是这个研究这个基本粒子夸克的时候就发现,三个夸克组成的原子和中子与三个夸克单独相的质量居然不一样,这其中的原因就在于,这个还存在一股能量,就是把这个夸克聚合在一块的这种能量,这股能量转化成了,这个三个夸克组合完毕的质量。

    第3个,为什么物体有惯性,从哪里来?这里实际上就介绍了一个思想理论叫做希格斯玻色子以及希格斯力场。这两个概念,我自己也不是很明白,就是在说这个宇宙中可能存在这种力场,使得这个粒子就是会在运动的时候受到阻碍,那么他就相当于前面讲的这个惯性质量,就是这个粒子如果跟这个场互动,那么它互动的越多,那么它的惯性或者说质量就越大,也就是一个粒子和这个力场的相互作用力所形成的惯性,就是它的质量。

    第4个,引力质量以及引力质量与惯性质量的异同。这个引力质量呢,就是讲的就是两个物体之间的相互吸引力,这股引力跟它的质量成正比,可以透过这个引力来测质量,就好比我们用秤来称一些东西,那么这就是借用的这个地球对物体的引力。

    而这二者的异同呢?就他们的测量方法不一样,还有就是说引力质量是更侧重于物体被引力移动的倾向,而这个惯性质量是物体对运动的抵抗,二者的共同点就侧重于在对质量的测量。

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