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少年书屋 >> 学霸的科幻世界 >> 第三百五十一章 寻找库珀

第三百五十一章 寻找库珀 2/4

“不过,应该还有一个办法。电影中,库珀的女儿墨菲·库珀好像在公立学校上学,自己只要把宇航局周边小镇的那些公立学校一个个查过去,肯定能找到库珀!行,就这么办了!”

庞学林一拍大腿,做出了决断。

找到库珀,最主要的目的,就是他家的那个阁楼。

希望到时候被困在五维时空里的那个库珀,眼中不仅仅只有他的女儿。

只要他注意到了自己,庞学林相信,对方肯定会给自己传回想要的信息。

……

找到库珀的档案后,庞学林才开始翻阅布兰德给自己复印的研究资料,里面有关于引力本质的相关描述。

十七世纪后期,牛顿提出了万有引力,把引力描述为无限延伸的场,并解释了大质量物体的运动,比如地球。

牛顿甚至还推导出了求解万有引力的方程组。

通过这个方程组,可以预言世间万物宇宙星辰的运动状态。

物理学家们曾经认为,牛顿的万有引力已经是物理学的尽头。

但到了十九世纪末二十世纪初,量子理论、狭义相对论和广义相对论的出现,推翻了由牛顿构建起来的经典物理学大厦。

1915年,爱因斯坦提出了广义相对论,他认为我们所谓的引力事实上是空间和时间的畸变。

地球看似是沿着椭圆轨道绕太阳运行,实际上它是沿着弯曲时空中的直线运动。

爱因斯坦的引力理论在解释大质量物体的行为非常的成功。

但是几年后,物理学家打开了一扇奇异的新世界:量子世界。

这使科学家发现支配宇宙的其它三种基本力其实是由一种载力粒子(称为玻色子)的交换而产生的:光子传达电磁力,强核力是由胶子传递的,弱核力的携带粒子则是W和Z玻色子。

这些都已经被实验严格的证明了。

那么,物理学家自然要问,引力是否也是由某种粒子交换而产生的?

为了连接引力和量子理论,物理学家提出了一种全新的假想粒子——引力子。

虽然人类在实验中还从未观测到一个引力子,但是物理学家们已经对引力子有足够的了解。

首先,由于引力的作用范围是无限的,并且引力随着反平方定律衰减(即 F ∝ 1/r),因此引力子必须是零质量的。

我们之所以知道是因为如果光子有质量,就会改变指数上的“2”,而“2”是被实验严格验证的。

就跟光子一样,引力子也以光速传播。

在广义相对论中,宇宙中质量和能量的分布是由一个 4x4 的矩阵所描述,数学家称之为二阶张量。

这很重要,因为如果张量是引力的来源,我们就会发现引力子必须是一个量子自旋为2的粒子(温伯格提供了证明)。

如果你观测到一个无质量、自旋为2的粒子,那么你就找到了引力子。

那为什么还没有人找到引力子?主要的问题是,引力太弱了。

举个例子,在氢原子中,一个电子和一个质子之间的电磁力要比它们之间的引力强上10^39倍。

一个更直观的例子是磁铁和曲别针的行为:一个磁铁可以对抗整个地球的引力,将曲别针吸引住。

仔细想想你就会知道这意味着什么,一个你可以轻易握在手上的磁铁将曲别针往上吸,而整个星球的引力将它往下拉,磁铁依然获胜。

也就是说一个单独的引力子是非常非常微弱的,这使一些科学家认为几乎不可能直接探测到这样的一个引力子。

但是在布兰德的理论中。

他对引力子的探测有一些新的想法。

引力子或许是可以被探测到的,这需要人们对宇宙有一个全新的理解方式。

布兰德认为,引力只在我们生活的这个三维世界看起来很弱。

但实际上,引力其实是可以传播到额外的维度。

但是这些额外的维度被卷曲的非常的小,以至于三维世界中的我们无法察觉。

现在,我们想象一根拉紧的绳索,对于一个走钢丝的人,它只能沿着绳索往前或往后走,绳索是一维的。

但是对于蚂蚁来说,它们可以沿着绳索的周长四处乱爬,绳索看起来就是二维的。

对于人类来说是一维的绳索,对于小生物却是二维的。

量子力学告诉我们所有的粒子也是振动波,物理学家认为引力子可以在这些额外的维度中振动,这些维度的弯曲就像是手镯绕着纤细的手腕。

但是,额外维度的循环本质也对引力子如何振动施加了限制。

只有整数的波长才可以均匀在额外维传播。

这也带来了一些有趣的结果。理论上,在额外维中存在着不止一种类型的引力子,不同整数的波长就是一种不同的引力子。

振动的越厉害的引力子可以具有质量,这样的粒子被布兰德成为布兰德引力子。

在很小的尺度下,布兰德引力子可以具有质量;但是在大尺度下,它们就会变成经典理论所认为的零质量。

现在的问题是,宏观条件下,以人类当前的技术水平,压根没办法在短时间内测量到引力子的存在。

除非有人类进入黑洞内部,或者进入一个高维的时空内部,通过高维时空测量出引力子的相关参数,进而通过爱因斯坦引力场方程,推导出整个引力的产生机制。

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