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宇宙中最小的物质是什么  

2015-04-17 09:20:09|  分类: 天文地理 |  标签: |举报 |字号 订阅

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曾经人们认为周遭世界的构建模块是沙石。后来,原子被发现了,被认为是不可分的,直到其被分为:
   质子,
   中子,
   电子。
  这已经是物质的最底层了吗?
  宇宙最小物质————黑洞中心奇点 
宇宙中最小的物质是什么 - 晓慧 - 晓慧的博客
 
   宇宙中最小的物质有多小?

曾经人们认为周遭世界的构建模块是沙石。后来,原子被发现了,被认为是不可分的,直到其被分为质子,中子,电子。在科学家发现中子,质子分别由三个夸克构成前,他们也看似是基本粒子。

“这次我们尚未能找到一点点能证明夸克里还有什么的现象。”物理学家安迪·帕克(Andy Parker)说,“我们已经探索到了物质的最底层了吗?”

即使夸克和电子不可分,帕克说,科学家们也不知道他们是不是物质存在的最小形式,或宇宙是否含有更微小的物质。

帕克,英国剑桥大学高能物理学教授,最近作客BBC2频道名为“视野:物质有多小”特别节目。

是弦还是点?

实验中夸克电子这样的微小粒子表现的像没有空间分布的物质点。但是点状物质让物理定律变得复杂。因为,你可以无限趋近一个点,其上的力也能变得无限大,科学家对无限大很无奈。

超弦理论(superstring theory)能解决这个问题。该理论假定物质非点状而是环状弦。没有东西可以无限接近环状弦,因为其总会比另外一部分要更近一点。这个“环洞”看似可以解决一些无穷大问题,对物理学家很有吸引力。但到目前尚没有实验证明弦理论是正确的。

解决点问题的另一个方法是说明空间非连续和光滑的,而是实际上由分立点构成,或沙粒,有时被称为空间泡(space-time foam)。在这种情况下,两个粒子不能无限接近因为他们总会被迫间隔最小空间泡数。

奇点

另一项宇宙最小物质竞争者是黑洞中心的奇点。当物质由于引力在足够小空间内被压缩,导致物质内陷,最终压缩为一个无限大密度的点的时候,黑洞就形成了。怎么说,也是根据现有的物理定律得来的。

但大多数专家不认为黑洞真的无限稠密。他们认为这个无限大是两个主导理论(广义相对论和量子力学)的固有冲突的结果,当有量子引力理论解释的时候,黑洞的本质也就揭开了。

“我的猜想是黑洞奇点是比夸克小得多,但我不认为他们密度无限大。”帕克对在线科学说,“最可能的是他们千亿倍以上小于我们所能看到的最小距离。"

如果成立,奇点也就大致是超弦大小了。

普朗克尺度

超弦,奇点,空间泡都约是普朗克尺度的大小。普朗克尺度是1.6 x 10^-35米——小的不可思议的尺度被应用在物理学各个领域。

普朗克尺度明显小的不能用仪器测量,此外,其也被认为代表了可测量的最小尺度的理论下限。据不确定性理论,没有仪器能测量更小的尺度,因为在那个范围内,物质具有概率性和不确定性。

这个尺度也被认为是广义相对论和量子力学的划分界限。

“这长度也对应于足够强的引力场,其刚能从能量场建立黑洞的尺度。”帕克说,“在普朗克尺度下我们预计量子引力会适用。”

可能所有宇宙最小的物质大致都是普朗克长度大小。

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