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科学验证平行时空 如何理解科学家检验“科幻设定”

励志人生网 2019-07-11 11:29 励志人物 187次

川北在线核心提示:原标题:科学验证平行时空 如何理解科学家检验科幻设定 近日,据《新科学家》杂志报道,美国田纳西州橡树岭国家实验室(橡树岭是人类历史上第一枚原子弹的诞生之地)的物理学家利娅布鲁萨尔(Leah Broussard)和她的团队,试图在实验室里检测镜像平行宇宙是否存在,来


  原标题:科学验证平行时空 如何理解科学家检验“科幻设定”

 

  近日,据《新科学家》杂志报道,美国田纳西州橡树岭国家实验室(橡树岭是人类历史上第一枚原子弹的诞生之地)的物理学家利娅·布鲁萨尔(Leah Broussard)和她的团队,试图在实验室里检测镜像平行宇宙是否存在,来解决在中子衰变研究领域已经存在了40年的一个难题。

 

  用科幻设定来解决科学问题,这究竟是怎么一回事?

 

  何谓镜像平行宇宙

 

  其实,所谓科幻设定,本就是用来科学发现。比如镜像平行宇宙,实际上涉及两个基础量子物理学概念,宇称(镜像对称),以及概率解释延伸出来的“平行时空”。

 

  在我们生活里,可以看到很多简单镜像,也就是左右对称的图形。在经典物理学领域,左右方向也是完全一致的,镜子里的世界跟镜子外的世界都可以****地存在。但在量子力学领域里,这种对称性被杨振宁和李政道发现的“宇称不守恒”打破了,从而揭开了当时著名的“-之谜”,即在弱作用力(四种基础作用力之一)参与的核反应过程中,宇称是不守恒的。

 

  不仅如此,杨、李还设计出了实验来证明这种不守恒导致的效应,华人科学家吴健雄女士很快做出了其中一个实验,从而证明杨、李的理论是对的,推翻了长期以来默认的“宇称守恒”,震惊了物理学界——在量子力学里,镜子里面的世界,跟镜子外面的世界,竟然是不一样的。

 

  至于平行宇宙,科幻迷已经很熟悉了。在量子的概率波解释里,关在箱子里那只可怜的“薛定谔的猫”,在被观测之前,既是死的,也是活的,是两种状态的叠加态。在被观测之后,它被理解变成只有一种状态,要么是死的,要么是活的。

 

  那么,另一种状态哪里去了?有一种解释认为,另一种状态依然存在,是我们的宇宙发生了分裂,在平行时空里,那只猫变成了另一种状态。

 

  量子世界的这种变化和解释,跟我们生活经验、经典物理是完全不一致的。对于这种“平行宇宙”解释,同意者无法证实,反对者也无法证伪。看看,我们熟悉的科幻假定,竟然来自科学家最初的异想天开。

 

  中子衰变难题,逼出“镜像平行宇宙实验”

 

  报道中的主角布鲁萨尔在著名的橡树岭国家实验室研究中子物理。中子,就是几乎所有原子核里都存在的那种不带电的粒子。在原子核里,它性质很稳定,可以长期存在。虽然有时也不老实,会发生衰变,从中子变成质子,顺便扔出一个电子和一个中微子。

 

  可中子一旦获得了自由,它们立即进入衰老期,发生衰变,每过大约15分钟就会损失一半(这个时间叫做“半衰期”)。

 

  问题就出在对自由中子“大约15分钟”的精确测量里。中子物理学家们有两种方法来测量它,一种方法是将它们隔离在一个“瓶子陷阱”中,让它安静地待着,自由衰变,过一定时间后再数一数剩余的数量;另一种方法是从核反应堆里取出一束奔跑的中子,在奔跑路线上设卡计数,数中子衰变之后产生的质子数。可这两种方式得到的半衰期结果总是大同小异——前者为14分39秒,后者为14分48秒。也就是说,大约900秒的时间,两个结果差了9秒钟。

 

  40年来,中子物理学家们绞尽脑汁想弄清楚,究竟是哪里出了问题。

 

  面对这个按照严谨的科学逻辑都无法圆上的“情节”,布鲁萨尔和同事们被迫祭出了科幻作家常用的法宝:平行时空,而且是镜像的。

 

  这个解释就是,可能真的存在镜像平行宇宙,在奔跑的中子束里有1%的中子,拥有穿越到镜像平行宇宙的能力,它们也发生了衰变,只是不是在我们这个宇宙发生的,那些衰变出来的质子就丢了,观测结果就“显得”半衰期长了一些。

 

  实验尚未展开,结果并不乐观

 

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