Universe的7最大的未解决的谜团©Sam Chivers

宇宙的7个最大的谜团(以及为什么他们未解决)

暗物质,时间的性质,外星人和超大的黑洞:这七件事将是多年来令人费解的天文学家。

在过去的十年中,我们拍了一个黑洞的照片,盯​​着原子的心脏,并回到了宇宙的诞生。然而,在我们对宇宙的理解和管理它的法律中,有打呵欠的差距。这些是未来十年和超越的物理学家和天文学家的谜团。

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为什么有些东西而不是什么?

一开始,根据宇宙学的标准图片,是“通胀真空”。它具有超高的能量密度和排斥重力,导致它扩大。越多,排斥越大,而扩大的速度越快。

与所有事情“量子”一样,这种真空是不可预测的。在随机的位置,它腐烂到普通的日常真空中。通胀真空的巨大能量必须去某个地方。

它进入了物质并将其加热到模糊地高温 - 创造大刘海。我们的宇宙仅仅是这样的 大爆炸 在不断扩大的通胀真空中泡沫。

值得注意的是,这整个过程可能已经开始了一块通胀真空,其质量相当于一袋糖。而且,方便地,物理定律 - 具体而言, 量子物理学 - 允许这些事项从一无所有。当然,现在下一个明显的问题是:物理法则来自哪里?

物质的插图©Sam Chivers
物质的插图©Sam Chivers

1918年,德国数学家Emmy Noether Shed亮起。她发现,如果我们的观点发生变化,众多保护法是对空间和时间深度对称的影响。

这种对称性的引人注目的属性是它们也是无效的对称性 - 完全空宇宙的空隙。所以也许从没有任何东西到某事的过渡并不是那么大的交易。也许这只是从任何银河丛中的“结构化”中没有任何变化。

但为什么改变发生了?美国物理学家维克多温格指出的是,随着温度下降,水变成结构性水或冰,因为冰更稳定。可以是,他推测,宇宙从无到哪一下,没有“结构化”,因为结构化没有更稳定?

为什么每个星系的心脏都有一个怪物黑洞?

我们宇宙中有大约两个亿万的星系,据我们所知,几乎每个人都包含一个中央超级分类 黑洞 。它们的范围从怪物的大小,重量近500亿倍的阳光块,到4.3亿太阳能塔德勒,被称为射手座A *在我们的银河系中的核心(一个太阳能=我们太阳的质量) 。但他们如何得到宇宙学的伟大未解决的奥秘之一。

我们知道,在超新星爆炸中形成恒星的黑洞形式,其中星的核心突出。但没有人知道如何超级分类的黑洞形式。

对于大多数宇宙历史来说,星系的中心一直是大量物质局限于较小的体积。可以是这种情况,在致密的星座中形成超大的黑洞,从恒星黑洞中反复彼此合并。

暂定证据来自a 合并两个黑洞之间 通过检测引力波透露。一个洞太大,无法成为超新星遗物,因此可能已经起源于早期合并。

黑洞的插图©sam chivers
© Sam Chivers

形成超迹线孔的替代方法是来自致密气体云的直接收缩。可能是它们从云崩溃和黑洞并购的组合形成。

也可以在大爆炸中形成超大的黑洞。这将为宇宙鸡肉和蛋问题提供一种新颖的答案:这是一个第一个 - 星系或超大的黑洞?而不是形成首先形成这种怪物的星系,超大分子黑洞将首先形成并提供围绕形成的星系的种子。

尽管他们的群众,即使是最大的超级分类黑洞也几乎比太阳系更大。然而,他们通过相反的针对数百万光的速度射频将力量投射到数百万光。在这种喷射快速的地方 - 在星系的内部区域 - 它们驱逐出气体和鼻烟的星形形成;他们在外部区域缓慢的地方 - 它们压缩气体和触发星形成。

事实上,来自最大洞的强大喷气机似乎控制着形成的恒星,具有更小的趋势,较小的凉爽的星星,如我们的太阳。所以,谁知道,可能是我们可以感谢Sagittarius A *为我们的太阳的情况,无论你可能都不会读这个页面。

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什么是暗物质?

暗物质图©Sam Chivers
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暗物质不会为我们提供无光或太少的光线来检测。我们知道它存在,因为我们看到其引力对可见恒星和星系的影响。例如,银河系无法拖动足够的物质,使其在138.2亿年以来的大爆炸,而没有有很多无形的物质,其额外的重力速度加速了。

欧洲航天局普朗克卫星发现,暗物质占宇宙大众能源的26.8%,而占正常的“原子”问题的4.5%。因此,它超过了可见的恒星和星系,大约六个。

长期以来,对暗物质颗粒的有利候选者已经弱相互作用,或WiMPS。但虽然这些粒子适合账单,但他们未能出现在瑞士的日内瓦附近的大型特罗龙撞机。候选人获得的青睐是超轻'轴',假设的亚基粒子。排名局外人仍然是原始的黑洞,从大爆炸中留下。

困扰地,尽管数十年来寻找,但没有基于地球的实验发现了任何暗物质的证据。可以想象它不是我们需要修改的物质理论,而是我们的重力理论。或者暗物质不是由单个粒子制成的流体,但与我们周围的原子物质一样复杂。也许宇宙充满了黑暗的明星和黑暗的行星和黑暗的生活!

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时间存在吗?

John Wheeler表示,时间是停止一切发生的事情。“但时间是一个滑溜溜的概念。我们认为我们所知道的大多数是假的。

例如,我们想象时间流动。然而,对于流动的东西,它必须相对于别的东西流动,就像河流相对于河岸一样。时间流动相对于其他东西 - 第二种时间吗?这个想法似乎是荒谬的。最有可能的是,时间流动是我们的大脑创造的幻觉,以通过我们的感官组织不断洪水的信息。

我们也有很强的共同过去,现在和未来感。然而,在我们对现实的根本描述中,共同礼物的想法无处可行:相对论。精确地将别人的时间切片取决于它们相对于您的运动程度或其经历的重力的力量。

时间©sam chivers
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这些效果仅以接近光的相对速度或超强重力,这就是为什么他们在日常世界中不明显。然而,他们导致一个人的时间间隔与另一个人的时间间隔不如另一个人的空间间隔与另一个人的间隔与另一个人不同。

实际上,它更糟。空间和时间是无可分割的。在我们的宇宙中,所有事件 - 从大爆炸到宇宙的死亡 - 在预先存在的四维时空地图中布局。没有什么能够通过时间“移动”。

由于爱因斯坦在他的朋友米歇尔·贝哥去世后写道:“现在他已经离开了这个陌生的世界,一点地走了一点。这没有任何意义。像我们这样的人,相信物理学,知道过去,现在和未来之间的区别只是一个顽固的持续幻觉。“

如果宇宙的扩展被认为像电影一样反向运行,则在最早的时刻空间和时间都倒带。物理学家们怀疑,在大爆炸时间里出现了更重要的东西。尚于,没有人知道这可能是什么。

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什么是黑暗能量?

它是看不见的,填补所有空间,它的排斥重力正在加快宇宙的扩展。 “黑暗能源”是由天体物理学家在1998年发现的。他们正在研究1A型超新星 - 恒星爆炸,据信释放了固定量的能量并用标准亮度燃烧,如宇宙100W电灯泡。

问题是,最遥远的超新星比预期的更晕。宇宙扩张已经加快了,将它们放在远离。

当时,唯一的力量被认为在大规模宇宙中运作的是重力,它在星系之间的不可见网上,制动宇宙扩张。

暗能的插图©Sam Chivers
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发现,扩大空间的扩张正在加速Gobsmacked宇宙学家,被迫假设存在占宇宙质量能量的令人惊讶的三分之二的物质的存在。这个“黑暗能源”的重力被绝大多数大约50亿年前的宇宙控制。

一种可能性是暗能是一种宇宙常数,是空间内在的排斥。这种排斥可能会从真空中的量子能量波动中出现。

然而,当量子理论,我们的潜在镜片世界的最佳理论应用于真空时,理论主义者预测了10个是10的能量密度,其次比黑能量大120零:预测和观察之间的最大差异科学史。

可以想象,当我们最终设法将量子理论与爱因斯坦的重心组合时,差异将消失。同时,空间实验可能有所帮助。 2022年,欧洲航天局将推出欧几里德,这将衡量暗物能源如何因宇宙时间而异,希望提供一个重要的线索来解决科学中最大的难题是什么。

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为什么我们没有看到外星人的迹象?

1950年,建造了第一核反应堆的男子伊尼科费雷,在新墨西哥州洛斯阿拉姆斯炸弹实验室的午餐时,他突然说:“每个人都在哪里?”桌子周围的每个人都知道他的意思。

几十年后,Fermi的问题被美国物理学家迈克尔·哈特和弗兰克Tiper独立审查。 HART考虑了在我们的银河系和TIPLER中铺展的外星人被认为是自我复制的机器,即在抵达行星系统上,利用资源来建立一个继续驾驶的两个副本。

既然认为,即使在谦虚的旅行速度,银河系中的每一颗明星都将被访问在银河系的一小部分中。随着费米的意识到,外星人应该在地球上。它们似乎不是。这成为了“费米悖论”。

已经提出了数百个解释。它们包括我们是银河系中出现的第一个智力的想法,因此,我们是一个苗圃世界,对可能对我们的发展产生不利影响的先进文明的禁止限制。

寻找Exoplanets的望远镜的插图©sam chivers
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更平凡的可能性是没有悖论,因为遥远的过去的任何探索迹象都将被风,雨和地质过程抹去。然而,最近,纽约罗切斯特大学乔纳森卡罗尔 - 博士博士领导的团队提出了我们的太阳可能简单地被一波外星扩张。

尽管使用望远镜搜索了超过半个世纪,但仍然存在为什么我们在银河系中没有出现过外星人的迹象。然而,一支由杰森赖特博士领导的宾夕法尼亚州立大学队表示没有谜:我们已经搜索了一部分的星系,相当于水中的水
热水浴池与地球的海洋相比。

由于道格拉斯亚当斯如此观察到银河系的汇川指南:“空间很大。你只是不会相信多大,思想,令人难以置信的大。“

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为什么大自然是它的基本构建块三倍?

说乐高推出了它的砖块版本,其中每块砖比标准砖大数百。并说它然后推出了另一个版本,砖块越来越大。你会被思考的思考,这家公司已经走了疯狂。但这正是利用其基本构建块 - 夸克和肝脏的自然。

正常物质只是两种夸克和两种勒斯顿。但是,还存在第二次“一代”的夸克和百貂皮,其中所有颗粒与第一次相同的颗粒相同,并且第三代它们是相同的,而且较为较重的三代。

较重的几代人占据了很多能量来创造所以今天很少见。然而,他们很可能在大爆炸中发挥了一些关键作用。但为什么每一代中的众多不同的粒子?斯图涅贝格博士,美国物理学家和诺贝尔奖劳特(诺贝尔·劳瑞特)已经有趣的猜测。

三种尺寸的粒子的插图©sam chivers
© Sam Chivers

通过与HIGGS场相互作用,物质的基本构建块增大了群众,这是一种填充所有空间的无形流体。您可以想到它们与HIGGS粒子相互作用,这是该能源领域的局部管制。

Weinberg指出与Higgs场最强烈相互作用的颗粒最终伴随着靠近HIGGS颗粒的肿块,并且这些是不前方但第三代的颗粒。

也许,猜测Weinberg,它们是直接与HIGG互动的唯一颗粒。也许第二代通过与未被发现的粒子与直接与HIGG相互作用来获得群众。也许第一代通过与第一代与第一个互动的第二个未被发现的粒子进行交互来获得他们的。

它就像那种游乐场游戏,其中一条消息被传递了一行的孩子,那么中继的东西被进一步从最初的说法中删除了。也许每个较低的产生,颗粒从“感觉”中进一步移除了HIGGS场,因此其大量产生效果稀释。

Weinberg不知道这样的机制如何详细合作。但其他物理学家们觉得他可能已经提供了一种如何解决自然的三重构建块的难题。

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