[物理学经典]你能理解现代物理学中七个经典问题中的几个?

首先,相对论是物理学中两个著名的理论之一,这两个理论都是由阿尔伯特·爱因斯坦提出的。

1905年,爱因斯坦发表了他的狭义相对论,确定了宇宙的极限速度:光速。

他说时间被物体的运动速度加速或减慢。

1916年,爱因斯坦提出了更广泛的广义相对论。

这一理论基于狭义相对论,主要解决重力问题,重新定义了我们对重力的理解——由巨大天体引起的时间空的扭曲。

广义相对论能最好地描述整个宇宙中星系和星系团的运动。

它还预测了奇怪物体的存在,比如黑洞以及引力透镜效应的现象,后者是指光在经过弯曲的时空中会发生弯曲。它还预测了奇怪物体的存在,例如黑洞和引力透镜,这意味着光在弯曲时会弯曲空。

例如,图中所示的阿贝尔1689星系团以我们观察到的引力透镜效应而闻名。

第二,量子力学量子力学是一个非常小的领域——亚原子粒子的主要物理理论。

该理论形成于20世纪初,彻底改变了科学家对物质组成的看法。

在量子世界中,粒子不是台球,而是嗡嗡作响和跳跃的概率云。它们不仅只有一个位置,也不会通过从点A到点b的单一路径

根据量子理论,粒子的行为通常像波。用来描述粒子行为的“波函数”预测了粒子的可能特征,如位置和速度,而不是实际特征。

物理学中一些奇怪的概念,如纠缠和不确定性原理,源自量子力学。

第三,弦理论弦理论(及其升级的超弦理论)认为所有亚原子粒子都不是小点,而是类似橡皮筋的弦。

粒子类型之间的唯一区别是弦振动的频率差异。

弦理论主要试图解决看似不相容的两大物理理论——量子力学和广义相对论——并创造出描述整个宇宙的“万物理论”。

然而,这个理论很难检验,需要对我们目前描绘的宇宙进行一些调整,也就是说,宇宙中的时间空维度肯定比我们所知道的四维空维度多。

科学家认为这些隐藏的维度可能会卷得很小,以至于我们没有找到它们。

4.奇点是指时间空开始无限弯曲的点。

科学家认为黑洞的中心存在一个奇点。奇点可能是宇宙自大爆炸以来如何开始的起点。

例如,在黑洞中,所有恒星的质量都被压缩在一个狭窄的空内,甚至可能变成一个单点。

现代物理学理论认为这一点是无限密集的,尽管科学家认为这是广义相对论和量子力学不一致导致物理学崩溃的结果。

事实上,科学家怀疑奇点非常密集,但不是无限密集。

5.不确定性原理德国物理学家海森堡在1927年提出的不确定性原理是量子力学的产物。

这个原理表明精确确定粒子的位置和动量是有限度的,例如原子周围的电子。

这种不确定性来自两个因素。

首先,测量某物的行为不可避免地会干扰它,从而改变它的状态。

其次,因为量子世界不是特定的,而是基于概率的,所以在精确确定粒子的状态方面有更深刻和基本的限制。

薛定谔的猫“薛定谔的猫”是奥地利物理学家薛定谔在1935年提出的一个理想实验的名字。它描述了量子力学的真理:粒子的某些性质是无法确定的,除非外力被测量以迫使它们做出选择。

整个实验如下进行:盒子里有一只猫和少量放射性物质。

在一个小时内,放射性物质有大约50%的可能性衰变并释放有毒气体杀死猫。剩下的50%概率是放射性物质不会衰变,猫会存活下来。

根据经典物理学,这两个结果中的一个必然发生在盒子里,外部观察者只能通过打开盒子才能知道里面的结果。

但是在量子力学的奇怪世界里,盒子打开后,猫是死是活必须由外部观察者来“测量”。

当盒子处于关闭状态时,整个系统仍然不确定。猫既死又活。

这个实验旨在演示奇怪的量子力学,当它从粒子中扩展宏观物体如猫时,听起来很荒谬。

七、量子纠缠纠缠是量子力学理论中最著名的预言。

它描述了两个相互纠缠的粒子。即使它们相距很远,一个粒子的行为也会影响另一个粒子的状态。

当其中一个被操作(例如量子测量)并且状态改变时,另一个将立即改变相应的状态。

阿尔伯特·爱因斯坦称量子纠缠为“幽灵距离”。

但这不仅仅是一个奇怪的预测,而是一个已经在实验中获得的现象,例如科学家在室温下向两颗纠缠在一起的小钻石发射激光(图中为绿色)。

科学家们希望量子计算机能够在未来被制造出来,利用粒子纠缠进行超高速计算。

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