宇宙万物到底由什么所支配?

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所属分类:浩瀚星途
摘要

由传说中的万物理论(TOE,AtheoryofEverything)所支配。正如老子所言“道生一,一生二,二生三,三生万物”,这个传说中的道,就是万物理论^_^,至于道所生的一,则是当前正在研究的大统一理论(GUT,GrandUnifiedTheory)。大统一理论是通往万物理论的关键步骤。图示:为了探索

由传说中的万物理论(TOE, A theory of Everything)所支配。

正如老子所言“道生一,一生二,二生三,三生万物”,这个传说中的道,就是万物理论^_^,至于道所生的一,则是当前正在研究的大统一理论(GUT,Grand Unified Theory)。大统一理论是通往万物理论的关键步骤。

图示:为了探索物质的尽头和大统一理论(GUT),人类制造出了各种粒子对撞机。

  • 大统一理论(GUT):

理论物理学家有一个梦想,就是将当前发现的支配万物的四大力,全部统一在一个方程之中,这个方程就是传说中的万物理论(TOE, a theory of everything),它就是支配世间万物的最底层最本质的规律。当然,这样的想法,并非是古代哲学家那样的玄想,而是有着坚实的前期研究基础,并且可以通过实验来进行证实或否定。而探索万物理论的前置步骤是先搞定大统一理论(GUT),爱因斯坦晚年,沉溺于寻找万物理论之中,但这事儿实在太难,终其后半生,都没有任何真正的突破。

但现在,理论物理学家已经知道,一口吃不成胖子,事情要一步一步来,要找到万物理论(TOE)——如果它真的存在——那么首先要找到大统一方程或理论(GUT)。那么大统一理论,究竟是要统一什么呢?

要统一的就是,老子所言的“三生万物”的三。将三归一,就是大统一理论。

这三是指的四大力中支配微观世界的三种力

  • 强相互作用(Strong interaction):又称强核力

    强核力约束夸克形成质子、中子,并且也是它将中子和质子约束在原子核中形成原子核。没有强核力,就不会有原子,没有原子,也就不会有提出宇宙万物到底由什么支配的人类。

  • 弱相互作用(Weak interaction):弱核力

    弱核力是核裂变和核聚变现象存在的基础,这种力比强核力弱百万倍。虽然这种力很弱小,但它是解释衰变和聚合的关键力,在核裂变和核聚变研究中都非常重要。没有它,宇宙中就将没有恒星,太阳系将名不符实,因为压根不会有点燃核聚变的太阳出现,那么人类自然也就没机会诞生了

  • 电磁力(electromagnetic force):形成原子的最后一步
    电生磁磁生电,这两者纠缠在一起,所以合称为电磁力,当无线电波在空中传播时,也是通过不断变化的电磁场进行传播的。另外,完整的原子由带正电的原子核和带负电的电子组成,正是由于存在电磁力,它们才能结合在一起形成完整的原子。发现这个秘密,构成了化学这门自然科学的根基。原子和原子之间发生的化学变化,本质上就是形成不同的电子组合。除此之外,对电磁力的主动应用,构成了人类现代文明的根基。电力有多重要,就不用我再多解释了。

    图示:形成一个原子需要强核力和电磁力。原子核占据原子中心的位置,由质子和数量不等的中子组成,质子带正电。外围则由带负电的电子构成,电子围绕原子核高速旋转,并具有许多奇异的量子性质,与宏观世界中旋转并不能简单类比。


在微观尺度上,这三种力决定一切。但理论物理学家相信,在宇宙创生之初,这三种力是合三为一,也就是在极高温极高能的情况下,这三种力其实是同一种力,伴随着宇宙膨胀和降温的过程,这种力即大统一力,一分为三,形成了现如今微观世界的基础,原子等各种基础粒子,并支配着微观世界的一切。

当前,理论物理学家已经成功地将弱相互作用和电磁力成功合并在一起!

正是这个成功,激励着物理学家,尝试将强相互作用和弱相互作用和电磁力三者合并在一起,构建大统一理论。为了实现这个梦想,人类投下巨资,建造了多个大型粒子对撞机,但要实现大统一理论条件需要的实验条件,可能需要更加强大的粒子对撞机,有人认为需要一个围绕太阳系那么大的对撞机。只有那样,我们才能获得足够高能量的粒子让它们迎头对撞,模拟宇宙创生之初的微观环境。

图示:欧洲建造的世界最大强子对撞机,发现了希格斯玻色子的存在,这是一种可以解释质量为何存在的基本粒子。它位于瑞士和法国边界,周长仅27公里,但已经是现在人类工程的极限,它的建造费用高达44亿美元,这还不算它的运行费用和维护费用,它一年只能工作一个月,其它时间都用于检修和维护。它可以达到的能量级别是13TeV的质子和质子碰撞,即每束质子有6.5Tev的能量。

  • 如果理论物理学家们真的能写出统一前三种力的方程。那么,他们的最终挑战,就是将万有引力统一到方程中。得到解释从微观世界到宇宙星河的终极理论,万物理论。

图示:如果我们能回到过去,那么宇宙大爆炸后大约7亿年后,星系开始形成。而要形成星系,您就需要万有引力。

万有引力是这四种力最弱的力,而且弱到不可思议,它比强核力弱10^。它的影响只有在超宏观世界中才能有所作为,即以星球、星系为单位。宇宙空间中的两个普通物体之间的万有引力完全可以忽略不计。但正是这种看起来最微弱的力,决定着宇宙的终极命运,宇宙是将无限膨胀下去还是最终会塌缩。

这个最弱小的力,之所以能成为决定宇宙结构和命运的力,是因为它有一个性质,那就是它的影响是无远弗届的,虽然它会随着距离不断衰减,但理论上说它会始终存在,不会衰减到数学上的零,这个性质只有万有引力和电磁力才具备。而强弱相互作用力,都被限制在微观世界中。但只有万有引力才能在极大的物理距离中影响着物质的行动,因为电磁力必须在两个带电物体间才存在,一旦带电的情况被中和,它就消失了。而正负电荷之间的吸引作用,导致这种中和很容易发生。

图示:太阳系之所以围绕银心旋转,就是因为受到来自银心超大质量黑洞的引力的约束所致,同样地球围绕着太阳旋转也是同样的原因。

有人已经提出,未来的理论物理学家可以利用黑洞来获得万物理论,因为黑洞这个引力怪兽,是宇宙创造的一个极其怪异的天体,它将宏观和微观捏合在了一起。

总结:

由此我们看到了决定宇宙超宏观到微观世界的四种力:

万有引力;决定宇宙的宏观结构

电磁力;让电子和原子核结合在一起形成原子,并产生电磁现象,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,电子的流动形成了电流。电磁场的变换,是电磁波在空间中传递的基础。

弱相互作用;万有引力可以让物质聚合成星球,但要得到太阳这样的恒星,您就需要弱相互作用,有了它核聚变才会发生,而有了核聚变才会有元素周期表。因为宇宙创生之初形成的元素只有两种,一种是氢占据75%,然后是差不多25%的氦-4,剩下的其他元素少得可以忽略不计。同时地球核心由于放射性元素的衰变,一直保持着超高温度,让我们有熔融的地核,由此形成了保护地球的磁场。元素的聚变和衰变都要依靠弱相互作用呢。

强相互作用:但上述谈论的一切都建立在原子这类物质能够形成的基础上。而形成原子您需要重粒子,即质子和中子,它们本身又是由更小的基本粒子组成,即夸克,将夸克限制在一起您就需要强相互作用,而且在原子核中那些带正电的质子能够挤在一起,克服电磁力的排斥,您也需要强相互作用。

那么,未来的科学家在更强大的技术的支持下,真的能找到统一万物的万物理论吗?

现在,有些什么理论,有可能成为万物理论的候选呢?

要了解这个问题,您将进入最怪异的研究前沿,比如宇宙膜理论、圈量子理论等等。

没有掌握专门的数学工具,难以用普通日常语言讨论这些问题。

因为,任何类比本质上都是拙劣的。

要是一言以蔽之,宇宙万物被什么所支配,那一定是被数学所支配。

只不过,人类是否能写出那个数学方程,则是一个谜。

而就算写出来了,我们如何知道,它是正确的呢?

也许,我们需要自己创造一个宇宙来证实它。

所以,对这个问题的不懈追寻,也许意味着人类的技术真正走上成神之路,注意是技术成神,人依然还是凡人。


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宇宙万物受引力支配。如果没有引力,就没有太阳……。

引力使得天体物质保持有序运动,而不会出现整个宇宙空间一片混沌的景象。


引力配合大爆炸,使得宇宙得以周而复始,循环不断。给宇宙带来一次次无限生机。

引力使得所有大爆炸出来的物质所携带的能量,给我们带来取之不尽,用之不竭的生存条件之源泉。

引力使得物质之间能够发生化学反应。在地球上诞生出“天之骄子”——人类,并且还给我们提供了美妙无穷的自然风貌和享受不尽的物质生活条件。让我们开上汽车,拿着手机,嘴里还唱着东方红……。沉浸在两个文明双拥抱的平台上浪漫嬉戏,生趣盎然。

反过来说,假如我们的宇宙不存在引力。那么,上述这一切的一切,都将无从谈起。所以,全世界人民都应该一起来虔诚地感谢我们的“宇宙之神”——引力。

自然规律支配着宇宙万物。

宇宙万物自然是由这个宇宙的基本物理法则所支配。我们可以从科学的角度来分析一下:

从普朗克单位的角度

从普朗单位的定义,我们可以看出目前最主流的科学是如何看待宇宙的。

在粒子物理学和物理宇宙学中,普朗克单位是一组仅根据五个通用物理常数定义的测量单位。由德国物理学家马克斯·普朗克于1899年提出,这些单位也被称为自然单位,因为它们的定义的起源仅来自自然属性,而不是来自任何人类的指定(比如国际长度单位1米是人为确定的),普朗克单位不基于任何原型物体或粒子的属性,而是仅基于自由空间的属性,诸如真空中的光速、万有引力常量、库伦常量、博茨曼常量和约化普朗克常量。

普朗克单位定义了五个最基本的度量这个宇宙的单位,所有其它的单位都可以由这几个基本单位衍生出来。

  • 普朗克长度——由光速常量、约化普朗克常量以及万有引力常量确定,描述空间的结构。

  • 普朗克时间——由光速常量和上述普朗克长度导出,描述时间与空间的关系。

  • 普朗克质量——由光速常量、万有引力常量和约化普朗克常量导出,描述了质量与能量密度还有引力的关系。

  • 普朗克电荷——由光速常量、约化普朗克常量导出,描述了电磁能量密度与电量的关系。

  • 普朗克温度——由博茨曼常量、光速、约化普朗克常数以及万有引力常数导出,描述了能量密度、质量、时空与温度的关系。

因此从普朗克单位这个自然的单位体系来看,宇宙万物似乎就是被这么几个参数所左右,给定长度,时间,质量,电荷和温度,似乎就能描述宇宙中任何现象(包括量子现象,虽然存在不确定性,但是这些单位仍然是有效的)。

从爱因斯坦广义相对论场方程的角度来看

根据广义相对论的宇宙观,宇宙就是下面这个公式:

  • Rμν是里奇曲率张量——描述引力所形成的时空的总体曲率,诸如是收缩还是扩张。

  • R是里奇标量曲率——上面里奇张量的标量形式,描述宇宙中某一点附近的曲率值。

  • gμv是度规张量——描述时空的基本内在结构特征。

  • Λ是宇宙常数——描述暗能量,或者宇宙膨胀能。

  • G是牛顿的引力常数

  • c是真空中光速

  • Tμν是应力-能量张量——描述宇宙中的能量(包括质量在内,但不包括引力,因为引力已经被描述为一种几何)和动量的密度。

上面这个方程是一个张量方程,给定一定的应力-能量张量和度规张量之后,得出描述宇宙形状的曲率张量解。通俗点说,就是给定宇宙中的物质和能量的密度以及时空内在特性之后可以计算出宇宙在这种时空特性下的形状。

诸如,可以把内在特性是平直静态的闵可夫斯基时空——仅有光速常量,没有暗能量,物体间也没有引力,这种时空可能不会收缩也不会膨胀。但如果换成施瓦西度规时空(一个有引力的物体周围的时空),那么给定能量和质量,可以得到另外一种时空曲率,这种时空有引力存在,可能会收缩,如果有暗能量的话也可能会膨胀。

上图:平直的闵可夫斯基度规,时间与空间满足上图中方框中的关系(暗含一个光速极限)。但在别的度规当中则不一样。

所以从爱因斯坦广义相对论的体系来看,宇宙是由能量(包括质量在内)、度规和时空的曲率(引力)所主宰的,但遗憾的是,爱因斯坦广义相对论至今仍然无法描述量子级别的现象,所以在量子级别的时空可能需要另外的理论来支配。

总结

宇宙总之不是由神或者人来支配的,但不是所有人都这么认为。

都是由O与1,即正电子与副电子支配,还有物理场,即引力与斥力。

六月科普,猫先僧给你捋一捋。

看到这个题目,本猫表示震惊,现在的同学啊,动不动就玩终极天问啦,不简单啊。本猫都有点小激动啦,但还得稳住找找看从何说起,不至于太无聊空洞。
话说鸿蒙初开,天地草创,人类
诞生,大家吃饱了望天,不免都有此一问,其实这就是一个认知论!

话说大家还在打猎吃瓜为主的上古社会,面对日出月落,风雨雷电,大家比较统一认为是神灵显圣,宗教神话负责解释着自然奥秘。

岁月更替,大家神拜多了,有些智力好的哥们就有疑问了,这自然现象似乎隐隐有规律可循,不会由我信基督还是佛祖而不同的哦。其中的佼佼者成了哲学家,哲学思辩开始影响人类的认知,也顺带诞生许多牛人。国内有孔孟,西方有亚里士多德等等。

哲学家们坐而论道千把年,大家只是脑力激荡,能动口绝不动手,搞哲学批判越辩越糊涂,谁也说服不了谁。你说世界建在乌龟壳上,我却说是大象!这情形眼看就得干架,伽利略提出,大家还是做做实验嘛,拿事实数据说话如何?于是在比萨斜塔上,直接高空抛了几个铁球!所以小略算近代科学的牛人!

好了,我们的重点来了,世间漫漫如长夜,天若不降生牛逼顿!牛逼顿光学、力学、数学三花聚顶啊!但闻名于世的乃《自然哲学的数学原理》。这可是把科学真真正正从哲学里面分出来,开宗立了派!此后,拼着数学公式模型,科学成为人类的认知论的主体,再无其他可与之匹敌。

伟人就是伟人啊。

现代科学界,由相对论和量子力学两大怪胎作为基石,支撑起辉煌的科学大厦!量子力学玩微观粒子,相对论玩宇宙星空,互补解释着宇宙间的一切奥秘!

打完收工!慢~物理学家其实都是秦始皇转世,分而治之从不是他们的底线,要玩就得玩大一统!
现在,摆在大家面前的,宇宙的奥秘其实就是这四种基本力了。谁要是能用一套理论一举拿下,谁就能加冕封神!各路神仙蠢蠢欲动啊。老杨凭借标准粒子模型,已经把物质基本粒子弄了个透彻,完成了电磁力~弱力~强力三者的统一。

但以丘成桐为代表的隔壁老王们起哄啦,老杨们太敷衍,光折腾粒子是个什么玩意太低端!还缺引力呢!于是挑了个更高级的命题~宇宙到底是个什么玩意!然后交出自己的答案~超弦理论!这扯淡的理论至少要十维才能自圆其说,但把量子场引力都整个在一起了。超弦理论嘛,数学公式无比漂亮,机构无比完美,是数学家为物理学家准备的完美情人,不过……证据一个没有!现代最猛的粒子对撞机撞了几十年美刀烧了几百亿,还是……证据一个没有!


粒子对撞机机,随便感受一下,这烧钱的玩意吧。
人类对宇宙的思考一刻没有停止。但你问本猫的问题,本猫不是科幻作家,也不是神棍,实话实说,现在,还真不知道。想知道吗?美帝就来忽悠过天朝,投一千亿美刀吧,我让你有机会见识见识这段支配世间万物的跳动的琴弦!

好了,原创不易,欢迎阅读讨论。

感谢邀请。

我觉得宇宙万物是由天道支配的,我们在走路,天道也有轨迹可循,不然刮风、下雨、雷电、阴天、晴天、星云都是哪里来的呢?

地球的公转形成了四季,自转形成了黑夜和白天,雨雪都是在对流层,大气层上面是是真空的世界,是尘埃,漂浮的尘埃遇到水蒸气形成了雾?

尘埃遇到水蒸气凝聚成了雨滴,在特定的天气从空中落到地面,变成了雨?

宇宙万物是物质的,是不以人的意志为转移的,物质实实在在存在于自然界里,天道就是日月轮回。

四季、黑夜白夜、星移斗转,都是地球公转、自转的结果,太阳是宇宙的中心,太阳系里有好多星星,都有自己的中心,月亮是围绕地球自转、公转的?

我有点明白了《易经》里面饱含的宇宙和人体的规律。

人的动力中心是心脏,意识中心是大脑,宇宙也分两个方面?

一个是物质的中心、一个是以人为中心的世界,是人性。

人的一生是心走过的路,是心路历程,大脑和心脏相符相成,缺一不可。

天机的结果是善恶,是善有善报,人品、才学、心存天下的人,才是最终成功的人。

宇宙的万事万物有本心本性所支配,本心本性是缘也是因果。世界是因果也是缘。主体是缘,因果是法度适应。

没有。没有。没有。重要的事情说三遍。想让社会变好,就对别人好点。反之亦然。宇宙没有简单到由某某一键控制。相互的,记着是相互的。秩序也是相互碰撞产生。

小心黑洞把你吸走!

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