物理学伤不起.docx

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物理学伤不起

物理学伤不起：

6大科学发现齐捉弄

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译者：

nunatak原文作者：

T.JosephLahucik

发布：

2012-02-0100:

10:

18挑错|查看译者版本|收藏本文

      正如我们先前提到的，有些问题看似简单，科学家却无法做出解释。

现在，宇宙又突施法术，令怪事迭出，仿佛出自万能邪恶神祇的精心设计，企图让科学家大跌眼镜直呼：

“见鬼了！

”且看下面的例子……

    #6太阳：

热了别人，“冷”了自己

　　我们凭直觉也能判断出能量传递的方向是从高能物质传向低能物质，这就是为什么在物理课上学热力学第二定律时你会说：

“这还用教，我早就知道。

”假如你觉得篝火灼热难熬，自然会选择远离而非靠近，无须科学告诉你热量是从高温物体传到低温物体。

这是条放之全宇宙而皆准的规律，而太阳却是个例外。

这混蛋总是人们关注的焦点

    太阳的实际情况与科学论断相悖，科学界称之为“日冕加热问题”。

基本上，太阳所释放出的热量传到几百英里的地方就变得完全不符合热力学定律，这个谜团至今无人能解。

  事实很简单；无庸置疑，太阳的表面温度大约高达5500摄氏度。

然而，在距离太阳表面几百英里以外的日冕层，太阳大气的温度突然上升至100万摄氏度，比太阳自身的温度高出99.5万摄氏度（或179.1万华氏度）。

这家伙真让人捉摸不透！

   热源（太阳核心）的温度应该最高，而周围的真空环境理应离热源越远温度越低。

这种“热源温度低于受热体”的现象是目前所知宇宙中绝无仅有的一例。

  自从1939年太阳物理学家发现这一无可置辩的奇特现象，该问题就一直困扰着他们。

太阳周边区域的温度是太阳表面温度的200倍，这怎么可能？

根据热力学第二定律以及人类对宇宙的认知，这绝不可能。

我何等尊贵，会遵守你们这帮蠢人定下的规矩么？

    #5万有引力：

只可远观，不可近视

    　　世上万物都有规则可循。

比如老鼠被狼吞食，摩托车不敌卡车，而一切事物又都由万有引力掌控，受其吸引，听命于它。

了解了各种力之间孰轻孰重，就可以预知和解释它们之间是如何相互作用的。

问题是万有引力无处不在，是自然界中最普遍的力。

重力总是让自己烂醉如泥，摇摇欲坠

     　不过当你靠近了去看，会发现万有引力显然同老鼠是一个级别，同样受制于人。

把气球在毛衣上摩擦之后（真讨厌！

糟蹋我漂亮的毛衣）移到纸的上方。

毛衣转移到气球上的微小电荷能克服地球引力，将纸吸离桌面。

这和月亮绕着地球转所受的吸引力是同一种力。

再仔细看，引力的大小也就同用旧的尼龙搭扣仅存的粘力那么大。

但超过23.4万英里的距离，它便如同一根星云锁链牵着把狼牙锤绕着地球那么大的北欧佬的头颅转个不停。

重力对地球说：

月亮要打烂你的脑袋夺走你的女人，千万别让它得逞啊

　　这就是所谓的“希格斯介子之谜”。

重力倾向于对科学层级实施破坏，因为你越想仔细研究它，它越有可能消失不见。

可以预料，你后退一步的话可以看到重力将物体从半空中猛拽下来，但若想走上前去细细检查一番，它便消失得无影无踪了。

事实上，在粒子物理学领域，重力是宇宙基本四力中最弱的力，比第二弱力还要小1032倍。

　　地球的质量为5.97x1024千克，可以产生不可抗拒的无比强大之力，打你一出娘胎便将你吸附在地球表面。

而毛衣上所带的杂散静电竟然可以克服重力的作用，这就好比说一个饥肠辘辘的非洲儿童能够压垮一座摩天大楼一样令人难以置信。

只要她一戴上帽子，潮汐都得倒涨

#4卫星：

加速没商量

    想象你正在推孩子荡秋千。

秋千升至某一高度时，他欢快的叫声转而成了惶恐，于是你停了手，嘟囔道:

“大家说得没错,小孩子就是胆小”。

你刚一停，秋千没有缓缓止住，反而愈荡愈高。

孩子就坐在上面，纹丝未动，但似乎却获得了动力。

你唯一的选择就是拽出手机，大骂《捉鬼敢死队》里怎么不留个电话号码，让你求救无门，因为宇宙突然好似一场被倒放的电影。

宇宙电影为幻灯放映，要想走向数字化恐怕非朝夕之事

　　或许是因为你想起了能量守恒定律中说：

“能量既不能消灭也不能凭空产生，它只能由一种形式转变为另一种形式”。

所以，在未消耗其它能量的条件下，系统内的能量不可能增加。

可惜，这条最简单的物理定律旁边不得不加上个星号。

页脚处注明：

“通常情况是这样，但宇宙偶尔也渴望让地球上运动的物体莫名其妙地开始加速。

我们假定认为是有人在那儿耍弄我们。

”

就当是上帝跟我们一样总过得稀里马虎的吧，这样一切就不难理解了

   这种现象被称为“飞越异常”，因为发生过多起航天器毫无缘由地长时间持续提速的事件，如美国宇航局的伽利略号、先锋10号和11号飞船都有过这种经历。

为了摆脱地球引力的影响，飞船往往会行至离地球足够远的距离，此时却不知何故加快了速度，仿佛宇宙中有某种力量踩了油门似的。

“俺们就是在这疙瘩无端提速的么？

”“不是啦，是在那个蓝圈圈里。

”怎么谁都在跟我们捣蛋呀

　　人们首次发现这种异常现象是在1980年，随后的几十年中，科学家们一直试图找出原因。

他们对已发现的所有能量均已查明，至今没有得到合理和公认的解释。

所以，我们就当是宇宙飞船在哗众取宠吧，既然迄今为止科学未得出任何结论，也只好做此想象了。

“一定是巫师捣的鬼。

我们把帐算到巫师头上吧”

#3能量守恒定律：

与其说是定律，不如说是建议

   假设你有辆玩具卡车，加之你又是个爱捣蛋的小鬼，于是你气愤地用锤子把车砸得粉碎。

此时，卡车的质量不变，只不过形式发生了变化而已。

但当你完成最后一击，将锤子从一堆玩具碎片上提起时，你却发现车子的残骸竟然全部消失了。

　　你知道这不可能发生，因为物质既不能凭空产生也不能凭空消灭。

因此，在影片《终结者2》的结尾，当机器人T-1000坠入炼钢炉中溶解时，炽热的铁水卷走了它的躯干及所有原子部件。

当小行星被卷入黑洞时，也会发生类似的情形。

尽管我们无法看到黑洞内部的样子，但我们可以判断被吸入的物质并没毁灭，因为黑洞的质量因小行星的累加而增大。

到此为止都还讲得通，随即，宇宙做出个类似“终结者”时间轴[1]的东西后就变得癫狂起来，此时，黑洞突然消失，令科学家错愕的是：

被黑洞吸食的物质都去了哪里？

（注[1]：

时间轴用于太空领域表示,当两条时间轴交汇,人们会再做一遍做过的事。

）

    　　随着时间的推移，黑洞逐渐蒸发，这里的“蒸发”意为“从有到无”，连同所有被黑洞吞食的东西全都消失不见。

这后面隐藏的科学原理相当复杂，简单地说就是，当黑洞蒸发时，会在放射物中留下所吸食物质的有关记录。

但史蒂芬·霍金认为，黑洞只随机释放热能。

　　用外行人的话说就是：

如果你发现自己不幸被吸入黑洞，你就会连同自己曾经存在过的迹象一起消失殆尽，仿佛你从未来到过这个世界上。

“幸好有条法则叫‘毫无线索’才使得一切皆为可能。

抱歉，伙计们，我也无能为力”

   如果T-1000当初只是被扔进黑洞，那么终结者就必须赶在这之前回来，否则就无法处于相应的时间轴上。

即便能做时间穿越，宇宙也无从知道如何将T-1000再恢复原样，因为吞食它的黑洞已溃灭不见。

#2粒子与人类的对视

　　如果你是个球迷，很可能你曾不可理喻地坚信自己支持的球队能否在比赛中获胜取决于你是否打开电视观看他们的比赛。

如果你是个科幻迷，那么对热门剧集《神秘博士》中的“哭泣天使”你大概不会感到陌生，被人看时他们会静止不动，在你一不留意的时候会突然出现在你身后露出狰狞的面孔将你杀死。

老妇人们总会总结出一些生活箴言，当她们指出“心急水不开”的道理时，就说明了你所观察的事物会展露出惊人的一面。

苦了我们这帮孜孜不倦的实习生了，那些胁迫我们观测实验的人最终发现“心急水也是会开的”

   当然，这只是人类为不存在的东西找个说法而已。

为了相信自己的眼睛在控制比赛结果，球迷们不得不忽略的一个事实就是：

除了自己，还有成千上万个球迷都这么认为，觉得哪怕自己离开电视上个厕所的功夫都会影响到比赛结果。

实际上，老妇人的无稽之谈只是证明了过去三十来岁已婚妇女的婚姻生活是何等的枯燥。

《神秘博士》讲述的是一个丑男通过电话亭进行时间穿越的故事，因此，并非达到极致严谨的科学高度。

反倒是那些看上去静止不动，而在你不经意时能够以难以置信的速度忽来飘去的天使雕像，确是依据了一个真实的科学悖论，称为“量子齐诺效应”。

这个怎么不像是“哭泣天使”，倒像是那些球迷的老婆啊

   德克萨斯州的科学家们在观察记录一天中铀元素的变化情况时，注意到一个奇怪的现象。

铀是一种很不稳定的元素，会随时间的推移发生衰变，这个过程被称为“放射性衰变”。

当实验人员离开时，铀被留在皮氏培养皿中乖乖地发生变化。

但只要实验人员试图对其进行观察，铀就呆着不动，仿佛火炉上的一壶水嘲笑着烧水的老处女。

　　第二天，科学家们再次观察，仍然没有动静；铀本应如沙堡般每过一秒就受到一次重击，直到坍塌，而它就只是坐在那儿嘲笑着观察者。

估计实验室内部经严格测试后确认人员无任何精神问题，便将实验结果报给其他实验室。

结果发现，德克萨斯州的邪门儿事儿不止于此，各实验室通过比对观察到的情形全部相同。

可见，对某些粒子持续观测，可以延缓其衰变速度，这意味着对某些粒子加以关注基本可以使时间中止。

“只要我不眨眼我就是上帝”

   这个悖论既违背墒定律，又不合常理和逻辑，我们现在相当确信哈利·波特的魔法世界真实存在。

这就好比是你不停地为自己的女儿拍照，结果她就不再长大，抑或是目不转睛地盯着昨晚吃剩的火鸡，它便不会变质一样。

　　我们知道某些不稳定的元素会发生衰变。

这种现象在自然界随处可见。

但将其放在显微镜下观测，衰变就中止了，好比一条狗在邻居面前拒绝表演你教授的戏法儿。

只不过放射性同位素应该不会注意到有只硕大的眼球正在厚厚的玻璃片后面凝视着它们吧。

　　所以说，假使你觉得我们已经参透了宇宙，别忘了在某些情况下，宇宙似乎时不时地就向我们隐藏点儿秘密。

大家都别动哈，他们看着咱们呢

    #1爱因斯坦“相对论”：

相对都是废话

　　如果宇宙中有限速标志的话，上面会统一标注为“299792458米/秒”，这就是光速。

爱因斯坦的狭义相对论认为，没有能量和物质能快过光速。

只要不是在超光速推进装置里长大的人，都不难意识到该定律的重要性和确定性。

这是爱因斯坦理论中的一个重要假设，过去六十年中，几乎一切科学理论都以此为依据。

回溯到20世纪40年代，科学界决定接受他的理论，因为他连发型都那么前卫，而且说到科学他通常都是一副很有把握的样子，况且科学界从来不为自己的决定而后悔。

“就凭这哥们那撮胡子也得是个专家”

　　让我们来看一项被称为OPERA的中微子振荡现象检测实验。

（OPERA是OscillationProjectwithEmulsion-tRackingApparatus“采用乳胶径迹装置的振荡实验项目”的缩写，而非OscillationProjectwithEarnedRunAverage“采用投手责任得分率的振荡项目”的缩写）。

2011年9月，CERN（位于瑞士日内瓦的欧洲粒子物理实验室）的科学家将一束粒子发送到位于意大利中部山区的格兰萨索国家实验室，两地距离730公里。

经检测，这些粒子比预定时间提前60纳秒到达，看似只是个小误差，但要是你明白只有当这些粒子的速度超过光速时才可能出现这种情况，就不会这么不以为然了。

那些粒子猴急着要来到这个乏味的山区

　　来吧，意大利！

我们前面不是提到过爱因斯坦么？

我们十分确信摩西甚至在“十诫”中也提到这件事。

所以显然，全世界当时都对此表示怀疑，希望再现实验结果以寻找潜在的实验失误。

于是全球科学家进行重复实验，结果被惊得集体失禁：

每次实验结果完全相同。

　　这个发现颠覆了现代物理学最伟大的理论，意味着“超光速”是存在的。

尽管人类还达不到，但某些粒子现在可以在几秒钟内就能走遍数千年才能走完的路程。

现在，即便是银河系中最遥远的角落也可作为涉猎对象了，但更重要的意义在于，由于中微子的传播速度高于光速，因此，不同于可见宇宙中万物都受制于时间，它们完全不受时间影响。

这项新近的发现使CERN的科学家们萌生了将中微子信息发送至其前身的念头。

尽管未来很可能还遥遥无期，但你没听错；时间旅行已非虚幻假想，完全可以变为现实。

右图留着一头乱发的是电影《回到未来》中发明时间机器的布朗博士，他比左图留胡子那哥们儿还出名

看完想拍砖或求解的读者请继续浏览续篇《再续“物理学伤不起”：

天体物理学家给说法》     

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∙原文标题：

6ScientificDiscoveriesThatLaughintheFaceofPhysics|C

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