極限物理

科學家們直到最近才收集到黑洞存在的確鑿證據。

蓋蒂圖片社

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在外行人看來,物理學領域可能顯得井然有序。 似乎已經沒有什麼基礎性的發現可以做了,對吧? 錯了。 事實上,物理學家們正在探索我們所知的宇宙的極端邊緣——從隱形粒子和碰撞的巨型黑洞,到有史以來探測到的最強大的引力,以及詭異的量子糾纏。 我們宇宙140億年的故事遠未結束。

創新專案正在尋找最小的物質單元。 歐洲核子研究中心(CERN)大型強子對撞機的科學家們將目光投向了似乎憑空出現又消失並無視物理定律的“虛粒子”。 很快,有史以來規模最大的同類實驗將把微小的中微子從伊利諾伊州地下發射到南達科他州,如果幸運的話,將證明這些神秘粒子如何違反標準模型

在物理學更大的尺度上,2015年探測到兩個黑洞在大約13億光年之外碰撞,引發了一波發現浪潮,新的資料正以每月而非每年的頻率湧入。 與此同時,關於隱形粒子是否真的構成了填充整個宇宙的暗物質,或者我們是否需要修改我們對引力如何運作的認識,爭論仍在繼續。


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得益於新的引力波探測器,我們終於對一些存在的最密集的地方有了更清晰的瞭解; 中子星的核心可能被證明是一種粘稠的超流體。 一種替代理論認為,最早的黑洞並非來自垂死的恆星,而是從塵埃雲中物質化出來的

量子理論繼續引人入勝; 理論家們正試圖理解多元宇宙的後果——也就是說,無限的世界是否共存於統計“機率空間”中,或者過多的宇宙是否完全違反了物理定律? 量子研究的下一階段將嘗試將生物體置於疊加態,探索科學家究竟可以在哪裡觀察到量子效應

或許物理學比任何其他領域都更需要對舊思想進行革新,要麼調整它們以解釋最新的觀測結果,要麼徹底拋棄它們。 它的大部分工作是在人腦中以Gedankenexperiments,即阿爾伯特·愛因斯坦所稱的“思想實驗”的形式完成的。 因此,正如薩賓·霍森菲爾德寫道,科學直覺和幻想之間存在一條細微的、常常模糊的界限。 但即使在遙遠的未來,似乎也沒有發現的終點線。

安德烈婭·加夫裡列夫斯基《大眾科學》的首席新聞通訊編輯。 她撰寫每日《今日科學》新聞通訊,並負責管理該雜誌的所有其他新聞通訊。 此外,她還管理所有特別收藏版,過去曾擔任《大眾科學·思想》、《大眾科學·空間與物理》《大眾科學·健康與醫學》的編輯。 加夫裡列夫斯基在《科學家》雜誌開始了她的新聞事業,在那裡她是一名專題撰稿人和“熱門”生命科學研究論文的編輯。 她曾在教育出版領域工作超過六年,編輯生物學、環境科學和營養學高等教育書籍。 她擁有哥倫比亞大學的地球科學碩士學位和新聞學碩士學位,哥倫比亞大學也是普利策獎的所在地。

更多作者:安德烈婭·加夫裡列夫斯基
SA 特刊 第 28 卷 第 2s 期本文最初以“極限物理”為標題發表於SA 特刊 第 28 卷 第 2s 期 (), p. 1
doi:10.1038/scientificamericanphysics0419-1
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