解读量子力学不确定性,解读没有看月亮时,量力亮月亮就不在那里吗?
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2、那里然而,解读物理学者的目光却能看到一个迥异于常人所见的现实世界,在那里,一切似乎都更为奇异。例如,尽管我们自以为站立不动,实际上我们正以惊人的速度围绕太阳运转;我们以为自己是一个固态的存在,但其实,我们的身体绝大部分是虚无的。
3、甚至时间的推移,可能不过是幻象的产物。那些隐藏在表面现象之后的宇宙秘密,驱动着科学家们去探索并揭示其背后的基本法则和结构。但当他们试图给现实下定义时,现实却变得难以捉摸,似乎它上升到了一个哲学层面。
4、我们可能认为某些场景是真实的,但此“真实”似乎没有太多实质意义。从这个意义上讲,理解现实是一项令人沮丧的挑战,但它并未阻拦物理学家们向这不可能的任务发起冲击,试图探明构成现实的元素。几个世纪以来,他们用一些出乎意料的原始方法处理这一问题,他们把现实撞得粉碎。
5、位于芝加哥郊外的费米实验室是一个从事高能物理研究的实验室,那里拥有美国最大的粒子加速器——兆电子伏特加速器。不过,就像现实本身一样,它隐藏在人们的视线之外。在费米实验室的质子反质子对撞机位于地面以下十米深处,在这里,质子和反质子以每秒千万次的频率发生撞击,科学家们每天挑战着已知的极限,这里也是宇宙中最激烈的撞击之一的发生地。在这一六公里长的、被超导磁铁包围的真空环型管道中,两个亚原子粒子以接近光速的速度相撞,科学家们旨在从这些撞击的碎片中找出现实的基本构成——那些极小且不可破坏的基本粒子。
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1、然而,在这场技术壮举中,有一个小难题,那就是每次质子与反质子的相撞都会释放出能量,而且一次撞击会产生数百个粒子,科学家们必须弄清这些粒子的真面目。而解决这一粒子物理学数十年来面临的基本问题需要结合独特的理论和实验技术,这一难题从原子开始。起初,原子被认为是基本粒子,但当实验学家首次撞击它时,发现它还有更小的组成部分,即电子、中子和质子。
2、而当他们试图撞击质子时,又遭遇了新的难题。那些微小的粒子需要极高的能量才能分解,这意味着要建造更大的机器。然而,一旦这些工程完成,所带来的结果总是出人意料。实验学家进行的第一次质子碰撞不仅产生了几个新粒子,而是上百个,包括η介子、K介子、π介子、μ子、Σ超子、电子以及其他介子。
3、这些重子和介子种类复杂,它们组成了所谓的“粒子动物园”,这是现实层面上的新发现。但令人困惑的问题是,哪一个才是基本的。
4、在已知的物理法则面前,这些新发现几乎无解,让人陷入了困境。理论学家试图给出一个简洁而优美的解释,他们将这些新粒子归纳为由更基本的单元构成,并将这些新粒子称为“夸克”。
5、他们通过理论描述了六种夸克:“上”和“下”夸克,“奇”和“魅”夸克,还有“底”和“顶”夸克。起初,人们并不相信这些夸克的存在,但它们的迹象逐渐显现。不久之后,这些想象中的粒子被一一发现,直到遇到了理论的瓶颈——顶夸克仍未找到。要么是他们尚未找到,要么它根本就不存在。