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如何知道地球真实年龄?
大家应该都知道,地球已经诞生超过46亿年之久了,而人类文明只不过只有几千年,即使是人类的起源至今也不过只有几十万年,相比于地球的年龄来说只不过是沧海一粟。那么只有几千年文明甚至只有几百年现代文明的人类是如何知道地球拥有46亿年寿命的呢?
1956年科学家帕特森利用U-Pb同位素算出了地球的年龄为45.49亿年,这是人类首次测的地球年龄。
后来人类为了继续确认地球的最终年龄,于是继续进行探索,最终确认地球的最终年龄是45.86亿年,这与科学家帕特森的答案非常接近。
而且人类发现了距今已有42亿年加拿大的Acasta Gneiss岩和距今也有44亿年的一颗锆石的碎屑,这与证实了地球确实已经有超过40亿年的寿命了。
后来科学家为了再次确认地球的年龄,利用钨182和铪182的衰变对地球的年龄进行计算,铪182的半衰期为九百万年,衰变之后变成铪182。
目前地球上仅有少量的铪182,而正是这些少量铪182让科学家计算出地球的真正年龄是46亿年。
根据科学家预算,地球上所有的钨182衰变成为铪182需要60亿年之久,而地球上还存在少量的铪182,说明地球的铪182还没有完全衰变,所以最终确认地球的年龄。
庞大的小行星将掠过地球 据研究人员估计,这颗名为2012 LZ1的小行星直径在300米至700米之间,将以不到540万公里的距离飞越地球。
太空观测网站Slooh的负责人鲍卢奇表示,这颗小行星体积庞大,但肉眼仍无法看到,天文迷可以利用网络实况转播观看它掠过地球的过程。
鲍卢奇表示,Slooh网站将自15日格林威治时间0时(北京时间15日8时)起,实时转播小行星飞越地球的过程,其采用的是加纳利群岛一座天文台拍摄的画面。
美国国家航空暨太空总署(NASA)已建立档案,记录约9000个类似的近地星体,但天文学家一直在找寻新的小行星。
即将飞越的这颗小行星直径超过152米,接近地球的距离在750万公里以内,大小和接近地球的程度都已达到“可能有害”的近地星体标准。
澳洲国立大学天文学和天体物理学研究所天文学家麦诺特几天前才和同事发现这颗巨大的小行星。
鲍卢奇表示,“偶尔会有小行星突然出现,就像这个一样,它真的相当大。
”
我们活在全息图里?
全息投影近几年来越来越火,并且和VR技术结合运用在今天的各个领域。
近期,有人提出一个观点:我们的宇宙可能由二维的全息图投影而来。
宇宙是张全息图,所有信息存储在它的边界上。
这个想法听起来很荒诞,但2017年1月发表于《物理评论快报》的一项研究发现,宇宙学实验观测与“全息宇宙”的预言相符。
这代表我们生活在二维全息图里吗?放心,我们已经出来了!
几十年来,科学界一直有人半开玩笑地琢磨着这么一个想法:我们的宇宙是个巨大的全息图,或者曾经是、现在不是了。
全息图里的物理定律只需要二维,而其间万物却以三维的形式向我们展现出来。
(注:文中的二维、三维指的都是空间维数。
)
可想而知,这不是个容易证实的假说。
不过有些物理学家发话了,说他们现在已经有了一些来自早期宇宙的观测数据,这些数据正好切合上面提到的全息宇宙的图像,匹配度与它们符合标准大爆炸模型的程度不相上下。
简单地说,全息宇宙就是将全息原理运用到宇宙:宇宙可以由它的边界(视界),也就是二维的全息图完全描述。
团队成员之一,加拿大安大略滑铁卢大学的 Niayesh Afshordi 说:“我们提出采用这个全息宇宙的方案。
虽然它也是一个大爆炸模型,但和那个依靠引力和暴胀、被普遍接受的模型很不一样。
”
“这些模型都有明确的预测。
随着我们完善数据,加深理论理解,预言也能够得到检验——这些都将在五年内完成。
”
澄清一下,研究者并不是说我们现在就生活在全息图里。
他们说的是宇宙的极早期阶段,大爆炸之后的几十万年之内。
那时候的世间万物都是从二维边界投射到三维中的。
如果你对“宇宙是个全息图”的来龙去脉不甚了了,那就回到二十世纪九十年代吧,物理学家 Leonard Susskind 在当时普及了这样一个观点:从技术上讲,我们所理解的物理定律并不要求三维空间。
那么,如果宇宙实际上只有二维,那它如何呈现出三维的姿态呢?
1997年以来,支持这个观点的论文已经发表了一万多篇,所以它远不是我们感觉的那样无稽。
现在,Afshordi 和他的团队发文称,他们研究了宇宙微波背景(大爆炸的“余晖”)中的涨落,从中发现了强有力的证据,能够支持早期宇宙的全息解释。
“这个想法和通常的全息图类似。
一个二维表面包含着三维图像的编码,有点像信用卡的安全芯片里包含着大量信息。
不过,这次编码的是整个宇宙。
”
宇宙的全息起源,及其演化为我们所见宇宙的过程示意。
尽管大爆炸标准模型看上去要合理得多,但物理学家之所以还要考虑全息原理,是因为标准模型中有些根本性的漏洞,这些漏洞将我们对物理定律的整体理解逼入绝境。
根据大爆炸理论,在极早的阶段,宇宙曾以极快的速度膨胀,也就是所谓的暴胀。
暴胀为今天宇宙中各种结构的形成“播下种子”。
虽然大多数物理学家都认同宇宙暴胀,并且提出了各种各样的暴胀模型,但暴胀理论远非完善。
实际上,我们在用现有的广义相对论和量子力学来解释大物体及其原子的行为时,并不能做到一以贯之。
同样,这些基本的物理定律也没法解释,宇宙的各个成分该怎么裹成那个让人匪夷所思的小东西。
暴胀理论基于爱因斯坦的广义相对论,但是在暴胀之初,宇宙只有亚原子尺度时,量子力学的效应同样不可忽略。
可问题就在于,量子力学和广义相对论难以调和。
Ryan F。
Mandelbaum 在 Gizmodo 网站撰文写道:“调和两个理论的[假说]之一——量子引力认为,如果舍弃一个空间维度,就可以在计算中甩掉引力,事情也就简单了。
”
这就是全息原理的基本想法。
Afshordi 对 Mandelbaum 说:“宇宙的全息描述以低维体系为基础,并且符合我们从大爆炸理论中得到的全部结果。”
为了检验用全息原理对大爆炸的发生及其后续的解释效果如何,研究团队构建了一个具有一维时间和二维空间的模型。
根据真实的宇宙数据,包括那些从宇宙微波背景得到的观测结果(大爆炸发生几十万年后的热辐射),他们发现全息宇宙的预言与数据分析结果完全吻合。
但其中有个问题:结果只在模型宇宙的宽度不超过10度时才完全吻合。
研究者称,要证明早期宇宙确实是全息投影还为时过早。
不过现实的观测数据支持全息宇宙,使得我们没有理由将这个方案排除出去。
那么,这是否说明我们现在就可能生活在一张全息图中呢?Afshordi回答说,恐怕不能——他们的模型只适用于极早期的宇宙。
至于万物如何从二维变到三维,这个问题现在谁也说不准。
“要我说,我们并不活在全息图里,却可能是从全息图里出来的。
” Afshordi 对Gizmodo 网站说,“[2017年]肯定是三维了。
”
解释一下量子涨落
【1】“量子涨落:测不准原理允许的虚无空间状态的暂时性变化。
量子测不准原理允许从完全全空无一物中间出现少许能量,前提是该能量在很短时间内重归消失(涨落涉及的能量越小,它持续的时间越长)”【2】动量p和位置q,它们真正地是“不共戴天”。
只要一个量出现在宇宙中,另一个就神秘地 消失。
要么,两个都以一种模糊不清的面目出现。
海森堡很快又发现了另一对类似的仇敌 ,它们是能量E和时间t。
只要能量E测量得越准确,时刻t就愈加模糊;反过来,时间t测 量得愈准确,能量E就开始大规模地起伏不定。
而且,它们之间的关系遵守相同的不确定 性规则: △E×△t > h/2π 各位看官,我们的宇宙已经变得非常奇妙了。
各种物理量都遵循着海森堡的这种不确定性 原理,此起彼伏,像神秘的大海中不断升起和破灭的泡沫。
在古人看来,“空”就是空荡 荡无一物。
不过后来人们知道了,看不见的空气中也有无数分子,“空”应该指抽空了空 气的真空。
再后来,人们觉得各种场,从引力场到电磁场,也应该排除在“空”的概念之 外,它应该仅仅指空间本身而已。
但现在,这个概念又开始混乱了。
首先爱因斯坦的相对论告诉我们空间本身也能扭曲变形 ,事实上引力只不过是它的弯曲而已。
而海森堡的不确定性原理展现了更奇特的场景:我 们知道t测量得越准确,E就越不确定。
所以在非常非常短的一刹那,也就是t非常确定的 一瞬间,即使真空中也会出现巨大的能量起伏。
这种能量完全是靠着不确定性而凭空出现 的,它的确违反了能量守恒定律!但是这一刹那极短,在人们还没有来得及发现以前,它 又神秘消失,使得能量守恒定律在整体上得以维持。
间隔越短,t就越确定,E就越不确定 ,可以凭空出现的能量也就越大。
所以,我们的真空其实无时无刻不在沸腾着,到处有神秘的能量产生并消失。
爱因斯坦告 诉我们,能量和物质可以互相转换,所以在真空中,其实不停地有一些“幽灵”物质在出 没,只不过在我们没有抓住它们之前,它们就又消失在了另一世界。
真空本身,就是提供 这种涨落的最好介质。
现在如果我们谈论“空”,应该明确地说:没有物质,没有能量,没有时间,也没有空间 。
这才是什么都没有,它根本不能够想象(你能想象没有空间是什么样子吗?)。
不过大 有人说,这也不算“空”,因为空间和时间本身似乎可以通过某种机制从一无所有中被创 造出来,我可真要发疯了,那究竟怎样才算“空”呢? ********* 饭后闲话:无中生有 曾几何时,所有的科学家都认为,无中生有是绝对不可能的。
物质不能被凭空制造,能量 也不能被凭空制造,遑论时空本身。
但是不确定性原理的出现把这一切旧观念都摧枯拉朽 一般地粉碎了。
海森堡告诉我们,在极小的空间和极短的时间里,什么都是有可能发生的,因为我们对时 间非常确定,所以反过来对能量就非常地不确定。
能量物质可以逃脱物理定律的束缚,自 由自在地出现和消失。
但是,这种自由的代价就是它只能限定在那一段极短的时间内,当 时刻一到,灰姑娘就要现出原形,这些神秘的物质能量便要消失,以维护质能守恒定律在 大尺度上不被破坏。
不过上世纪60年代末,有人想到了一种可能性:引力的能量是负数(因为引力是吸力,假 设无限远的势能是0,那么当物体靠近后因为引力做功使得其势能为负值),所以在短时 间内凭空生出的物质能量,它们之间又可以形成引力场,其产生的负能量正好和它们本身 抵消,使得总能量仍然保持为0,不破坏守恒定律。
这样,物质就真的从一无所有中产生 了。
许多人都相信,我们的宇宙本身就是通过这种机制产生的。
量子效应使得一小块时空突然 从根本没有时空中产生,然后因为各种力的作用,它突然指数级地膨胀起来,在瞬间扩大 到整个宇宙的尺度。
MIT的科学家阿伦�6�1古斯(Alan Guth)在这种想法上出发,创 立了宇宙的“暴涨理论”(Inflation)。
在宇宙创生的极早期,各块空间都以难以想象 的惊人速度暴涨,这使得宇宙的总体积增大了许多许多倍。
这就可以解释为什么今天它的 结构在各个方向看来都是均匀同一的。
暴涨理论创立以来也已经出现多个版本,不过很难确定地证实这个理论究竟是否正确,因 为宇宙毕竟不像我们的实验室可以随心所欲地观测研究。
但大多数物理学家对其还是偏爱 的,认为这是一个有希望的理论。
1998年,古斯还出版了一本通俗的介绍暴涨的书,他最 爱说的一句话是:“宇宙本身就是一顿免费午餐。
”意思是宇宙是从一无所有中而来的。
不过,假如再苛刻一点,这还不能算严格的“无中生有”。
因为就算没有物质,没有时间 空间,我们还有一个前提:存在着物理定律!相对论和量子论的各种规则,比如不确定原 理本身又是如何从无中生出的呢?或者它们不言而喻地存在?我们越说越玄了,这就打住 吧。
什麼是圈量子引力理论
圈量子引力论又译回圈量子重力论,由阿贝·阿希提卡,李·施莫林卡洛·洛华利等人发展出来的量子引力理论,和弦论是目前为止将引力论量子化最成功的理论。
在此理论下,时空描述是呈背景独立,由关系性循环织成的自旋网络铺成时空几何。
网络中每条边及每个节点分别为一普朗克长度及普朗克体积。
循环并不存在于时空中,循环扭结的方式定义时空几何。
在普朗克尺度下,时空几何充满随机的量子涨落,因此自旋网络又称为自旋。
在此理论下,时空是离散的。
主要假设:广义协变 ,物理学的定律可以用任何的坐标系来表示,这也是广义相对论的基本假设。
背景独立 , 不存在可以作为背景的独立不变的度规,坐标系等。
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