宇宙是如何運行的;微觀尺度上的無序微粒

2016-02-17 21:50 責編:小編 來源:UFO發現網 瀏覽 參與 評論
導讀 科學中最關鍵卻未受到充分賞識的成就之一,就是用數學方法描述物理宇宙。具體講,就是對連貫而流暢的數學函數的運用,比如用正弦函數來描述光和聲音。這一做法有時候被稱作牛頓運動第零定律,以向運用了類似函數的著名的牛頓三定律致敬。 20世紀初期,阿爾伯特愛因斯坦...
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科學中最關鍵卻未受到充分賞識的成就之一,就是用數學方法描述物理宇宙。具體講,就是對連貫而流暢的數學函數的運用,比如用正弦函數來描述光和聲音。這一做法有時候被稱作牛頓運動第零定律,以向運用了類似函數的著名的牛頓三定律致敬。

20世紀初期,阿爾伯特·愛因斯坦對牛頓宇宙學說的地位造成了影響深遠的撼動,他向人們展示了宇宙的兩個新特性:一是質量可以造成空間的彎曲,二是空間和時間具有內在相關性。他把這一新的概念稱為時空。盡管這一觀點令人震驚,但它的公式和牛頓的方程一樣,連貫并且流暢。

然而,近期一小群研究人員發現,時空本身具有內在的隨機性,這使得牛頓第零定律在小尺度上也不再適用了。

讓我們來探究這一發現的意義。

 

宇宙是如何運行的;微觀尺度上的無序微粒

 

宇宙是如何運行的;微觀尺度上的無序微粒

 

首先,什么是時空?你或許還記得在平面幾何當中,如果取兩個點,通過第一個點畫x軸和y軸(也就是把該點當作原點),那么這兩個點之間的距離就是x2+y2的平方根,其中x和y是第二個點的坐標。在三維空間中,對應的距離用x2+y2+z2的平方根表示。這些距離是恒定的,它們的值不會因為坐標的畫法而改變。

 

宇宙是如何運行的;微觀尺度上的無序微粒

 

宇宙是如何運行的;微觀尺度上的無序微粒

 

那么,如果把時間作為第四維呢?

四維時空中的一個點被稱作一個“事件”:它在空間上的位置由x軸、y軸和z軸確定,在時間上的位置由t確定。那么,兩個“事件”之間的距離是多少?用類推的方法,很容易認為這一距離是x2+y2+z2+t2的平方根,但事實并不是這樣。如果采用不同的坐標系,這一距離就會變化,所以它事實上并不能真的被看作距離。愛因斯坦發現,恒定距離是x2+y2+z2-ct2的平方根, 其中c代表光速。如果你采用不同的坐標系,x、y、z和t的值可能發生變化,x2+y2+z2-ct2的平方根卻不會。

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