宇宙是孿生六胞胎

新宇宙的誕生 宇宙是孿生六胞胎

一、兩大科學之謎

（一）暗物質之謎：

現行宇宙觀認為，宇宙中常規物質占5%，暗物質占25%，暗物質參與引力相互作用，但不與光子相互作用，所以觀察不到。

科學家認為，暗物質就像蜘蛛網一樣，將快速移動的星系連接在一起。這些東西實在是太多了，以至于可以扭曲時空，因此有很多天文學家在通過太空望遠鏡觀測遙遠的星系時，常常會出現時空扭曲的現象。目前我們掌握了足夠的證據來證明暗物質的存在，但至于它是什么，如何形成的，仍然是一個謎。一些天體物理學家認為暗物質是由一種未被發現的粒子構成的，而其他人則認為暗物質是一種未被發現的重力屬性，無論真相是什么，暗物質都是一個真正意義上困擾科學家們的難題，而且事實證明它非常難以確定。

那么暗物質究竟是什么，是各國科學家研究的一個重點前沿課題，我國為此項研究專門發射了“悟空”號暗物質粒子探測衛星。

暗物質粒子探測衛星（英文簡稱DAMPE）：“悟空”號是我國首顆空間天文衛星。它計劃通過在空間觀測高能電子（包括正電子）和伽瑪射線能譜，來尋找暗物質粒子的存在證據，并開展宇宙射線起源及伽馬射線天文方面的相關研究。

暗物質粒子探測有效載荷由4個子探測器及載荷數管構成，其中包括塑閃陣列探測器PSD、硅陣列探測器STK、BGO量能器、中子探測器NUD。載荷各部分協同工作以完成科學目標和工程物理指標。

（二）波粒二象性：

1、機械振動：物體或物體的一部分在平衡位置附近的往復運動叫做機械振動，簡稱振動。

簡諧運動：如果物體的位移與時間的關系遵從正弦函數的規律，即它的振動圖像（x-t 圖像）是一條正弦曲線，這樣的振動是一種簡諧運動。簡諧運動是機械振動最簡單、最基本的的運動形式。

勻速圓周運動的投影是簡諧運動。

2、波和波的特性：

（1）波的生成：振動的傳播形成波。

如機械振動在介質中的傳播形成機械波——音叉的振動在空氣中傳播形成聲波；

電磁振蕩的傳播形成電磁波。

（2）波的特性：干涉、衍射是一切波的特性。

3、光的波粒二象性和物質波：

（1）光的波粒二象性：光電效應、康普頓效應無可爭辯的說明光具有粒子性；光的干涉、衍射現象又無可爭辯的說明光具有波動性，人們終于認識到光具有波粒二象性。

（2）物質波：任何一個實物粒子都和一個波相對應，稱為物質波，物質波的波長。

（3）理解：光子（粒子）打在照相底片上出現一個個光點——顯示粒子性，但光子（粒子）沒有一定的軌道（不同于經典力學）；大量光子（粒子）的運動規律——顯示波動性。

玻恩的統計解釋：光子（粒子）在某處出現的幾率與波的強度成正比。所以微觀粒子的波動性不同于傳統意義上的波，而是一種概率波。

4、概率波成因之謎：

（1）主流觀點：波粒二象性是一切物質的根本屬性，一切物體都具有波粒二象性，但是由于宏觀物體質量、動量巨大，其對應物質波的波長極小，即軌道的不確定性極小，表現為有一定的軌道。

（2）隱變量理論：1952年，玻姆在物理學評論上連續發表兩篇文章，提出了量子力學的隱變量解釋。玻姆認為，在量子世界中粒子仍然是沿著一條精確的連續軌跡運動的，只是這條軌跡不僅由通常的力來決定，而且還受到一種更微妙的量子勢的影響。量子勢由波函數產生，它通過提供關于整個環境的能動信息來引導粒子運動，正是它的存在導致了微觀粒子不同于宏觀物體的奇異的運動表現。

玻姆理論最引人注目之處在于它對測量的處理。在這一理論中，量子系統的性質不只屬于系統本身，它的演化既取決于系統、同時也取決于測量儀器。因此，關于隱變量的測量結果的統計分布將隨實驗裝置的不同而不同。正是這個整體性特征保證了玻姆的隱變量理論與量子力學(對于測量結果)具有完全相同的預測。

然而，它也導致了一個令人極不舒服的結果。根據玻姆理論的預言，盡管它為粒子找回了軌跡，但卻是一條永遠不可見的軌跡，理論中引入的隱變量——粒子的確定的位置和速度都是原則上不可測知的。人們永遠無法知道粒子實際的運動軌跡，對它們的測量將總是產生與量子力學相一致的結果。