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| 2010/06/29 21:06:32瀏覽1153｜回應0｜推薦1 | |
十大30秒內即可被理解的科學理論:量子場論上榜(組圖)1.最小作用量原理  物理學家理查德-費曼證明，所有“非直線”路線會相互干擾，使得只有一條路線是可行的，而這條路線也是最快的 大自然是“懶惰的”，之所以這麼說，是因為大自然的事物總以其需要最少能量的方式運轉，這也是光以直線傳播的原因。事實上，以直線傳播的粒子和光所花的時間最少。這說明一定角度的光線為何在穿過空氣進入玻璃時總是折射後成直角，經過玻璃，光線的運行速度更慢(這減少了它所要穿過的玻璃數量)。 最小作用量原理在量子論方面尤為重要。乍一看，量子論似乎預示著，像電子這樣的粒子可以通過任何路線從A點來到B點，即便這意味著往返于火星。這使得像操作電腦這樣的事情變得不可能起來，電腦的性能取決于運轉良好的電子。但是，偉大的物理學家理查德-費曼證明，所有“非直線”路線都會相互干擾，使得只有一條路線是可行的，而這條路線也是最快的。 2.模因理論  模因這一術語是由牛津大學生物學家理查德-道金斯發明的，用于描述復制和傳播生物信息的“文化復制基因” 無論何時模仿別人的行為習慣、技巧，還是復制人與人之間的各類信息，我們都是在與模因(meme)打交道。這一術語是由牛津大學生物學家理查德 -道金斯(Richard Dawkins)發明的，用于描述復制和傳遞生物信息的“文化復制基因”。人類可以通過模仿和學習，復制包括思想和技能在內的模因，不過它們會被改變，無論是有意還是無意，所以文化也在跟著變化。這不禁令人想到物種隨基因變異的進化方式。同基因一樣，有些模因是成功的，而有些模因則是不成功的。有些模因像美妙旋律一樣傳播的原因是顯而易見的︰要麼是有其特定用途，要麼在美學上愉悅人。然而，有些模因即便不會帶來任何明顯好處，仍然會向外傳播，比如像電腦病毒這樣的東西。 3.量子場論 我們全都熟悉磁場概念，即磁體周圍能感受到其影響的區域。場論對場的運轉方式進行了詳細描述。甦格蘭物理學家詹姆斯-克拉克-麥克斯韋發現了描述磁場和電場的方程式，愛因斯坦發現了描述引力場的方程式。二十世紀，物理學家們意識到，這些“場”其實由在空間移動的粒子構成︰場中的“量子”。當兩個帶電粒子相互之間發生力的作用，它們會通過交換光子(電磁場中的量子)實現這一目標。由此產生的量子場論(量子電動力學)解釋了構成宇宙的原子的行為特性。 4.胚種論  瑞典物理學家斯範特-阿累尼烏斯認為，生命是由浮漂在太空的孢子帶到地球的，他將這一概念稱為胚種論，意思是“種子無處不在” 地球上的一切生命都源于外星生物“地球一游”後留下的細菌嗎？這種說法听上去很牽強，但這一概念確實由標新立異的天文學家托馬斯-戈爾德 (Thomas Gold)提出的。他的理論依據是瑞典物理學家斯範特-阿累尼烏斯一百年前提出的假想。阿累尼烏斯認為，生命是由浮漂在太空的孢子帶到地球的，他將這一概念稱為胚種論(panspermia)，意思是“種子無處不在”。 這一理論的“變種”是，孢子被外星文明故意送上地球——即“定向胚種論”。戈爾德的看法認為，外星人踫巧在數十億年前經過地球，為填飽肚子在地球上稍作停留。這一理論的確十分瘋狂。但是，英國著名物理學家、生物學家弗朗西斯-克里克卻十分看重該理論。1962年，克里克在劍橋大學卡文迪許實驗室與詹姆斯-沃森共同發現了脫氧核糖核酸(DNA)的雙螺旋結構。 5.安慰劑效應  只要你相信，幾乎所有事情都能具有安慰劑效應 如果有人給一片藥，告訴你它可以治愈頭疼，即便藥片是用粉筆末制成的，你也會經歷安慰劑效應。只要你相信，其實幾乎任何事情都可能具有安慰劑效應。安慰劑效應解釋了像順勢療法這樣的治療方法對許多患者奏效的原因——僅僅是因為他們相信治療能起作用。研究人員在可控條件下實施的科學實驗表明，許多情況下安慰劑效應可以得到增強，比如讓患者服用更大的藥丸，讓患者服用粉色而非白色藥丸，或是以開藥大夫的絕對權威去影響患者的心理。在20世紀以前，大多數藥物其實完全沒有作用，但無論是有意還是無意，安慰劑效應被利用發揮至極致，尤其對富有的患者而言 6.雪球地球  沒人知道距今6.35億年前地球完全被冰雪覆蓋的原因。可一旦地球被冰雪覆蓋，冰層發光的白色表面會反射熱量，令地球維持在“雪球”狀態 大約距今6.35億年前，地球被冰雪所覆蓋。當時，大多數陸地緊緊環繞在赤道周圍，但冰川仍在那里的岩石上留下了它們的印記。沒人知道地球結冰的原因，可一旦被冰雪覆蓋，冰層發光的白色表面會反射熱量，令地球維持在“雪球”狀態，直至火山噴發釋放的二氧化碳產生強大的溫室效應，令冰雪融化。如果冰雪覆蓋整個地球，生命可能已經滅絕。然而，有證據表明在這一時期曾有泥濘的水池存在，頑強的原始生命則在這些池子中活了下來。當整個地球解凍的時候，生命經過一連串的進化在地球各個角落迅速繁衍。我們或許應該將人類的存在歸功于這個“雪球地球”事件。 7.稀有地球  “稀有地球”理論的支持者提出一系列可讓人類文明出現的條件，即便這需要近40億年的進化過程 宇宙中的生命或許很常見，但有智能的生命形式則可能十分罕見。“稀有地球”(Rare Earth)理論的支持者提出可以讓人類文明出現的一系列條件，即便這需要近40億年的進化過程。太陽是一顆相對穩定的恆星，可令生命在40億年的時間里穩步進化。巨行星木星保護地球免遭彗星的襲擊。地球的衛星——月球的引力可防止地球不斷搖擺並最終傾覆，引起氣候出現極端變化。地球磁場的強度非同尋常，使得我們可以免遭有害輻射物的傷害。再加上地球其他諸多非同尋常的特征，這便構成一連串的偶然事件，部分天文學家由此認為地球不可能是宇宙中唯一存在智能生命形式的地方。 8.火宇宙理論  有些宇宙學家認為，我們所處的宇宙是被額外維以微小距離（不足一個原子的直徑）割裂的兩個三維宇宙之一 火宇宙(Ekpyrotic Universe)理論是一個大膽的猜想。有些宇宙學家認為，我們所處的宇宙是被額外維以微小距離(不足一個原子的直徑)割裂的兩個三維宇宙之一。一個宇宙的所有點是另一個宇宙中對應點的“鄰居”，但兩個點正在緩慢地移動分離。不過，在未來數十億年，像彈簧一樣的力會在一次產生大量熱量和光線的踫撞(即大爆炸)中重新拉近它們的距離。接著，兩個宇宙會再次分離，整個過程反復循環。這是挑戰“大爆炸”的最主要理論，並認為宇宙在某種意義上其實是“自生自滅”。 9.糾纏 當像電子或光子這樣的兩個量子物體發生接觸的時候，從量子學上講，它們就“糾纏”在一起。這意味著只要其中一個量子物體發生什麼事情，都會影響到另一個量子物體，無論它們相距多遠。如果刺激某個粒子，另一個也會跟著顫動。這使得部分人希望，可以將糾纏用于比光還要快的通信手段中。問題是，雖然通過刺激一個粒子，可以看到另一個粒子，但你不知道如何刺激它。如果信息通過常規手段發送給我們，我們可以解讀另一個粒子的“顫動”，也就是說，量子刺激可以被用于發送無法破譯的加密信息。 10.宇宙有限論 如果宇宙是有限的，其外形可能就像是一個油炸圈餅。倘若確實是如此，如果看這個圓圈的一側，你看到的星系是通過觀測圓圈另一側看到的一樣的星系。一個更為復雜的拓撲結構則是立方體，在這個立方體中，相對的幾面相互連接。如果你能穿過“頂部”旅行，你還會通過這個“屋頂”重新回到這個立方體。有些簡單的電腦游戲的玩法就是這樣的。觀測數據表明，宇宙確實沒有像這樣的簡單拓撲結構，它的形狀可能像多維十二面體。 |
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