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一个让人感到绝望的答案:人类可能永远都无法解开宇宙的终极秘密

来源:网络 编辑:小彩 更新:2026-10-10

从古至今,人类一直都在研究世界的奥秘,在古代由于人类的科技不够发达,所以古人一直都认为我们的地球就是唯一的世界,不过随着人类科技的进步,现在人类已经能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度是很快的,当人类走出地球看到宇宙之后,人类的好奇心被宇宙的浩瀚所吸引,人类想要知道宇宙到底有多大?在宇宙中除了地球生命之外?是不是还存在其它的生命,带着这些疑问,人类走上了探索宇宙的道路,根据科学家的研究我们能够知道,人类诞生于200多万年前,在200多万年前,猿类生物生存在地球上,当时地球上还生活着很多其他凶猛的生物,猿类生物为了能够长久的发展下去,于是他们选择了群居生活。

群居生活不仅仅能够促进彼此之间相互交流的机会,还能够有效的抵抗外来侵略者,科学家通过研究发现,频繁的交流能够使大脑的发育变得越来越快,由于猿类生物长期在一起生活,所以猿类生物的大脑变得越来越聪明,最终成功进化为人类,人类从诞生以后,就在不断的研究世界的奥秘,人类走出地球之后才知道,地球其实就是太阳系的一颗行星,在太阳系中一共有八大行星,它们分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星,在海王星的外面还有一颗冥王星,在太阳系的八大行星当中,目前只有地球这颗行星诞生了生命,科学家认为,地球之所以能够诞生生命,主要是因为地球满足了生命诞生的基本条件。

这些基本条件分别是适宜的温度、充足的空气和丰富的水资源,除了这些条件之外,还有厚厚的大气层和强大的磁场,科学家认为,如果一颗行星能够满足这些基本条件,那么这颗行星诞生生命的可能性就非常大,目前科学家也在积极的寻找外星生命,根据科学家的观测我们能够知道,太阳系中太阳的质量是最大的,它占到了太阳系总质量的百分之99.86,剩下的八大行星和其它物质占到了太阳系总质量的百分之0.14,根据牛顿的万有引力定律得出,任何有质量的物体都是有引力的,物体的质量越大,它的引力就越大,强大的引力能够将八大行星全部吸引过来,而八大行星为了不被太阳吞噬,它们会不停的自转和公转。

这样能够产生离心力,离心力和引力相互抵消,所以八大行星能够稳定的围绕太阳转动,看到这里,可能很多人会产生一个疑问,就是引力是什么?其实最早发现引力的科学家就是牛顿,相信大家都听说过苹果和牛顿的故事,根据牛顿的引力定律我们能够知道,万物之间都是存在引力的,质量越大引力就越大,不过由于当时人类的科技还不够发达,所以牛顿也不知道引力的本质是什么,不过牛顿认为引力是宇宙中一种非常神奇的力量,后来爱因斯坦出现以后,才完美的解释了引力是什么,在20世纪初的时候,爱因斯坦提出了狭义相对论和广义相对论,而广义相对论给了引力一个精确的解释。

广义相对论告诉我们,宇宙是一种巨大的薄膜,宇宙中所有的物体都依附在这张巨大的薄膜上面,而这张薄膜也是有弹性的,相信我们很多人在小的时候都玩过弹簧床,你站在弹簧床上,床就会出现凹陷,时空结构也是这样的,任何物体在时空中都会对时空结构造成影响,会压缩时空,形成时空凹陷,质量越大的天体,凹陷的程度就越大,在宇宙中目前人类发现质量最大的天体就是黑洞,黑洞凹陷时空的程度就很大,太阳系中八大行星之所以会围绕太阳转动,是因为太阳周围的物体会感受到时空的凹陷,朝着凹陷的中心运动,就像我们把一个大铅球放在弹簧床上,周围的物体就会像铅球方向移动。

按照广义相对论的解释,引力其实是不存在的,它只是时空凹陷的外表现象而已,爱因斯坦的引力观点颠覆了牛顿的传统引力观点,并且科学家也证明了爱因斯坦的理论是对的,牛顿的万有引力定律认为,引力是可以无视距离的,如果说我们的太阳突然消失,那么太阳对地球的引力就会立刻消失,而爱因斯坦的理论认为,引力并没有超距作用,它是以光速传播的,牛顿的万有引力定律在远低于光速的前提下,基本上都能够适用,不过利用万有引力定律无法解释水星运行的误差,水星的公转周期在100年内会有50秒的误差,虽然这个误差不是很大,但也证明了万有引力确实存在一定的漏洞。

而爱因斯坦的相对论却弥补了这一点,在1919年的日全食,科学家分别在不同的地方进行了观测,最终得出的结果和爱因斯坦预测的是一样的,之后科学家还发现了重力波,重力波就像是时空中的涟漪,如果把时空看成是一张巨大的薄膜,那么有质量的物体就会让这张薄膜弯曲,当一个有质量的物体静止在宇宙中时,它所处的时空就不会发生变化,当时如果第二个有质量的物体加入,那么两个物体之间会相互运动,相互朝对方施加一个加速度,这个过程就会造成时空扭曲,从而产生引力波,在2015年的时候,科学家观测到来自于13亿光年外的两个黑洞融合,并且发现了引力波,这是有史以来人类第一次发现引力波。

除了引力之外,通过科学家多年来对宇宙的观测得出,我们的宇宙诞生于138亿年,宇宙是由奇点产生的,奇点是一个质量无限大、能量无限大、热量无限大、密度无限大、体积无限小的点,这个点爆炸以后,宇宙快速的向四周膨胀,经过138亿年的时间,宇宙才膨胀成我们现在看到的样子,在20世纪初的时候,美国物理学家爱德文.哈勃在观测星系的时候,发现星系中的光谱出现了红移现象,这个现象表明这些星系正在远离我们,看到这个现象之后,爱德文.哈勃提出了一个大胆的猜测,那就是我们的宇宙还在不断的膨胀当中,这个理论提出来之后,很多科学家都感到不可思议。

因为在此之前,科学家认为我们的宇宙是静态的,而这个观点打破了人类的传统认知,后来科学家纷纷对宇宙进行了观测,最后发现爱德文.哈勃的这个理论是对的,这个理论不仅仅让人类对宇宙有了新的认识,而且也让科学家感到非常绝望,从人类走出地球之后,人类就一直都在研究和探索宇宙的边缘,到目前为止,人类能够观测到的宇宙直径达到了930亿光年,而这个范围并不是宇宙的全部范围,宇宙可能比我们想象的还要大,目前宇宙膨胀的速度已经超过了光速,这意味着我们永远都无法找到宇宙的边缘,有一些科学家认为,我们的宇宙不可能一直膨胀下去,宇宙之所以会膨胀,是因为宇宙大爆炸产生的能量并没有完全消耗完。

如果宇宙大爆炸产生的能量完全消耗完,那么我们的宇宙就会停止膨胀,宇宙之所以能够膨胀的如此之快,可能是因为暗物质的存在,暗物质是一种非常神秘的物质,科学家认为在我们的宇宙中存在一种看不见、摸不着的神秘物质,这种物质就被称为是暗物质,科学家认为,暗物质不会和其它任何物质发生化学反应,,但是它在宇宙中的占比是非常大的,占到了宇宙总质量的百分之90,暗物质能够释放出暗能量,这种能量非常强大,能够推动整个宇宙膨胀,为了寻找暗物质,科学家们也做了很多努力,我国在四川建立了一个2400米深的实验室,这个实验室建造在锦屏大河湾下面。

它是世界上最大的地下实验室,为什么要把实验室选择在这里呢?科学家认为这里足够安静,而且实验室几乎不会受到任何宇宙射线的干扰,只有在这么安静的环境才有可能捕捉到暗物质,这个实验室是由当时清华大学的副校长发现的,经过多次考察和研讨,最终才确定下来,从2010年开始,这是实验室就开始正式运行了,但是这么多年过去了,科学家并没有捕捉到暗物质,这说明暗物质比我们想象的还要神秘,除了暗物质之外,科学家还在宇宙中发现了反物质,反物质是普通物质的镜像物质,然而反物质有着和物质相反的电荷,如果存在一个反物质的我,在理论上这个我应该和真实的我看上去一模一样。

带正电荷的物质和带负电荷的物质相遇,会相互抵消,发生湮灭反应,而他们产生的能量是非常巨大的,反物质是人类目前发现的质量 转化为能量最大完美的释放,它能够达到百分之100 的转化率,目前世界上任何物质都无法达到这种效果,现在人类掌握的最大质能转化技术就是核聚变,它的转化率是百分之0.7,和反物质相比,它产生的能量科技忽略不计,但就是这么少的转化率都能够释放出巨大的能量来,比如说我们的太阳,太阳从诞生以后就开始源源不断的释放热量,到现在为止,太阳已经燃烧了50亿年,太阳之所以能够燃烧这么长时间就是内部核聚变的反应。

核聚变反应只有在高压和高温的环境中才能够进行,而太阳的内部环境正好符合核聚变的发生,太阳会将氢核聚变转化为氦元素并且释放出巨大的能量,一般来说,太阳内部的4个氢原子核聚变成一个氦原子,其质量会亏损0.0276个单位,相当于一颗氢会亏损0.0069个单位,这些质量会转化为能量释放出去,并且被其它天体吸收,我们地球每秒钟接收到的太阳热量大约只有22亿分之一,大家不要小看这22亿分之一的能量,它相当于100万吨煤炭燃烧的能量总和,所以太阳对于人类来说可利用的能源很大,不过即便是这样,它和反物质产生的能量是没有办法相比的。

毕竟反物质和正物质湮灭时产生的能量转化率是百分之100,不过让科学家感到疑惑的是,在宇宙中目前科学家并没有发现物质,难道说这些反物质都被刻意隐藏起来了?由于正物质和反物质不能够相见,所以如果大量的反物质出现在宇宙中,那么宇宙中的一切物体都会消失,所以科学家没有在宇宙中发现反物质,还有的科学家认为,在宇宙大爆炸之后,宇宙中出现的正物质就要比宇宙中的反物质多,因为只有这样,宇宙中才能够出现大量的物质,否则整个宇宙都会消失,目前科学家还在积极的研究当中,未来随着人类科技的进步,说不定人类能够找到宇宙中的反物质

人类走出地球之后,对宇宙进行了多年的研究,这么多年过去了,人类对宇宙有了一定的了解,但是人类目前还无法解开宇宙中所有的奥秘,宇宙浩瀚而神秘,在宇宙中隐藏着很多我们不知道的秘密,小编认为,人类或许永远都无法解开宇宙中的终极奥秘,比如说宇宙外面是什么?宇宙是如何产生的?生命是如何出现的?目前人类还在积极的探索和研究宇宙当中,未来随着人类科技的发展,说不定人类能够解开宇宙中更多的奥秘,小编希望人类能够早日实现自己的梦想,对此,大家有什么想说的吗?

量子信息+熵,能解释宇宙的演化吗

热力学第二定律,也许是物理里最根本的几条原理之一。

它说,一个系统的熵只会随时间增加,不会减少。

这也是唯一一条能指明"时间箭头"朝哪走的物理定律。

熵,说白了就是无序的程度:熵越低,结构越有序;熵越高,越散乱。

糖从浓处向淡处扩散、气体膨胀、咖啡放凉,背后都是熵在增加。

人们相信,宇宙的演化也遵循这条定律。

宇宙早年处于低熵状态,一路演化到高熵。

可就在这个过程中,宇宙造出了一些极其复杂的结构——星系就是代表。

星系的熵很低,却是在一个高熵的环境里形成的。

这看起来像是在违反第二定律。

这个存在已久的矛盾,正是物理学家金妮斯特拉·比安科尼想解决的难题。

引力、熵与量子信息的交织,是比安科尼理论的视觉主题(图片来源:Physics World) 在爱因斯坦的广义相对论里,有个叫"度规"的数学对象,描述时空是怎么弯曲的;物质沿着这条弯曲走,就表现成了引力。

而在量子力学里,"算符"是对量子态做变换的数学工具。

比安科尼的关键一步,就是把这个"度规"当成量子算符来用,用量子化的方式描述时空的几何。

这样一来,会冒出两个"度规":一个是"真实"的时空度规,一个是由物质和能量诱导出来的度规。

两者之间"差多少",用量子信息论里的一个量来度量,叫量子相对熵。

正是这两个几何之间的量子相对熵,决定了时空怎么演化——换句话说,它给出的运动方程,就是引力。

在低曲率极限下,这套方程能精确还原爱因斯坦的广义相对论。

可一旦超出这个极限,方程就得被一个叫"G场"的对象修正。

G场生出一个暗能量项,而且是动态的。

暗能量被认为是直接推动宇宙膨胀的东西;在标准广义相对论里,它由静态的宇宙学常数驱动。

现在冒出一个动态的暗能量项,就有了被实验检验的机会。

比安科尼又把这套理论用到了弗里德曼-罗伯逊-沃克(FRW)宇宙模型上。

这是广义相对论对宇宙行为的一级近似,假设宇宙各向同性、处处均匀、且在膨胀。

膨胀由宇宙的主导成分驱动——暗物质、普通物质,或辐射。

宇宙膨胀时,体积变大,总熵也跟着变大。

但正因为体积涨得更快,单位体积里的熵——也就是熵密度——反而随时间下降。

总熵在涨,局部熵密度却在降,这就给了星系、甚至生命这类低熵结构一个在膨胀宇宙里被造出来的机制。

那这算不算违反第二定律?比安科尼用非空的 FRW 宇宙算了一遍总熵:要把熵密度在整个时空区域上积分,而因为体积随时间变大,总熵成了时间的函数——膨胀的速度超过了熵密度衰减的速度。

所以对辐射主导和物质主导的宇宙,总熵依然随时间增加,第二定律照样成立,尽管局部熵密度在下降。

比安科尼强调,GfE 理论还很年轻,需要实验来验证。

但这项工作揭示了它内在的热力学本质,为经典引力与量子引力都打开了新路——把引力用"量子信息"和"熵"来表述,也许正是通向"量子化引力"这个百年难题的另一条路径。

引力,也许并不是什么神秘的基本力,而只是信息与熵的必然结果。

若真如此,宇宙为什么要演化、为什么能长出星系和生命,答案也许就藏在这条最普通的第二定律里。

来源:S. Jones, "Could quantum information theory explain universe evolution?" Physics World, 14 Sep 2026. 报道所引研究:G. Bianconi, Physical Review D.

追踪13.4万亿个暗物质!百亿亿次超算用4天完成这场模拟

科技日报记者 刘霞 美国能源部阿贡国家实验室日前发布消息称,该机构科学家借助“极光”百亿亿次超级计算机,完成了迄今规模最大的两次宇宙学模拟。

每次模拟都追踪了13.4万亿个暗物质粒子在286亿光年宽度区域内的演化过程。

这一成果有助于科学家研究宇宙暴胀,并为分析大型巡天观测数据提供重要支撑。

左图为百亿亿次级模拟生成的全天空光锥图;右图外圈显示宇宙微波背景辐射,扇区分别展示视线速度(红/蓝)、物质密度(灰)和引力势(绿/蓝)。

图片来源: 美国阿贡国家实验室 宇宙暴胀理论认为,极早期宇宙曾经历一段短暂而剧烈的快速膨胀。

这一过程将微观量子涨落拉伸到宇宙尺度,留下微小的密度差异;随后,引力把这些差异不断放大,最终形成我们今天看到的星系、星系团和宇宙大尺度结构。

然而,暴胀背后的具体物理机制仍未完全确定。

通过研究物质在宇宙中的分布,有望找到更多线索,探索宇宙最早期的秘密。

暗物质无法被望远镜直接看见,却凭借引力主导星系形成,并塑造更大尺度的宇宙结构。

在模拟中,暗物质粒子被用作暗物质密度和速度分布的“示踪剂”,团队由此得以追踪宇宙结构跨越数十亿年的演化轨迹。

标准宇宙暴胀模型预测,早期宇宙的密度涨落服从高斯分布,也就是最简单的一类随机模式。

科学家正努力寻找其中可能存在的微小偏差,即“原始非高斯性”。

一旦发现可测量的偏差,就可能暗示暴胀时期还存在其他场、相互作用或动力学过程,从而帮助区分关于宇宙最初时刻的不同理论。

然而,这类信号极其微弱,还可能被“宇宙方差”掩盖——由于观测只能采样宇宙的有限体积,统计不确定性难以完全消除。

因此,探测此类信号需要覆盖最大宇宙尺度的超大规模模拟。

而如此规模的模拟对算力要求极高。

团队在阿贡国家实验室的“极光”超级计算机上完成了计算。

模拟及大部分数据分析约4天完成,目标正是揭示宇宙暴胀的物理本质。

这些模拟数据将助力分析多项大型巡天项目,包括美国能源部支持的暗能量光谱仪(DESI)和NASA的SPHEREx任务,两者目前均处于数据采集阶段。

模拟与前沿观测相互印证,将共同描绘出更为精细的宇宙图景,推动人类对宇宙起源与演化的探索。

来源:科技日报