現(xiàn)代科學(xué)十大未解之謎(顛覆世界觀)

2024年2月21日發(fā)(作者：觀后感500字)

存在“最小粒子”嗎？

在歷史上很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，人們?cè)?jīng)認(rèn)為物質(zhì)、時(shí)間、空間這些東西是可以無限分割的。《莊子·天下》中這樣說：“一尺之棰，日取其半，萬世不竭。”用數(shù)學(xué)的語(yǔ)言來解釋這段話，意思就是你可以把1尺長(zhǎng)的棍子進(jìn)行無數(shù)次對(duì)半分割，第一次對(duì)半分割得數(shù)是0.5尺，第二次是0.25尺，第三次是0.125尺……這個(gè)過程可以無限地進(jìn)行下去。

公元前四世紀(jì)的希臘哲學(xué)家亞里士多德也認(rèn)為，物質(zhì)是連續(xù)的，人們可以將它無限地分割下去，我們永遠(yuǎn)也得不到一個(gè)不可再分割的“最小顆粒”。

但很早就有人懷疑“物質(zhì)可以無限分割”的觀念，希臘哲學(xué)家德謨克利特相信最小顆粒是存在的，他把這種粒子叫做“原子”。德謨克利特認(rèn)為所有的物質(zhì)都是由原子組成的，原子是一種不可穿透、不可分割的實(shí)體，一切原子都有著相同的性質(zhì)，只是在形狀、大小、重量、排列、位置上有所不同。萬物有生有滅，但組成它們的原子卻不會(huì)跟著毀滅，只會(huì)從死亡的物體轉(zhuǎn)移到新生的物體身上。

后來科學(xué)家們的確發(fā)現(xiàn)了原子的存在，但它卻不是最小的粒子，它由質(zhì)子、中子和電子構(gòu)成，質(zhì)子和中子又由被膠子束縛著的夸克組成。

從目前的情況看，電子和夸克似乎都是最小的“基本粒子”。之所以說它們是基本粒子，是因?yàn)槿魏闻c這些粒子的結(jié)構(gòu)相關(guān)的現(xiàn)象，在實(shí)驗(yàn)中都沒有觀察到，它們像是一個(gè)不可再分的點(diǎn)，而不像質(zhì)子、中子、原子核和原子那樣，有可測(cè)量的大小。

粒子物理學(xué)家們建立了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型，來解釋目前已發(fā)現(xiàn)的所有粒子和它們之間的作用力。但并不像德謨克利特說的那樣，只存在“原子”這樣一種最小粒子，標(biāo)準(zhǔn)模型中包括了62種基本粒子，被稱為“上帝粒子”的希格斯玻色子剛剛被找到，這樣標(biāo)準(zhǔn)模型中所有粒子的存在都已得到了證明。

然而這些今天被稱為基本粒子的東西，就一定是不可再分的“最小粒子”嗎？人們以前曾經(jīng)認(rèn)為原子是最小粒子，但后來發(fā)現(xiàn)它其實(shí)是個(gè)復(fù)合體。隨著科技水平的提高，今天不可再分的東西，明天有沒有可能發(fā)現(xiàn)它又只是個(gè)復(fù)合體呢？

這樣的過程，有沒有盡頭呢？假如從量子論的角度來看，世界不是光滑的，在粒子世界中，物質(zhì)、能量、時(shí)間、空間都表現(xiàn)出不連續(xù)的特征來，因而世界必定不可能無限分割下去，最小粒子必定存在。

但這種分割，到什么時(shí)候才是盡頭，最小粒子究竟是多小呢？

現(xiàn)代科學(xué)無法回答。“超光速”會(huì)顛覆相對(duì)論嗎？

在經(jīng)典物理中，判斷任何物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，都需要選定一個(gè)參照物。對(duì)于同樣的運(yùn)動(dòng)物體，假如選取的參照物不同，得到的結(jié)果就不一樣。

按照這個(gè)思路，我們可以推測(cè)光速并沒有絕對(duì)值。假如一束光向你照過來，初始速度為C，當(dāng)你以速度V向著光源的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，那么以你為參照物，光速就會(huì)變成C+V；而當(dāng)你朝背著光源的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，你眼中的光速就應(yīng)該是C-V。

如果情況是這樣的話，那么就不存在“超光速”的問題了。

然而1886年，美國(guó)物理學(xué)家阿爾伯特·麥克爾遜和愛德華·莫雷進(jìn)行了物理學(xué)史上赫赫有名的“MM實(shí)驗(yàn)”，有了一個(gè)驚人的發(fā)現(xiàn)：在地球朝著不同方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，檢測(cè)到的光速竟然沒有絲毫變化。這意味著，經(jīng)典物理學(xué)的推測(cè)完全錯(cuò)誤，不管你是在朝著光源運(yùn)動(dòng)，還是在向垂直于光源的方向運(yùn)動(dòng)，或者在背著光源運(yùn)動(dòng)，你看到的光速絲毫不會(huì)發(fā)生變化，都保持著恒定的速度C。

后來愛因斯坦用“狹義相對(duì)論”解釋了這一現(xiàn)象。愛因斯坦說，高速運(yùn)動(dòng)物體的時(shí)間流速會(huì)變慢，自身的長(zhǎng)度會(huì)縮小，正是因?yàn)闀r(shí)間和空間存在這樣的彈性，才導(dǎo)致不管你在哪里、從哪個(gè)方向見到的光，它在真空中的傳播速度都是大約每秒30萬公里，從來不會(huì)發(fā)生變化。

但相對(duì)論有這樣一個(gè)前提：真空中的光速C是一個(gè)絕對(duì)量，是一切物體運(yùn)動(dòng)速度的極限，

也是一切實(shí)在的物理作用傳遞速度的極限。愛因斯坦說，世界上不存在“超光速”的運(yùn)動(dòng)物體和信息傳輸，這是相對(duì)論的基石。

然而“超光速” 真的不存在嗎？

相對(duì)論的這個(gè)前提，現(xiàn)在已經(jīng)被量子論中的“EPR實(shí)驗(yàn)”推翻了。“EPR實(shí)驗(yàn)”是1935年愛因斯坦與兩位同事發(fā)表的一個(gè)旨在推翻量子論“哥本哈根解釋”的思維實(shí)驗(yàn)。愛因斯坦指出，假如哥本哈根解釋是對(duì)的，那么分裂的兩個(gè)小粒子之間即使相隔幾十億光年，也必定會(huì)存在某種即時(shí)聯(lián)動(dòng)，但相對(duì)論規(guī)定了任何信息的傳輸都不可能超過光速，宇宙中不存在超距作用的因果關(guān)系，所以小粒子之間超越光速的即時(shí)聯(lián)動(dòng)是根本不可能的，哥本哈根解釋肯定有問題。

1982年，法國(guó)物理學(xué)家阿萊恩·阿斯派克特帶領(lǐng)一個(gè)小組做了這個(gè)實(shí)驗(yàn)。它的結(jié)果意義是如此的重大，以至于被一些人稱為“上帝的裁決”。實(shí)驗(yàn)結(jié)果竟然是愛因斯坦輸了，事實(shí)證明分開的小粒子之間確實(shí)保持著一種微妙而神奇的聯(lián)系，類似于超越時(shí)空的“心靈感應(yīng)”，這種關(guān)聯(lián)有一個(gè)拗口的專業(yè)名詞叫“量子糾纏”。

“EPR實(shí)驗(yàn)”表明，確實(shí)存在超光速的信息傳輸。愛因斯坦搬起石頭砸了自己的腳，他想用來否定量子論的思維實(shí)驗(yàn)，最后反倒成了否定相對(duì)論的武器，這真是一個(gè)天大的幽默。

除了存在超光速的信息傳輸之外，事實(shí)上超光速的運(yùn)動(dòng)速度也是存在的，例如電子表面的旋轉(zhuǎn)速度就要高于光速。

超光速確實(shí)存在，相對(duì)論還能成立嗎？

現(xiàn)代科學(xué)無法回答。“暗物質(zhì)”、“暗能量”存在嗎？

按照現(xiàn)有的科學(xué)理論，宇宙的構(gòu)成可以分為三個(gè)部分：空間、物質(zhì)和能量，愛因斯坦的引力理論——廣義相對(duì)論，把這三者緊密聯(lián)系在了一起。引力是衛(wèi)星、行星、恒星運(yùn)動(dòng)的主要原因，一個(gè)物體施加給其它物體的引力大小，只取決于它們的質(zhì)量和距離，因而只要觀察物體在空間的運(yùn)動(dòng)，就可以計(jì)算出引發(fā)這一運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量大小。

比如在太陽(yáng)系中，太陽(yáng)質(zhì)量所產(chǎn)生的引力，拖拽著各大行星繞著它轉(zhuǎn)動(dòng)。離太陽(yáng)越近的行星受到的引力越大，保持軌道所需要的運(yùn)動(dòng)速度就越快。根據(jù)引力方程，只要知道了行星圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的速度，以及它們之間的距離，就可以計(jì)算出太陽(yáng)的質(zhì)量；或者也可以根據(jù)后兩者的數(shù)據(jù)，反過來計(jì)算行星的軌道。

廣義相對(duì)論在計(jì)算太陽(yáng)系各星體的質(zhì)量和它們的軌道方面取得了成功。從理論上說，廣義相對(duì)論的運(yùn)用應(yīng)該不僅僅適用于太陽(yáng)系，同樣可以擴(kuò)大到星系層面，能用來解釋星系質(zhì)量與星系內(nèi)恒星的運(yùn)動(dòng)速度之間的關(guān)系。因?yàn)橐粋€(gè)星系中的大部分恒星都處在星系盤上，在不斷地圍繞著星系中心運(yùn)動(dòng)，這和行星在圍繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)沒有什么兩樣。

然而問題出現(xiàn)了。在所有的觀測(cè)中都發(fā)現(xiàn)了同樣的情況，那就是星系的質(zhì)量與星系內(nèi)恒星的運(yùn)動(dòng)速度不匹配，根據(jù)引力方程計(jì)算的結(jié)果，星系必須擁有比現(xiàn)在大得多的質(zhì)量，才有可能將這些恒星保持在它們現(xiàn)有的軌道上。這些質(zhì)量到哪里去了呢？科學(xué)家們猜測(cè)，星系中應(yīng)該存在著一類我們看不見的物質(zhì)，那就是“暗物質(zhì)”。

這些暗物質(zhì)自身不發(fā)射電磁輻射，也不與電磁波產(chǎn)生相互作用，這樣我們就無法感知到它，只能通過引力產(chǎn)生的效應(yīng)猜測(cè)它可能存在。

“暗能量”的發(fā)現(xiàn)照樣跟引力有關(guān)。人們想，從引力的角度來看，既然宇宙中的每一個(gè)部分都被其它部分吸引著，那么它應(yīng)該能夠遏制宇宙的擴(kuò)張。然而我們觀測(cè)到的事實(shí)卻是，宇宙正在加速膨脹。這一事實(shí)暗示著，必定存在一種東西，在推動(dòng)著宇宙的膨脹，它是不同于已知的物質(zhì)、能量和暗物質(zhì)的東西，人們把它稱為“暗能量”。

對(duì)于暗物質(zhì)是否真的存在，人們其實(shí)沒有絕對(duì)的把握。因?yàn)檫€存在另外一種可能，那就是也許愛因斯坦的廣義相對(duì)論，僅僅只是在太陽(yáng)系內(nèi)適用，一旦擴(kuò)展到星系、星團(tuán)甚至整個(gè)宇宙的層面，那就完全失效了。這種情況完全有可能出現(xiàn)，萬有引力定律只是相對(duì)論這個(gè)更普適理論的一個(gè)特殊情況，說不定相對(duì)論本身也是如此，只是一個(gè)更大理論的組成部分？

同樣地，對(duì)于暗能量是否真的存在，我們目前更是無法確認(rèn)。

假如愛因斯坦的引力方程在整個(gè)宇宙中都適用，那么根據(jù)最近的測(cè)量，宇宙中僅有5%的物質(zhì)和能量是常規(guī)物質(zhì)，其余是23%的暗物質(zhì)和72%的暗能量。也就是說，我們目前所能了解的只是宇宙5%的部分，對(duì)于其余絕大部分我們還一無所知。

暗物質(zhì)與暗能量時(shí)刻都在提醒我們，我們對(duì)于世界的認(rèn)知過分依賴于我們的感官和思維。假如有一種事物，既不為我們的感官所感知，又不與我們能感知到的事物之間產(chǎn)生相互作用，那么我們根本就不可能斷定它是否存在。

暗物質(zhì)、暗能量是否真的存在？世界上會(huì)不會(huì)有這樣的事物，它雖然存在，我們卻永遠(yuǎn)也無法感知？比如鬼魂、科技高度發(fā)達(dá)的外星人，還有上帝？

現(xiàn)代科學(xué)無法回答。為什么會(huì)出現(xiàn)“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”？

“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”通常被用來當(dāng)作否定進(jìn)化論的證據(jù)。

在《物種起源》一書里達(dá)爾文提到，自己的理論中存在幾個(gè)很難解釋的疑點(diǎn)：

第一個(gè)疑點(diǎn)是，如果物種是經(jīng)過細(xì)微的漸變演化而來，那么為什么見不到大量的過渡類型呢？為什么自然界的物種之間的區(qū)別是那樣的明顯，而不是彼此混淆不清的呢？假如說那些過渡類型已經(jīng)滅絕了，那么就應(yīng)該要有大量化石證據(jù)，但為什么沒有呢？

根據(jù)達(dá)爾文的說法，物種的進(jìn)化，是隨機(jī)變異通過自然選擇作用后累積下來的結(jié)果，這種變化是漸進(jìn)的、連續(xù)的，這樣一來，就必定會(huì)存在大量的中間過渡物種。比如，目前多數(shù)人認(rèn)為鳥類是由恐龍進(jìn)化而來的，由于進(jìn)化是連續(xù)的，在漫長(zhǎng)的演變過程中，必定會(huì)出現(xiàn)無數(shù)介于恐龍和鳥之間的物種，而且這樣的生物應(yīng)該很多很常見，然而事實(shí)上卻根本沒有。

第二個(gè)疑點(diǎn)是，像眼睛這樣的復(fù)雜器官的生成，也能用自然選擇來解釋嗎？

一個(gè)簡(jiǎn)單的例子就可以從邏輯上推翻復(fù)雜器官自然生成的結(jié)論。“放屁蟲”的防衛(wèi)系統(tǒng)由以下部件構(gòu)成的：過氧化氫和對(duì)苯二酚、由外胚層腺體產(chǎn)生的酶觸催化劑、儲(chǔ)囊、括約肌、膨脹器、外排導(dǎo)管。其工作原理是，儲(chǔ)囊中儲(chǔ)存著過氧化氫和對(duì)苯二酚的混合物，當(dāng)發(fā)現(xiàn)威脅時(shí)，括約肌就會(huì)像控制閥一樣打開，把混合物送入膨脹器中，然后再注入酶觸催化劑，引發(fā)劇烈的爆炸后從尾部的外排導(dǎo)管精確噴出，噴到倒霉的敵人臉上。

如果這種防御系統(tǒng)是進(jìn)化而來的，那么從實(shí)用的角度出發(fā)，應(yīng)該先進(jìn)化出能夠攻擊敵人的化學(xué)物來。但過氧化氫、對(duì)苯二酚和酶觸催化劑只有三種混合在一起，才有可能發(fā)生爆炸，僅僅進(jìn)化出其中一種來，就毫無作用，它們中的哪一種最先出現(xiàn)呢？而且即便三種化學(xué)物質(zhì)能夠同時(shí)出現(xiàn)，如果沒有括約肌這個(gè)控制閥門的阻隔，放屁蟲就會(huì)把自己炸成碎片，這顯然是不現(xiàn)實(shí)的。但是在還沒有化學(xué)武器之前，放屁蟲會(huì)先進(jìn)化出一個(gè)控制開關(guān)來嗎？

不管放屁蟲先進(jìn)化出防御系統(tǒng)中的哪一個(gè)部件來，都完全發(fā)揮不了作用，不會(huì)對(duì)它的生存有任何幫助，反而會(huì)成為累贅。按照進(jìn)化論的觀點(diǎn)，這種變異只會(huì)被淘汰，而不可能在此基礎(chǔ)上增加更多的累贅，直到最后所有的累贅疊加在一起，形成一個(gè)完整而有效的防御系統(tǒng)。

僅僅是這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的器官，從邏輯上來說都不可能通過自然選擇作用生成，那么這一選擇作用，又如何能夠自然生成像眼睛這樣要更復(fù)雜得多的器官呢？

第三個(gè)疑點(diǎn)是，像蜜蜂筑巢這樣極其復(fù)雜的本能，怎么可能由自然選擇作用而獲得和改變？

人在一生中會(huì)學(xué)習(xí)很多的本領(lǐng)，這種本領(lǐng)是無法代代相傳的，即便你的英語(yǔ)學(xué)得再好，你的孩子也不可能天生就懂英語(yǔ)。蜜蜂筑巢也是一種復(fù)雜的本領(lǐng)，這種本領(lǐng)為什么能代代相傳，蜜蜂們不用學(xué)習(xí)天生就會(huì)呢？自然選擇作用能對(duì)此作出解釋嗎？

進(jìn)化論已經(jīng)發(fā)表了150多年，然而達(dá)爾文最初的疑惑，卻至今仍然不能得到解決。假如進(jìn)化論是對(duì)的，那么會(huì)出現(xiàn)這樣的事情，就顯得很不可思議了。

其實(shí)除了上面幾個(gè)問題之外，還有一件事情對(duì)于進(jìn)化論的打擊更大，那就是“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”。

達(dá)爾文認(rèn)為是持續(xù)不斷發(fā)生的隨機(jī)變異逐漸積累，最后形成了新物種，那么可以想象，物種

是漸變式進(jìn)化的，生命由低級(jí)到高級(jí)依次出現(xiàn)，這個(gè)過程發(fā)生的時(shí)間應(yīng)該拉得很長(zhǎng)。

然而情況并非如此。地球誕生于約46億年前，但物種卻不是在幾十億年的時(shí)間跨度內(nèi)逐漸出現(xiàn)的。化石證據(jù)表明，幾乎所有重大生物類群，都是在距今約5億年前的寒武紀(jì)，在短短幾百萬年時(shí)間內(nèi)一下子突然間冒出來的，這就是“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”。

這是一次生命的壯麗綻放，其規(guī)模之大絕對(duì)超乎想象，甚至那時(shí)候生物的種類，比現(xiàn)在還要多得多。我們現(xiàn)在能夠看到的生物門類，在寒武紀(jì)幾乎都能找到；而那時(shí)有的生物，有多達(dá)20個(gè)門現(xiàn)在已經(jīng)消失了！

如此眾多的生物種類在短暫的時(shí)間內(nèi)集體亮相，這種現(xiàn)象怎么用進(jìn)化論來解釋呢？它更像是大自然一次狂放的實(shí)驗(yàn)，是造物主對(duì)于物