如果说要选择一个宇宙万物时时刻刻都要受到的作用力,那么引力一定是首选。
毕竟根据《圣经》般的牛顿定律的内容来看,只要有质量,那引力必然如影随形。在整个宇宙环境中,上到质量是太阳几万倍的红超巨星,下到组成物质的基本单位原子,都能用质量衡量,所以引力也充斥在宇宙的每个角落。
当我们知道了引力的普适性后,我们不得不产生一个疑问:是什么为引力的作用提供了一个原始的舞台?
“引力子”是什么?我们就拿宇宙中另外一个普遍可见的力来举例,那就是磁场力。众所周知,地球上正是因为有磁场,所以才能够避免宇宙射线、太阳风暴的袭击。但是磁场只能算是一个巨大的舞台,而磁场力才是这出舞台剧的演员,两者互为依靠,谁也离不开谁。
同理,引力作为一种力,相当于舞台剧中的演员,那么它要在哪个舞台上表演呢?当科学家意识到这个问题的时候,一个新概念出现了,那就是引力子。
和磁场不同,引力子只是科学家想象出的一种概念,在之前它是否真的存在并没有被证实过,只不过爱因斯坦给予了引力子一个更加清晰的解释。
在广义相对论中,爱因斯坦认为,在空间内存在的所有有质量的物体都会使得空间平行线出现弯曲的现象,专业术语叫做时空扭曲。我们从概念图中能够看出,星球下面的时空平行线由于星球自身的质量产生向下弯曲,这些弯曲的曲线在爱因斯坦看来,就是引力子。
早些年,科学家一直在为找到引力子的存在而努力着,只不过迟迟未有答案。不过通过科学家们的努力,引力波被证实了。什么叫引力波,你可以想象一下,将手中的小石子扔进平静的湖面,水面便会以石子落入的位置为圆心个,形成一个个圆形波纹——水波。那么同理,物体在受到引力后,也会向外扩散一种波,也就是引力波。
引力、引力波相继出现完善着引力系统,那么引力子还会远吗?答案是,中国科学家确实发现了引力子的存在。
中国科学家在引力子研究上有重大突破关于引力通过什么介质进行作用,引力子到底是否真的存在的问题,科学家们研究了上百年都没弄明白。但是今日中国科学家团队传来好消息,通过实验已经基本确定了引力子的存在。
根据最近官方报道,南京大学的科研团队人为创造了一个极端实验环境,在此条件下进行了偏振光散射技术,最终终于在凝聚态物质中发现了引力子留下的痕迹。
此次中国科学家团队在寻找引力子方面的突破,解决了科学界近百年来的一个谜题,是全世界的独一份。
那么我们回到实验中去,看看南京大学科研团队是如何找到神秘的引力子的呢?首先前面已经说到,科学家创造了一个极端环境,那么问题来了,到底是一个怎样的环境呢?
答案是,为了能够更好的观察到实验结果,科学家团队打造了一个高度接近两层楼高的极低温强磁场共振非弹性偏振光散射系统。是不是感觉很难理解?其实所谓的极低温其实就是在绝对零度附近的温度,绝对零度是一个热力学单位,如果换算成摄氏度的话,绝对零度的实际温度在零下273.15℃。
除了极端低温,科研团队还给实验环境创造了一个磁场,这个磁场的强度也非常的“极端”,是地球磁场力的十万倍左右。关于其它实验步骤,内容非常的专业,我们只需要知道,在这种极端的环境条件下,激发砷化镓进行作用,并进行连续的观察,最终在砷化镓的量子阱中发现了引力子留下的痕迹。
目前这一突破性的实验内容已经在世界公认的权威科研杂志——《自然》上刊登,中国再一次让世界各国看到了自己的科研实力。
而且新的科学成果是具有散射性的,也就是说一旦人类能够证实引力子的存在,那么其它与引力子相关的力,比如重力子也可能会随着引力子的证实而被确认存在。就这样,引力子的发现会成为多米诺骨牌倒下的第一张牌,后续一连串的科学难题都会随之被解开。
最后一块拼图:未来的“反重力”研究为什么说引力子的发现有可能让宇宙学课本上内容重新编写呢?因为引力子和宇宙中的很多现象都有举足经重的关系。
首先就是宇宙的膨胀速度问题。众所周知,我们的宇宙无时无刻都在向外膨胀,科学家们认为,宇宙版图的不断扩张源于暗能量给予的一个向外的推力。
那么问题来了,如果只有这么一个推力,宇宙的膨胀速度会非常之快,而随着不同星体之间的相互远离,很有可能导致星系的崩溃,但是目前这种崩溃的现象没有发生,也就说明,宇宙在一个比较适合的速度下膨胀着,换句话说是有一种力在对抗着暗能量向外的推力。
虽然已经有了思路框架,但是这个与暗能量相抵抗的,被科学家怀疑是引力作用下的力,却没有被证实。但是如今情况变得不同了,因为中国科研团队已经发现了引力子的存在,直接为宇宙膨胀问题的研究提供了强有力的科学数据。
不仅如此,引力子的发现还未黑洞的研究提供了进一步的可能。我们知道作为宇宙深渊,黑洞通过强大的引力,每时每刻都在吞噬着不同质量的天体,而这种引力如何形成,是否有相斥的反粒存在?这些悬而未决的问题都可能因为引力子的发现使得科学家的思路变得清晰起来。
如此看来,引力子的发现将会在物理、天文、宇宙学界引起不小的震荡。一个点的突破将会引起一连串的连锁反应,很多难题也随之得到解决。
其实关于这类科研成果,并不是某一个国家的成绩,而是全人类的财富,因为只有当人类对所处的宇宙环境的认知越来越清晰,才会更快的得到科技发展,甚至是文明升级。
参考资料:
中国日报网 2024-03-28 Nature发表南京大学杜灵杰团队最新成果:实验上首次发现引力子激发。科学认识论 2022-03-15 引力子是什么?量子力学和广义相对论很难兼容,麻烦就是引力子