宇宙的对称性:空间和时间的对称性为什么如此重要?

空间和时间的对称性空间的对称性,即所谓的平移对称性,表明宇宙的物理法则在不同的空间位置是相同的。这一特性暗示了宇宙在大尺度上是均匀的。也就是说,如果你在宇宙中的任何一点进行实验,结果应该都是一致的。而时间的对称性,或称为时间平移对称性,指的是宇宙的物理法则在不同时间点是相同的。这个概念意味着,...

广义相对论和量子力学到底有什么矛盾?爱因斯坦半辈子也没能解决

如果我们继续缩小尺度,直至尺寸比原子中的微观粒子更小,量子力学会告诉我们,在这样的尺度下,空间结构将呈现波动且混乱的景象,一个嘈杂而不合逻辑的世界。在那个世界中,时间和空间的概念被扭曲至无法辨认,通常意义上的上下、左右甚至时间的先后顺序都变得模糊不清。在那个奇异的领域,你无法确定自己是处于A点或B点,...

太空微观粒子存在“加速器”结构

宇宙空间充满带电粒子,这些带电粒子绕着磁场回旋,一个电子的回旋半径是宇宙中最小的尺度,即电子尺度。近期有相关研究表明,空间等离子体环境中存在一系列电子尺度相干结构,如电子尺度磁洞、电子尺度电流片等。宗秋刚团队在仔细分析美国发射的磁层多尺度(MMS)任务数据后,报告了一种新型电子尺度相干结构。这种微观结构的...

4000米高山上的这个观测站 希望为宇宙线起源之谜“一锤定音”

浩瀚宇宙,渺渺星空,在空荡荡的星际空间,有许多肉眼不可见的微观高能粒子在以接近光速飞行。平均而言,这些粒子可以在银河系内飞行百万年,其中有极少部分粒子与地球不期而遇,成为地球上神秘的“天外来客”。1911年,奥地利物理学家赫斯乘坐气球,飞行到5千米的高空,首次发现这位来自宇宙的“客人”,这位“客人”被命名为...

粒子与波 ∣第51 届国际物理奥赛理论第二题

光学晶格是由相互干涉的激光束形成的空间周期性结构,类似于固体晶格中的原子排列。利用光学晶格可以在微观尺度精确控制和操纵冷原子,为研究量子多体系统、进行量子模拟提供了强大的平台。通过调整激光的参数,可以模拟复杂的物理现象,如量子相变和超流体性。光学晶格在现代量子物理和量子信息科学中具有重要地位。

电子粒子观的蜕变

在固体理论研究早期,电子被认为是满足牛顿力学的经典粒子(www.e993.com)2024年11月9日。随着20世纪前半段量子力学的逐步建立,微观粒子的波动性成为精确理解微观世界的关键。这也深刻影响了人们对晶体中电子的认识:电子以布洛赫波的本征形式存在于晶体中,而其粒子性则以波包形式在大于晶格间距的空间尺度上存在。自1980年以来,人们发现布洛赫波的几何...

微观粒子到底是什么东西?可以用量子场论通俗理解!

微观粒子到底是什么东西?可以用量子场论通俗理解!当我们深入探索微观世界的奥秘时,量子场论以其独特的视角为我们提供了理解微观粒子的新方式。不同于薛定谔方程对量子物体波动性质的描述,量子场论在处理接近光速的粒子时,能够更好地符合狭义相对论原理。它将时间和空间置于同等重要的地位,克服了薛定谔方程在相对论...

“引力子”真的存在吗?凝聚态物理找到“替身”

但问题是,描述浩渺无垠的宇宙通常需要用到广义相对论,而描述微观的粒子则需要量子物理学,两者涉及的时间、空间和能量尺度都差了N个数量级。1939年,量子引力理论的出现为物理学大统一提供了一条可行的思路,其核心的思想就是需要存在一个叫“引力子”的粒子。

从热力学第二定律到第四定律:关于物理、生命、信息、认知的大统一...

而在有序的宏观状态下,可测量的维度或组分之间的关联增加到厘米和秒级。如果将微观模式大致缩放到人体大小,那么宏观尺度将比地球的周长大很多倍,并且在超过45亿年的行星演化时间尺度上发展并持续存在。这意味着什么呢?图5.贝纳德对流系统的一般示意图。T??→T??是下方热源和上方热汇之间的原始温度梯度,其有...

热力学平衡态的含义

至于驰豫时间和系统的空间尺度哪一个会更快地发散,则随所依据的模型会有所差异。大体上,如果将驰豫过程理解为系统内的微观粒子通过随机动力学过程重新分配微观状态的过程,则驰豫时间将会随着系统空间尺度的平方而发散,因此原则上不宜讨论已经处于热力学极限下的宏观系统演化至平衡态的问题。换言之,热力学极限仅限于...