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三個已被證實的科學理論,卻很難令人接受,因為不能被直覺接受!

2024-03-27科學

在人類發展的歷程中,我們透過持續的觀察、總結和思考,構建起了一個龐大的科學理論體系。這些理論幫助我們更好地理解宇宙萬物,推動著人類文明不斷前進。

然而,並不是所有的科學理論都能被輕易接受,甚至有些已被證實的科學理論,也因其違反直覺而難以被人們認同。下面就讓我們來看看三個具體的例子。

一、空間可以彎曲

空間是一個相對抽象的概念,我們通常認為它是物質存在和運動的場所,並且不會隨外部作用或觀察者而改變。但著名物理學家 艾伯特 ·愛因史坦 卻提出了一個反直覺的理論,他指出空間是物質的一種客觀存在形式,在特定條件下會發生彎曲。

例如,具有品質的物體可以使空間彎曲,物體品質越大,空間彎曲程度越高。盡管這一理論在提出時受到了不少質疑,但也有一些人表示認同。物理學家 亞瑟 ·史坦利·愛丁頓 認為,根據 愛因史坦 的理論,像 太陽 這樣品質巨大的 天體 ,應該會使空間發生可觀測到的彎曲。當其他 恒星 的光線經過太陽附近時,會因為空間的彎曲而發生偏折。

為了驗證這一理論, 1919 年, 愛丁頓 帶領研究團隊利用一次日全食的機會,測量了太陽所在天區附近的恒星。他們透過大量對比發現,這些恒星的位置與日面存在一定偏差,且偏差振幅與愛因史坦的理論預測值相符。這也是人類首次證實了空間可以彎曲。

此後,這一理論又多次得到證實。最直接的證據就是科學家在 宇宙 中觀測到的 「重力透鏡效應」。如果在觀測者與目標天體之間存在大品質天體,目標天體發出的光線會在經過大品質天體附近時發生彎曲,觀測者會看到更多來自目標天體的光線,同時還會看到由光線彎曲形成的 虛像 。這種現象類似於透鏡對光線的折射作用,因此被稱為 「重力 透鏡 效應 」。

如今,科學家已經確定 「重力透鏡效應」在宇宙中真實存在,並且可以利用這種效應對宇宙深空進行探索。

二、時間可以變慢

這一理論同樣由愛因史坦提出,其主要內容是:時間流逝的速度並非一成不變。對於一個特定的物體來說,當它的速度接近真空中的 光速 ,或者受到的 重力 作用增強時,它所經歷的時間就會變慢。

這種描述相當反直覺,但該理論已得到多次證實。例如,在 「飛行原子鐘實驗」中,科學家將高精度原子鐘放置在飛機上,讓飛機環繞地球飛行。實驗結束後,他們將飛機上的原子鐘與地面上的原子鐘進行對比,結果與理論值相符。

此外,科學家還發現,宇宙射線與 地球大氣層 交互作用時會產生 「渺子」(緲子),這種微觀粒子的平均「壽命」僅有 2.197 微秒,原本應無法抵達地球表面。然而,我們卻經常在 地球 表面探測到它們的蹤跡。這是因為這些 「渺子」的速度接近光速,時間變慢,所以才有機會到達地球。

衛星 定位系統的使用也證明了時間確實會變慢。由於衛星速度快且所受重力小,時間變慢,所以衛星定位系統需要借助愛因史坦的理論進行校正,否則每 12 小時就會出現約 7 米的偏差。

三、物質可以 「無中生有」

這一理論來自量子力學。根據 不確定性原理 ,宇宙中的能量會出現短暫的漲落,從而持續激發出正負粒子對。這些粒子總是成對出現,然後在極短時間內 湮滅

這種現象被稱為 量子漲落 」,它無處不在,甚至在真空中也同樣存在。也就是說,真空並不「空」,隨時都有「無中生有」的物質。與前兩種理論相比,這一描述更令人難以接受,但同樣得到了證實。

1948 年,物理學家 亨德瑞克 ·卡西米爾 設計了一個實驗:將兩片非常薄的金屬箔平行置入真空,當它們互相靠近時,由於 「量子漲落」受到限制,小於外側空間,外側的「量子漲落」會對金屬箔產生向內的推力。這就是「 卡西米爾效應 」,產生的力被稱為「卡西米爾力」。

由於實驗要求精度高,需排除電磁力、重力等幹擾,直到 1996 年,科學家才首次成功完成實驗。實驗結果表明,「卡西米爾效應」確實存在,實際測量值與理論值的誤差小於 5%。

此後,該實驗多次重復進行,科學家還將金屬箔換成矽片等其他材質,同樣產生了 「卡西米爾效應」。這意味著在微觀世界中,物質確實可以「無中生有」。