当前位置: 华文世界 > 科学

三个已被证实的科学理论,却很难令人接受,因为不能被直觉接受!

2024-03-27科学

在人类发展的历程中,我们通过持续的观察、总结和思考,构建起了一个庞大的科学理论体系。这些理论帮助我们更好地理解宇宙万物,推动着人类文明不断前进。

然而,并不是所有的科学理论都能被轻易接受,甚至有些已被证实的科学理论,也因其违反直觉而难以被人们认同。下面就让我们来看看三个具体的例子。

一、空间可以弯曲

空间是一个相对抽象的概念,我们通常认为它是物质存在和运动的场所,并且不会随外部作用或观察者而改变。但著名物理学家 阿尔伯特 ·爱因斯坦 却提出了一个反直觉的理论,他指出空间是物质的一种客观存在形式,在特定条件下会发生弯曲。

例如,具有质量的物体可以使空间弯曲,物体质量越大,空间弯曲程度越高。尽管这一理论在提出时受到了不少质疑,但也有一些人表示认同。物理学家 亚瑟 ·斯坦利·爱丁顿 认为,根据 爱因斯坦 的理论,像 太阳 这样质量巨大的 天体 ,应该会使空间发生可观测到的弯曲。当其他 恒星 的光线经过太阳附近时,会因为空间的弯曲而发生偏折。

为了验证这一理论, 1919 年, 爱丁顿 带领研究团队利用一次日全食的机会,测量了太阳所在天区附近的恒星。他们通过大量对比发现,这些恒星的位置与日面存在一定偏差,且偏差幅度与爱因斯坦的理论预测值相符。这也是人类首次证实了空间可以弯曲。

此后,这一理论又多次得到证实。最直接的证据就是科学家在 宇宙 中观测到的 「引力透镜效应」。如果在观测者与目标天体之间存在大质量天体,目标天体发出的光线会在经过大质量天体附近时发生弯曲,观测者会看到更多来自目标天体的光线,同时还会看到由光线弯曲形成的 虚像 。这种现象类似于透镜对光线的折射作用,因此被称为 「引力 透镜 效应 」。

如今,科学家已经确定 「引力透镜效应」在宇宙中真实存在,并且可以利用这种效应对宇宙深空进行探索。

二、时间可以变慢

这一理论同样由爱因斯坦提出,其主要内容是:时间流逝的速度并非一成不变。对于一个特定的物体来说,当它的速度接近真空中的 光速 ,或者受到的 引力 作用增强时,它所经历的时间就会变慢。

这种描述相当反直觉,但该理论已得到多次证实。例如,在 「飞行原子钟实验」中,科学家将高精度原子钟放置在飞机上,让飞机环绕地球飞行。实验结束后,他们将飞机上的原子钟与地面上的原子钟进行对比,结果与理论值相符。

此外,科学家还发现,宇宙射线与 地球大气层 相互作用时会产生 「渺子」(μ子),这种微观粒子的平均「寿命」仅有 2.197 微秒,原本应无法抵达地球表面。然而,我们却经常在 地球 表面探测到它们的踪迹。这是因为这些 「渺子」的速度接近光速,时间变慢,所以才有机会到达地球。

卫星 定位系统的使用也证明了时间确实会变慢。由于卫星速度快且所受引力小,时间变慢,所以卫星定位系统需要借助爱因斯坦的理论进行校正,否则每 12 小时就会出现约 7 米的偏差。

三、物质可以 「无中生有」

这一理论来自量子力学。根据 不确定性原理 ,宇宙中的能量会出现短暂的涨落,从而持续激发出正负粒子对。这些粒子总是成对出现,然后在极短时间内 湮灭

这种现象被称为 量子涨落 」,它无处不在,甚至在真空中也同样存在。也就是说,真空并不「空」,随时都有「无中生有」的物质。与前两种理论相比,这一描述更令人难以接受,但同样得到了证实。

1948 年,物理学家 亨德里克 ·卡西米尔 设计了一个实验:将两片非常薄的金属箔平行置入真空,当它们互相靠近时,由于 「量子涨落」受到限制,小于外侧空间,外侧的「量子涨落」会对金属箔产生向内的推力。这就是「 卡西米尔效应 」,产生的力被称为「卡西米尔力」。

由于实验要求精度高,需排除电磁力、引力等干扰,直到 1996 年,科学家才首次成功完成实验。实验结果表明,「卡西米尔效应」确实存在,实际测量值与理论值的误差小于 5%。

此后,该实验多次重复进行,科学家还将金属箔换成硅片等其他材质,同样产生了 「卡西米尔效应」。这意味着在微观世界中,物质确实可以「无中生有」。