描述宇宙,几十个常数就够了丨蝌学荐书

作者:蝌蚪君来源:蝌蚪五线谱发布时间:2021-01-22

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如果要用数字描述宇宙,你觉得需要多少数字。不要998也不要98,只要26个数字就够了。

从DNA分子到巨大的星系, 宇宙中万事万物的性质归根结底都是由几个数字所决定的,这就是所谓的自然常数。

这些常数包括基本粒子的质量、表征四种基本相互作用(强相互作用、弱相互作用,电磁相互作用、引力相互作用)强度的参数等。

例如,质子质量比中子质量少0.14%,同时是电子质量的1836倍;两个质子之间的引力是它们之间电斥力的1040分之一。

从表面上看,这些数字似乎是完全随意的,借用天体物理学家克雷格·霍根(Craig Hogan)的比喻,我们可以想象造物主坐在宇宙的控制面板前,旋转不同的旋钮来调节这些常数数值,喃喃道:“我们要把它设成1835还是1836呢?”

造物主在宇宙的控制面板前转动旋钮

有没有可能,在这看似随机的一组数字背后,存在某种系统性?也许并没有什么旋钮可以旋转,所有的数值都是由数学上的必然性所决定的。

长久以来,粒子物理学家们一直坚信,所有这些自然常数最终都能从某些尚未发现的基本理论中推导出来,我们别无选择。

然而,到日前为止,我们还没有观测到任何迹象能表明这些常数的选择都是天意。

粒子物理的标准模型可以描述所有已知粒子的强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用,这个模型中含有25个“可调”常数,它们的数值都是根据观测结果确定的。

加上新发现的宇宙学常数,我们总共需要26个自然常数来描述我们的物质世界。当然,如果发现了新的粒子或者新的相互作用,就需要扩充这个自然常数列表。

本文节选自《多元宇宙是什么》


是不是感觉很奇妙,宇宙的奥秘可不止这些,科幻小说中的多元宇宙是怎么回事,平行世界真的存在吗?宇宙究竟从何而来,它的命运将会怎样……

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多元宇宙是什么》,中信出版集团。


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