极限物理

科学家们直到最近才收集到黑洞存在的确凿证据。

盖蒂图片社

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在外行人看来,物理学领域可能显得井然有序。 似乎已经没有什么基础性的发现可以做了,对吧? 错了。 事实上,物理学家们正在探索我们所知的宇宙的极端边缘——从隐形粒子和碰撞的巨型黑洞,到有史以来探测到的最强大的引力,以及诡异的量子纠缠。 我们宇宙140亿年的故事远未结束。

创新项目正在寻找最小的物质单元。 欧洲核子研究中心(CERN)大型强子对撞机的科学家们将目光投向了似乎凭空出现又消失并无视物理定律的“虚粒子”。 很快,有史以来规模最大的同类实验将把微小的中微子从伊利诺伊州地下发射到南达科他州,如果幸运的话,将证明这些神秘粒子如何违反标准模型

在物理学更大的尺度上,2015年探测到两个黑洞在大约13亿光年之外碰撞,引发了一波发现浪潮,新的数据正以每月而非每年的频率涌入。 与此同时,关于隐形粒子是否真的构成了填充整个宇宙的暗物质,或者我们是否需要修改我们对引力如何运作的认识,争论仍在继续。


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得益于新的引力波探测器,我们终于对一些存在的最密集的地方有了更清晰的了解; 中子星的核心可能被证明是一种粘稠的超流体。 一种替代理论认为,最早的黑洞并非来自垂死的恒星,而是从尘埃云中物质化出来的

量子理论继续引人入胜; 理论家们正试图理解多元宇宙的后果——也就是说,无限的世界是否共存于统计“概率空间”中,或者过多的宇宙是否完全违反了物理定律? 量子研究的下一阶段将尝试将生物体置于叠加态,探索科学家究竟可以在哪里观察到量子效应

或许物理学比任何其他领域都更需要对旧思想进行革新,要么调整它们以解释最新的观测结果,要么彻底抛弃它们。 它的大部分工作是在人脑中以Gedankenexperiments,即阿尔伯特·爱因斯坦所称的“思想实验”的形式完成的。 因此,正如萨宾·霍森菲尔德写道,科学直觉和幻想之间存在一条细微的、常常模糊的界限。 但即使在遥远的未来,似乎也没有发现的终点线。

安德烈娅·加夫里列夫斯基《大众科学》的首席新闻通讯编辑。 她撰写每日《今日科学》新闻通讯,并负责管理该杂志的所有其他新闻通讯。 此外,她还管理所有特别收藏版,过去曾担任《大众科学·思想》、《大众科学·空间与物理》《大众科学·健康与医学》的编辑。 加夫里列夫斯基在《科学家》杂志开始了她的新闻事业,在那里她是一名专题撰稿人和“热门”生命科学研究论文的编辑。 她曾在教育出版领域工作超过六年,编辑生物学、环境科学和营养学高等教育书籍。 她拥有哥伦比亚大学的地球科学硕士学位和新闻学硕士学位,哥伦比亚大学也是普利策奖的所在地。

更多作者:安德烈娅·加夫里列夫斯基
SA 特刊 第 28 卷 第 2s 期本文最初以“极限物理”为标题发表于SA 特刊 第 28 卷 第 2s 期 (), p. 1
doi:10.1038/scientificamericanphysics0419-1
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