信用卡申请技巧_信用卡提额经验_快速在线办理信用卡通道

目前认识物质世界的最大困难是什么?

浏览:301

网友回答

  作为曾经的一个LHC对撞机物理的研究者,我认为人类探索物质世界的最大的困难,来自于所需资源的日益庞大。而这里面的资源不仅包括资金、人力、工程这些投入方面的资源,而且包含理论、合作、计算这些非常技术化的资源。

有人(特别是民间科学爱好者)会问,牛顿当年,不是在老家修养几年,就整出了力学和微积分体系?爱因斯坦还是瑞士专利局的一名职员,不也利用业余时间创立了狭义相对论和广义相对论?玻耳薛定谔海森堡,不也是仅仅通过讨论和纸笔运算建立了量子力学?这些伟大的科学发现,都没有像现在这样,耗费几百亿巨资,动用上千物理学家,上万的工程师,上百万个CPU,仅仅为了寻找标准模型成立的一点点证据,探求一些微弱的新物理信号。为什么现在的科学研究特别是基础理论研究,会耗费这么多的资源,边际效用却递减得如此之快?为什么现在科学研究越来越“贵”,却越来越远离大众?

要回答这个问题,特别是科普的回答,还真不是那么简单。我喜欢举桌子的例子。一张桌子,你要测量它的长度,得用什么?对,尺子。测量越精确,所需标度越小,比如最小刻度是1厘米。也就是说测量工具要小于桌子尺寸时才能测量,否则,如果尺子长几十米最小刻度为10米肯定量不出桌子尺寸。1cm刻度的尺子也无法量1mm尺度的东西。再下去,我要观察桌子的细微结构,用什么?对,放大镜或显微镜。放大镜或显微镜利用的是光。那么他们测量桌子细微结构的极限在哪里?显微镜的极限在哪里?学过基本的光学的人都知道,光通过狭窄缝隙时会发生衍射,如果有衍射效应,这个缝隙就很难精确观察了。发生衍射的条件是这个缝隙尺度约为光波波长。也就是说当观测尺度小于光波波长时,显微镜就无能为力了。再下去我要观察桌子的分子或原子分布(不是内部结构,这有很大区别),怎么办?那只能用扫描隧道电子显微镜(STM)了。这个玩意的原理比较复杂,大意是通过电子穿过探测物原子或分子引起的微弱电流变化探测物质表面。那STM的极限在哪里?当要探测物质小于电子德布罗意波长就不行了(这个与电子的能量有关,STM的性能也直接取决于能将电子加速到多少KeV,越高的能量越“清晰”,也就是能探测的尺度越小。目前主流的STM和TEM的电子加速能量一般为几百KeV至一千KeV,对应电子德布罗意波长极限大概在0.01Å左右,而原子大小为1Å量级,原子核大小为0.00001Å量级),因为到那时,可以看成此时电子波动属性增加,类似发生了电子衍射,而失去了宏观的电流效应,而无法精确测量比这个尺度更小的物质。也就是说STM只能探测到原子尺度,再小的原子核尺度就无能为力了(STM和TEM目前其实最大的分辨率也只能到1Å左右,也就是至多能扫到原子,而不是理论的0.01Å,因为受到强度限制。TEM可以做电子衍射像,但那时的分辨率已受到很大限制,强度也很低,需要质谱仪的帮助)。

说道这里很多人似乎明白了一个道理:要探一定尺度(scale)的物理,就需要比探测物更小尺度的工具。根据德布罗意的物质波理论,换句话说,就是要探测更小尺度的物理(或更高能标的物理),就需要更高的能量(E=hν=hc/λ,λ越小,能量越高)。而上面一个简单的例子里,尺子,很便宜;放大镜或显微镜,略贵,但一般人都还能负担;STM?好贵。所以需要的能量越高,所需的装备也越贵。

那么再继续下去,要探测亚原子物理(也就是比原子核尺度还小的物理),咋办?加大能量啊。怎么加?汽车怎么提高动能?加速啊。粒子呢?也一样。这就是为什么,我们越深入探测物理规律,需要加速器的原因。在二战之前,大多基础物理研究者只能靠天吃饭,因为自然界最大的高能粒子源(具比较大速度或动量的粒子)是宇宙射线(但密度小,事例数少),很多物理学家(包括大牛费米之类)很大的工作就是观察宇宙射线穿过云室后的入射和出射路径的照片并做测量和计算。后来,美国曼哈顿计划不仅给日本投了两颗原子弹结束了二战,而且花了大血本,促进了加速器的建造和更新,而且培养了大批物理人才。这也使得美国二战后基础物理研究迅速崛起,取代了德国的中心地位(哥本哈根学派)。

二战后量子场论建立、各种粒子在加速器里的被发现,标准模型的建立这部分略去不表(这里面历史很长,科普可参阅温伯格《标准模型的历史》)。其实我们是很幸运的,为什么这么说?因为弱电破缺能标刚好在百GeV(这单位是什么别管,电子质量0.5MeV,这能量大概是电子质量20万倍左右)。探测相对“便宜”,如果这发生在再高哪怕10倍的能标,估计标准模型实验证明要困难几个数量级。尽管如此,寻找标准模型最后一个也是最关键的一个,Higgs玻色子,在去年才差不多完成,其性质目前还在测量之中(这里我是不是该装b加几个引文比较合适?)。

但标准模型远不是完美的。他有几个问题。第一是不自然性(比如电子质量只有0.5MeV但最重的费米子TOP夸克有175GeV左右)。第二就是标准模型框架下无法GUT(在高能标统一强弱相互作用)。第三就是hirachy problem,higgs粒子质量的量子修正是发散的,除非在高能标有极精准的微调。第四就是中微子质量起源问题。人们相信(也许很多物理学家是出于饭碗考虑)更高能标还有新物理的存在,在弱电能标和普朗克能标(此时能量极大,引力效应不可忽视,量子引力能标)之间,不是巨大的理论荒漠,而是丰富的,还有新物理、新粒子、新唯象的存在(比如,超对称,比如,额外维,比如,TC,等等)。

但前面说了,OK,更高的能标,要更大的加速器。这不仅需要更多的钱,而且粒子加速效用是递减的,我们需要更多的技术,超导技术、冷却技术、储存技术等等。而更高的能标,粒子散射截面(可以看成某个物理过程发生的概率)越小,我们不仅需要提高能量,还需要提高加速器亮度(单位时间单位面积通过的粒子数,打个比方,当年美国TeVTron加速器实际上打出higgs的能标是够的,但是亮度不够,一直上不去,所以无法探测到),这就需要更高的粒子对焦和控制技术。而这些技术都需要很多物理学家和工程师的参与。无论实验后和实验前,都需要对对撞机里发生的事,信号、本底进行精确的模拟。这需要大量的程序人员和计算机进行长时间的计算和推送。我曾经做过部分数据模拟分析的工作,不仅程序需要长时间调试修正,而且计算耗时异常之大。而这些工作,领导、协调、沟通是非常困难的。特别是LHC这种国际合作项目,管理起来不比一个大公司轻松。

有人会问?干嘛要费力做实验,基础研究,不都是靠理论吗?我的看法,物理学毕竟是实验的科学,如果一个理论没有实验的支持,和哲学无异。诺贝尔奖颁奖的一大原则就是理论必须经过实验证实(Higgs老人家等得不容易)。而很多人更是选择了一条更为艰难甚至苦行僧般的道路–他们从最高能区普朗克能标的基本理论(终极理论)出发,推导低能物理有效理论和广义相对论,这就是弦理论和圈量子力学及ADS-CFT等工作。这个工作颇有当年牛顿和爱因斯坦的风范。但牛顿的工作用尺子滑轮就能证明了,爱因斯坦的工作可以由天文学和原子弹证明,但弦论等理论却几乎无任何实验支持,因此它们在正统物理探究中一般被称为数学物理,好听点叫formal theory。

无论怎样,堂吉诃德式的基

  • ​2018年POS机春天,央行发的那份《条码支付业务规范》

    ​2018年POS机春天,央行发的那份《条码支付业务规范》

    发布时间:2018-01-03 20:32:16 关健词 条码 央行 POS机

    2018年POS机行业的春天,想要挣钱的代理不要错过!2017年已经过去!这一年对支付行业来说,可谓是多灾多难! 在过去的一年里,我们一起经历了扫码支付疯...

  • 未激活的卡有哪些不利影响?未激活的信用卡你是怎么处理的?

    未激活的卡有哪些不利影响?未激活的信用卡你是怎么处理的?

    发布时间:2017-11-01 15:29:57 关健词 年费 征信 注销

    今天,小编的死党火急火燎的给小编打了个电话,还以为是十万火急的大事,没想到她专程来问信用卡没有激活收不收年费的。就因为这事,小伙伴一整天都没吃好...

  • 信用卡代还软件对卡主们来说,到底是蜜糖还是砒霜?

    信用卡代还软件对卡主们来说,到底是蜜糖还是砒霜?

    发布时间:2019-06-17 18:07:11 关健词 信用卡代还

    银行的信用卡业务近几年发展很快,于是一些有头脑的人走在了前面,你的账单我来帮你还,费用比银行账单分期要低,怎么样你是不是心动了?表面上看信用卡代还是完美的,功...

  • 各行信用卡使用规则,信用卡哪个银行的好?

    各行信用卡使用规则,信用卡哪个银行的好?

    发布时间:2019-06-06 15:21:06 关健词 信用卡

    中国建设银行 热线电话:95533 021-38690588 免年费政策:普卡金卡刷卡3次免次年年费 取现手续费:境内:交易金额的...

  • 这一次喔刷POS机代理商被坑惨了,商户几乎全被关停!

    这一次喔刷POS机代理商被坑惨了,商户几乎全被关停!

    发布时间:2018-02-02 14:21:56 关健词 喔刷 乐刷 POS机

    喔刷POS代理商商户几乎全被关停  1易生支付旗下喔刷POS代理商商户几乎全被关停 据某喔刷POS代理商透露,其发展的商户目前基本上...


  • 养卡提额提供一站式信用卡、金融、理财、贷款一站式服务,分享主流商业银行信用卡申请技巧,及信用卡提额经验交流,招商信用卡、民生信用卡、光大信用卡、浦发信用卡、兴业信用卡、交通信用卡、平安信用卡在线信用卡办理通道。
    2018-2019© YangKaTie.Com All Rights Reserved 桂ICP备16002597号-7