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有哪些罕见的宇宙现象不能被现在的科学所解释?

本帖由 漂亮的石头2023-05-21 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

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    [​IMG] 赵泠

    多了去了,根本不罕见。现代科学提供的是描述世界的模型,而不是“绝对真理”,模型只要求容易理解和使用、能比其它模型更好地解释现有观测事实、做出预言并被验证。对于一个时期的理论无法解释的事物,人们可以构造新的理论或修补旧的理论,但现在构造出的所有理论都不能让人完全满意。

    • 现有的宇宙论模型无法解释规模巨大的观测事实。武仙 - 北冕座长城[1]和巨型伽马射线暴环[2]所代表的不均匀性,靠引力、宇宙早期量子涨落、暗物质和暗能量都无法产生。我们还没有能在兼容这样的巨型结构的同时跟现在这个宇宙论模型一样好地解释宇宙微波背景辐射的模型。
    • 已有一些观测事实显示部分宇宙射线带有高于 GZK 极限的能量,称作超高能量宇宙射线。这些观测事实被称作 GZK 悖论[3]。
    • 没有一个合格的量子引力模型。现在没有人知道你从任何天体上都能观测到的引力现象在微观上到底是引力子传递的作用力还是时空离散结构的产物[4]。现在没有人知道如何将量子力学与广义相对论、引力现象写成相容的形式并在微观长度等级下维持正确性[5]。
    • 现在没人知道黑洞是否真有霍金辐射、是否真有事件视界,即使这两样东西都有,也没人知道霍金辐射能否携带黑洞内部结构的信息。
    • 别说黑洞了,中子星的物理性质你当我们搞明白了么。
    • 别说中子星了,太阳的物理性质[6]你当我们搞明白了么。
    • 现有理论其实不能解释物质的存在。大爆炸应该制造出同样数量的粒子与反粒子,而粒子会和反粒子湮灭产生光子。既然我们和我们周围的物质存在而不是只有光子,说明有某些物理定律不平等地作用于物质与反物质,而现在未发现这样的物理定律。
    • 现在其实都没人知道质子到底会不会衰变、质子到底有多大的电荷半径、质子的自旋到底是怎么凑出来的[7]、夸克禁闭由什么产生。
    • 在这种对构成宇宙的极为基本的东西的性质一问三不知的情况下,你的身体里就有大量的轻子和夸克,你的身体就是由不可解的怪异构成的。生物学·生理学和医学对包括人在内的地球生物的多种异常表现无从解释,对其进行干预的工具本身也接近黑箱。科学家或医生能把问题解决了,并不代表他们知道问题是怎么发生的、又究竟是怎么解决的。
    • 按现在的理论,暗物质暗能量此时此刻就在你身边,而“暗能量到底是什么”“冷暗物质到底是什么”还没有能让人满意的解释。
    • 标准模型在高能物理上是个远不能满意、要去打破的对象,从业者经常在谈超越标准模型的新物理。
    • 那么你就理所当然可以想象:宇宙本身的存在就没解释出来。形成宇宙或多重宇宙的物质、能量、时空、基本作用力到底从何而来,又能否验证多重宇宙的存在呢,现在没谱的。
    • 旅行者探测卫星测得的数据显示的真空能量密度上限为 1E23 电子伏特每立方米,而从量子场论估算出的零点能密度是 1E130 电子伏特每立方米[8],观测数值和理论数值竟然相差 107 个数量级。这是人类物理史上现有的预言的最大偏差[9],你从大学门口的老民科手中接过的画着八卦和太极图的物理论文通常都不会含有这样的崩坏现象。一些物理学者认为这表明基础理论存在离谱的错误。

    尽管如此,暴胀宇宙论,或曰大爆炸宇宙论,以背景辐射的存在和其高水准的各向同性为铁拳,几乎打死了所有非标准宇宙论。这样的理论其实不用关注有多少不能解释的,证据实在太硬了,不会被随便放弃,遇到问题往里加东西就是了。不能用版本 1.0 解释的可观测到的物质的质量问题、可观测到的加速膨胀、尺寸极大的大尺度宇宙构造,往版本 1.1 里添加分布在宇宙各处的暗物质、均匀分布在全宇宙或曰是时空的性质的暗能量、暴涨早期那些物质是一起涨落出来并曾经在一起相互作用就可以解释了。

    虽然听起来像以太那一套,其实这是很普通的处理。量子物理那边为了圆 W 玻色子与 Z 玻色子的实测质量,都敢搞均匀分布到全宇宙的希格斯场,还砸了那么多钱撞出了希格斯玻色子。你这本来就是宇宙级的问题,还几乎不要钱,怕什么。
     
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