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宇宙中最小的东西是什么?

艺术家的绘图展示了一个大型恒星大量黑洞,将气体拉出伴侣之星。
宇宙中最小的东西的一个竞争者是黑洞中心的奇点。 (在这里显示,艺术家的绘图是一个黑洞拉出伴侣之星的气体。 (图片信用:美国宇航局E / PO,索诺玛州立大学,Aurore Simonnet)

宇宙中最小的东西的持久性问题与人类一起发展。人们曾经认为沙粒是我们在我们周围看到的块。然后发现原子,据认为是不可分割的,直到它分裂以显示内部的质子,中子和电子。在科学家发现质子和中子由三种夸克组成之前,这些也似乎是基本粒子。

“这次我们并没有能够看到任何有任何内容夸克内部的证据,”物理学家安迪帕克说。 “我们达到了最基本的物质层吗?”

帕克表示,即使夸克和电子是不可分割的,帕克说,科学家们不知道它们是存在最小的物质,或者宇宙是否包含甚至更加分钟的对象。 [图形:自然是最微小的颗粒]

帕克是英格兰剑桥大学的高能物理学教授,最近举办了一台专为U.K.的BBC两个频道电视,称为“地平线:宇宙有多小?"

字符串或点?

在实验中,像夸克和电子这样的青少年微小的颗粒似乎表现出单点物质,没有空间分布。但是点状物理的物理法则复杂化。因为你可以无限地接近一点,所以作用的力量是无限的大,科学家讨厌无限。

一个想法叫做 超人理论 可以解决这个问题。理论假设所有粒子,而不是点状,实际上是串的循环。没有什么可以靠近一个字符串的无限贴近,因为它将始终稍微稍微更近另一部分。 “漏洞”似乎可以解决一些关于这些问题的问题,使这个想法对物理学家吸引。然而,科学家们仍然没有实验证据,即字符串理论是正确的。

解决点问题的另一种方法是说空间本身并不连续且平滑,但实际上是由离散像素或谷物制成,有时被称为 时空泡沫。在这种情况下,两个颗粒不能彼此无限靠近,因为它们总是必须通过空间颗粒的最小尺寸分开。

一个奇点

宇宙中最小的东西标题的另一个竞争者是黑洞中心的奇点。 形成黑洞 当物质被冷凝时,在足够的空间中,重力接管,导致此事向内和向内拉动,最终将凝聚到单点无限的密度。至少,根据当前的物理定律。

但大多数专家都不认为 黑洞真的非常密集。他们认为这种无限是两个统治理论之间固有冲突的产物 - 一般相对论 量子力学 - 并且当可以配制量子重力理论时,将揭示黑洞的真正性质。

“我的猜测是[黑洞奇点]比夸克小得多,但我不相信他们是无限的密度,”帕克告诉爱情。 “他们最有可能是百万百万百万百万百万百万百万百万百万百万百万百万百万次比我们到目前为止看到的距离小。”

如果它们存在,这将使奇点大致大致为超级标度。

普朗克的长度

超标度,奇点,甚至宇宙甚至常见都结果是“普朗克长度”的大小。 [微小的宏伟:非常小的令人惊叹的照片]

普朗克长度为1.6 x 10 ^ -35米(前面的34个零点和小数点) - 一种不可理解的小规模,涉及物理的各个方面。

对于任何仪器来说,普朗克长度远远太小,但除此之外,据认为是表示最短可测量长度的理论极限。根据不确定性原则,没有乐器应该能够测量更小的东西,因为在该范围内,宇宙是概率的,不确定。

该规模也被认为是一般相对论与量子力学之间的划分线。

“它对应于引力场如此强的距离,即它可以开始做像野外能量的黑洞这样的东西,”帕克说。 “在普朗克长度,我们期待量子重力接管。”

也许所有宇宙的最小东西都大致大小兰克长度。

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