早在几百年前,人类就已经开始对物理进行了研究。早期亚里士多德提倡哲学式的思考,但这也造成了许多错误。到了伽利略时代,他就开始用实验来研究物理,后来伽利略也被称为近代物理的开端。到了现代,物理学已经基本上可以解释宇宙万物的现象了,特别是相对论和量子力学的发现,更是锦上添花。可以这么说,人类的物理学一直被颠覆,宇宙的秘密让科学家们陷入沉思!
自从牛顿发现了万有引力定律之后,物理学家们第一次解开了引力的一些秘密。引力遵循距离平方的反比定律,也就是说随着距离的增加,引力的强度就会成平方的下降。例如,距离增加到原来的两倍,引力就降为原来的四分之一。但是,距离平方的反比定律不是精确的,在黑洞或太阳这样的大质量物体的附近,引力并不完全遵循距离平方的反比定律,它是有些差异的。
如果根据牛顿引力定律的预测,水星的轨道应该是封闭的椭圆。然而,天文学家发现,水星的轨道是进动的,每次的近日点位置都有所不同。19爱因斯坦的广义相对论很好的对水星轨道的进动作了预测,这是人类物理学的又一次颠覆。
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我们还曾以为,光是沿着直线传播的,这一认识影响我们数十年的时间。但是广义相对论认为,质量造成了时空的弯曲,光在这弯曲的时空中也会随之弯曲。简而言之,引力能使光线弯曲。后来,爱丁顿在一次日食中验证了这个理论。爱因斯坦还预言了黑洞的存在,因为黑洞的引力是如此之大,以至于连光都掏不出来。恒星发出的光的红移也是引力作用的结果。当恒星发出光向外辐射之后,这束光要克服引力的作用,于是它的能量就要减小,光的频率就要变小,波长就向红端移动。
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提起引力波,相信大家都不会陌生。,LIGO首次发现了两个黑洞合并产生的引力波。引力波是时空的涟漪,通过波的方式向外传播。其实我们也能产生引力波,但是因为它非常微弱,以至于我们都感觉不到。早在19,广义相对论就已经预言了引力波的存在,但是鉴于当时的科技水平,人们还无法探测到引力波。100年后,随着科技水平的进步,我们终于探测到引力波了,这也是物理学的一大颠覆。
在对宏观大物体有了巨大的进展之时,物理学家在微观上也有很多颠覆性的认识。从卢瑟福的原子实验和原子模型之后,人们又陆陆续续地发现了很多微观上的秘密。我们知道了原子是由原子核和核外电子组成,而原子核由中子和质子组成,中子和质子又是由一系列的夸克组成。在,科学家发现了上帝粒子“希格斯玻色子”的存在,完成了标准模型的最后一块拼图。
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双缝实验的诡异性造就了量子力学的开端。量子力学中最着名的要数薛定谔的猫,这只猫既是活着也是死的,它是两种状态的叠加。虽然这很令人费解,但是也是相当有趣。除了这些,还有卢森堡的测不准原理,你知道粒子的动量就不能知道它的准确位置,知道位置就不能知道动量。还有泡利的不相容定理等等。
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现在,很多人都在研究量子力学在微观上的应用。已经有公司宣布实现了量子霸权了,还有人在研究利用量子效应制作新型材料。这些研究都是对物理的颠覆性认识。
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