对于“有哪些神奇的宇宙法则”略微介绍一下。
首先有这么一个神奇法则就是“情意”,《红楼梦》里的贾雨村曾经在甄士隐家被一个丫鬟偷瞄啦几眼就笑着跑出去啦,被贾雨村看到,以
既然是宇宙法则,那就应该是全宇宙通用的法则。下面列举12个强大法则。
主要介绍这些法则强在哪儿。
1.动量守恒定律
若一个系统不受外力或所受外力之和为零,则这个系统的总动量保持不变。
对应着空间平移对称性(此处发现的规律和彼处发现的规律相同)。火箭升空、粒子对撞机发现某些新粒子,就是利用了动量守恒定律。
2.角动量守恒定律
若某系统不受外力作用或所受诸外力对某定点的合力矩始终等于零,则这个系统的总角动量保持不变。
对应着空间旋转对称性(朝这个方向发现的规律和朝那个方向发现的规律相同)。骑自行车或摩托车时保持平衡、陀螺仪导航、枪膛里刻画来复线,就是利用了角动量守恒定律。
3.能量-质量守恒定律
是质量守恒定律与能量守恒定律的总称,主要是指在一个孤立系统内所有粒子的相对论静能与动能之和在相互作用过程中保持不变。
对应着时间平移对称性(此时发现的规律和彼时发现的规律相同)。它的强大,应该不需要解释。
统一描述了光、电、磁。或者说描述了基本粒子之一的光子。
有一个朴实的评价:一般的,宇宙中的一切电磁现象,都可以由麦克斯韦方程组描述。
它带领人类进入信息化时代。互联网、wifi、5G、大数据、云计算、……,只要是需要联网的技术,都建立在麦克斯韦方程组之上。
5.最小作用量原理
自然界中物体的实际运动总是让作用量保持最小。所谓“作用量”,在经典力学中,是指由一点到达另一点所花费的“代价”。
由它可以直接得到光的传播规律。它告诉我们,当一个系统有多个演化路径时,这个系统会按哪条路径演化。
6.热力学第二定律
不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。在自然过程中,一个孤立系统的总混乱度(即“熵”)不会减小。
“熵”(entropy)和“能”(energy)关系密切,如果“能”象征着生命,那么“熵”就象征着死亡。
熵也被称为时间的箭头。它甚至揭示了生命的奥秘:生命以食负熵生存。
描述了时空曲率与能量动量分布的关系,它支配着宇宙的演化。它让宇宙学成为一门真正的科学。
世间万物(小到原子、电子,大到山脉、恒星)都具有波粒二象性,都可以用“波”(物质波)和“粒子”这两种模型来描述。
它给了人类造显微镜的启发:电子显微镜!(突破光学显微镜的极限!)
9.测不准原理
你不可能同时知道一个粒子的位置和它的速度。我们不能知道现在的所有细节,这是一种原则性的事情。
支配原子尺度的世界,颠覆了传统的决定论。不止是动量-距离测不准,能量-时间、角动量-角度也测不准。真空中的量子涨落也源于此(在极小的时间间隔内,粒子可以“无中生有”,并快速湮灭)。
10.泡利不相容原理
在费米子组成的系统中,不能有两个或两个以上的粒子处于完全相同的状态。
注:
基本粒子分两大类:费米子、玻色子。
费米子是构成实物的粒子。
玻色子是传递相互作用的粒子。
一切费米子都遵循此原理。它揭示了电子在原子核外排布形成周期性,是站在元素周期表背后的原理。(至于洪特规则、能量最低原理,都可以归结为之前提到的最小作用量原理。)
是量子力学和狭义相对论的结合、量子场论的开端。描述基本粒子之一的电子,揭示了反物质、负能量的存在。
12.CPT对称性破缺
C:电荷、P:宇称、T:时间。
对称性破缺就是不对称,不对称可以理解为不相同。
将粒子的CPT分别颠倒或全部颠倒后,粒子遵循的规律会改变(仅限于弱相互作用)。
关于它的作用,它可以解释为什么目前宇宙中的正物质比反物质多得多、也让宇宙得以诞生。