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为什么国际上会存在反物质

放大字体  缩小字体 2019-11-01 21:30:17  阅读:9256 作者:责任编辑NO。石雅莉0321

这里有一种对称性蕴含在量子场论中,任何已知的进程都不会搅扰到它。 这便是所谓的CPT(电荷奇偶时刻)对称性,它表明假如将世界中的一切物体都放在一起并翻转电荷(C),则一切物领会像通过反射镜相同回转(P),并回转时刻方向(T),那么一切根本物理规律都将持续以相同的方法作业。

(相片来自Dean Mouhtaropoulos / Getty 拍照)

咱们所谓的反粒子是电荷和奇偶校验(CP)回转粒子,因此其行为彻底类似于时刻回转的一般粒子。 仅仅在大爆炸之后,某种程度上咱们现在称之为“惯例”粒子的部分过剩,因此咱们将这些短期CP的反向版别放置前缀“ anti”。 关于咱们来说,世界中被认为是惯例粒子的事物相同能够被视为其他较不规则版别的反粒子。 当一个正常粒子遇到其反粒子时,它们便会一起湮灭。

一切物理规律在正向推理推的一起也可用相同的方法反推。从核算学上讲,一切的能量方法实践上是紊乱无序的,这也是咱们的大脑之所以遵从特定的时刻方向的仅有原因。

例如,当咱们射击水池中心的三角形内的有序台球时,熵(一种无序度)最有或许添加。 可是,假如一切这些球以某种方法发作了彻底相反的速度和方向运动,那么在咱们进行第一次射击后,它们实践大将再次在一个较低的熵三角形形状里相遇。

依据物理学,没有什么能够说反向状况是不或许存在的状况,但它的确极不或许。 幻想一下,关于组成咱们世界的粒子来说,这多么不或许! 当咱们观看倒放的视频时,一切咱们看到的古怪现象仅仅显示出熵的天然下降。 反向一词解说了咱们看到的一切古怪现象。 一切的。

球刚开端是停止的,忽然蹦得越来越高,是因为地板上分子(热量)的混沌运动在恰当的时刻忽然同步进入了球的另一个方向。 将温水倒入浴缸中,一侧换成热水,另一侧换成凉水。 摇晃带有是非球的盒子,成果黑色球规整地分开在左面,白色球规整地分开在右边。 婴儿处理魔方的问题。 鸡蛋不能油炸的问题。 等等等等。

虽然从技术上讲,一切这些不天然地削减熵的现象在物理上都或许像实际生活中发作的那样,其实这是十分荒唐的,类似于台球碰到有序三角形的状况(即便这种或许性更高)。 可是,假如咱们真的扩大了这些奇怪的反向熵的比如中的仅几个粒子,那么它实践上看起来再正常不过。几个粒子之间每一次的交互总是看起来很天然,无论是次序仍是倒序,就像两个台球之间的任何碰撞在次序播映或倒序播映时总是看上去都很正常。这全都与整个体系有更多的或许性添加熵而不是削减熵有关。

图解:熔冰——增熵的经典比如,1862年被鲁道夫·克劳修斯描绘为冰块中分子分散性的増加

为什么添加无序状况有更多的或许性,为什么咱们总是看到熵的添加,以及为什么咱们是在阅历这个时刻的方向的仅有原因是因为在时刻维度的一侧有这种极低的状况的熵的存在——在咱们称之为“世界大爆炸”之后。在“时刻”维度的另一端有了“大爆炸”后,咱们会简略地体验到时刻从低熵的方向流走,可是咱们当时的粒子看起来像是CP回转的反粒子。 或许在大爆炸之前的一切时刻里,熵都朝着另一个方向添加,而这正是咱们一切缺失的反粒子所通过的那一侧。

时刻似乎是具有根本方向的,这与空间也对咱们也具有方向性(挨近引力源)类似。

图解:从大爆炸构成的世界演化图解(左)。在这幅图中世界以二维出现,第三维度是时刻,向右是时刻活动的方向。

它之所以让咱们更简略了解曩昔的细节,而不是未来的细节,是因为它朝着较低熵方向核算能够终究变得更准确更简略,即便仅处理一个信息片段也是如此,例如一小部分光反射在物体外表。

另一方面,时刻向较高熵方向的核算准确度要低得多,尤其是在仅处理少部分信息的时分。 只需很小的核算误差,即便疏忽了咱们实际中的量子力学概率性质,这种差异也或许会晋级,然后使其他未被考虑的事物开端运动。 假如仅仅一个台球碰到桌上的其他有序三角形的台球,那么在将来的时刻里,咱们会看到彻底不同的状况。 可是核算另一种方法要简略得多。

图解:动摇光学在短波长极限成为几许光学,类似地,量子力学在普朗克常数趋零极限成为经典力学。根本而言,在普朗克常数趋零极限,能够从量子力学的薛定谔方程推导出经典力学的哈密顿-亚可比方程。翔实细节,请参阅条目哈密顿-亚可比方程。

当咱们看到地上破碎的蛋,就能立刻知道它之前是无缺的。 可是当咱们看到一颗完好的鸡蛋时,咱们不知道它之后是会掉下来,会被吃掉仍是在某个当地终究堕落:繁复的细枝末节状况需求更详细的信息来进行核算。 当然,咱们的大脑既核算了未来,也核算了曩昔。可是,虽然咱们丢掉了许多前史细节,只需走得更远,其间一边的信息就会比另一边要明晰得多。

仅仅咱们很快就会失掉有关未来的细节,很快。

相关常识延伸阅览

反物质(英语:antimatter)在粒子物理学中是反粒子概念的延伸,反物质是由反粒子构成的,好像一般物质是由一般粒子所构成的。例如一颗反质子和一颗反电子〈正电子〉能构成一个反氢原子,好像电子和质子构成一般物质的氢原子。此外,物质与反物质的结合,会好像粒子与反粒子结合一般,导致两者湮灭,且因此释放出高能光子(伽马射线)或是其他能量较低的正反粒子对。正反物质湮灭所形成的粒子,赋予的动能等同于原始正反物质对的动能,加上原物质停止质量与生成粒子静质量的差,后者一般占大部分。(爱因斯坦相对论指出,质量与能量是等价的。)

图解:想像顶用反物质当燃料的反物质火箭

化学及热力学中所谓熵(英语:entropy),是一种丈量在动力学方面不能做功的能量总数,也便是当整体的熵添加,其做功才能也下降,熵的测量正是能量退化的目标。熵亦被用于核算一个体系中的失序现象,也便是核算该体系紊乱的程度。熵是一个描绘体系状况的函数,可是经常用熵的参考值和改变量进行剖析比较,它在控制论、概率论、数论、天体物理、生命科学等范畴都有重要使用,在不同的学科中也有引申出的更为详细的界说,是各范畴十分重要的参量。

参考资料

1.维基百科全书

2.天文学名词

3. forbes-歌诗小

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