我们生活在一个具有三维空间和一维时间的宇宙中。令人吃惊的是，我们的四维时空可以用更低一维的时空来描述，就像一个从无限远的表面投射出来的全息图。全息原理源于许多微妙的线索，这些线索是在几十年的宇宙理论探索中发现的。故事要从黑洞讲起，雅各布...
我们知道暗物质存在的唯一线索是，它对宇宙中的天体(如恒星和整个星系)产生的引力效应。暗物质可能根本不存在。遥远恒星的轨道速度存在微小差异，可能是我们对星系团和已知星系引力强度背后的引力理解不足。还有一些东西可能会阻止整个暗物质理论的发展：天文学家刚刚发现了一个没有暗物质踪迹的星系AGC 114905，所有星系只有在被暗物质结合在一起时才能存在。...
2020年诺贝尔物理学奖颁给了黑洞，严格来说是颁给了揭示星系中心黑洞的天文学家和证明黑洞奇点的彭罗斯。但彭罗斯奇点定理的影响要深得多，它把我们引向爱因斯坦伟大理论的极限和宇宙的起源。黑洞与奇点自18世纪以来，黑洞一直困扰着我们的引力理论。当约翰...
CMB是我们周围的一个球体。下图展示的是从地球上看到的CMB的理论表示，宇宙背景探测器”为了寻找CMB的微小变化。这种微小的不均匀性是因为地球相对于CMB在移动，一颗于2001年发射的WMAP，每台仪器都能够以更高的精度拍摄宇宙微波背景辐射的图像，而其中普朗克卫星提供了最佳图像。这些斑点反映了宇宙38万岁时存在的声波。声音只是一种材料的密度变化，在这里这种材料是宇宙早期的等离子体。...
荷兰物理学家海克...
光锥的概念坐标的设定使得任何以光速运动的物体总是与垂直方向形成45度角，所以任何运动物体的世界线总是在圆锥内或圆锥上的某个地方。任何在光锥内移动的世界线都被称为“一个以光速运动的粒子在时间和空间分量之间会以45度角运动；如果一个物体的世界线越过了45度角向空间分量倾斜，类空，这意味着物体的速度超过了光速。光锥与黑洞我们可以通过接近黑洞奇点在理论上制造时光倒流，它描述了一个旋转的黑洞。...
爱因斯坦的场方程只不过是了解物质如何影响时空曲率，以及时空曲率是如何影响物质的工具。原则上我们可以想象几乎所有创造虫洞的创造性时空曲率，然后通过求解场方程来弄清楚这个时空中的物质必须如何配置才能得到理想的曲率。通过使用物质和能量的特定配置，我们可以形成所需的时空曲率：就像空间中两点的隧道或捷径。这两个点可以在空间上距离遥远，如果可以使用这样的虫洞在太空中两个遥远的点之间移动。...
就像原子形成分子以降低系统的总能量一样，粒子也有降低其势能的倾向。它就会朝着势能的最小值下降。一个试图将能量最小化的物理系统总是寻求降到其可能的最小值，如果我们看粒子处于较高最小值的情况，还是克服势垒进入到较低的最小值。量子隧穿现象可以使其从较高的最小值逃逸到较低的最小值。一个粒子的位置是由一个波函数决定的，波函数的平方给出了在任意位置找到这个粒子的概率。在低能态找到粒子的概率是非零的。...
粒子物理学的标准模型包含25个粒子，我们周围的物质几乎由它们的一半组成。首先是电子，然后是原子核中的质子和中子：它们是由上夸克和下夸克的不同组合构成，由8种胶子紧紧地把它们粘在一起。还有其它粒子，例如τ子，它与电子非常相似，只是它比电子重约400倍。它还很不稳定，寿命只有3...
有一个网球在一个无摩擦的盒子中来回滚动。当球撞击到盒子的侧边时，让球脱离盒子的方法是，使球有足够的能量跳过盒子的侧板或者将盒子侧板撞破。那么它在空间中的位置由波函数定义，它只能告诉我们在特定位置找到它的概率。虽然你认为电子可能在盒子里，但它的波函数使它在盒子外的概率非零，因此电子也可能出现在盒子外。使用薛定谔方程可以找到电子的波函数，弄清楚它如何向我们展示在盒子外找到电子的可能性。...
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