如何才能让PS3模拟宇宙大爆炸模拟过程

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-11-25 15:14 标签： 如何才能让皮肤紧致
人站在模拟宇宙大爆炸的对撞机内, 会发生什么可怕的事情?
人站在模拟宇宙大爆炸的对撞机内, 会发生什么可怕的事情?
科学宇宙探索人
不知大家可曾听说过大型粒子对撞机，它的工作原理是：加速粒子，使其接近至光速状态，由此利用其所带有的高能量（根据不同实验要求）进行对撞。粒子在对撞机中的速度是很快，倘若将人放进去会怎么样呢？我们可以先简单了解下，将手放进去会怎样？
因为没有人尝试过，所以科学家们也不知道结果会怎样。不过我们可以想象一下，对撞机内是真空的，人的身体在真空中会因为巨大的内外部压力差而被压裂，那么把手塞进去，手会因此爆炸吗？这里，我们可以先将真空压力差因素排除掉，探讨一下“粒子”和“手”。
我们以质子为例子，就是对撞源是氢原子。把质子加速，模拟光速状态，那么质子携带的能量的最大值可达7Tev。大家可能不太理解，那我们现在可以将其比喻为蚊子，也就是说质子所携带的能量大概与蚊子飞行时差不多，不过，不同之处在于，这些能量仅仅是一个质子的范围，也就是集中于兆分之一。
而大型的粒子对撞机在运行时，每次会产生约3000串质子流，一串质子流所拥有的质子数量为1000亿个，若两束相反的质子流邂逅，它们每秒会有约6亿次碰撞的机会。
但是放进对撞机的手并不会被击破，因为手的密度对于外部真空与粒子流密度而言，密度较大，几乎所有的能量都会停留于手中，但人的身体却会因为受不了这些能量而爆炸。但是如果将整个人都放进去粒子对撞机，人的身体可能会因为干扰粒子加速，却没有任何现象。在历史的记载中，有位出色的科学家，他的头部被粒子加速器刺穿，但却神奇的活了下来，有人问他粒子穿头是怎样的体验，他说，那时看到的光胜过一千个灿烂的太阳。
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在晶体中模拟了宇宙大爆炸的引力效应收藏
IBM的研究团队刚刚完成了一项令人震惊的工作：将一种极为罕见、理论上只存在于黑洞附近或大爆炸之后的引力效应，成功地在一种材料中进行了重现！根据大爆炸理论，我们的宇宙由一个奇点膨胀而成。在大爆炸初期宇宙存在着强大的引力，而这种引力和其他极端条件会导致一系列的效应，甚至可能的是现今宇宙种种“对称性破缺”的罪魁祸首。宇宙中质量这一概念本身就令人费解，而质量则来源于左旋粒子和右旋粒子数量上的不均，是什么在大爆炸之后打破了这样的平衡？难道说，科学家在实验室内实现了时空形状的改变？这是不可能的。其实，他们需要的只是很好地模拟一个无质量粒子穿越扭曲时空的过程。研究团队首次将一种被称为“外尔半金属的特殊晶体作为扭曲时空的载体。此前，物理界一致认为，这个破坏基础“守恒定律”所需的极端环境不可能在实验室中实现。但 IBM 的研究人员利用了引力与温度之间一个独特的相似之处，在磷化铌晶体（一种外尔半金属）中实现了引力反常效应。有学者甚至表示：“这个反常效应实在太难测量了，能有侧面的证据都算是极大的突破！”在不久的将来，此次研究结果和实验装置有望发挥重要的作用，而如何基于这种外尔半金属创造新的引力效应观测模型更是令科学家们兴奋。众所周知，粒子有着一个与生俱来的特性——自旋。简单而言，自旋具有两个方向，分别是所谓的“左旋”和“右旋”，粒子的这种性质称之为“手性”。我们生活中看得见、摸得着的物质在基础层面上都由费米子组成。就拿最常见的费米子“电子”来说：电子之所以有质量，是因为左旋电子和右旋电子的耦合产生了“有效质量”。那么，如果我们分离左旋电子和右旋电子，甚至造成一种手性电子比另一种要多，也就是造成手征破缺，就会得到没有质量的“外尔费米子”。“轴向引力反常”就是利用引力，也就是时空曲率造成一种手性电子比另一种要多，从而得到外尔费米子。正如我们之前所说，这种破坏粒子的强大引力场是很难实现的。于是，科学家脑洞一开，用“温度梯度”代替了引力效应。既然如此，温度怎么实现和引力相同的效果呢？论文主要作者、IBM 研究院的Johnannes Gooth 解释说：“这背后的原因出于爱因斯坦最著名的公式 E=mc^2;。在相对量子场论中，能量与质量的流动是等同的。质量的流动是由引力场梯度驱动的，能量流动则是由温度场梯度驱动。因此，对于外尔费米子来说，温度梯度可以模仿引力梯度。”简单来说，引力变化和温度变化在数学上等效——如果材料一段冷一段热（形成温度梯度），那么外耳费米子的手性破缺也应该显现，而作为外尔半金属的磷化铌晶体恰好可以呈现这一温度场。这可能会让人联想到，2016年一位以色列科学家独自在实验室里证明“霍金辐射”，也就是黑洞所产生的辐射效应，而他当时就使用声波来代替粒子模拟这种辐射现象。声波和粒子虽然是两种完全不同的东西，但通过类比，却可以用来证明霍金辐射的存在。这个使用和 IBM团队构想有着异曲同工之妙：即用温度梯度来类比引力效应。
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“没有人会怀疑能量辐射与引力场之间的关联，” 哈佛大学物理系教授Subir Sachdev说道，“但要观察到引力效应几乎是不可能的。你需要找到一个非常强大的引力场，简单的说，你可能需要靠近一个黑洞。”但IBM的研究团队为何会如此着迷于这个看似不可能的研究？其实这次的发现除了可以证明时空曲率对粒子的影响之外，还有最重要的一点就是：如果能对自由电荷达到这种程度的控制，其在技术领域的潜在应用将是难以想象的，尤其是在改良目前如晶体管这类电子元器件的性能方面。一直以来，人们都在考虑是否能通过改变发电介质的温度，来实现热梯度发电。但Gooth表示这会是一个效率非常低下的过程，因为普通的电子并不利于热转换过程。“但现在，这种引力反常能让我们规避电子的某些限制，并让热转换效率变得非常高。”Gooth说道。如果说上面说的这些原理都太过复杂，那我们举个简单的例子：在未来某一天，当你的手机没电时，只需要在裤子上蹭几下就行了……当然，大部分专家都表示,这种级别的应用在短期内还是“天方夜谭”，毕竟IBM的研究者们是在一套“非常规”系统中观察到了“非常规”现象。 但这并不影响人们天马行空的想象，或许这种现象可能在别处也存在呢？“这种引力反常是一种普遍规律，存在于几乎所有的物理系统中。大到早期宇宙，小到我们日常使用的晶体管。”Gooth说道。不过，并非所有人都相信IBM团队观察到的就是轴向引力反常。华盛顿大学物理学家 Boris Spivak认为，轴向引力反常并不存在于外尔半金属，温度梯度并不能诱导电子在两种不同手性的准粒子之间转变。“研究人员所观测到的电流只不过是磁场的结果，即十分平常的热电效应，是由温度梯度导致的电流。” Spivak说道。但Gooth和他的同事们并不认同Spivak的说法。他们表示，由温度导致的引力反常有着很强的理论支持。量子材料中引力反常的出现将会打开全新的物理学领域。IBM也希望从本次研究成果中获益，由于引力效应能在磷化铌晶体中产生电流，而许多元件恰好需要利用温度梯度来产生电能，因此可以利用该研究成果来极大提高电子设备的工作效率 。
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