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宇宙和生命-第2部分
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几年来发现的著名的宇宙加速膨胀，更是万有引力定律无法解释的。按照现代宇宙论，宇宙起源于一次宇宙大爆炸，宇宙因大爆炸而膨胀。按照万有引力定律，宇宙的膨胀速度应该因为宇宙中星系之间的万有引力而逐渐减慢。但是自１９９８年以来，几个互相独立实验观测都证实了我们宇宙在加速膨胀。科学家为此不得不引入所谓的“暗能量”来“推动”这种膨胀。
科学家们在测量万有引力常数的实验中也发现了异常。例如在对“万有引力常数”的测定中，目前两组精确度最高的测量值虽然实验精度达到万分之一，但是奇怪的是，这两个实验数值彼此相差超过实验精度的10倍以上。还有其他一些实验组给出的数值相互之间也有很大的出入。对此，科学家们百思不得其解。现在有些科学家认为这一常数并不是真正意义上的常数，它在地球上不同的地点有着不同的数值。
在理论上，“万有引力”也是让理论物理学家最为头疼的相互作用。它与其它重要的现有物理理论如量子场论等格格不入。因此很多研究弦论和膜论的物理学家认为“万有引力”只是一种现象，真正的物理实质是什么还有待于进一步的探索。在科学家们找到其物理实质之前，引力将持续困扰着我们。
先驱者号轨迹反常还有一个令人不解之处，就是我们太阳系中自然存在的行星都没有发现这种反常加速度。难道“自然存在”的行星和人造的飞船的“万有引力”存在着某些不为我们所知的差异吗？或者“自然存在”的行星轨道有什么特殊之处？这不禁使人想起了原子中的电子轨道。在原子中，电子的“定态轨道”的确是一些很特殊的“轨道”，也许微观和宏观世界存在着某种还不为我们所知的相通之处。
夸克是组成中子质子等粒子的亚原子粒子。新发现的粒子名为DS（2317），物理学家认为它属于粲－奇异夸克介子。粲夸克和奇异夸克是两种不同的夸克，它们和它们的反夸克组成粲－奇异夸克介子。利用夸克之间的强相互作用模型可以计算出这些介子的质量，计算出的粲夸克和反奇异夸克组成的DS介子质量约为２５００兆电子伏。但是测量到的粒子质量比算出的DS的质量小了１０％。卡内基梅隆大学的实验粒子物理学家若依。布里叶博士说：“这些看起来确实是真实的 虽然结论令人吃惊，但是他们对得到的数据作了所有正确的处理。” 物理学家目前还无法解释新粒子质量与理论预言的偏差。如果结论被证实，意味着现在的夸克理论存在重大的缺陷。
科学家们发现处于“量子缠绕态”（quantum entanglement） 的两个光子可以通过金属片而不失去这种联系。这一发现意味着粒子间的这种量子联系比科学家们原先认为的要稳定。这一发现已发表在《自然》杂志2002年7月出版的418卷上。“量子缠绕态”是至今还不能被科学家们很好解释的存在于微观粒子的一种奇特的联系。在量子力学研究中，科学家们发现原来处于同一系统的微观粒子在分开后，无论它们相距多远，仍然保持一种瞬时的联系，一个粒子状态的改变可以瞬时地使另外粒子的状态发生相应的改变，这种奇异状态被称为量子缠绕态。这种现象最早由物理学家爱因斯坦等提出。
1935年，爱因斯坦在与玻尔（Niles Boher）关于量子力学完备性的争论中，与两个同事一起提出了这种量子缠绕现象。他们并不相信这种现象真的存在，他们提出这一现象是想以它作为量子力学的不完备的证据，因为它直接违反了物理学中“定域性”和爱因斯坦的“狭义相对论”。但几十年以后科学家们在实验上真的发现了这种现象。 科学家们原以为粒子的这种量子缠绕会因为它们与其它物质的相互作用而被破坏掉。但荷兰雷登（leiden）大学科学家厄尔文·；阿尔特维切尔（Erwin Altewischer）研究组发现这种观点不正确。他们用一块单晶把光子分成一对能量较低的极化互相缠绕的光子，然后他们把这些光子打在厚度足以挡住光子的金箔上。在这些金箔上面布满很多直径为200纳米（一纳米等于10亿分之一米）的小孔，虽然因为这些小孔太小光子无法直接通过，但他们发现光子在金箔表面产生的一种被称为等离激元（plasmon）的表面电子波可以穿过金箔上的小孔并在金箔的另一面湮灭而发射出光子。他们对打到金箔以后的光子进行的测量表明，无论是一个光子还是两个光子同时被转化成等离激元，经过这一过程后的这些光子仍然处于量子缠绕态。
阿尔特维切尔认为光子的量子缠绕在光子被转化成等离激元以后还能保持，这一发现可能被用于开发一种新型的量子计算机或量子编码系统。 “这是一个好兆头，因为它表明量子缠绕在我们原先以为它不能保持的一些过程可以继续被保存，”厄克色特尔（Exeter）大学光子学（photonics） 专家比尔巴尔内斯说，“如果他们在这一过程中能保持，那么它能在另外的什么过程中可以保持吗？”
对量子缠绕现象的本质目前科学家们仍然没有什么线索。量子力学的多世界理论倒是可以解释这种现象：多世界理论认为粒子同时存在于很多个不同的世界中。在我们这个物质空间中相距遥远的粒子，在另外的空间中可能近在咫尺，所以对一个粒子的扰动，另外粒子可能会即时受到影响。无论这种量子缠绕的本质是什么，有一点是肯定的，这就是现代科学对物质之间联系的认识还很不全面。这种联系可能不仅存在于微观世界，也存在于宏观世界。中国古人可以利用天象的变化预测人事的变迁，而这种天象发生的地点离我们地球可以非常遥远，可能就是对这种联系的认识和运用。这些联系对现代科学来说现在仍然是个迷。
美国国家航空航天局（NASA）喷气动力实验室的科学家发现神秘的量子缠绕态与观察者相对于微观粒子的运动有关，这种量子缠绕可以由观察者的相对运动来产生或者破坏掉。这一发现已经发表在2002年12月号的《物理评论快报》上。 “量子缠绕”是科学家们在微观粒子世界中发现的一种神秘的现象。处于量子缠绕态的粒子，相互之间似乎“心有灵犀”，无论相距多远，对其中一个粒子的干扰会瞬时地影响到量子缠绕态中的其它粒子，也就是说这种关联的传播好像不需要时间。这显然违反了爱因斯坦的狭义相对论“光速不可逾越”的结论，因此当初他从量子力学理论中推导出这一结论时，他并不相信这种现象真的存在，而是试图利用这一结论来证明量子力学的不合理，并称之为“幽灵式”的联系。但是后来的实验证明这种量子缠绕现象的确是存在的，它是目前热门的量子超光速传输研究的基础。
NASA的克利斯托弗。阿达米博士（Christoph Adami）和罗伯特。金里切（Robert Gingrich）博士是最先用爱因斯坦的相对论来研究粒子之间的量子缠绕。他们比较了粒子在静止时和被加速时的缠绕程度，发现当通常缠绕的粒子在被加速会失去这种缠绕联系，一些特殊制备的粒子对在被加速时则增加这种缠绕联系程度。
了解一些静止时不缠绕的粒子之间如何仅仅通过运动就可以获得量子缠绕，可能有许多潜在的重要应用。比如，处于缠绕的粒子可以用来校对原子钟，这对于太空飞船的在太空深处的旅行至关重要。另外，量子缠绕在对量子通讯和量子计算都扮演着重要的角色，这一发现对这些领域也会产生重要的影响。
量子缠绕态是迄今科学家们仍然无法圆满解释的一种现象，它暗示事物之间的联系能力也许远远超出现代科学的认识。对其本质的认识可能会使现代科学在一些关键问题上取得重大的突破。
粒子物理始终是理论物理的一个非常活跃的前沿。从夸壳理论的提出到粒子物理发展到今天，人们似乎难以知道夸壳以下究竟是什么。实际上，粒子物理的发展除了受现有观测技术，实验技术的制约外，更主要的是同样受到人们认识观念的制约。打个比方说“如果把一个氢原子放大到地球这么大，那么此时在观测围绕着氢原子运动的电子时会出现什么情况和结果呢？那么此时又用那些物理量来描述电子的运动的特征呢？那么此时
在来研究质子和电子的结构结论又会如何呢？”反之，如果把地球缩小到只有一个乒乓球那么大拿在手中，你可曾想到手掌大的一个小球里面竟生活了几十亿人呢！事实上，是认识的方法和观念上的障碍导致现有粒子物理面临难以回避的挑战和缺陷。其实，岂止是粒子物理，这个现代科学都面临着同样的问题。
在一个中子星 （Neutron Star） 表面发生28次系列热核爆发（thermonuclear blast）期间，科学家利用欧洲太空总署（ESA）的XMM牛顿X…线探测卫星对这种神秘的物体进行了许多关键的测量。中子星是由中子直接组成的致密星体。我们眼睛所见的地球上的物质通常是由分子组成，分子由原子组成。和中子相比，分子之间，原子之间以及原子和分子内部都有巨大的空隙，因此和我们日常接触的物体相比，中子星的密度大得惊人。一个典型的中子星的密度约是地球密度的100万亿倍左右，一个火柴盒大小的中子星物质质量高达几十亿吨。
一中子星表面发生系列热核爆发
这次测量到的这个中子星是双星系统EXO 0748…676的一部分，位于飞鱼星座。科学家估计这个中
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