黑丝 到底需要若干物理参数, 智力施展天地中的通盘玄妙?

咱们能够构想出多种万般可能存在的天地版块黑丝，然则即使咱们依据已知物理定律去刻画它们，仍然需要一系列基本常数以界定咱们的天地步履和演化的着实蹊径。正如咱们所知，需要格外多的基本常数来构建现实的图景，尽管不少东说念主期待着更全面的表面有朝一日能减少这些常数的数量。

从根柢上说，咱们的天地由粒子、力、互相作用以及空间和时分的结构所组成。时空塑造了遏抑演化的舞台，在这个舞台上，天地的戏码次序演出，而粒子则充任了参与者变装。它们不错连合为一体，发生碰撞、磨灭、摈斥、诱导，或以其他方式根据当然限定的法例互动。这些信息，再加上很久以前存在于咱们天地中的启动现象，险些为咱们提供了解码天地如今面庞所需的一切。

咱们需要刻画通盘互相作用的强度以及通盘粒子物感性质的基本常数。这些信息是领路天地定量特点的要道，并回复诸如“若干”这样的问题。咱们需要26个基本常数来呈现咱们所解析的天地，即便有了它们，也依然无法揭示一切。

天地中基本粒子的其他质料决定了它们在何种要求和时分下能被创造出来。粒子质料越大，在早期天地中自觉产生的时分也就越短。粒子、场和时空的特点皆是描画咱们居住的天地所不行或缺的。

想考一下轻易一个粒子，以及它若何与另一个粒子发生互动。比如，一个电子可能与另一个电子产生互相作用。它带有特定的基本电荷，以及一个基本的质料。电子间互相诱导的引力与重力G的强度成正比，而电磁摈斥与解放空间的介电常数成反比。还有其他常数对这些粒子步履起着要道作用，举例光速c，以及与量子跃迁干系的基本常数：普朗克常数。

然则，物理学家不太可爱在刻画天地时使用这些常数，因为它们带有轻易的维度和单元。

对于像米、千克或秒这样的单元来说，并莫得本色的进攻性。事实上，咱们不需要界说“质料”、“时分”或“距离”的基本单元，就不错领路对于天地的一切。咱们完全不错用无量纲的常数来刻画当然界的限定。

无量纲是一个简便的想法：它指的是一个纯数，不带有米、千克、秒或任何其他“维度”。要是咱们沿着这条路去刻画天地，得回基本定律和启动要求，咱们当然会推导出咱们所能遐想到的通盘可测属性。这包括粒子的质料、互相作用的强度、天地速率的极限，甚而时空的基本属性。

已知的通盘粒子的性质告诉咱们它们将若何互相作用，而潜在的时空则描画了这些互相作用发生的舞台。

要是咱们想要尽可能粗略而全面地刻画天地，咱们需要26个无量纲常数智力达成。这是一个相对不大的数字，但并不如咱们所愿那般轻微。在祈望的天下里，至少从大大宗物理学家的不雅点来看，咱们更心仪合计这些常数源自某个有物理意旨的所在，但目下的表面尚未作念出瞻望。

费曼图展示了电子-电子散射的通盘可能历史。正电子是时分上倒退的电子，这一不雅点源私费曼和惠勒的互助，但散射互相作用的强度与能量干系，并由刻画电磁互相作用的精良结构常数放弃。

为咱们提供天地学问的26个常数。

1)精良结构常数黑丝，或电磁互相作用的强度。就咱们相比熟谙的一些物理常数而言，这是基本电荷（举例电子）简单与普朗克常数和光速之比。但是当你将这些常数放在一齐时，你会得到一个无量纲的数字！就目下在咱们天地中存在的能量而言，这个数字是≈1/137.036，尽管这种互相作用的强度跟着互相作用粒子的能量的加多而加多。

2)强耦合常数，它界说了将质子和中子连合在一齐的力的强度。尽管强力作用的方式与电磁力或引力相等不同，但这种互相作用的强度仍然不错通过单个耦合常数来参数化。咱们天地的这个常数，也像电磁常数一样，跟着能量的变化而变化。

圭表模子中的粒子和反粒子当今皆依然被平直探伤到了，终末一个阻碍的希格斯玻色子(Higgs Boson)在本世纪早些时候在大型强子对撞机上发现。通盘这些粒子皆不错在在强子对撞机的能量下产生，这些粒子的质料导致了基本常数，这些常数对于完整地刻画它们是竣工必要的。

3-17)六个夸克，六个轻子和三个大玻色子的质料。这有点令东说念主失望。在圭表模子中，咱们有15个粒子：6个夸克，6个轻子，W玻色子，Z玻色子和希格斯玻色子，通盘这些粒子皆有很大的静止质料。诚然他们的反粒子皆有探究的静止质料，但咱们但愿会有某种关系，模式，或者更基本的表面，用更少的参数产生这些质料。

图像中心的V形轨迹来自一个μ介子衰变到一个电子和两个中微子。高能轨说念上有一个扭结，这是中间空气粒子衰变的左证。通过正电子和电子在特定的、可调的能量上的碰撞，不错庸俗产生μ介子-反子对。高能正电子与静止电子碰撞形成μ介子/反子对所需的能量，与产生Z玻色子所需的电子/正电子碰撞的能量险些探究。

可能还有一些奇怪的近乎完满的关系不错推导出来：在45GeV的正电子与45GeV的电子碰撞，你有合乎的能量制造Z玻色子；在45GeV的正电子与静止的电子碰撞，你有合乎的能量来制造μ介子/反μ介子对。苦难的是，这种关系是近似的，不是精准的，产生Z玻色子的能量更接近46GeV，制造μ介子/反μ介子对的能量更接近44GeV。要是有一个信得过的表面来刻画咱们的粒子质料，咱们还莫得发现它。

因此，需要十五个常数来刻画已知的质料。唯独的好音信是咱们不错扶助我方另一个常数。通过将这些质料参数相对于引力常数G进行缩放，咱们得到了15个无量纲参数，而不需要单独刻画引力的强度。

质子的三价夸克有助于它的自旋，胶子、海夸克和反夸克以及轨说念角动量亦然如斯。静电摈斥和巨大核力的诱导力共同决定了质子的大小，夸克羼杂的性质是施展天地中解放粒子和复合粒子的蚁合所必需的。

18-21)夸克羼杂参数。咱们有六种不同类型的夸克，因为三种夸克有两个子集，它们皆有探究的量子数，是以它们不错羼杂在一齐。要是你也曾神话过弱核力、放射性衰变或CP阻扰，这四个参数--通盘这些参数皆必须(而且依然)被测量过，皆需要对它们进行刻画。

22-25)中微子羼杂参数。雷同于夸克扇区，有四个参数阐述刻画了中微子是若何互相羼杂的，因为这三种中微子物种皆具有探究的量子数。尽管物理学家领先但愿中微子是无质料的，而且不需要特地的常数，但大当然却有其他的筹画。太阳中微子问题--太阳辐射的中微子唯有三分之一到达地球--是20世纪最大的辛苦之一。

咱们还莫得测量到中微子的竣工质料，但是咱们不错从太阳中微子和大气中微子的测量等离别出质料之间的辞别。约莫0.01 eV的质料圭臬似乎最顺应这些数据，而且需要四个总参数来领路中微子特点。

唯有当咱们阻塞到中微子：

·有很小但不是零的质料，

·羼杂在一齐。

·从一种类型回荡到另一种类型。

夸克羼杂由三个角度和一个CP阻扰复相来刻画，中微子羼杂用雷同的方式刻画。诚然依然折服了夸克的通盘四个参数，但中微子的CP阻扰相位仍未被测量。

天地的不同可能气运，在最右边涌现天地施行的，加快的气运。在填塞长的时分往常后，加快度将使每一个被拘谨的星系或超星捆绑构在天地中完全窒碍，因为通盘其他结构皆会不行挽回地加快离开。咱们只可回来往常料到暗能量的存在和性质，这需要至少一个常数，但它对改日的影响更多。

26)天地常数。你可能神话过，由于暗能量的作用，天地的扩展正在加快，这还需要另外一个参数--一个天地常数，来刻画这种加快度的大小。暗能量可能会比常数更复杂，在这种情况下，它可能还需要更多的参数，因此，它的数量可能大于26。

要是你给一个物理学家物理定律，天地的启动要求，和这26个常数，他们不错收效地模拟通盘天地的任何方面。相等值得看重的是，你得到的效果看起来和咱们今天的天地险些莫得什么区别，从最小的亚原子圭臬一直到最大的天地圭臬。

好吧，差未几了。

即使这样，仍然有四个谜题可能需要特地的常量来处罚。它们是：

1)物资-反物资分歧称之谜。如今可不雅测的天地海洋中，物资占据了压倒性的上风，与此同期，其镜像双胞胎——反物资却难觅脚迹。科学家们苦思恶想，仍未找到形成这种分歧称性的原理，也对天地为何领有如今这样多的物资含量感到困惑。这一辛苦被称作重子产出问题，是当代表面物理界的未解谜团，好像需要引入某个（或某些）新的基础常数来揭示其谜底。

2)天地加快扩展之谜。这段天地历史发生在大爆炸之前，少顷而又奥密，现已有稠密表面瞻望并得到了不雅测事实的相沿。这一天地扩展局势未见于上述笼统，然则，跟着咱们对其相识的加深，很可能需要新增一些常数来刻画其阐述机制。

3)暗物资的存在之谜。它极有可能由一种（或多种）新式的大质料粒子组成，这无疑意味着咱们需要加多新的常数。暗物资的本色复杂，其所需的新常数数量仍不折服，但毫无疑问，至少需要引入一个新常数，施行情况可能需要更多。

4)强CP阻扰的疑云。咱们在弱互相作用中不雅察到了CP阻扰的迹象，中微子究诘也预示其存在，但在强互相作用中，尽管莫得原理说它不行能，咱们仍未能找到强CP阻扰的印迹。若真存在，则应有更多的解放参数；若非如斯，那么刻画其防止机制的特地常数似乎不行幸免。

天地的扩展时间，伴跟着固有的量子波动，塑造了天地微波布景中的物资密度篡改。这些波动如同天地的指纹，促成了今天咱们所见的星辰、星系以偏激他大领域结构的降生。这是咱们所能描画的最详备天舆图景，它所触及的常数数量，远超那些经由精准测量的天地模子所需的26个常数。

咱们的天地充满复杂与神奇，然则，对于阿谁和洽表面的终极联想——万有表面而言，它蓝本应减少咱们需要的基本常数的数量。可讪笑的是，现实中，咱们对天地了解越深切，新发现的参数就越多，需要更多常数去全面刻画这个天地。如今，进攻的是咱们认清自己的处境，以及刻画已知天下所需的那些常数。

但咱们仍未掌合手天地的全貌黑丝，是以连续探寻更全面的表面范式雷同至关进攻。一朝咱们取得收效，它将为咱们铺开天地的全部玄妙，连同现时通盘问题的谜底。