磁单极问题:当理论预言的数量超出宇宙的容忍度
一个理论越是成功,它做出的预言就越应该被实验证实——这似乎是科学常识。但物理学中有一个反例,它来自理论内部最优雅的扩展之一:大统一理论几乎不可避免地要求磁单极子存在,而且是在宇宙极早期以极庞大的数量产生。然而,天文学和粒子物理实验搜寻了近半...
一个理论越是成功,它做出的预言就越应该被实验证实——这似乎是科学常识。但物理学中有一个反例,它来自理论内部最优雅的扩展之一:大统一理论几乎不可避免地要求磁单极子存在,而且是在宇宙极早期以极庞大的数量产生。然而,天文学和粒子物理实验搜寻了近半...
“宇宙弦”这个名字容易制造一种直觉:它似乎是弦理论中那些微观“弦”在宇宙尺度上的放大版。这个直觉并不准确,却恰恰是理解宇宙弦的一个有用起点。在当代宇宙学与粒子物理的交叉地带,宇宙弦首先是一种拓扑缺陷,是早期宇宙相变在时空中留下的一维线状遗迹...
一颗暗到需要“侧视”才能看见的星,为什么被古人命名为“司战”?从283个星官、约1464颗星的传统星表,到星等、颜色与视差测距,本文讲清司战星的名字来历、身份悬案,以及现代天文学眼中的它。
太阳表面看上去是一颗相对宁静的恒星,但它的磁场却远非均匀的一片。相反,太阳大气被分割成无数个磁性“领地”,每个领地内部的磁力线大致属于同一种连接方式,而领地与领地之间,则隔着某种过渡性的边界。这种边界,在磁学中有一个古老的名字:畴壁。畴壁并...
现代宇宙学有一个略显尴尬的局面:理论几乎“保证”拓扑缺陷应当存在,观测却至今没有确证其中任何一种。这不是因为搜寻不够努力。从南极冰层下的中微子探测器到北美纳赫兹引力波天文台,从宇宙微波背景的全天图到脉冲星计时阵列的长期监测,拓扑缺陷的候选信...
纤维状结构的存在几乎没有争议,但它的确定性主要来自冷暗物质模拟的理论自洽,而非对气体与暗物质的直接成像。本文按证据等级拆解宇宙网研究,并呈现"缺失重子"探测中的真实分歧。
在关于早期宇宙的科普叙事中,宇宙相变常常被描绘成一幅极具视觉冲击力的画面:真空的“旧相”像一锅过热的液体,新的真空泡在其中骤然成核,泡壁以接近光速向外膨胀,泡与泡猛烈碰撞,时空为之震颤。这幅画面并非凭空虚构——它确实对应一类被称为一阶相变的...
现代物理学家谈论“真空”时,指的并不是一个空无一物的容器。在标准模型的框架里,真空是希格斯场铺展其上的基底状态。而这个基底状态最令人不安的性质,并非它“空”,而是它可能并不处于能量的最底部。2012年希格斯玻色子质量被确定为约125 GeV...
弦景观是弦理论中大量可能真空的集合,常被估计有约10^500种。本文用乐高类比讲清它从哪来,并区分理论预言、假说与观测事实。
2012年,大型强子对撞机把希格斯玻色子的质量钉在了约125 GeV。几乎同时,顶夸克的质量早已被测量到约173 GeV。这两个数字单独看并不惊人,但把它们放进同一套标准模型的计算里,物理学家发现了一个令人不安的巧合:我们所在的真空,可能恰...