宇宙最核心的秘密:世間萬(wàn)物從無(wú)到有、一切都是光
宇宙的起源是什么?一切都是光。這是來(lái)源于一位偉大的發(fā)明家在接受媒體采訪(fǎng)時(shí)給出的答案。作為百年難得一見(jiàn)的天才人物,特斯拉給世人奉獻(xiàn)上了一場(chǎng)精彩絕倫的發(fā)明史。 他驚艷脫俗,思想超前,也正是這般,才有了他在一次采訪(fǎng)中對(duì)于宇宙起源的預(yù)言。 而在百年之后,他的這一預(yù)測(cè),也逐漸成為現(xiàn)實(shí),為世人所接受。 那么究竟是什么預(yù)言呢?1899年,特斯拉接受了一個(gè)名叫“永生”雜志的采訪(fǎng),在史密斯對(duì)特斯拉進(jìn)行了一番對(duì)話(huà)之后,特斯拉說(shuō)出了那句讓世人匪夷所思的話(huà)——“一切都是光”。物質(zhì)誕生于最原初、最永恒的能量,即我們所知的光”。尼古拉·特斯拉的這段看似莫名其妙的話(huà),卻揭示了宇宙最核心的秘密:所有的物質(zhì)或許都是從光里產(chǎn)生的。時(shí)過(guò)境遷,特斯拉早已不復(fù)存在,但是他的這句話(huà)仍深深地刻在人們的腦子里,尤其是當(dāng)諸多科學(xué)家通過(guò)多年對(duì)光的研究后,得出的理論竟然和特斯拉不謀而合,于是這件事便更加的細(xì)思極恐。特斯拉的認(rèn)知最少比它所處的時(shí)代提早了100年。問(wèn)題是,特斯拉是怎么知道的呢?而光又是宇宙中最常見(jiàn)的一種東西,但光又是什么呢?光的本質(zhì)到底是什么?為什么說(shuō)光是宇宙的終極秘密?

對(duì)于光的探索,人類(lèi)幾千年前就已經(jīng)開(kāi)始。春秋時(shí)期,墨子在《墨經(jīng)》中對(duì)光有八條詳細(xì)論述。 其中就有小孔成像現(xiàn)象的描述,這也證實(shí)了光是沿著直線(xiàn)傳播的。 可以說(shuō),墨子是光學(xué)研究的始祖。但這畢竟只是在偌大的光學(xué)世界中的一小步,更深入的研究還要以抽象的形式把光剝離出來(lái),這個(gè)方法便是數(shù)學(xué)。公元前300年左右,歐洲誕生了一個(gè)非常了不起的人物,他叫歐幾里得,是古希臘的數(shù)學(xué)家,被稱(chēng)為幾何之父。歐幾里得除了在數(shù)學(xué)上的偉大建樹(shù)外,還利用幾何學(xué)發(fā)現(xiàn)了光的秘密。他發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)方的柱子實(shí)際上比人大得多,但是看上去卻和伸出去的手指差不多大小。歐幾里得通過(guò)一系列計(jì)算得出,光線(xiàn)的入射角完全等于反射角。從此之后,人們開(kāi)始用數(shù)學(xué)的方法掌握光的性質(zhì),只要控制入射角度,就能夠用不同的三角形來(lái)完全預(yù)測(cè)光線(xiàn)的走向。后來(lái)歐幾里得根據(jù)自己對(duì)光的研究撰寫(xiě)了《反射光學(xué)》。人類(lèi)對(duì)光的理解又上升了一個(gè)臺(tái)階。可即便如此,這些都是光的物理性質(zhì),想要研究透光的世界,還差了十萬(wàn)八千里。

此后,人類(lèi)歷史上第一位科學(xué)巨匠登場(chǎng)了。公元1664年,21歲的牛頓,對(duì)光產(chǎn)生了強(qiáng)烈的興趣。他好奇光為什么能進(jìn)入眼睛?如果對(duì)眼睛施加外力,光會(huì)隨著改變嗎?他用一根尖的小木棍塞在眼珠與眼眶之間。隨著壓力越來(lái)越大,眼睛焦點(diǎn)外圍形成七彩,他忍住疼動(dòng)繼續(xù)觀察,他發(fā)現(xiàn)七彩的布局與彩虹一模一樣。說(shuō)明彩虹是光的固有現(xiàn)象。牛頓發(fā)現(xiàn)了光的屬性。兩年后,牛頓用三棱鏡做了一個(gè)實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)白光可以被分解成彩色光帶,這便是光的色散。而白光可以分解成七彩純光,那么純色的光還能夠繼續(xù)分解嗎?而后他再次用三棱鏡做了實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)純色的光不能再次分解,于是他便下了一個(gè)結(jié)論,即同一顏色屬于同一種折射率,光的色散是在不同折射率中產(chǎn)生的。因此,光其實(shí)是一種粒子。自此,牛頓開(kāi)始揭開(kāi)了光的本質(zhì)。但是牛頓的這種理論也沒(méi)辦法解釋光會(huì)繞過(guò)物體的這種現(xiàn)象,也就是牛頓在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)的牛頓體現(xiàn)象。

與此同時(shí),惠更斯在1678年的時(shí)候,提出來(lái)了光是具有波動(dòng)性的 。他認(rèn)為光和聲音是一樣的,都是以波來(lái)傳播的。因此,當(dāng)時(shí)關(guān)于光的微粒說(shuō)和波動(dòng)說(shuō)也爭(zhēng)斗得十分激烈。由于牛頓在眾人心中有很高的地位,人們更加愿意接受牛頓所說(shuō)的微粒說(shuō)。 所以在之后的一百多年中,微粒說(shuō)一直是比較主流的說(shuō)法。直到在十九世紀(jì)的時(shí)候,才有了改變。1801年,托馬斯楊利用他的楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn),很好地解釋了光的干涉現(xiàn)象。 而且還初步測(cè)定出來(lái)了光的波長(zhǎng),最后在1817年他提出來(lái)光是一種橫波。 最終在十九世紀(jì)的時(shí)候,光的波動(dòng)理論戰(zhàn)勝了微粒說(shuō)。這時(shí)候,僅僅是傳統(tǒng)的光學(xué)研究,在接下來(lái)的時(shí)候,一場(chǎng)關(guān)于光學(xué)的理論才是真正迎來(lái)了巨大的進(jìn)步。 在1845年的時(shí)候,法拉第發(fā)現(xiàn)了光的振動(dòng)面在強(qiáng)磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)。 揭開(kāi)了光和電磁場(chǎng)的內(nèi)在聯(lián)系。

這時(shí)候,再次有了一位科學(xué)巨人出現(xiàn)了。他就是麥克斯韋。 經(jīng)過(guò)了漫長(zhǎng)的研究,麥克斯韋創(chuàng)造出四個(gè)偏微分方程,然而這還不是他的神奇之處,最令人匪夷所思的是,通過(guò)計(jì)算,他們發(fā)現(xiàn)電力與磁力的傳播速度和光是一樣的。1861年,麥克斯韋就建立起來(lái)了著名的電磁理論。 至此麥克斯韋從此封神,成為物理學(xué)界中比肩牛頓的人物。時(shí)間很快來(lái)到了1895年,年僅16歲的愛(ài)因斯坦想到:為什么光是宇宙中一切物體運(yùn)動(dòng)速度的上限呢?如果人們坐在光線(xiàn)上旅行,究竟會(huì)發(fā)生什么?針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,愛(ài)因斯坦百思不得其解。轉(zhuǎn)眼間十年過(guò)去了,愛(ài)因斯坦對(duì)于光的研究取得了重大突破。他提出了質(zhì)能方程式,告訴我們光能量與質(zhì)量是可以進(jìn)行互換的。也正是這個(gè)方程徹底改變了人類(lèi)對(duì)世界的認(rèn)知。到這里,愛(ài)因斯坦越來(lái)越接近關(guān)于光的核心機(jī)密,那就是光與物質(zhì)、能量和時(shí)間似乎有一種密切的關(guān)聯(lián)。人類(lèi)似乎離光的本質(zhì)越來(lái)越近了。但這些依然只是光的初級(jí)階段。

關(guān)于“光”更為古怪的現(xiàn)象發(fā)現(xiàn),還要從一個(gè)中國(guó)人說(shuō)起。27歲的趙忠堯在實(shí)驗(yàn)室中創(chuàng)造了一條無(wú)中生有的光,他使用硬y射線(xiàn)的高能量光子束轟擊重金屬鉛,不知道什么原因光就出現(xiàn)了。當(dāng)時(shí)沒(méi)有人知道這意味著什么。趙忠堯發(fā)現(xiàn)的光其實(shí)是正負(fù)電子相撞發(fā)生的湮滅。成為地球上第一個(gè)觀測(cè)到反物質(zhì)的人。關(guān)于正物質(zhì)與反物質(zhì)相撞會(huì)產(chǎn)生光和能量這個(gè)問(wèn)題,直到了2021年才得到了解答,科學(xué)家用兩個(gè)金離子在同一直線(xiàn)上以99.995%的光速向相反的方向移動(dòng)。當(dāng)離子相互通過(guò)時(shí),金核周?chē)霈F(xiàn)了一堆光子,像云一樣隨它移動(dòng)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,科學(xué)家們觀察到了6085個(gè)正負(fù)電子對(duì)。毫無(wú)疑問(wèn),光真的可以生成物質(zhì)。至此,歷史上的科學(xué)家們對(duì)于光的所有研究都可以串聯(lián)起來(lái),這是人類(lèi)迄今為止對(duì)宇宙奧秘最為深刻的認(rèn)知。世間萬(wàn)物從虛空中誕生,是光生成了所有的物質(zhì)??吹竭@里,你是否已經(jīng)明白了視頻開(kāi)頭,尼古拉·特斯拉說(shuō)的那句“一切都是光”是什么意思了吧。那么問(wèn)題來(lái)了,在120多年前,特斯拉是怎么知道“光”的秘密的呢?你是不是以為,人類(lèi)對(duì)光的了解已經(jīng)很成熟了,其實(shí)這才只是剛剛開(kāi)始。關(guān)于對(duì)光的理解依舊還需要有很長(zhǎng)的路要走。光到底是什么,也許是我們這個(gè)宇宙的終極秘密。