我们的宇宙有bug吗上 [复制链接]

bug是IT专业术语，本意是“臭虫”，现在用来指代计算机系统、游戏中的安全缺陷。

有一种很有意思的平行宇宙理论，认为我们的宇宙就是一个计算机系统，那么这个系统有没有bug呢？

我们有没有可能利用它们呢？我们来看看物理学的发现。

1、牛顿环

我们先从神秘的光说起，话说牛顿不仅用三棱镜分解了日光，还在自己的著作中留下了一个“牛顿环”的现象。

将一块微凸的透镜放在平坦表面的顶部，两者仅在中心接触。如果从顶部照射单色光，平坦表面上就会出现一系列同心、交替的明暗环；如果照射的是白光，那将会看到美丽的彩虹圆环。

如此简单的装置就可以看到这样的异象，难道我们每天都很熟悉的光线里也有bug吗？牛顿是如何看待这个问题的呢？

有趣的是，最早记录牛顿环现象的并不是牛顿，而是和他争夺万有引力发现权的仇敌胡克。

针对光的本质这一问题，胡克也和牛顿站在了对立面上，胡克和惠更斯一起提出了波动说，而牛顿一直是微粒说的主力战将，坚决抵制波动说。

即使遇到牛顿环这种用波动说更容易解释的现象，他仍然努力在原有体系内修正他的理论，当然最后留给他的只有失败。

其实，牛顿环现象，我们用一块树脂片就可以完成，如果你家里有一块较大的透明塑料尺，可以用指尖点击某点，就可以观察到轻微的牛顿环现象。

2、泊松亮斑

牛顿之后一百多年，波粒大战烽烟再起，托马斯杨于年发表了他著名的双缝干涉实验。年，法国科学院发起了一次擂台赛，鼓励众位科学家前来参战，讨论光的本性。菲涅尔参与了这次比赛，他提交了他的改进版波动说理论。

当时，法国科学家泊松是评审委员会的成员之一，他是微粒说的拥趸，也是一个非常较真的人。

他仔细的研究了菲涅耳的理论，试图证明波动说是错的。身为数学家的泊松一番计算，敏锐的发现，根据菲涅尔的理论，如果用一块圆板阻挡来自点光源的光线，圆板身后阴影的正中心应该会出现一个亮点。

他认为这显然是荒谬的，大喜过望的他正准备进行最终宣判。另三位评委却给出了让他大跌眼镜的实验报告，用一个点光源照射一个2毫米厚的圆盘，圆盘的阴影正中果真出现了泊松“预言”的亮点，我们的宇宙真的有bug！

这时候，大家一致“恭维”泊松：“哎呀，你太厉害了，竟然预言了如此不可思议的现象，这个现象就用你的名字来命名吧，叫做泊松亮斑吧。”求解泊松大师此时心里的阴影面积。

为什么之前那么多年，都没有人注意到这个亮点呢？

原因也很简单，在这之前很难制造出很好的点光源。技术和理论的发展，就是这样相辅相成的。

3、毛细现象

说完了光，我们再来说水。

这个现象我们都很熟悉，将一根细管插入水里，管里的水面竟然会自动上升。

能量守恒在哪里？

难道，毛细现象是上帝的施舍？或者是宇宙系统的bug吗？

你还别说，还真有人试图利用毛细现象，制造出传说中的永动机。

年，英国发明家康格里夫爵士设计出一套装置，用滑轮带动一个斜面，从顶部到底部，贴附了一整圈的海绵，康格里夫相信，由于海绵的毛细作用，他的装置会持续运作。

靠一块海绵就可以产生无尽的动力，这种设计当然是异想天开了，康格里夫爵士的错误在哪里呢？毛细现象究竟是什么原理呢？

原来，水进入毛细管中，水和玻璃的界面增加，玻璃和空气界面减小，前后的表面张力不同，释放了一部分表面能，转化成管中水的势能。

所以，水在毛细管中的上升，提升的势能实际上来自表面能的变化。

总之啊，想通过一根吸管找出宇宙bug，我们的心还是大了一点。

4、水被带电物体偏转

其实，关于水，还有很多我们意想不到的类似bug的现象。

最简单的一个，我们在家里就可以做这样的实验，用个气球或者橡胶棒在头发上摩擦一下，让它们带电。然后把你家的水龙头调成涓涓细流，一定要细哦。

用带电的气球或者胶棒靠近这涓涓细流，就会发现水流竟然会被带电物体吸引。

如果你之前没见过这种现象，会不会被惊呆？

什么情况？

我们喝的水竟然是带电的？

水这种稀松平常的东西也存在bug？

之前对这个现象的传统解释是，水分子存在极性。

但年，哈佛大学教授发表论文，表示带电物体的静电最多只能让极性水分子定向排列，非极性分子组成的物质也可能会被带电物体偏转，其实引起水流偏转的是水中的杂质离子。

看来，我们习以为常的现象里还有很多东西值得深挖。

5、瑞利-贝纳德对流

水里的bug还有很多，这个实验看上去也很简单，在两个平行板之间放置水，水层的宽度要远大于其厚度，先将底板和顶板的温度设置为一样，这层水就很快达到热平衡。

但这时给底板升温，水就开始产生纵向的对流，这时候，我们竟然惊讶的发现，水中自动出现许多六角形的小格子。

这是怎么回事？我们可什么都没干啊？全自动啊！

这种现象被称为“瑞利-贝纳德对流”，它是对耗散结构理论最有力的证明。

热力学第二定律告诉我们，一个体系总是变得更加混乱无序。

但耗散结构理论指出，热力学并非简单粗暴的禁止有序结构的自发产生，在系统和外界有物质和能量交换的情况下，同时伴有系统的熵产生（耗散），可以产生更有序的结构，这种有序结构就是“自组织”。

比如我们吃下有序的食物，排出无序的便便。

6、B-Z反应

化学里还有这种奇妙的反应——贝洛索夫-扎鲍廷斯基反应，也叫B-Z反应

这一现象的发现归功于贝洛索夫。年，他指出，将溴酸钾、硫酸铈，丙二酸混合在一起的时候，铈元素将在四价和三价离子之间振荡，导致溶液的颜色在黄色和无色溶液之间摆动。

这是由于四价铈离子被丙二酸还原为三价铈离子，然后被溴酸盐氧化还原为四价铈离子。

在这之前，也有人发现过类似的振荡反应，但都因为违反热力学第二定律而被认为是假的，或者是弄错了。

贝洛索夫本人当时也无法解释这一现象。

后来，扎鲍廷斯基对这一现象进行了详细的研究，一直到了年，B-Z反应终于为人所知。

现在，科学家们又加入了铁蛋白作为指示剂，如果在有盖培养皿中进行这些反应，就会首先形成彩色斑点，而后成长为一系列膨胀的同心圆环。

你看到了什么？是不是不断有生命在涌现？

你要问这个神奇的反应除了炫酷还有什么用？那你就看看这个，比如用它来做包装纸……

7、姆彭巴效应

关于水，我们已经用了重力、电、加热、化学反应去发现了各种bug，谁能想到，将水冷冻也会有bug呢？

这个bug还是由一个13岁的坦桑尼亚小孩发现的。

年，年仅十三岁的坦桑尼亚小学生姆彭巴在手工课上做冰激凌，他发现自己的动作慢了，于是将还未冷下来的热牛奶放入了冰箱，最终竟然发现他的热牛奶竟然更快结冰了。

当姆彭巴在一次物理讲座上提出这个问题时，老师和同学都笑话他，认为这是无稽之谈。

但演讲的奥斯本教授并没有无视姆彭巴小朋友可笑的问题，回去重新做了实验，确认了姆彭巴的发现。

在这之后，无数科学家试图从蒸发、对流、霜冻、导热、氢键、结晶甚至密度泛函理论等角度去研究这个问题。

年，英国皇家化学学会还举行了一场竞赛，征集论文，对姆彭巴效应进行解释，竟然有超过2人报名参加。

然而，到目前为止，还没有一个被科学界普遍接受的理论能够解释这一现象。

你看，发现宇宙bug，小朋友也是可以的。