【人类距离I型文明并不遥远，可能只差300多年】
//新浪探索 2022-05-08 12:15
//以下文章来源于环球科学 ，作者环球科学
图片来源：pixabay
卡尔达舍夫等级将能利用整个行星、恒星和星系能量的文明分别分为I型、Ⅱ型和Ⅲ型文明。目前人类是0.728级文明，按照以往的能量增长速率，我们大概能在2347年左右成为I型文明。但是，盲目地利用能源可能是个陷阱，野蛮发展带来的气候危机可能是宇宙所有文明的“大过滤器”，为了让人类文明长久发展，我们必须转换自己的能源结构。在这种情况下，我们又将在何时成为I型文明呢？
撰文 | 王昱
审校 | 二七
一个文明的发展是多方面的，人口、经济、军事、文化、科技等都可以作为衡量文明等级的准绳。但这些方面所代表的往往只是文明的冰山一角，并且难以量化对比。对物理学家这群不想关注细节的“懒人”而言，整个文明的能耗便成了最方便的参数。一方面，它反映了整个文明利用能源的能力，这与整个文明的人口、经济与技术实力息息相关；另一方面，它又是一个非常具体的数字，可以量化分析。
这就是卡尔达舍夫等级（Kardashev Scale）诞生的逻辑。苏联天文学家尼古拉·卡尔达舍夫（Николай Кардашёв）在1964年提出了这个概念，他用能量级将文明分为3个等级：I型、Ⅱ型和Ⅲ型，这些文明分别可以利用一颗行星，一颗恒星和一个星系的能量。
图片来源：wikipedia
I型文明是行星级文明。这种文明可以充分利用宿主恒星（对人类而言，是太阳）传递到其母星（地球）上的能量，也能充分利用这颗行星自身包含的能量（化石能源、核能等），对应的能耗为10¹⁶W。
Ⅱ型文明是恒星级文明。恒星主要通过发光的方式向外传递能量，太阳向外辐射能量的总功率为4×10²⁶W，Ⅱ型文明对应的能耗指标就为10²⁶W。根据E=mc²计算，相当于每11秒，这个文明就能消耗掉西湖水总质量对应的能量。为了收集这么多能源，Ⅱ型文明可能会建造一些能源巨构，比如戴森球。戴森球上可能还有计算功能，为了充分利用能量，这样的结构甚至可能是多层的，一层戴森球的废热可以为下一层戴森球提供能量，形成俄罗斯套娃脑（matryoshka brain）。Ⅱ型文明应该已经掌握了一些非常遥远的科幻级技术，比如正反物质湮灭引擎、制造小型黑洞等。
Ⅲ型文明是星系级文明。银河系的总亮度为4×10³⁷W，考虑到整个星系实在太过庞大，只要整个文明的能耗达到银河系总亮度的2.5%，也就是10³⁶W，我们就能将它称为Ⅲ型文明。对于这种级别的文明，或许连时空本身都能随意操控，它们或许能制造虫洞或超大质量黑洞。这种文明的技术实力应该已经完全超出了我们的认知，我们应该无法想象他们拥有的技术。
卡尔达舍夫等级并不是离散、分立的，它其实可以通过一个对数公式表示。如果一个文明的全部能源消耗为P，那么这个文明对应的卡尔达舍夫等级K可以表示为：
根据国际能源署的数据，2018年全球能源消费为14 281 889千吨油当量（能量单位，kTOE，kilo ton oil equivalent），大约为1.90×10¹³W。再由上述公式计算可得，地球上的人类文明目前属于0.728级文明。
过去，人类能源消费大约是按照指数增长的——每年增长的能源消费制造了更多机器，能让我们在下一年消耗更多能源。如果仅仅按照以往的增长率简单粗暴地进行拟合，就能发现我们大约能在2347年左右成为I型文明，在几千年后成为Ⅱ型文明，在几十万年后成为Ⅲ型文明。
能源的陷阱
不过，这只是一个很粗略的估计。它只是根据过去人类能源增长率来估计未来，并没有考虑实际的限制，过于乐观。而且，国际能源署所使用的这个单位让我们不由得想起一些不妙的事情——化石能源的环境威胁。虽然只是用石油来等效，但是化石能源现在确确实实给整个地球的环境带来了很多危害。正如美国生物学家艾德华·威尔森（Edward Osborne Wilson）曾说的：“人类真正面对的问题是：我们拥有旧石器时代的情感，中世纪的制度和宛若神明的技术。”我们的文明也正在面临严峻的气候危机。甚至有人认为，文明在向I型文明发展的过程就是一个“大过滤器”（Great Filter），增长的能源消费会带来剧烈的气候变化，从而导致文明灭亡。因此，没有文明能达到更高的等级——这可能就是“费米悖论”的解释，也是还没有外星人和我们建立联系的原因。
现在，意识到气候危机的人类正在尝试限制自身的碳排放。比如，我国就提出，到2030年全国二氧化碳排放量达到峰值；到2060年非化石能源消费比重达到80%以上，全国实现碳中和。而欧盟诸国和美国等发达国家则计划到2050年实现碳中和目标。未来的几十年，人类整体的能源结构也许将面临巨大的转型。
在这种背景下，我们必须重新审视各种能源的变化，重新计算人类成为I型文明的时间。最近，一个国际研究团队在预印本网站上公布了他们的研究结果，他们根据《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC）的政策和建议，以及国际能源署（IEA）对未来几十年能源消耗的预测，开发了一个更详细的影响模型，估计人类在此框架下成为I型文明的时间。他们的结论是，如果人类将主要能源转换为清洁能源，大概能在2371年左右成为I型文明。
转型的考验
模型显示，如果全球各国都履行自己的承诺，那么在2040年代，人类将会快速降低对化石能源的依赖。到2050年左右，化石能源的消耗会迅速降低到相对很低的水平。
（a）、（b）、（c）分别为人类对煤炭、天然气和原油的消费，黑色为指数模型，红色为影响模型，蓝色为国际能源署历史数据。
图片来源：原论文
在化石能源快速衰减的同时，太阳能、风能、水力、地热等可再生能源将会基本维持指数发展模式，甚至会加速发展弥补减少化石能源带来的漏洞。
而还有一种不容忽视却颇受争议的能源——核能。国际能源署表示：“从历史上看，核电一直是全球无碳电力的最大贡献者之一，并且具有帮助电力行业脱碳的巨大潜力。”过去50年中，核能减少了550亿吨二氧化碳排放，几乎相当于人类2年二氧化碳排放的总和。
从1971年到2018年全球核电供应量。
图片来源：原论文
但在多数人心中，核电始终是可怕的存在。1986年的切尔诺贝利核事故和2011年的福岛核事故让所有人都心有余悸，1986年后，全球核电增速减缓，2011年全球核电发电量甚至出现了明显的倒退。就算核电是非常安全的能源，发展速度也不得不受此影响而放缓。按照国际能源署安全数据表（Safety Data Sheet，SDS）的最理想估计，未来核电的年平均增长率大约为2.47%。
不同条件下的核能发展情况。黑线为已有数据、红色虚线为不再建设新的核电站、蓝色虚线为只建设规划中的核电站、绿色虚线为按照国际能源署安全数据表规划、建设核电站。
图片来源：原论文
在这种限制下，可再生能源总量将达到核电的两倍左右。
红色为可再生能源、黑色为核能。图片来源：原论文
在这样的估计下，全人类的能源消耗反而可能会在2030年左右下降，在2050年左右到达最低值。这是能源转型的阵痛，但却是我们阻止全球变暖，不让人类陷入“大过滤器”的唯一办法。之后，或许人类的能源消费能回归指数级别增长，在用20～30年完成能源转型的情况下，在2371年左右，我们或许能就能安全地成为I型文明。
对人类文明等级的预测。图片来源：原论文
虽然卡尔达舍夫等级是个非常直截了当的限制，但它只是故事的一半。我们固然需要大量能源，但能源的使用效率同样重要。在倡导绿色节能的今天，越来越多低能耗的技术被开发了出来，用更少的能源，实现同样、甚至更好的效果。或许，只有当我们不需要仅仅依靠支配的能源来评判文明的标准时，我们的文明才能得到真正的进步。
详情：https://t.cn/A6XGieOx
//新浪探索 2022-05-08 12:15
//以下文章来源于环球科学 ，作者环球科学
图片来源：pixabay
卡尔达舍夫等级将能利用整个行星、恒星和星系能量的文明分别分为I型、Ⅱ型和Ⅲ型文明。目前人类是0.728级文明，按照以往的能量增长速率，我们大概能在2347年左右成为I型文明。但是，盲目地利用能源可能是个陷阱，野蛮发展带来的气候危机可能是宇宙所有文明的“大过滤器”，为了让人类文明长久发展，我们必须转换自己的能源结构。在这种情况下，我们又将在何时成为I型文明呢？
撰文 | 王昱
审校 | 二七
一个文明的发展是多方面的，人口、经济、军事、文化、科技等都可以作为衡量文明等级的准绳。但这些方面所代表的往往只是文明的冰山一角，并且难以量化对比。对物理学家这群不想关注细节的“懒人”而言，整个文明的能耗便成了最方便的参数。一方面，它反映了整个文明利用能源的能力，这与整个文明的人口、经济与技术实力息息相关；另一方面，它又是一个非常具体的数字，可以量化分析。
这就是卡尔达舍夫等级（Kardashev Scale）诞生的逻辑。苏联天文学家尼古拉·卡尔达舍夫（Николай Кардашёв）在1964年提出了这个概念，他用能量级将文明分为3个等级：I型、Ⅱ型和Ⅲ型，这些文明分别可以利用一颗行星，一颗恒星和一个星系的能量。
图片来源：wikipedia
I型文明是行星级文明。这种文明可以充分利用宿主恒星（对人类而言，是太阳）传递到其母星（地球）上的能量，也能充分利用这颗行星自身包含的能量（化石能源、核能等），对应的能耗为10¹⁶W。
Ⅱ型文明是恒星级文明。恒星主要通过发光的方式向外传递能量，太阳向外辐射能量的总功率为4×10²⁶W，Ⅱ型文明对应的能耗指标就为10²⁶W。根据E=mc²计算，相当于每11秒，这个文明就能消耗掉西湖水总质量对应的能量。为了收集这么多能源，Ⅱ型文明可能会建造一些能源巨构，比如戴森球。戴森球上可能还有计算功能，为了充分利用能量，这样的结构甚至可能是多层的，一层戴森球的废热可以为下一层戴森球提供能量，形成俄罗斯套娃脑（matryoshka brain）。Ⅱ型文明应该已经掌握了一些非常遥远的科幻级技术，比如正反物质湮灭引擎、制造小型黑洞等。
Ⅲ型文明是星系级文明。银河系的总亮度为4×10³⁷W，考虑到整个星系实在太过庞大，只要整个文明的能耗达到银河系总亮度的2.5%，也就是10³⁶W，我们就能将它称为Ⅲ型文明。对于这种级别的文明，或许连时空本身都能随意操控，它们或许能制造虫洞或超大质量黑洞。这种文明的技术实力应该已经完全超出了我们的认知，我们应该无法想象他们拥有的技术。
卡尔达舍夫等级并不是离散、分立的，它其实可以通过一个对数公式表示。如果一个文明的全部能源消耗为P，那么这个文明对应的卡尔达舍夫等级K可以表示为：
根据国际能源署的数据，2018年全球能源消费为14 281 889千吨油当量（能量单位，kTOE，kilo ton oil equivalent），大约为1.90×10¹³W。再由上述公式计算可得，地球上的人类文明目前属于0.728级文明。
过去，人类能源消费大约是按照指数增长的——每年增长的能源消费制造了更多机器，能让我们在下一年消耗更多能源。如果仅仅按照以往的增长率简单粗暴地进行拟合，就能发现我们大约能在2347年左右成为I型文明，在几千年后成为Ⅱ型文明，在几十万年后成为Ⅲ型文明。
能源的陷阱
不过，这只是一个很粗略的估计。它只是根据过去人类能源增长率来估计未来，并没有考虑实际的限制，过于乐观。而且，国际能源署所使用的这个单位让我们不由得想起一些不妙的事情——化石能源的环境威胁。虽然只是用石油来等效，但是化石能源现在确确实实给整个地球的环境带来了很多危害。正如美国生物学家艾德华·威尔森（Edward Osborne Wilson）曾说的：“人类真正面对的问题是：我们拥有旧石器时代的情感，中世纪的制度和宛若神明的技术。”我们的文明也正在面临严峻的气候危机。甚至有人认为，文明在向I型文明发展的过程就是一个“大过滤器”（Great Filter），增长的能源消费会带来剧烈的气候变化，从而导致文明灭亡。因此，没有文明能达到更高的等级——这可能就是“费米悖论”的解释，也是还没有外星人和我们建立联系的原因。
现在，意识到气候危机的人类正在尝试限制自身的碳排放。比如，我国就提出，到2030年全国二氧化碳排放量达到峰值；到2060年非化石能源消费比重达到80%以上，全国实现碳中和。而欧盟诸国和美国等发达国家则计划到2050年实现碳中和目标。未来的几十年，人类整体的能源结构也许将面临巨大的转型。
在这种背景下，我们必须重新审视各种能源的变化，重新计算人类成为I型文明的时间。最近，一个国际研究团队在预印本网站上公布了他们的研究结果，他们根据《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC）的政策和建议，以及国际能源署（IEA）对未来几十年能源消耗的预测，开发了一个更详细的影响模型，估计人类在此框架下成为I型文明的时间。他们的结论是，如果人类将主要能源转换为清洁能源，大概能在2371年左右成为I型文明。
转型的考验
模型显示，如果全球各国都履行自己的承诺，那么在2040年代，人类将会快速降低对化石能源的依赖。到2050年左右，化石能源的消耗会迅速降低到相对很低的水平。
（a）、（b）、（c）分别为人类对煤炭、天然气和原油的消费，黑色为指数模型，红色为影响模型，蓝色为国际能源署历史数据。
图片来源：原论文
在化石能源快速衰减的同时，太阳能、风能、水力、地热等可再生能源将会基本维持指数发展模式，甚至会加速发展弥补减少化石能源带来的漏洞。
而还有一种不容忽视却颇受争议的能源——核能。国际能源署表示：“从历史上看，核电一直是全球无碳电力的最大贡献者之一，并且具有帮助电力行业脱碳的巨大潜力。”过去50年中，核能减少了550亿吨二氧化碳排放，几乎相当于人类2年二氧化碳排放的总和。
从1971年到2018年全球核电供应量。
图片来源：原论文
但在多数人心中，核电始终是可怕的存在。1986年的切尔诺贝利核事故和2011年的福岛核事故让所有人都心有余悸，1986年后，全球核电增速减缓，2011年全球核电发电量甚至出现了明显的倒退。就算核电是非常安全的能源，发展速度也不得不受此影响而放缓。按照国际能源署安全数据表（Safety Data Sheet，SDS）的最理想估计，未来核电的年平均增长率大约为2.47%。
不同条件下的核能发展情况。黑线为已有数据、红色虚线为不再建设新的核电站、蓝色虚线为只建设规划中的核电站、绿色虚线为按照国际能源署安全数据表规划、建设核电站。
图片来源：原论文
在这种限制下，可再生能源总量将达到核电的两倍左右。
红色为可再生能源、黑色为核能。图片来源：原论文
在这样的估计下，全人类的能源消耗反而可能会在2030年左右下降，在2050年左右到达最低值。这是能源转型的阵痛，但却是我们阻止全球变暖，不让人类陷入“大过滤器”的唯一办法。之后，或许人类的能源消费能回归指数级别增长，在用20～30年完成能源转型的情况下，在2371年左右，我们或许能就能安全地成为I型文明。
对人类文明等级的预测。图片来源：原论文
虽然卡尔达舍夫等级是个非常直截了当的限制，但它只是故事的一半。我们固然需要大量能源，但能源的使用效率同样重要。在倡导绿色节能的今天，越来越多低能耗的技术被开发了出来，用更少的能源，实现同样、甚至更好的效果。或许，只有当我们不需要仅仅依靠支配的能源来评判文明的标准时，我们的文明才能得到真正的进步。
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在短短几分钟内太阳耀斑释放的能量足以为世界提供两万年的能源需求。磁重联的过程引发了太阳耀斑爆炸，科学家们花了半个世纪的时间试图了解这一过程是如何发生的。
这不仅仅是科学上的好奇:：也是对磁重联的更全面的理解可以让我们洞悉核聚变，并对来自太阳的粒子风暴提供更好的预测，这些粒子风暴可以影响绕地轨道运行的技术。
美国宇航局的磁层多尺度任务(MMS)的科学家认为他们已经找到了答案。科学家们已经发展出一种理论，解释了最具爆炸性的磁重联(称为快速重联)是如何发生的，以及为什么它以恒定的速度发生。新理论使用了一种常见的家用设备使用的磁场效应，比如传感器，它能预测车辆防抱死制动系统的时间，并知道手机翻盖何时合上。
磁重联是发生在等离子体中的一个过程，有时被称为物质的第四态。等离子体的形成是当一种气体被足够的能量分解它的原子时，留下混杂的带负电荷的电子和带正电荷的离子并排存在。这种能量充沛的液体状物质对磁场非常敏感。
从太阳耀斑到近地空间，再到黑洞，整个宇宙中的等离子体都经历了磁重联，将磁能迅速转化为热量和加速度。虽然有几种类型的磁重连，但有一种特别令人困惑的变体被称为快速重连，它的发生速度是可以预测的。
MMS项目科学家、马里兰州格林贝尔特NASA戈达德太空飞行中心的研究科学家芭芭拉·贾尔斯(Barbara Giles)说:“我们已经知道，快速的重新连接以一定的速度发生，似乎是相当恒定的。”“但在此之前，推动这一比率的真正因素一直是个谜。”
这项新的研究,发表在《自然》杂志的一篇论文中通信物理期刊和部分由美国国家科学基金会资助,解释了如何快速重新连接发生特别的无碰撞的等离子体,等离子体的一种粒子分散到单个粒子不互相碰撞摩擦。在太空中发生重连的地方，大多数等离子体都处于无碰撞状态，包括太阳耀斑和地球周围空间中的等离子体。
这个新理论展示了霍尔效应如何以及为什么会加速快速重连，霍尔效应描述了磁场和电流之间的相互作用。霍尔效应是一种常见的磁现象，应用于日常技术中，比如汽车轮速传感器和3D打印机，传感器可以测量速度、距离、位置或电流。
在快速磁重联过程中，等离子体中的带电粒子——即离子和电子——作为一个整体停止运动。当离子和电子开始分开移动时，它们就会产生霍尔效应，产生一个不稳定的能量真空，在那里重新连接就会发生。能量真空周围磁场的压力导致真空内爆，以可预测的速度迅速释放出巨大的能量。
这张可视化图显示了霍尔效应，当较重的离子(蓝色)进入有强电流的区域(金色区域)时，它们的运动与较轻的电子(红色)分离。
新理论将在未来几年内通过MMS进行测试，它使用四艘飞船以金字塔的形式围绕地球飞行，研究无碰撞等离子体中的磁重连。在这个独特的空间实验室里，MMS可以以比在地球上更高的分辨率研究磁重连。
如果我们能理解重新连接是如何开始的，这也将有助于能源研究，因为研究人员可以更好地控制聚变设备中的磁场。
这不仅仅是科学上的好奇:：也是对磁重联的更全面的理解可以让我们洞悉核聚变，并对来自太阳的粒子风暴提供更好的预测，这些粒子风暴可以影响绕地轨道运行的技术。
美国宇航局的磁层多尺度任务(MMS)的科学家认为他们已经找到了答案。科学家们已经发展出一种理论，解释了最具爆炸性的磁重联(称为快速重联)是如何发生的，以及为什么它以恒定的速度发生。新理论使用了一种常见的家用设备使用的磁场效应，比如传感器，它能预测车辆防抱死制动系统的时间，并知道手机翻盖何时合上。
磁重联是发生在等离子体中的一个过程，有时被称为物质的第四态。等离子体的形成是当一种气体被足够的能量分解它的原子时，留下混杂的带负电荷的电子和带正电荷的离子并排存在。这种能量充沛的液体状物质对磁场非常敏感。
从太阳耀斑到近地空间，再到黑洞，整个宇宙中的等离子体都经历了磁重联，将磁能迅速转化为热量和加速度。虽然有几种类型的磁重连，但有一种特别令人困惑的变体被称为快速重连，它的发生速度是可以预测的。
MMS项目科学家、马里兰州格林贝尔特NASA戈达德太空飞行中心的研究科学家芭芭拉·贾尔斯(Barbara Giles)说:“我们已经知道，快速的重新连接以一定的速度发生，似乎是相当恒定的。”“但在此之前，推动这一比率的真正因素一直是个谜。”
这项新的研究,发表在《自然》杂志的一篇论文中通信物理期刊和部分由美国国家科学基金会资助,解释了如何快速重新连接发生特别的无碰撞的等离子体,等离子体的一种粒子分散到单个粒子不互相碰撞摩擦。在太空中发生重连的地方，大多数等离子体都处于无碰撞状态，包括太阳耀斑和地球周围空间中的等离子体。
这个新理论展示了霍尔效应如何以及为什么会加速快速重连，霍尔效应描述了磁场和电流之间的相互作用。霍尔效应是一种常见的磁现象，应用于日常技术中，比如汽车轮速传感器和3D打印机，传感器可以测量速度、距离、位置或电流。
在快速磁重联过程中，等离子体中的带电粒子——即离子和电子——作为一个整体停止运动。当离子和电子开始分开移动时，它们就会产生霍尔效应，产生一个不稳定的能量真空，在那里重新连接就会发生。能量真空周围磁场的压力导致真空内爆，以可预测的速度迅速释放出巨大的能量。
这张可视化图显示了霍尔效应，当较重的离子(蓝色)进入有强电流的区域(金色区域)时，它们的运动与较轻的电子(红色)分离。
新理论将在未来几年内通过MMS进行测试，它使用四艘飞船以金字塔的形式围绕地球飞行，研究无碰撞等离子体中的磁重连。在这个独特的空间实验室里，MMS可以以比在地球上更高的分辨率研究磁重连。
如果我们能理解重新连接是如何开始的，这也将有助于能源研究，因为研究人员可以更好地控制聚变设备中的磁场。
@【天体与物理学史上的今天】-公元2002年4月21日的今天，加拿大萨德伯里中微子观测站（SNO）进一步公布了他们对中性流相互作用的测量结果，确认了太阳中微子在到达地球探测器之前转化成了对普通水或者其他探测媒介不敏感的μ子型和τ子型中微子（中微子的这种转化称为中微子震荡），并印证了标准太阳模型对太阳中微子总通量的预言是基本可靠的。这篇论文在中微子物理学史上具有里程碑的意义，标志着困扰了科学家几十年的“太阳中微子失踪之谜”（实际探测到的太阳中微子数目只有理论值的1/3）得以破解。这项发现开辟了新的粒子物理研究，获得了2015年诺贝尔物理学奖。
通过量子物理学可以获知，在宇宙中存在着四种基本作用力，分别是强力相互作用，弱力相互作用，电磁力相互作用，引力相互作用。其中强力和弱力是作用在原子核尺度上的，引力是物质之间彼此相互吸引的力。在我们日常物理性质中，除了引力之外，剩余的都是电磁力。日常生活中，支持力，摩擦力的本质其实都是电磁力。甚至也包括我们看到东西，其实是物体发光，光子进入到眼睛里，眼睛的细胞发生了电磁相互作用，再到后面成像以及神经系统信息的传输，本质上都是电磁力。
科学家观测宇宙的各种现象，本质上也是依靠电磁相互作用。那如果有个物体不参与到电磁相互作用，会如何呢？
如果我把这个物体朝着你扔过来，你就是超级守门员也接不住。因为，这个物体会直接穿过你。说白了，你要接住一个物体，或者拿住一个物体，实际上也是依靠的电磁相互作用。所以，你大概也猜到了，中微子其实就是不参与到电磁相互作用的，这给我们捕捉它带来了极大的麻烦。它可以在宇宙中穿行一光年，只有50%的概率会和这个路径上的物质发生弱相互作用，这个一光年相当于绕地球2.4亿圈。所以，它几乎可以畅通无阻地在宇宙中穿行。
每秒钟都有巨多的中微子穿过地球，穿过我们的身体。比如：每秒钟就有十亿个中微子穿过我们的手指，但我们并不得而知，这其实就是因为中微子不参与电磁相互作用。
中微子神奇的地方还不止于此，它其实是质量最小的粒子，比电子的质量还要小，至今我们还不能够准确地测量出中微子的质量，有科学家估算，它的质量上限只有电子的百万分之一，要知道电子质量极其小的基本粒子了。曾经量子力学的宗师级科学家波尔，就因为实验中苦苦寻找不到“缺失的微小质量”，甚至开始怀疑坚如磐石的能量守恒定律。
正是因为中微子又不参与电磁相互作用和引力作用，只是极小极小概率地参与到弱相互作用。因此，纵使它的数量庞大，但我们依旧很难捕捉到它，只能任它大规模地穿过地球。但这还不是最神奇的，更神奇的是，中微子还会变身。我们目前所知道的中微子一共有三种，分别是电子中微子，τ子中微子、μ中微子。当中微子在宇宙中穿行时，会在这三种类型中相互转化，这就是物理学家所说的“中微子振荡”。所以，在相当长的一段时间里，科学家就一直找到了理论值1/3的中微子，这个问题困扰了科学家很久很久。这也是为什么人们管它叫做幽灵粒子的原因。
中微子是粒子世界中很奇葩的存在，它不参与到电磁相互作用和引力，只有极其低的概率参与到弱相互作用。而且它还会发生中微子振荡，在三种中微子中不断地转换。基于这些原因，让科学家感到极其的鬼魅，因此被称为幽灵粒子。也正是因为这个属性，中微子可以自由地穿过宇宙中的各种天体。
通过量子物理学可以获知，在宇宙中存在着四种基本作用力，分别是强力相互作用，弱力相互作用，电磁力相互作用，引力相互作用。其中强力和弱力是作用在原子核尺度上的，引力是物质之间彼此相互吸引的力。在我们日常物理性质中，除了引力之外，剩余的都是电磁力。日常生活中，支持力，摩擦力的本质其实都是电磁力。甚至也包括我们看到东西，其实是物体发光，光子进入到眼睛里，眼睛的细胞发生了电磁相互作用，再到后面成像以及神经系统信息的传输，本质上都是电磁力。
科学家观测宇宙的各种现象，本质上也是依靠电磁相互作用。那如果有个物体不参与到电磁相互作用，会如何呢？
如果我把这个物体朝着你扔过来，你就是超级守门员也接不住。因为，这个物体会直接穿过你。说白了，你要接住一个物体，或者拿住一个物体，实际上也是依靠的电磁相互作用。所以，你大概也猜到了，中微子其实就是不参与到电磁相互作用的，这给我们捕捉它带来了极大的麻烦。它可以在宇宙中穿行一光年，只有50%的概率会和这个路径上的物质发生弱相互作用，这个一光年相当于绕地球2.4亿圈。所以，它几乎可以畅通无阻地在宇宙中穿行。
每秒钟都有巨多的中微子穿过地球，穿过我们的身体。比如：每秒钟就有十亿个中微子穿过我们的手指，但我们并不得而知，这其实就是因为中微子不参与电磁相互作用。
中微子神奇的地方还不止于此，它其实是质量最小的粒子，比电子的质量还要小，至今我们还不能够准确地测量出中微子的质量，有科学家估算，它的质量上限只有电子的百万分之一，要知道电子质量极其小的基本粒子了。曾经量子力学的宗师级科学家波尔，就因为实验中苦苦寻找不到“缺失的微小质量”，甚至开始怀疑坚如磐石的能量守恒定律。
正是因为中微子又不参与电磁相互作用和引力作用，只是极小极小概率地参与到弱相互作用。因此，纵使它的数量庞大，但我们依旧很难捕捉到它，只能任它大规模地穿过地球。但这还不是最神奇的，更神奇的是，中微子还会变身。我们目前所知道的中微子一共有三种，分别是电子中微子，τ子中微子、μ中微子。当中微子在宇宙中穿行时，会在这三种类型中相互转化，这就是物理学家所说的“中微子振荡”。所以，在相当长的一段时间里，科学家就一直找到了理论值1/3的中微子，这个问题困扰了科学家很久很久。这也是为什么人们管它叫做幽灵粒子的原因。
中微子是粒子世界中很奇葩的存在，它不参与到电磁相互作用和引力，只有极其低的概率参与到弱相互作用。而且它还会发生中微子振荡，在三种中微子中不断地转换。基于这些原因，让科学家感到极其的鬼魅，因此被称为幽灵粒子。也正是因为这个属性，中微子可以自由地穿过宇宙中的各种天体。
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