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时空和引力可能源自量子世界?

三体迷 2018-01-08 15:05:09 阅读:

广义相对论和量子力学是是现代物理学的两大基石。前者是目前最好的引力理论,很好地解释并预言了宇宙大尺度下的众多现象;后者则对微观世界做出完美的描述。

然而,两者却似乎无法兼容。广义相对论指出,引力是带质量的物体弯曲时空而产生的一种表现。比如,地球为何绕着太阳转?正是因为太阳使周围时空产生了一定程度的弯曲。而在量子力学的框架内,迄今所有的基本相互作用几乎都可以得到很好的描述,除了广义相对论所描述的引力。

时空和引力可能源自量子世界?

于是,统一广义相对论和量子力学成为现代物理学最重大的课题。

上个世纪70年代,霍金认真研究黑洞附近的量子效应后发现,黑洞会向黑体一样发出辐射,这就是所谓的霍金辐射,从而将引力、量子力学和热力学联系在一起。

时空和引力可能源自量子世界?

二十几年后,理论物理学家胡安·马尔达西那发现引力与量子世界的另外一层关联,并创建了一个模型,认为通过改变物体不同表面区域间的纠缠量可以创造或毁灭时空。这意味着,时空本身可能是物体相互纠缠的产物。

现在,加州理工大学的两名科学家沿着该思路继续探索,尝试能否在时空产生于量子纠缠的框架下推导出引力的动力学特性。他们在希尔伯特空间中发现,描述量子纠缠的方程与爱因斯坦的广义相对论方程存在一定的相似性。这似乎进一步支持了时空和引力源自纠缠的观点。

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据悉,这项研究结果已经发布在论文预印本网站arXiv上。接下来,他们将对本项研究中所作出的假设的准确性进行确认。

当然,要真正统一广义相对论和量子力学还有很长的路要走,背后隐藏着的将是无尽的奥秘和宝藏。或许,在此之前真的需要对时空的本质进行重新思考。

想当初,在牛顿的时空观中,时间和空间是独立且绝对的存在。时间永远以相同的速率一往无前;空间则像一个平坦不变的舞台。

不过,随着科学触角的不断延伸,牛顿时空观的弊端也逐渐暴露。随后,爱因斯坦与时俱进地导演了一场颠覆,彻底革新人类的时空观,指出时间和空间的三个维度是紧密联系在一起的,即所谓的四维时空,而且时空并非绝对的,是可以弯曲的。正如约翰·惠勒所言——时空告诉物质如何运动;物质告诉时空如何弯曲。

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所以,时空还有更深层次的本质意义也就不足为奇了。

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