大奖唯一娱乐官方网址:更大的面积也只可取一系列离散的数?空间

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更新时间:2019-05-04 20:23点击数:文字大小:

  正在量子外面取得论证的同时,爱因斯坦修建了闭于引力的外面广义相对论。正在他的外面中,引力行动时期和空间(一道组成“时空)因物质的存正在而被弯曲的结果显露。任何物质块或能量的会合都邑扭曲时空的几何组织,大奖唯一娱乐官方网址大奖唯一娱乐官方网址惹起其他粒子或光辉向会合的物质或能量偏转,这种景象咱们称为引力。

  物理学家仍然进展出相当众可能把经典外面改制为量子外面的数学序次。繁众外面物理学家和数学家全力于将那些圭臬伎俩使用正在广义相对论上,但早期的钻研结果是令人消重的。科学家实验了很众分别的伎俩,大奖唯一娱乐官方网址如扭量外面(twistor theory)、超引力(supergravity)和弦论(string theory)。然而,正在众年的钻研后,完全这些外面做出的预言仍无法被测验所说明。所以,很众物理学家出手从头酌量量子外面和广义相对论最终是否真的可能相容。

  第一个道理叫做配景独立(background independence)。这一道理体现,时空的几何组织不是固定的,而是一个不息进展的动态量。为了找到如此的几何组织,必需对某些包括了物质和能量的完全影响的方程求解。

  区域B的体积和面积的或者值所具有的单元叫做普朗克长度。这个单元与引力的强度、量子的尺寸以及光速的巨细相闭,它所量度的空间几何组织正在标准上不再是连绵的。普朗克长度很小:10-33厘米。所以,圈量子引力外面预言正在每立方厘米空间中大约有1099个“体积原子”。如此,每立方厘米所具有的体积量子数,以至领先可睹宇宙中立方厘米空间的数目(1085)。

  量子外面和爱因斯坦的广义相对论仍然永别被测验完好说明,但测验尚没有摸索到这两者都起紧张影响的景遇。题目就正在于,量子效应正在小标准上口舌常明显的,而广义相对论的影响必要广大的质地才具露出出来,因而要统一这两种条目必要稀奇的处境。

  第二个道理则具有令人印象深切的名字微分同胚稳固性(diffeomorphism invariance),这一道理意味着,不像之前的广义相对论,咱们可能自正在采取任何坐标系去映照时空、外达方程。对时空中的一个点实行界说时,只遵照这个点上爆发的物理进程来界说,而非遵照由少少卓殊坐标系所取得的位子 (没有卓殊的坐标系)。微分同胚稳固性正在广义相对论中极其紧张。

  过去的几十年睹证了科学家正在这些题目上的广大提高。一个具有圈量子引力如此怪僻名字的外面预言了空间和时期确切是由离散的块构成。正在该外面框架下,科学家的揣测揭示出一幅简陋美丽的图像。这一外面也加深了咱们对与黑洞、宇宙大爆炸干系的那些令人狐疑的景象的明白。最紧张的是,而今的测验很或者会正在不远的畴昔探测到来自时空原子组织的信号当然,条件是这些组织真的存正在。

  近几十年来,物理学家和数学家不停正在推敲,空间是否由离散的块构成的。倘若咱们能正在足够小的标准长进行探测,那么会看到空间的“原子”吗?这里的“原子”即指空间存正在无法被进一步解析的单位。同样,对待时期:自然是连绵转折的吗?或者说寰宇是否像揣测机那样,通过一系列极小的办法运转?

  运用量子力学的圭臬伎俩,大奖唯一娱乐官方网址小心统一这两个道理,咱们开垦出了一套可能通过揣测来确定空间是连绵仍旧离散的数学言语。咱们欣忭地看到,揣测所显示的空间是量子化的。咱们至此仍然奠定了圈量子引力外面的根底。这里乘隙说一下,正在外面揣测中会涉实时空中的少少小圈, “圈量子引力”由此得名。

  20世纪80年代中期,咱们几个体,席卷阿贝阿西提卡(Abhay Ashtekar)、泰德贾寇柏森(Ted Jacobson)和卡洛洛华利(Carlo Rovelli)确定,从头检讨量子力学和广义相对论是否能用圭臬伎俩闭系正在一道。咱们明确,20世纪70年代的倒霉结果有一个巨大破绽。无论咱们若何留意检讨,都邑创造那些揣测假定的几何空间是连绵和光滑的,正如原子创造之古人们所联思的物质相似。即使这种假设是谬误的,那么以前的揣测形式也是不牢靠的。大奖唯一娱乐官方网址

  圈量子引力外面的一个主题预言与体积和面积相闭。譬喻一个球壳,界说其畛域为B,这一空间区域有体积(a)。遵照经典(非量子的)物理,该体积可能是任何正式数。圈量子引力外面以为,存正在非零的绝对最小体积(约为普朗克长度的立方,或10-99立方厘米),而且预言更大区域的体积只可取一系列离散的数。雷同的,遵照圈量子引力外面,存正在非零的最小面积(约为普朗克长度的平方,或10-66立方厘米),更大的面积也只可取一系列离散的数。量子面积和体积的离散值(b)与氢原子的量子能级大致雷同(c)。

  和测验数据的缺口相伴的,尚有一个巨大的观念题目:爱因斯坦的广义相对论统统是古典式的外面,而非量子的外面。物理学行动一个全体肯定是逻辑自洽的,因而必然存正在能以某种形式联合量子力学和广义相对论的外面。科学家所找寻的这种外面可称为量子引力外面。因为广义相对论措置的是时空的几何组织,引力的量子外面也即是时空的量子外面。

  因而,咱们出手寻找一种没有假设空间连绵和光滑的揣测形式。咱们对己方的假设做了控制,即不正在广义相对论和量子外面已被测验验证的道理以外做假设。越发是,正在咱们的揣测主题中保存了两个要害的广义相对论道理。

  圈量子引力外面预言的空间像原子相似:正在体积丈量测验中可能取得一组离散的数据,即体积也是可区别的块。另一个咱们可能测得的量是区域B的外貌积,外面揣测再次返回一个明晰的结果:外貌积也是离散量。换句话说,空间是不连绵的,只存正在特定量子单元的面积和体积。

  量子力学外面正在20世纪的前25年被论证,这一进展进程与确认物质由原子构成周密干系。量子力学方程所必要的某些量,如原子的能量,只可来自于特定的离散单位。量子外面获胜预言了原子的属性和行径,以及构成它们的基础粒子和力。


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