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时空的本质到底是什么?“万物理论”或揭露真相

作者:= 文章来源:= 点击数:17 更新时间:2018/1/11 13:52:24

  新浪科技讯 北京时间1月10日消息,据国外媒体报道,两位研究人员发现了广义相对论与量子力学之间的潜在联系,或将迫使物理学家重新思考时空的本质。

  爱因斯坦的广义相对论将引力描述为空间与时间的一种几何特性。物体质量越大,对时空的扭曲程度就越大,而这种扭曲的外在体现便是引力。

  上世纪70年代,物理学家史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)与雅各布·贝肯斯坦(Jacob Bekenstein)注意到,黑洞的表面区域与其微观量子结构之间存在某种联系,决定了黑洞的熵。这标志着人们首次意识到爱因斯坦广义相对论与量子力学间存在关联。

  不到30年后,理论物理学家胡安·马尔达西那(Juan Maldacena)发现了引力与量子世界之间的另一条关联。在此基础上,科学家提出了一套模型,认为改变某个物体不同表面之间的纠缠程度可以创造或摧毁时空。换言之,该模型认为时空本身是物体间相互纠缠的产物。

  为沿着该思路进一步探索,加州理工学院的ChunJun Cao和肖恩·卡洛尔(Sean Carroll)试图利用时空源自量子纠缠这一框架,推导出引力的动力学特性。借助一套名为“希尔伯特空间”的抽象数学概念,他们成功找到了量子纠缠等式与爱因斯坦相对论等式之间的相似之处,为“时空与引力均源自纠缠”的理论提供了支持。

  卡洛尔表示,他们将在下一步研究中检验该假说的准确度。

  “显然,我们必须检验相对论的对称性是否能在该框架中得以体现,尤其是物理法则与在空间中的运动速度无关这一论点。”

  万物理论

  如今,我们对宇宙物理的一切认知都能通过广义相对论或量子力学进行解释。前者可解释行星或星系等尺度极大的物理活动,后者则帮助我们理解原子和亚原子粒子等微观世界的真相。

  然而,这两项理论似乎无法兼容,因此物理学家一直致力于寻找包罗万象的“万物理论”,借此解释一切事物,包括时空的本质等。

  由于引力和时空是“万物”的重要组成部分,卡洛尔认为此次与Cao共同开展的研究能够促进对万物理论的探索,将广义相对论与量子力学合二为一。不过他也指出,此次二人合作的论文偏于猜测,且存在局限性。

  “我们的研究对其它自然力涉及不多,所以离解释‘万物’还差得很远。”卡洛尔表示。

  不过,如果我们真的找到了万物理论,它便能帮助我们解答困扰当今科学家的主要问题。我们也许终于能够理解暗物质、暗能量、黑洞、以及其它神秘天体的本质。

  目前,研究人员对量子世界的了解已经使计算机系统得到了巨大改进。假如找到了万物理论,我们便能更好地理解这一复杂难解的领域,从而进一步加快计算机发展过程。

  卡洛尔指出,虽然理论物理学家对万物理论的追寻较为“零碎”,但每一点研究成果都使我们朝揭露真相更进一步,人类对宇宙的了解终将迈入一个崭新的纪元。(叶子)

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