時空的本質是什麼?新研究:時空可能源自量子世界!

廣義相對論和量子力學是是現代物理學的兩大基石。前者是目前最好的引力理論,很好地解釋並預言了宇宙大尺度下的眾多現象;後者則對微觀世界做出完美的描述。

然而,兩者卻似乎無法兼容。廣義相對論指出,引力是帶質量的物體彎曲時空而產生的一種表現。比如,地球為何繞著太陽轉?正是因為太陽使周圍時空產生了一定程度的彎曲。而在量子力學的框架內,迄今所有的基本相互作用幾乎都可以得到很好的描述,除了廣義相對論所描述的引力。

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於是,統一廣義相對論和量子力學成為現代物理學最重大的課題。

上個世紀70年代,霍金認真研究黑洞附近的量子效應後發現,黑洞會向黑體一樣發出輻射,這就是所謂的霍金輻射,從而將引力、量子力學和熱力學聯繫在一起。

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二十幾年後,理論物理學家胡安·馬爾達西那發現引力與量子世界的另外一層關聯,並創建了一個模型,認為通過改變物體不同表面區域間的糾纏量可以創造或毀滅時空。這意味著,時空本身可能是物體相互糾纏的產物。

現在,加州理工大學的兩名科學家沿著該思路繼續探索,嘗試能否在時空產生於量子糾纏的框架下推導出引力的動力學特性。他們在希爾伯特空間中發現,描述量子糾纏的方程與愛因斯坦的廣義相對論方程存在一定的相似性。這似乎進一步支持了時空和引力源自糾纏的觀點。

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據悉,這項研究結果已經發布在論文預印本網站arXiv上。接下來,他們將對本項研究中所作出的假設的準確性進行確認。

當然,要真正統一廣義相對論和量子力學還有很長的路要走,背後隱藏著的將是無盡的奧秘和寶藏。或許,在此之前真的需要對時空的本質進行重新思考。

想當初,在牛頓的時空觀中,時間和空間是獨立且絕對的存在。時間永遠以相同的速率一往無前;空間則像一個平坦不變的舞臺。

不過,隨著科學觸角的不斷延伸,牛頓時空觀的弊端也逐漸暴露。隨後,愛因斯坦與時俱進地導演了一場顛覆,徹底革新人類的時空觀,指出時間和空間的三個維度是緊密聯繫在一起的,即所謂的四維時空,而且時空並非絕對的,是可以彎曲的。正如約翰·惠勒所言——時空告訴物質如何運動;物質告訴時空如何彎曲。

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所以,時空還有更深層次的本質意義也就不足為奇了。


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