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时空本质平滑而非泡沫状

科普小知识2022-03-07 03:49:01
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爱因斯坦的广义相对论预言,由于地球的自转效应,地球周围的时空不仅会下沉,还会有一些扭曲。这一结果得到了美国国家航空航天局重力探测器b的证实。根据美国空间网络的报告,根据一项新的研究,空间和时间是平滑的,而不是泡沫状的。这一研究结果可能意味着爱因斯坦的理论在这方面击败了许多后来的量子物理学家。在广义相对论中,爱因斯坦把时空描述为基本上是平滑的,只有在能量或物质的作用下才会扭曲。然而,一些量子物理学家对此持有不同意见。他们认为时空不是连续的,而是由大量不断出现和消失的微小粒子组成的。根据最新的研究结果,爱因斯坦在这个问题上可能是对的。

一个科学家小组追踪了三个穿越星际空间的光子。这些光子是从大约70亿光年外的伽马射线爆发中释放出来的。经过长途旅行,这些光子最终在2009年5月被美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜捕获,每个光子之间的时间间隔只有1毫秒。研究结果有力地支持了爱因斯坦的理论。这些来自伽马射线爆发的光子具有极短的波长,因此它们可以与量子物理学家提出的时空泡沫粒子发生逻辑反应。如果这个气泡真的存在,这三个光子的路径在它们漫长的旅程中会受到轻微的影响。研究人员指出,考虑到这种情况,这三个光子几乎同时到达费米望远镜的概率非常低。因此,从对探测结果的分析来看,这个结果是对时空气泡存在的量子理论的一个重大打击,尽管它不是一个致命的打击。该项研究的主要作者、密歇根理工大学的科学家罗伯特涅米罗夫说:“如果这个气泡真的存在,那么它的粒子大小必须小于普朗克长度,这可能意味着它需要涉及其他物理领域。”普朗克长度是长度的一个单位,几乎小得令人难以置信。它的具体值大约是氢原子直径的1/10000万亿。内米洛夫在周三举行的美国天文学会第221次会议上介绍了相关的研究结果,他说:“当然,这里可能会有统计误差,或者时空气泡和光子之间的相互作用是以不同于我们目前设想的方式进行的。”如果这项研究成立,将具有重大意义。在一份声明中,路易斯安那州立大学的科学家布拉德利·谢弗说:“如果未来对伽马射线爆发的研究能够证实这项研究的结果,那么我们可能已经知道了宇宙的一些非常基本的性质。”