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宇宙或是“液态超流体”

科普小知识2022-04-30 18:31:47
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什么是空间?它是空的还是充满了某种介质,所以光子、电磁波和其他物质可以通过它?

什么是空间?它是空的还是充满了某种介质,所以光子、电磁波和其他物质可以通过它?

这是一个科学家试图回答的问题。现在,一种新理论认为时空本身可能是一种“液体超流体”。如果这最终得到证实,它将迫使我们重新审视物理学的标准模型。这个新理论被称为“超流体真空理论”(SVT),但事实上它并不完全是新的,因为它至少在半个世纪前就被提出来了。

然而,意大利高级国际研究所(SISSA)的斯特芬·波拉蒂教授和德国慕尼黑大学的卢卡·麦克西昂是第一批在这种情况下研究流体粘度特性的科学家。

也就是说,他们试图理解这种“流体”有多粘。结果,他们发现粘度几乎为零。在一篇题为“普朗克尺度耗散现象的天体物理学限制”的论文中,他们讨论了与宇宙学流体理论有关的问题。他们试图做的是建立一个结合重力和量子理论的模型来建立一个“量子重力”。

理解宇宙的最大困难之一是理解物质是如何穿过宇宙的。想象一下波浪是如何穿过水体的。波浪可以在水中扩散。它使用水作为媒介或载体。据我们所知,能量的传输需要某种介质,例如,声波的传输需要空气,热量的传输需要金属等。那么电磁波、光子等等究竟是如何穿越宇宙的呢?如果那里什么都没有。

至于空间中的媒介,更熟悉的术语是以太网,但是证明它的存在或否认它的存在将是非常困难的任务。在他们的研究中,里基·波拉蒂和马可尼提出所谓的以太实际上是一种超流体。他们说时空就像某种“经典”物体和一个整体。但是我们应该把它看作仅仅代表流体的“可见”面。

请考虑我们如何看待水。我们觉得它是一种流动的液体,但实际上它是一个由大量H2O分子组成的整体。他们说时间和空间是相似的,有他们自己的H2O分子,尽管我们仍然不太了解其他性质。

围绕他们理论的核心问题是自然界的四种基本力,即电磁力、弱相互作用力、强相互作用力和重力。除了重力,量子力学可以解释所有这些力。

研究人员说,这种超流体理论可能是最终统一量子理论和重力模型的一个很好的选择。但是要建立一个流体模型,你需要知道它的粘度,也就是说,它有多粘,研究人员的估计接近于零。李·波拉蒂说:“如果时空是一种液体,那么我们必须考虑它的粘性和其他与扩散效应有关的因素,这些因素以前从未被认真考虑过。”

李·波拉蒂指出:“我们可以看到数百万光年以外的光子。如果时空是流体,那么根据我们的计算,它一定是超流体。这意味着它的粘度极低,接近于零。”

他说:“我们还计算了其他较弱的扩散效应,我们预计未来的天体物理观测将证实这些预测。如果这些被证实,那么我们将有强有力的证据来支持这个新的时空理论。在现代天体物理学技术的帮助下,时间正在逐渐将量子引力从一种单纯的推测转变为一种更现实的可能性。现在是研究重力的最佳时机。”