作家
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| 2019/09/05 19:42:28瀏覽450｜回應0｜推薦5 | |
狗吉拉在科學人裡看到一篇文之後
狗吉拉也要問問 愛因斯坦的廣義相對論 在極高能量狀態下 還成立嗎?
如果剖開時空的結構、回頭去聽聽19世紀時 物理學家對於時間的看法
我們得到的將是量子重力論
過去數十年來
物理學家一直在為量子力學跟重力理論的結合而奮鬥
畢竟自然界中其他作用力的身世早已釐清 且各自找到他們的天命位置
(例如電磁力就可以用光子的量子電動力學來描述)
但是 如果想以量子重力來描述兩個物體間的重力
馬上就會遇到困難：最後計算出來的管他什麼解 答案都是無限大
(物理解算的大大大原則 : 遇到"無限大" 就是錯的)
現在 美國加州大學柏克萊分校的物理學家侯拉瓦(Petr Hoava)
認為他發現問題所在了：他認為 這一切都跟時間有關
更確切來說
問題在於愛因斯坦的重力理論中
(也就是在廣義相對論中)空間和時間是如何連結的
眾所皆知 愛因斯坦推翻了牛頓系統中絕對的時間觀
(牛頓系統中 時間是穩定地在背景中滴答前進)
並提出時間事實上是另一個維度 和空間緊密結合在一起
所形成的時空結構是會受到物質影響而彎曲變形的
問題在於
量子力學中
時間仍舊維持著牛頓力學系統中那種超然獨立 自顧自的角色
是物質與能量演出的舞台 不會受到物質與能量的出現與否而受影響
廣義相對論與量子力學的這兩種時間的概念是不相容的
侯拉瓦表示 解決方式就是在非常高能量的狀態下
把時間跟空間斷開 一如受量子重力主導的早期宇宙
侯拉瓦說：我回到牛頓的想法 將時間和空間視為不對等之物
而在低能量狀態 廣義相對論便會從背景架構中浮現
將時間和空間重新縫合
侯拉瓦以某些奇特物質改變相態(就像低溫液態氦 劇烈改變後
形成一種不具摩擦力的 "超流體") 的方式 來解釋廣義相對論的浮現
他以各種詭異相態轉變的數學來建構他的重力理論
而且目前為止都還可行 (因為其他理論在無限大之處都會遇到困難)
但這個理論則否 而且能建構出運作得當的重力表現
也能符合電腦模擬出的量子重力
侯拉瓦的理論在2009年1月發表之後
等於為物理界打了一針強心劑
同年11月 物理學家在加拿大安大略省的滑鐵盧圓周理論物理研究所會面
主要是確認這個模型能否正確描述我們現今所看到的宇宙
當初就是愛因斯坦預測水星運動的準確度高於牛頓的重力理論
廣義相對論才大獲全勝 侯拉瓦的重力理論也能獲得一樣的成功嗎?
目前的答案是肯定的
葡萄牙里斯本大學的Francisco Lobo等人已經運用該理論
正確描述出行星的運動
還有人對於侯拉瓦的重力理論做出更大膽的聲明
尤其是用來解釋大霹靂理論中的奇異點等宇宙學重大難題
因為物理定律在奇異點無法成立
加拿大馬吉爾大學的宇宙學家Robert Brandenberger
於2009年8月《物理通訊評論D》的文章中表示
如果侯拉瓦的重力理論是正確的
那麼宇宙並非如大霹靂般炸開 而是反彈開來的
充滿物質的宇宙將會收縮到一個很小(但有限的)體積
然後再反彈開來
根據Brandenberger的計算
宇宙反彈所生成的漣漪
跟衛星已偵測到的宇宙微波背景輻射是相符的
而他目前正在尋找其中的特徵訊號
以區隔出反彈理論跟大霹靂理論
日本東京大學宇宙學家向山信治則表示：
侯拉瓦的重力理論還創造出一個「暗物質的幻影」
他在2009年9月的《物理通訊評論D》的文章中解釋
在特定情形中 侯拉瓦的重力會與一般物質交互作用而有所漲落
因此重力會比廣義相對論所預測的稍高
基於這個影響 星系實際包含的物質比能觀測到的要多
此外 韓國國立全北大學的宇宙學家朴武仁認為
能讓宇宙加速膨脹的動力 或許是侯拉瓦的重力 而不是現今所認定的神秘暗能量
朴武仁表示 對宇宙起源最重要的一項解釋
就是空無一物的空間 其實有內在的能量去把宇宙往外推
這種內在能量並非來自於廣義相對論 而是從侯拉瓦重力方程式自然推導而來
狗吉拉曰
看起來 時間與空間彼此一體兩面的現象 只有在較低能量狀態下的空間才成立吧
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