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宇宙是否是泡沫状? 寻找太空中的量子泡沫


2015/6/21  编辑:admin 来源:本站整理 

宇宙最微妙的就是它有许多地方都太微小所以无法直接看见,因此有些科学家往宇宙中最亮的星系看起,为了找寻答案。

宇宙是否是泡沫状? 寻找太空中的量子泡沫_arp联盟
光从遥远星系穿梭到地球时,它也许行走在一个不平稳的路线上。一个宇宙的理论叫做"量子泡沫"(quantum
foam)可以让时空在很小的尺度上很混乱。有些模型说科学家可以在穿越长距离的一堆光子里看到这效应。

一群科学家决定要用地球周围强大望远镜收集到的光来找寻量子泡沫的证据。虽然他们没有找到直接的证据,但科学家们可以排除两个关于量子泡沫行为的理论,这把它大小的限度又更新了。

一个泡沫的宇宙

我们所知道的宇宙是由三维空间所组成,加上时间共同构成一种模式,这就是爱因斯坦说的"时空"(space-time)。对于人类、行星、恒星、或任何比量子大的东西,时空是平稳的,就像开车在一条平坦的路面上。

相反的,在非常微小的尺度上,宇宙可能是泡沫状,随时在改变,这就是量子泡沫理论。

宇宙是否是泡沫状? 寻找太空中的量子泡沫_arp联盟

佛罗里达理工学院物理与太空科学教授Eric Perlman说"一种想象时空泡沫的方法就是想象你坐飞机从大海上飞过,一切看起来很平顺,但你飞低一点你就会看见海浪,在更靠近的话你就会看见浮动的泡沫。"

一艘从海面上经过的船不会感受到泡沫的影响,但很小的物体就有可能会。 Perlman 跟他同事的新研究试着观察量子泡沫对光粒子的影响。

扭曲的画面

Perlman说:这些由量子泡沫制造的泡泡不是光子路上的阻碍物,而是光子在现实被改变上行走。假如没有量子泡沫,那么两个从A点出发的光子可以行走同一条平稳的路径到B点。但假如量子泡沫存在的话,而且不断的造成现实结构的改变,那么两个光子在两点之间将会行走不太一样的路径。

有些量子泡沫的模型表示这效应会让光子失相,这可以让地球上的人看宇宙的东西时好像扭曲了一样。

Perlman 说"就像你在听两个音响不协调时的声音会变成像噪音一样。"

Perlman跟他的团队从类星体(邀远星系)寻找这样扭曲的证据(有些量子泡沫模型表示距离越远有些效应就会越明显)。这些类星体也是宇宙中最亮的物体。类星体的中间是一个超巨大黑洞,被许多气体、尘埃和其他物质给包围。物质被吸入黑洞时他会发出比任何星系都还要亮的光。

宇宙是否是泡沫状? 寻找太空中的量子泡沫

这团队建造了计算机仿真显示量子泡沫会如何影响地球对类星体的观察。他们然后拿那些影像与三个巨大的望远镜的照片做比对。

望远镜的影像没有显示量子泡沫摸型所预估的扭曲。它们说这表示模型不正确。

所以时空看起来是平稳的,至少在比光子大千分之一的尺度上是如此(许多模型估计量子泡沫会在更小的尺度上活动)。

目前只有一个量子泡沫的模型还存活着,这模型预估这些扭曲的效应不能在远距离里被放大,所以看遥远的类星体无法帮助科学家找到量子泡沫的证据。目前这好像是唯一合理的模型。

宇宙是否是泡沫状? 寻找太空中的量子泡沫

把大与小结合

罗马大学的理论物理学家Giovanni Amelino-Camelia说因为有许多的限制,研究量子泡沫的模型非常的"粗造"
所以结果需要很小心的来解释(包括他自己的研究) 。

量子泡沫的出现是为了解决现代物理最大的问题: 如何把广义相对论(引力理论)与量子力学结合在一起。

宇宙是否是泡沫状? 寻找太空中的量子泡沫

Perlman说 “当你想用量子力学来解释引力时会非常困难。到目前为止还没有成功过。"

量子泡沫可能会是拼图里不见的那一块拼图,可以把小(引力)与大(量子)结合在一起的东西。但目前科学家还不知道如何证明宇宙中怎么渺小东西的存在。

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