研究称宇宙或是一个“液态超流体”

来源:http://www.temizlikoyunlari.com 作者:科技中心 人气:89 发布时间:2020-03-23
摘要:研究称宇宙或是一个“液态超流体” 科技日报讯我们常说“宇宙空间”,但它究竟是什么?空空如也,还是塞满了可供光子、电磁波及其他所有一切移动的介质?科学家目前还没有找到

研究称宇宙或是一个“液态超流体”

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科技日报讯我们常说“宇宙空间”,但它究竟是什么?空空如也,还是塞满了可供光子、电磁波及其他所有一切移动的介质?科学家目前还没有找到确定答案。但一个最新理论认为,时空本身可能是一个“液态超流体”(liquidsuperfluid),如果证明其属实,那人们必须要重新审视整个物理学标准模型。

假如时空真的“流转” 广义相对论和量子力学不可调和性或将迎刃而解

“时空是一个流体”的提法并非第一次出现。这一理论被称为“超流体真空论”,在半个世纪前就已问世。但此次,意大利国际高等研究院的研究员里贝拉蒂、慕尼黑路德维希-马克西米利安大学的科学家马切诺尼首度解决了这一液体中的黏度问题。换句话说,科学家第一次制定了这种液体究竟该有多“稠”——结果表明,其稠厚的程度几乎为零。

来自蟹状星云的光线到达望远镜范围时,其能量并未出现明显的耗散。图片来源:J. Hester

据英国《每日邮报》在线版4月28日消息称,长期以来,在诸多宇宙谜题中最难以理解的就是:事物是如何在其中移动的。因为能量的转移需要一个媒介,那么电磁波、光子通过宇宙空间时,假定的介质是什么?但实际上,这种介质是否存在,一直是学界争论不休的话题。

如果时空就像一种流体,那么它肯定非比寻常。在一些物理学家看来,时空是一种流体的概念有助于解决物理学中两种主流理论之间长期令人疑惑的分歧。一项最新研究比较了天体物理观测结果和基于流体时空概念的预测,发现只有当时空极为平滑且自由流动时,换句话说,当时空是超流体时,上述概念才会成立。

而最新研究认为,时空或许是某种形式的超流体。超流体是一种物质状态,完全缺乏黏性,正由于没有摩擦力,它可以永无止境地流动而不会失去能量。按照里贝拉蒂和马切诺尼的理论,时空作为这种特殊的物质形式,也具有非同寻常的特性,就像声音在空气中传播一样,它提供了一种介质,能让波和光子得以传播。

将时空看作流体或许是一个很有用处的推断。人们通常把空间和时间描绘成宇宙最基本的背景。但假如它们并非最基本的,而由人们无法看见的、存在于现实中更深层次的细小成分构成,结果又会怎样?若是这样,时空的属性将反映其成分的物理性质,正如水的特性来自构成它的微粒一样。美国马里兰大学帕克分校物理学家Ted Jacobson解释说,水由离散的、依据量子力学定律相互作用的单个分子组成,但液态水看上去是连续的、流动的、透明的,而且可以产生折射。这些都是在单个分子中无法看到的涌现性,尽管它们最终还是来自这些分子的属性。

研究人员通过建立模型,试图将重力和量子力学融合为“量子引力”这种新理论,并表示这将是一个解释宇宙的超流动性的合理模型。宇宙的四种基本力——电磁、弱相互作用、强相互作用和引力,量子力学可以解释其他所有,只除了引力。而现在“量子引力”的建模需要去了解这种流体的黏度,结论是其黏度值极低,接近于零。而这在以前从未被加入到详细考虑范围内。

自上世纪90年代起,物理学家一直在考虑这种可能性。当时,他们试图调和主流的宏观引力论即广义相对论和统治宇宙最微小粒子的量子力学。这两种理论在各自的领域似乎都表现得十分完美,但在宏观和微观世界结合在一起的情形下,例如研究质量巨大但体积极小的黑洞时,两者又相互矛盾。很多物理学家试图通过引力量子化,即将引力场分成更小的部分来解决这个问题,正如量子力学将很多数值例如粒子的能量层级,拆分成不同的包。意大利里雅斯特国际高等研究学院物理学家Stefano Liberati介绍说,当前有很多将引力量子化的努力,超弦理论和圈量子引力论都是宣称已向前迈出很大一步的替代性理论。不过,或许你并不需要将引力量子化,你要做的是将构成时空的最基本物质量子化。

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