什麼是圈量子引力理论 (圈量子理论)

admin 2024-12-06 29 0

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什麼是圈量子引力理论

圈量子引力论又译回圈量子重力论,由阿贝·阿希提卡,李·施莫林卡洛·洛华利等人发展出来的量子引力理论,和弦论是目前为止将引力论量子化最成功的理论。

在此理论下,时空描述是呈背景独立,由关系性循环织成的自旋网络铺成时空几何。

网络中每条边及每个节点分别为一普朗克长度及普朗克体积。

循环并不存在于时空中,循环扭结的方式定义时空几何。

在普朗克尺度下,时空几何充满随机的量子涨落,因此自旋网络又称为自旋。

在此理论下,时空是离散的。

主要假设:广义协变 ,物理学的定律可以用任何的坐标系来表示,这也是广义相对论的基本假设。

背景独立 , 不存在可以作为背景的独立不变的度规,坐标系等。

什麼是圈量子引力理论 (圈量子理论)

何为“虫洞”?

什么是“虫洞”:在广义相对论发表后不久,1935年爱因斯坦就在理论上发现了“虫洞”--也就是由两个相连的“黑洞”所构成的时空结构中的“豁口”的存在--一条贯穿空间和时间的隧道。

也就是说,只要能够建造一个稳定的虫洞,就可以跨越时间和空间。

数学家把这种情形称作“多连通空间”(multiply connected space)。

但理论家一直未搞清,虫洞仅允许光线通过?抑或飞船也能穿行?到了1988年,美国加州理工学院的桑恩和摩立斯终于得出了结论:虫洞的两端皆可出入,并非像黑洞那样是一种单向通道,只进不出;再者,旅行者在虫洞内仅受到一般的拉力,不像在黑洞中。

并且,该大学柏克莱分校的吉普·索恩(Kip Thorne)教授还提出:光找到这样一个“虫洞”还不够,还必须使它的开口时间足够长,这样才能让人有足够的时间钻入它。

因为根据量子理论,这个虫洞在强力的作用之下,将于瞬间关闭。

有一种假设是利用开斯米效应(Casimir effect)等量子方式向“虫洞”里灌输反物质(Otone),这样就可以延长虫洞开启的时间。

并且,同样利用反物质将其“扯大”,钻出一条长度约为一光年的“时间隧道”。

这样一条“时间隧道”,便是由“现在”通往“过去”的“快捷方式”。

这需要融合爱因斯坦的“广义相对论”和量子力学理论,创造出一个全新的量子引力论。

著名的洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Lab)的科学家已在如何利用虫洞方面进行开拓。

他们对反物质有了更深的研究:一直以来,这种奇怪的反物质只存在于理论之中,而今他们已成功地证明,反物质也存在于我们的现实世界之中。

并且得出结论:虫洞的超强(引)力场,也一样可以通过反物质来中和。

(“正物质”和“反物质”有一很有意思的差别,前者拥有“正质量”,能产生能量,后者具有“负质量”,却可以吸去周围的能量。

)而实际建造一个虫洞要分3步:第一步,寻找或建立一个虫洞,开辟一个隧道用来连接太空中两个不同的区域。

第二步,使虫洞稳定下来。

由量子产生的负能量,虫洞便允许信号和物体安全地穿越它。

负能量会抵制虫洞变为密度无穷大或接近无穷大。

换句话说,它阻止了虫洞演变成黑洞。

第三步是牵引虫洞。

一艘具有高度先进技术的宇宙飞船将虫洞的入口互相分离开。

如果两个埠都放置在空间中合适的地方,那么时间差将保持恒定状态。

假设这一差值是10年,一名宇航员从一个方向穿越虫洞,他将跳到10年后的未来,反之,宇航员若是从另一方向穿越虫洞,他将跳到10年前的过去。

这听起来像科幻,但已是一个美国宇航局拟资助的真实的研究项目。

甚至还有物理学界权威认为,在我们这个世界里虫洞就可能以普朗克长度(约10-33公分)这种极微的尺度下自然存在。

虽然这只有原子核的1/1020那么小,但在理论上,这么小的虫洞,只需要一束能量脉冲便可将之稳住,接着便可将它膨胀到可资使用的大小。

因此,如果已经有某个超文明可以驾驭它的话,那么甚至完全可以在地球表面某一特定区域建造。

1979年, 美国和法国科学家利用仪器,在百慕大魔鬼三角附近海底发现了金字塔。

其由特殊材质所造,塔底边长约300米,高约200米,塔尖离海面仅100米,比埃及金字塔大得多。

塔下部有二个巨大的洞穴,海水以惊人的速度从洞底流过这里。

也就是说,迄今为止人类在地球上所发现的最大的金字塔位于同处于北纬30度的百慕大三角,这就足以证明百慕大魔鬼三角与埃及金字塔之间存在着让人意想不到的密切联系。

从另一方面来考虑,如果未来文明出现了由人工制造的时间隧道,那么必然从远古至未来在外层空间甚至地球表面某一特定区域存在着时间通道的入口。

由百慕大三角区域所发生的大量飞机与轮船神秘失踪事件,并且恰好又有UFO以及USO频繁出没,因此完全有理由将此作为(时间通道入口的)最大嫌疑对象。

(事实上,此处也的确发生过多起时空扭曲事件:1966年1月6日从阿鲁巴岛出发的“尤里西斯”号双桅帆船在百慕大三角神秘失踪,却于1990年突然出现在委内瑞拉加拉加斯市郊的海滩上,船上的三个水手的年龄和生理状况跟24年前并无差异;1955年一架飞越百慕大三角海区时失踪的飞机于1990年完整无损地飞回原定目的地机场,其中一名飞行员的出生证表明他现在已有77岁,但他看起来只有40出头;1954年由洛根和诺顿所乘坐的热气球在魔鬼三角地带神秘失踪,经多方查找,仍无下落。

1990年春在古巴的春季热气球比赛中,那只失踪36年的热气球在消失处又突然出现……)假如技术上的诸多难题都被克服了,时间机器的生产将会打开充满悖论的潘多拉盒子。

关于跨时间旅行最后还有一个悖论至今没有人可以解决。

举个例子来说,如果一个人真的“返回过去”,并且在其母亲怀他之前就杀死了自己的外祖母,那么这个跨时间旅行者本人还会不会存在呢?对于“外祖母谬论”,现今最受物理学界所推崇的解决方案是“多重宇宙”理论——世界不是只有一个,而是有许多平行的世界。

1957 年物理学家 Hugh Everett 根据量子力学提出“多重世界理论”,认为宇宙从“大爆炸”开始的演化过程上,如分叉路般不断地分裂为二,歧异点是某件关键事件引起的量子转移,而分出的世界便产生差异,成为多重“平行世界”或“等次元宇宙”。

(迄今为止,在理论上又可分为三类:量子力学多宇宙体系、广义相对论多宇宙体系、涡流增压多宇宙体系。

)并且,近年来物理学家Stephen Hawking 又指出:无数个宇宙通过“虫洞”相互连结。

你回到过去,但那不是你自己的世界,而是和你的历史相似的等次元宇宙。

这样,即便你打死了自己的外祖母,她在那个世界也的确死了,但当你回到未来时,她依然活得好好的。

但是,如果真是这样的话,那么大量的有关时间倒流的事实证据也就无从解释了。

要解决此矛盾,需要创造一个全新的假设——“镜子理论”。

打个比方:我们单凭自己的肉眼就能直接看到自己身体表面的大部分部位,但是不通过镜子是永远也无法看到作为产生(自己)视觉感观的物质基础的(自身的)头部,之所以无法看到自身头部是由于视线受到了空间上的限制。

同样道理,所谓的“镜子”代表了与历史相似的“等次元空间”;而“头部”即代表了历史中自己的祖先以及过去的自己(作为构建了“现在的自己”存在因素的物质基础)。

也就是说,通过“时间倒流”,时间旅行者的确能够回到真的历史中,但由于受到了时空上的限制,时间旅行者是永远也无法与历史中自己的祖先以及过去的自己发生直接的接触与联系的。

谋杀自己的外祖母只能在“等次元空间”中存在。

因此:由于过去的物质,现在的物质,将来的物质在某些性状的本质上是有所区别的。

时间旅行者一旦即将与历史中自己的祖先以及过去的自己发生接触,那么作为时间旅行者本人在我们这个世界的历史中所存在的因素就将消失,就像百慕大魔鬼三角突然神秘失踪的轮船和飞机那样,而只能存在于“平行宇宙”中。

这样,既解决了“外祖母谬论”,同时又为远古地球的确受到过未来文明影响提供了理论基础。

如何知道地球真实年龄?

大家应该都知道,地球已经诞生超过46亿年之久了,而人类文明只不过只有几千年,即使是人类的起源至今也不过只有几十万年,相比于地球的年龄来说只不过是沧海一粟。那么只有几千年文明甚至只有几百年现代文明的人类是如何知道地球拥有46亿年寿命的呢?

1956年科学家帕特森利用U-Pb同位素算出了地球的年龄为45.49亿年,这是人类首次测的地球年龄。

后来人类为了继续确认地球的最终年龄,于是继续进行探索,最终确认地球的最终年龄是45.86亿年,这与科学家帕特森的答案非常接近。

而且人类发现了距今已有42亿年加拿大的Acasta Gneiss岩和距今也有44亿年的一颗锆石的碎屑,这与证实了地球确实已经有超过40亿年的寿命了。

后来科学家为了再次确认地球的年龄,利用钨182和铪182的衰变对地球的年龄进行计算,铪182的半衰期为九百万年,衰变之后变成铪182。

目前地球上仅有少量的铪182,而正是这些少量铪182让科学家计算出地球的真正年龄是46亿年。

根据科学家预算,地球上所有的钨182衰变成为铪182需要60亿年之久,而地球上还存在少量的铪182,说明地球的铪182还没有完全衰变,所以最终确认地球的年龄。

庞大的小行星将掠过地球 据研究人员估计,这颗名为2012 LZ1的小行星直径在300米至700米之间,将以不到540万公里的距离飞越地球。

太空观测网站Slooh的负责人鲍卢奇表示,这颗小行星体积庞大,但肉眼仍无法看到,天文迷可以利用网络实况转播观看它掠过地球的过程。

鲍卢奇表示,Slooh网站将自15日格林威治时间0时(北京时间15日8时)起,实时转播小行星飞越地球的过程,其采用的是加纳利群岛一座天文台拍摄的画面。

美国国家航空暨太空总署(NASA)已建立档案,记录约9000个类似的近地星体,但天文学家一直在找寻新的小行星。

即将飞越的这颗小行星直径超过152米,接近地球的距离在750万公里以内,大小和接近地球的程度都已达到“可能有害”的近地星体标准。

澳洲国立大学天文学和天体物理学研究所天文学家麦诺特几天前才和同事发现这颗巨大的小行星。

鲍卢奇表示,“偶尔会有小行星突然出现,就像这个一样,它真的相当大。

我们活在全息图里?

全息投影近几年来越来越火,并且和VR技术结合运用在今天的各个领域。

近期,有人提出一个观点:我们的宇宙可能由二维的全息图投影而来。

宇宙是张全息图,所有信息存储在它的边界上。

这个想法听起来很荒诞,但2017年1月发表于《物理评论快报》的一项研究发现,宇宙学实验观测与“全息宇宙”的预言相符。

这代表我们生活在二维全息图里吗?放心,我们已经出来了!

几十年来,科学界一直有人半开玩笑地琢磨着这么一个想法:我们的宇宙是个巨大的全息图,或者曾经是、现在不是了。

全息图里的物理定律只需要二维,而其间万物却以三维的形式向我们展现出来。

(注:文中的二维、三维指的都是空间维数。

)

可想而知,这不是个容易证实的假说。

不过有些物理学家发话了,说他们现在已经有了一些来自早期宇宙的观测数据,这些数据正好切合上面提到的全息宇宙的图像,匹配度与它们符合标准大爆炸模型的程度不相上下。

简单地说,全息宇宙就是将全息原理运用到宇宙:宇宙可以由它的边界(视界),也就是二维的全息图完全描述。

团队成员之一,加拿大安大略滑铁卢大学的 Niayesh Afshordi 说:“我们提出采用这个全息宇宙的方案。

虽然它也是一个大爆炸模型,但和那个依靠引力和暴胀、被普遍接受的模型很不一样。

“这些模型都有明确的预测。

随着我们完善数据,加深理论理解,预言也能够得到检验——这些都将在五年内完成。

澄清一下,研究者并不是说我们现在就生活在全息图里。

他们说的是宇宙的极早期阶段,大爆炸之后的几十万年之内。

那时候的世间万物都是从二维边界投射到三维中的。

如果你对“宇宙是个全息图”的来龙去脉不甚了了,那就回到二十世纪九十年代吧,物理学家 Leonard Susskind 在当时普及了这样一个观点:从技术上讲,我们所理解的物理定律并不要求三维空间。

那么,如果宇宙实际上只有二维,那它如何呈现出三维的姿态呢?

1997年以来,支持这个观点的论文已经发表了一万多篇,所以它远不是我们感觉的那样无稽。

现在,Afshordi 和他的团队发文称,他们研究了宇宙微波背景(大爆炸的“余晖”)中的涨落,从中发现了强有力的证据,能够支持早期宇宙的全息解释。

“这个想法和通常的全息图类似。

一个二维表面包含着三维图像的编码,有点像信用卡的安全芯片里包含着大量信息。

不过,这次编码的是整个宇宙。

宇宙的全息起源,及其演化为我们所见宇宙的过程示意。

尽管大爆炸标准模型看上去要合理得多,但物理学家之所以还要考虑全息原理,是因为标准模型中有些根本性的漏洞,这些漏洞将我们对物理定律的整体理解逼入绝境。

根据大爆炸理论,在极早的阶段,宇宙曾以极快的速度膨胀,也就是所谓的暴胀。

暴胀为今天宇宙中各种结构的形成“播下种子”。

虽然大多数物理学家都认同宇宙暴胀,并且提出了各种各样的暴胀模型,但暴胀理论远非完善。

实际上,我们在用现有的广义相对论和量子力学来解释大物体及其原子的行为时,并不能做到一以贯之。

同样,这些基本的物理定律也没法解释,宇宙的各个成分该怎么裹成那个让人匪夷所思的小东西。

暴胀理论基于爱因斯坦的广义相对论,但是在暴胀之初,宇宙只有亚原子尺度时,量子力学的效应同样不可忽略。

可问题就在于,量子力学和广义相对论难以调和。

Ryan F。

Mandelbaum 在 Gizmodo 网站撰文写道:“调和两个理论的[假说]之一——量子引力认为,如果舍弃一个空间维度,就可以在计算中甩掉引力,事情也就简单了。

这就是全息原理的基本想法。

Afshordi 对 Mandelbaum 说:“宇宙的全息描述以低维体系为基础,并且符合我们从大爆炸理论中得到的全部结果。”

为了检验用全息原理对大爆炸的发生及其后续的解释效果如何,研究团队构建了一个具有一维时间和二维空间的模型。

根据真实的宇宙数据,包括那些从宇宙微波背景得到的观测结果(大爆炸发生几十万年后的热辐射),他们发现全息宇宙的预言与数据分析结果完全吻合。

但其中有个问题:结果只在模型宇宙的宽度不超过10度时才完全吻合。

研究者称,要证明早期宇宙确实是全息投影还为时过早。

不过现实的观测数据支持全息宇宙,使得我们没有理由将这个方案排除出去。

那么,这是否说明我们现在就可能生活在一张全息图中呢?Afshordi回答说,恐怕不能——他们的模型只适用于极早期的宇宙。

至于万物如何从二维变到三维,这个问题现在谁也说不准。

“要我说,我们并不活在全息图里,却可能是从全息图里出来的。

” Afshordi 对Gizmodo 网站说,“[2017年]肯定是三维了。

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