圈量子引力

更新时间:2024-09-03 10:04

圈量子引力以广义相对论和量子力学为基础

宇宙是破碎的,我们的世界,包括空间和时间,是由无数的微小“积木”搭建而成。 空间是由一块一块的小空间组成的,同样我们把仪器对准时间去观察,将发现时间也不是连贯的,它也是一段一段拼合成的。 不必惊讶,这就是关于时空的新理论——圈量子引力理论告诉我们的。这个理论预言,我们周围的空间并不是无限可分的,它是离散的,有最小的组成体积,空间不会比这个体积更小了。空间的最小单元,它的体积和表面积可以用一个非常小的量来度量,即普朗克长度。普朗克长度非常小:1033厘米;因此,空间的可能的最小面积,大约是普朗克长度的平方,即10∧66平方厘米。同理,空间可能的最小的体积,大约是普朗克长度的立方,也就是10∧99立方厘米。 这一粒粒组成空间的 “绿豆”是如此地渺小,在1立方厘米的空间中,含有10∧99个小“绿豆”。要知道,我们宇宙的体积,也不过是1立方厘米的10∧85倍。 在圈量子引力理论中,时间同样不是一条连续流淌的长河,而是如时钟的滴答声一般,每“滴答”一次,就大约是一个普朗克时间:10∧43秒。说得更准确一些,在我们的宇宙中,时间就是以数不清的时钟滴答声来流动的;时间滴答滴答地跳过10∧43个最小时间(普朗克时间),我们的手表指针刚好走过1秒。 宾夕法尼亚物理学家阿贝·阿什特卡称:“尽管爱因斯坦广义相对论在解释宇宙方面表现出众,甚至可以描述到接近宇宙的起源,但是在接近宇宙大-时,物质密度变得极大,相对论就不再适用了。要解释大-之前的宇宙,我们就得应用量子理论,而在爱因斯坦时代这种理论还没有出现。” 阿什特卡和他的两位博士后研究员,托马斯·保罗斯基和帕姆普里特?辛格,正试图用量子理论解释大-前的宇宙形态。他们使用一种叫做圈量子引力的理论,建立了数学模型,可以直接描述宇宙大-,甚至解释-前的情景。另一方面,阿什特卡说,在大-之前存在着另一个时空几何的宇宙,与现在的宇宙十分相似,只是它不是在膨胀,而随着时间逐步缩小。他还说,其实宇宙的变迁并非传统意义上的大-,实际上是一次量子跳跃。 圈量子引力,被认为是将广义相对论和量子物理学相统一的最有效手段,由宾夕法尼亚州重力物理与几何学院始创,由阿什特卡牵头。“这种理论假定时空几何本身有离散的‘原子’结构,”阿什特卡解释到,“与我们熟悉的时空连续性不同,在接近大-时,这种构造被剧烈地打破,量子自身的属性使得物质引力相互排斥,而非相互吸引。“尽管早些时候就已经有大-前存在另一个宇宙的设想,但是用数学模型来系统描述‘前宇宙’的存在并推断它的时空几何还数首次。

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