2018理论物理学对时空起源的探索

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时空从哪里产生？由什么构成？是来自低维世界的全息投影，还是各种关系作用下的因果集合？许多研究人员认为，物理学不仅要能解释时空的表现，还要能解释时空本质的起源，否则物理学的任务就不算完成。
　　想象一下，假如有一天你醒来，发现自己生活在计算机游戏里。加拿大英属哥伦比亚大学物理学家马克范拉姆斯东克说。这听起来像是科幻电影的情节，但这正是他对现实的一种理解方式。如果这是真的，那我们周围的一切整个三维的物理世界就是一场幻觉，由来自某个地方的二维芯片上的编码信息所产生的幻觉。这构成了我们的三维空间宇宙，一种从低维底片上发出的全息投影。
　　即使拿通常的理论物理学标准来衡量，这种全息理论也相当奇怪，但范拉莫斯东克是少数前卫的研究人员之一，他们认为通常的理论尚不够奇怪。无论是现代物理学的两大支柱广义相对论和量子力学（广义相对论把万有引力作为一种时空弯曲，而量子力学是原子领域的统治法则），还是描述基本一维能量线的弦理论，都没有对时空本身的存在给出任何解释。如果没有其他的，这种全息理论也不失为一种解释。 论文代写 http://www..com
　　范拉姆斯东克和他的同事们认为，物理学如不能解释时空是如何以及从哪里产生的，它的任务就不算完成。时空可能从某种更基本的东西产生，这种东西尚未命名，至少需要构造一个像全息那样大胆的概念。他们认为，这种从根本上对现实的重新定义，是解释黑洞核心那个无限致密的奇点怎样扭曲了时空构造的唯一方式，这超越了所有的认知。或者说，研究人员怎样才能把原子尺度的量子理论和行星尺度的广义相对论统一起来，有一个东西长期阻碍了理论学家的构建工作。
　　所有的经验都告诉我们，我们对现实不该有两种显著不同的构想，它必然是一个庞大的包含所有的理论。美国宾夕法尼亚大学物理学家阿贝阿什特卡说。
　　找到一个庞大的理论是一项艰巨挑战。为此，《自然》杂志探索了现代几种较有前途的前进路线一些新兴的观点以及对它们的检验。
　　热力学万有引力
　　人们可能会问的一个最明显的问题是，这种努力是否徒劳？是否真的有某种东西比时空更基本？证据何在？一个令人兴奋的线索来自上世纪70年代早期取得的一系列不寻常的发现。当时，量子力学和万有引力与热动力学开始紧密结合在一起，这一趋势日益明显。 思想汇报 http://wWw./sixianghuibao/

　　1974年，英国剑桥大学的斯蒂芬霍金证明，黑洞周围空间存在着量子效应，这使得黑洞向外发出辐射，就好像它很热一样。其他物理学家也很快得出结论，这种现象在宇宙中其实相当普遍。即使在真空里，正在加速的宇航员会感到他自己像是被包围在热水浴中。虽然对目前火箭可达到的加速而言，这种效应太微弱了而无法被觉察到，但这或许是个基本原理。如果量子理论和广义相对论是正确的这二者都已被众多实验所证实那霍金辐射的存在似乎是理所当然。
　　第二个重要发现也与此密切相关。根据标准热力学理论，一个物体要辐射出热量必须降低熵值，这也是检测其内部量子状态的一种数量方法。所以黑洞也是如此：甚至早在霍金1974年发表其论文之前，现在以色列耶路撒冷希伯来大学任职的雅各布贝肯斯坦就曾证明了黑洞拥有熵值。但二者之间还是有差异的。对于大部分物体来说，它们的熵与物体所含原子数目成比例，也就是和体积成比例；但黑洞的熵却与其事件视界的表面积成比例。事件视界是光无法逃逸的界限，这就好像黑洞的表面是其内部信息的某种编码，正像以二维全息编码的形式来表现三维图像那样。
　　1995年，美国马里兰大学物理学家泰德雅各布森将二者的发现结合起来提出一种假设：空间中的每个点上都有一个微小的黑洞视界，并服从熵与面积关系。结果他发现，这样在数学上就变成了爱因斯坦的广义相对论方程只用了热力学概念，而没有用时空弯曲理论。 总结大全 http:///hTml/zongjie/
　　这好像涉及某种深入万有引力起源的东西。雅各布森说。尤其是，热力学定律的本质是一种统计表现，即大量原子和分子运动在宏观上的平均，所以该计算结果也意味着，万有引力也是统计上的表现，是对时空的某种看不见的成分的一种宏观近似。
　　2010年，荷兰阿姆斯特丹大学的弦理论学家埃里克韦林德证明了时空成分的统计热力学无论它们最终是什么，都会自动产生牛顿的万有引力定律。
　　而在另一项独立研究中，印度浦那校际中心天文与天体物理学中心的宇宙学家萨努帕德曼纳班指出，爱因斯坦方程可以改写成另一种等同于热力学定律的形式就像万有引力的许多其他替换理论一样。帕德曼纳班最近正在扩展热力学方法，试图以此解释暗能量的起源及其在宇宙中的量级。暗能量是推动宇宙加速膨胀的一种神秘力量。
　　要想用实验来验证这些想法是非常困难的。就好像水看起来是光滑完美的流体，但如果用显微镜深入观察到能看见水分子的程度，也就是不到1纳米，情况就会完全不同。据此人们估计，时空虽然看起来是连续的，但如果小到普朗克级别，大致是10的负35次方米，比一个质子还小约20个数量级，情况也可能完全不同。
　　但这并非不可能。人们经常提到一种方法可以检验时空的结构是否为离散的，就是寻找高能光子延迟。在遥远的宇宙角落，由某个宇宙事件（比如超新星爆发）抛射出大量射线，这些高能光子到达地球可能会产生时间上的延迟。事实上，这些波长最短的光子能感觉到它们所穿越的太空旅途是由某种微小的、崎岖不平的成分构成，正是这种崎岖不平略微延缓了它们的行程。 简历大全 http://www..com/html/jianli/
　　2013年4月，意大利罗马大学量子-引力研究员乔瓦尼阿麦利诺-卡梅利亚和同事在一次射线爆发记录中，发现了这种光子延迟的线索。阿麦利诺-卡梅利亚说，这些结果还不是最后定论，他们打算进一步扩展研究，观察宇宙事件中产生的高能中微子的旅行时间。他说，如果这些理论无法被检验，那么对于我来说，它们就不是科学，而是宗教信仰，我对此并无