[新聞] 三科學家認為愛因斯坦對時空理解有些錯誤

作者: jackliao1990 (jack)   2024-09-13 15:41:45
1.媒體來源:
Popular Mechanics
2.記者署名:
Darren Orf
3.完整新聞標題:
Three Scientists Say Einstein Was Slightly Wrong About Spacetime
4.完整新聞內文:
他們相信,稍微做些調整,再增加一些維度,可能會開啟理解現實的新途徑。
為了將阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論與量子力學統一起來,還需要一些目前未知的物
理學概念,這導致一些科學家質疑愛因斯坦的理論是否需要修改。 其中一個想法是「模
糊引力」的概念,這需要額外的維度和離散的時空來解釋不規則現象。 然而,任何理論
上偏離廣義相對論的情況都發生在極其微小的層面,目前連最強大的粒子加速器也無法觀
測到。
物理學界最大的一個難題是,阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論在宏觀層面解釋物理現象
表現不錯,至少在你被吸進黑洞之前是如此——但這與量子世界並不完全契合。
雖然一些物理學家在這些理論的框架內努力尋找一個統一理論(物理學的聖杯),其他人
則提議對愛因斯坦的傑作進行調整或徹底改變。
其中一個重新思考廣義相對論的概念是修改牛頓動力學(MOND),這不需要假設(儘管有
觀察證據)像暗物質這樣的概念。但大多數物理學家同意,MOND 本身也有許多問題。 其
他假設則採取不同的途徑——只是稍微修改廣義相對論的某些方面,使其更容易與量子力
學協調。「模糊引力」的想法正好屬於這一類。 來自希臘雅典國立技術大學的三位科學
家在《物理學進展》期刊上發表了一篇論文,詳細介紹了這一對愛因斯坦理論略作修改的
想法。最基本的想法是假設時空是離散的,而不是連續的。這並不是一個新想法——數十
年來,物理學家一直在思考,時空是否更像一張由點組成的織物,類似於物質是由原子組
成的方式。然而,目前我們還無法探測到如此小的普朗克尺度(即比質子直徑小 10 的
20 倍)。
但這個新假設不僅僅停留於此。它還提出時空除了是離散的之外,還是不交換的。
簡單來說,交換律指出當變量重新排列時,結果相同。加法和乘法是交換的(5+8 = 8+5
),但減法和除法則是不交換的。「模糊引力」理論認為「空間座標相乘的順序很重要」
,根據《先進科學新聞》的說法,這與通常的幾何學有著顯著的不同。
「從一開始,量子理論就挑戰了古典交換性的概念」,論文中寫道。「通過將坐標視為非
交換量來探索其在物理學中的潛在應用,這可能與非常小的距離(普朗克尺度)上可能出
現的量子結構相關。」
當然,正如替代假設經常存在的情況一樣,「模糊引力」的想法也有一些限制——主要是
它能幫助描述量子引力,但無法解釋其他基本力(如電磁力、弱核力和強核力)或基本粒
子相互作用。論文的作者試圖通過使用更高維度的時空來統一這些相互作用。正如《先進
科學新聞》所描述的:
「為了解決這個問題,該團隊採用了一種考慮更高維度時空來統一相互作用的一般方法…
…他們發現,如果將時間和三個空間維度延伸到額外的、離散的、非交換的方向,那麼它
們與彼此及通常的四維時空的相互作用,將產生與我們觀察到的基本粒子非常相似的相互
作用。」
然而,「模糊引力」假設,直到達到普朗克尺度時,情況才會真正偏離廣義相對論,而這
個尺度對於目前最先進的粒子加速器來說還是太小了。在物理學家能夠解決量子和經典領
域的某些奇怪物理現象之前,科學家們將繼續在四維及更多維度中尋找答案。
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https://www.popularmechanics.com/science/a62091043/fuzzy-gravity-theory/
6.備註:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/prop.202400126

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