時空的本質到底是什麼？「萬物理論」或揭露真相
兩位研究人員發現了廣義相對論與量子力學之間的潛在聯繫，或將迫使物理學家重新思考時空的本質。
愛因斯坦的廣義相對論將引力描述為空間與時間的一種幾何特性。物體質量越大，對時空的扭曲程度就越大，而這種扭曲的外在體現便是引力。
上世紀70年代，物理學家史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）與雅各布·貝肯斯坦（Jacob Bekenstein）注意到，黑洞的表面區域與其微觀量子結構之間存在某種聯繫，決定了黑洞的熵。這標誌著人們首次意識到愛因斯坦廣義相對論與量子力學間存在關聯。
不到30年後，理論物理學家胡安·馬爾達西那（Juan Maldacena）發現了引力與量子世界之間的另一條關聯。在此基礎上，科學家提出了一套模型，認為改變某個物體不同表面之間的糾纏程度可以創造或摧毀時空。換言之，該模型認為時空本身是物體間相互糾纏的產物。
為沿著該思路進一步探索，加州理工學院的ChunJun Cao和肖恩·卡洛爾（Sean Carroll）試圖利用時空源自量子糾纏這一框架，推導出引力的動力學特性。藉助一套名為「希爾伯特空間」的抽象數學概念，他們成功找到了量子糾纏等式與愛因斯坦相對論等式之間的相似之處，為「時空與引力均源自糾纏」的理論提供了支持。
卡洛爾表示，他們將在下一步研究中檢驗該假說的準確度。
「顯然，我們必須檢驗相對論的對稱性是否能在該框架中得以體現，尤其是物理法則與在空間中的運動速度無關這一論點。」
萬物理論
如今，我們對宇宙物理的一切認知都能通過廣義相對論或量子力學進行解釋。前者可解釋行星或星系等尺度極大的物理活動，後者則幫助我們理解原子和亞原子粒子等微觀世界的真相。
然而，這兩項理論似乎無法兼容，因此物理學家一直致力於尋找包羅萬象的「萬物理論」，藉此解釋一切事物，包括時空的本質等。
由於引力和時空是「萬物」的重要組成部分，卡洛爾認為此次與Cao共同開展的研究能夠促進對萬物理論的探索，將廣義相對論與量子力學合二為一。不過他也指出，此次二人合作的論文偏於猜測，且存在局限性。
「我們的研究對其它自然力涉及不多，所以離解釋『萬物』還差得很遠。」卡洛爾表示。
不過，如果我們真的找到了萬物理論，它便能幫助我們解答困擾當今科學家的主要問題。我們也許終於能夠理解暗物質、暗能量、黑洞、以及其它神秘天體的本質。
目前，研究人員對量子世界的了解已經使計算機系統得到了巨大改進。假如找到了萬物理論，我們便能更好地理解這一複雜難解的領域，從而進一步加快計算機發展過程。
卡洛爾指出，雖然理論物理學家對萬物理論的追尋較為「零碎」，但每一點研究成果都使我們朝揭露真相更進一步，人類對宇宙的了解終將邁入一個嶄新的紀元。（葉子）
TAG:博科園 |