[新闻] 三科学家认为爱因斯坦对时空理解有些错误

楼主: jackliao1990 (jack)   2024-09-13 15:41:45
1.媒体来源:
Popular Mechanics
2.记者署名:
Darren Orf
3.完整新闻标题:
Three Scientists Say Einstein Was Slightly Wrong About Spacetime
4.完整新闻内文:
他们相信,稍微做些调整,再增加一些维度,可能会开启理解现实的新途径。
为了将阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论与量子力学统一起来,还需要一些目前未知的物
理学概念,这导致一些科学家质疑爱因斯坦的理论是否需要修改。 其中一个想法是“模
糊引力”的概念,这需要额外的维度和离散的时空来解释不规则现象。 然而,任何理论
上偏离广义相对论的情况都发生在极其微小的层面,目前连最强大的粒子加速器也无法观
测到。
物理学界最大的一个难题是,阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论在宏观层面解释物理现象
表现不错,至少在你被吸进黑洞之前是如此——但这与量子世界并不完全契合。
虽然一些物理学家在这些理论的框架内努力寻找一个统一理论(物理学的圣杯),其他人
则提议对爱因斯坦的杰作进行调整或彻底改变。
其中一个重新思考广义相对论的概念是修改牛顿动力学(MOND),这不需要假设(尽管有
观察证据)像暗物质这样的概念。但大多数物理学家同意,MOND 本身也有许多问题。 其
他假设则采取不同的途径——只是稍微修改广义相对论的某些方面,使其更容易与量子力
学协调。“模糊引力”的想法正好属于这一类。 来自希腊雅典国立技术大学的三位科学
家在《物理学进展》期刊上发表了一篇论文,详细介绍了这一对爱因斯坦理论略作修改的
想法。最基本的想法是假设时空是离散的,而不是连续的。这并不是一个新想法——数十
年来,物理学家一直在思考,时空是否更像一张由点组成的织物,类似于物质是由原子组
成的方式。然而,目前我们还无法探测到如此小的普朗克尺度(即比质子直径小 10 的
20 倍)。
但这个新假设不仅仅停留于此。它还提出时空除了是离散的之外,还是不交换的。
简单来说,交换律指出当变量重新排列时,结果相同。加法和乘法是交换的(5+8 = 8+5
),但减法和除法则是不交换的。“模糊引力”理论认为“空间座标相乘的顺序很重要”
,根据《先进科学新闻》的说法,这与通常的几何学有着显著的不同。
“从一开始,量子理论就挑战了古典交换性的概念”,论文中写道。“通过将坐标视为非
交换量来探索其在物理学中的潜在应用,这可能与非常小的距离(普朗克尺度)上可能出
现的量子结构相关。”
当然,正如替代假设经常存在的情况一样,“模糊引力”的想法也有一些限制——主要是
它能帮助描述量子引力,但无法解释其他基本力(如电磁力、弱核力和强核力)或基本粒
子相互作用。论文的作者试图通过使用更高维度的时空来统一这些相互作用。正如《先进
科学新闻》所描述的:
“为了解决这个问题,该团队采用了一种考虑更高维度时空来统一相互作用的一般方法…
…他们发现,如果将时间和三个空间维度延伸到额外的、离散的、非交换的方向,那么它
们与彼此及通常的四维时空的相互作用,将产生与我们观察到的基本粒子非常相似的相互
作用。”
然而,“模糊引力”假设,直到达到普朗克尺度时,情况才会真正偏离广义相对论,而这
个尺度对于目前最先进的粒子加速器来说还是太小了。在物理学家能够解决量子和经典领
域的某些奇怪物理现象之前,科学家们将继续在四维及更多维度中寻找答案。
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https://www.popularmechanics.com/science/a62091043/fuzzy-gravity-theory/
6.备注:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/prop.202400126

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