物理学家对量子时空进行了新测量,但没有新发现

科学家在宇宙中最小的空间和时间测量单位中，没有新的发现。在对普朗克尺度上的时空量子涨落进行新的搜索时，物理学家发现，一切都是光滑的。

广义相对论是一种引力理论，它描述了大尺度物理宇宙中的引力相互作用。它可以用来对宇宙做出预测；广义相对论预测了引力波，例如黑洞的一些行为。

相对论下的时空遵循我们称为局部性的原理——也就是说，对象仅受其在时空上的直接周围环境的直接影响。

在量子领域——原子和亚原子尺度——广义相对论崩溃了，量子力学接管了一切。在被测量之前，量子领域中的任何事物都不会在特定的位置或时间发生，并且被空间或时间分隔的量子系统的各个部分仍然可以彼此相互作用，这种现象称为非局域性。

尽管它们存在差异，但广义相对论和量子力学仍然存在并相互作用。但是到目前为止，事实证明，解决两者之间的差异极为困难。

这就是费米实验室的全息仪发挥作用的地方——由芝加哥大学的天文学家和物理学家克雷格·霍根（Craig Hogan）领导的项目。这是一种旨在以最小可能的单位检测时空的量子涨落的仪器——普朗克长度（10^(-33)厘米）和普朗克时间，即光经过普朗克长度需要多长时间。

它由两个相同的40米（131英尺）干涉仪组成，它们在分束器处相交。向分束器发射激光，然后将其两个臂向下发送到两个反射镜，然后反射回分束器以重新组合。任何普朗克尺度的波动都将意味着返回的光束与发射的光束不同。

几年前，全息仪对时空的来回量子时基抖动误差进行了空检测。这表明我们目前可以测量的时空本身并未被量化；也就是说，可以分解为离散的，不可分割的单位或量子。

由于干涉仪臂是笔直的，因此无法检测到其他种类的波动运动，例如波动是否是旋转的。这可能很重要。

它由两个相同的40米（131英尺）干涉仪组成，它们在分束器处相交。向分束器发射激光，然后将其两个臂向下发送到两个反射镜，然后反射回分束器以重新组合。任何普朗克尺度的波动都将意味着返回的光束与发射的光束不同。

几年前，全息仪对时空的来回量子时基抖动误差进行了空检测。这表明我们目前可以测量的时空本身并未被量化；也就是说，可以分解为离散的，不可分割的单位或量子。

由于干涉仪臂是笔直的，因此无法检测到其他种类的波动运动，例如波动是否是旋转的。这可能很重要。

“在广义相对论中，旋转物质会拖曳时空。在存在旋转质量的情况下，陀螺仪测量的局部非旋转框架相对于遥远的宇宙旋转，而遥测的恒星则相对于遥远的宇宙旋转。”霍根在费米实验室网站上写道，“很可能是量子时空在局部框架上具有普朗克尺度的不确定性，这将导致随机的旋转波动或扭曲，这在我们的第一个实验中是不会发现的，并且在任何普通陀螺仪中检测都太小而无法检测到。”

因此，团队重新设计了仪器。他们增加了附加的反射镜，以便能够检测任何旋转的量子运动。结果产生了一个极其灵敏的陀螺仪，它可以检测每秒改变百万次方向的普朗克标度旋转扭曲。

在2017年4月至2019年8月的五次观测中，该团队收集了1,098小时的双干涉仪时间序列数据。在所有的时间里，没有发现任何一个微动。据我们所知，时空仍然是一个连续的过程。

但这并不意味着像某些科学家所建议的那样，全息仪就是浪费时间。世界上没有其他类似的工具。它返回的结果（是否为空）将决定未来在普朗克尺度上探索相对论和量子力学相交的努力。

“如果不采取一些措施来指导理论，我们可能永远不会理解量子时空是如何工作的。”霍根说，“全息仪是一个探索性的实验。我们的实验仅以粗略的理论来指导其设计，而我们仍然没有一种独特的方法来解释我们的无效结果，因为我们对所寻找的东西没有严格的理论。

“时基抖动误差是不是比我们想象的要小一些，或者它们是否具有对称性，从而在我们尚未测量的空间中创建了一种模式？新技术将使未来的实验比我们的实验更好，并且可能为我们提供一些线索，说明如何从更深的量子系统中产生时空。

来源：新浪网 作者：世界地理各国