時間是否是量子化的?

PhD肖

有關時間是否是量子化的問題,物理學家很早就思考過了。自從普朗克在20世紀元年提出了量子假說之後,人們逐漸意識到微觀中的東西都是不連續的,它們都是表現為一份一份的量子。既然如此,時間是否也是量子化的呢?

首先一點,在沒有把引力成功量子化之前,我們所知的時間以及空間都不是離散的。目前為止,描述引力最成功的理論是廣義相對論。在這個理論看來,我們生活在四維時空中,並且時空是連續的。由於廣義相對論現在還沒能與量子力學相結合,或者說沒有得到一個終極引力理論,所以目前看來時間是不能被量子化。

儘管如此,物理學家已經考慮過時間和空間的量子化問題。量子力學奠基人之一海森堡當年提出了量子力學的最重要基礎之一:不確定性原理。根據這一原理,粒子的位置和動量是不可能同時測出來的。如果時空連續,利用量子場論(狹義相對論和量子力學的結合)計算某些量將會得到發散的結果。而如果假定時空是量子化的,那麼,量子場論就能重整化,計算結果也就不會發散。

不過,如前所述,時間和空間的量子化與基於連續時空的廣義相對論格格不入。此外,時空除了是連續或者離散的情況之外,它們還有可能是既連續又離散。在一定尺度下,我們觀測到的時空是連續的。但到了一定小的尺度之後,我們將無法觀測到時空的連續性。時空究竟能否量子化,可能只有等待人類最終提出包含引力的大統一理論之後才會明白。


火星一號

時間是衡量物質運動的標準,就是把物質的運動,定義了一個量化的概念。量子化,太複雜了,這個去問哈弗大學實驗室,或者中科院,恐怕也不能給你個明確解釋。時間,空間,太複雜了。太恢宏了,不是一個狹義的概念就能解釋的。


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