10.02 時空或許被“量子泡沫”填滿!在這種情況下,時間將沒有內在方向

時空或許被“量子泡沫”填滿!在這種情況下,時間將沒有內在方向

博科園:本文為物理學類

加州大學物理學家史蒂文·卡利普(Steven Carlip)提出了一個理論,來解釋為什麼空白空間似乎充滿了巨大的能量,它可能被普朗克(Planck)尺度的效應所掩蓋,並在《物理評論快報》期刊上發表了他的新理論研究論文。傳統理論認為,時空應該充滿巨大的能量,也許比表面上存在的能量多10^120倍。多年來,許多理論家提出了為什麼可能是這樣的想法。大多數科學家嘗試了顯而易見的方法,試圖找出一種讓能量消失的方法,但都沒有成功。

時空或許被“量子泡沫”填滿!在這種情況下,時間將沒有內在方向

在這個新研究中,Carlip提出,也許所有的能量都在那裡,但它與宇宙的膨脹沒有任何聯繫,因為它的影響正在被普朗克尺度的東西抵消。Carlip的新理論在很大程度上是基於John Wheeler(約翰·惠勒)在20世紀50年代所做的研究,Wheeler提出,在儘可能小的尺度下,空間和時間變成了他稱之為“時空泡沫”的東西。

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Wheeler認為,在如此小的範圍內,定義時間、長度和能量將受制於不確定原則。從那以後,其他科學家對時空泡沫進行了認真的研究,有些科學家提出,如果真空中充滿了時空泡沫,就會涉及到大量的能量。

時空或許被“量子泡沫”填滿!在這種情況下,時間將沒有內在方向

另外一些科學家則認為這樣的情況會表現得像宇宙學常數一樣。因此,為了解釋這些想法,科學家們試圖找到抵消能量的方法,作為一種讓它消失的方式。相反,Carlip提出,在時空泡沫的情況下,能量將在真空中無處不在,但如果你仔細觀察,會發現普朗克大小的區域有同樣膨脹或收縮的可能性。在這種情況下,微小區域的拼湊看起來就像真空中較大區域一樣:它們不會膨脹或收縮,這意味著將有一個零宇宙常數,在這種情況下,時間將沒有內在的方向。

時空或許被“量子泡沫”填滿!在這種情況下,時間將沒有內在方向

也許標準的有效場論論點是正確的,真空漲落確實產生了巨大的宇宙學常數。該新研究表明,如果一個人不假設普朗克尺度上的均勻性和時間箭頭,一大類廣義相對論初始數據表現出在小尺度上巨大的膨脹、剪切和曲率,但在宏觀上很快平均為零。隨後的演化更加複雜,但該研究認為量子漲落可能會保留這些特性。由此產生的是惠勒“時空泡沫”的一個版本,其中宇宙常數在普朗克尺度下產生高曲率,但在可觀察的尺度下幾乎看不見。

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參考期刊《物理評論快報》

DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.131302

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