當談到物理學時,引力幾乎統治著我們在宇宙中看到的一切——它使行星繞著恆星運行,恆星繞著恆星運行,而且,好吧,我們所有人都被困在這個星球上。
但是,儘管宇宙中所有的大質量物體都會對重力產生影響,但研究人員再次未能證明重力和量子力學之間的關聯。
換句話說,引力似乎並不關心量子世界。 這對我們建立萬有理論的希望來說是一種失落。
不過,讓我們回到這裡,因為所有這些量子/經典的東西都可以變得有點混亂。
在物理學中,我們基本上有兩種理論可以解釋宇宙——經典物理學,它涵蓋了20 世紀之前所做的所有工作,並描述了幾乎所有你能看到的東西的行為——行星、恆星、人類等。
然後是量子力學,這是一種更新、更前衛的方法,它試圖解釋宇宙中所有最小粒子的奇怪行為,例如光子、電子和難以捉摸的粒子。。
但你可能聽過物理學家真的想統一這兩種理論來創造一個“萬有理論”它可以解釋整個宇宙,無論是可觀測的還是微小的,都用一組簡潔的方程式來解釋。
這項最新研究是這項嘗試的一部分——來自武漢華中科技大學的中國科學家團隊使用了一種新技術來尋找重力和重力之間的連結。量子自旋,這將是經典物理學和量子物理學相關的證據。
所以,根據- 經典物理學的定義理論 - 重力的影響對所有物體都是相同的。
這被稱為等價原則,這基本上意味著,由於重力,具有完全相同質量的物體如果在真空內自由落體,將遵循相同的軌跡。
儘管這聽起來很瘋狂,但從那時起我們已經一次又一次地觀察到它伽利略首先測試了它(由於空氣阻力的影響,這並不完美)1589 年的比薩斜塔 - 您甚至可以在下面的影片中看到它的實際效果:
但科學家假設如果經典物理學和量子力學之間存在某種聯繫,那麼——至少在某個小層面上——重力的作用應該會根據物體的量子自旋而略有不同。
量子自旋是一種內在角動量,它描述了電子或原子正在做什麼,基本上,如果我們能發現它對重力產生影響,那麼對於統一理論的前景來說將是非常有希望的。
研究人員過去曾嘗試尋找這種量子對引力的影響,但都以失敗告終,但在最新的實驗中,中國團隊透過在一台電腦上重現伽利略著名的比薩斜塔自由落體實驗來對其進行測試。規模非常非常小。
他們採用了兩個自旋相反的銣原子,將它們冷卻到絕對零度以上的百萬分之幾度,然後將它們放入真空管中。
然後,他們用雷射光束從下方輕輕踢了它們一下,推動它們在管子中向上移動,然後最終再次落到底部。 創建一個上升和下降的原子“噴泉”。
研究人員使用一種稱為原子乾涉測量的技術,利用原子的波動特性以令人難以置信的細節監測它們的運動,準確地測量了原子每次下落的速度。
他們發現,儘管兩個原子的自旋相反,但它們的自由落體加速度卻彼此一致,誤差在千萬分之一之內──這幾乎是完全相同的。
它表明引力對量子自旋的影響精確為零,這對於未來的統一理論來說是有問題的。
但是 - 這是一個很大的但是 - 這項研究只是表明重力沒有影響我們可以測量。 正如歷史所表明的那樣,科學家在測量事物方面不斷進步。
因此,請做好準備,為未來幾年進行更多此類研究做好準備。 如果有人發現重力行為的變化,我們可能離萬有理論更近了一步。 如果我們不這樣做,那麼,可能性是同樣令人興奮… 關注此空間。